Heavy metals migration in the system: near-bottom water - interstitial water - bottom sediment in Gardno Lake

• Autorzy: Trojanowski J. , Trojanowska C. , Janczak C.

Warianty tytułu

PL

Migracja metali cięśkich w układzie: woda przydenna - woda iłowa-– osad denny jeziora Gardno

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study of heavy metals concentration in the estuarine lake Gardno water and bottom sediments showed that the river Łupawa and periodic inputs of sea water exert decisive influence on forming of the water stores and bottom sediments quality in this lake. The largest concentrations of Cd, Cu, Mn, Pb and Zn were observed at river mouth into the lake region (Cd – 0.26, Cu – 3.71, Mn – 94.3, Pb – 10.01, Zn – 16.26 μg dm-3) and the lowest at water outflow from the lake region (Cd – 0.13, Cu – 1.81, Mn – 53.8, Pb – 8.86, Zn – 8.05 μg dm-3). Average concentrations of those metals in the lake water, suspension and bottom sediment form the following row: Mn>Zn>Pb>Cu>Cd. The contents of analysed metals were the highest in interstitial water, smaller in near-bottom water and the smallest in surface water. Average content of metals in near-bottom suspension was about 30% higher than that in surface suspension, but enrichment factors of those metals in suspensions do not show essential statistic differences. This probably results from continual mixing of water masses by wind. The migration coefficients indicated that bottom sediments of lake Gardno have large accumulation properties of heavy metals.

PL

W latach 2002-2003 przeprowadzono badania nad koncentracją metali ciężkich w wodzie i osadach dennych estuariowego jeziora Gardno. Wykazano, że przepływająca przez to jezioro rzeka Łupawa i okresowe wlewy wody morskiej mają istotny wpływ na zawartość Mn, Zn, Cu, Pb i Cd w wodzie i osadach dennych tego jeziora. Największą koncentrację tych metali obserwowano w rejonie ujścia Łupawy do jeziora (Cd – 0,26, Cu – 3,71, Mn – 94,3, Pb – 10,01 Zn – 16,26 μg dm-3), a najmniejszą w rejonie wypływu tej rzeki z jeziora (Cd – 0,13, Cu – 1,81, Mn – 53,8, Pb – 8,86, Zn – 8,05 μg dm-3). Przeciętna zawartość tych metali w wodzie, zawiesinach i osadzie dennym układała się w następującej kolejności Mn>Zn> Pb>Cu>Cd. Ich stężenia były najwyższe w wodzie iłowej, mniejsze w wodzie przydennej, a najmniejsze w wodzie powierzchniowej. Przeciętna zawartość analizowanych metali w zawiesinie przydennej była o około 30% większa niż w zawiesinie powierzchniowej. Wyznaczone współczynniki wzbogacenia wskazują, że Pb, Zn i Mn w osadach dennych badanego jeziora są głównie pochodzenia antropogenicznego, natomiast Cd pochodzenia naturalnego. Pochodzenie Cu zależne jest od rejonu jeziora. Osady denne jeziora Gardno charakteryzują się dużymi zdolnościami kumulacji metali ciężkich. Dlatego też w tym jeziorze obserwuje się głównie migrację badanych metali z toni wodnej do wody iłowej i osadów dennych. Udział we wzbogacaniu wody przydennej w Pb, Zn i Cu mają zarówno osady denne, jak i opady atmosferyczne. Wiosną i jesienią decydujący wpływ mają opady atmosferyczne, a latem osady denne.

Słowa kluczowe

EN

heavy metal; metal migration; bottom water; interstitial water; bottom sediment; Lake Gardno; lake; heavy metal concentration; accumulation property

• Wydawca: -
• Czasopismo: Baltic Coastal Zone. Journal of Ecology and Protection of the Coastline
• Rocznik: 2007
• Tom: 11
• Opis fizyczny: p.83-101,fig.,ref.

Twórcy

autor

Trojanowski J.

• Department of Environmental Chemistry, Pomeranian Academy, Arciszewskiego 22b, 76-200 Slupsk, Poland

autor

Trojanowska C.

autor

Janczak C.

Bibliografia

• Abou-Mesalam M. M., 2002. Retention behaviour of nickel, copper, cadmium and zinc ions from aqueous solutions on silico-titanate and silico-antimonate used as inorganic ion exchange materials. Rad. Nucl. Chem., 259, 479-484.
• Alarn M.G. M., Tanaka A., Stagnitti F., Allinson G., Maekawa T., 2001. Observations on the effects of caget carp culture on water and sediment metal concentrations in lake Kasumigura, Japan. Ecotox. Environ. Safety, 48, 107-115.
• An Y.-J., Kampbell D. H., 2003. Total, dissolved, and bioavailable metals at Lake Texoma marinas. Envir. Poll., 122, 253-259.
• Beck J. N., Ramelow G. J., Thompson R. S., Mueller C. S., Werbe C. L., 1990. Heavy metal content of sediment in the Calasieu River/Lake Complex, Luisiane. Hydrobiologia, 192, 149-165.
• Benes P., Gjessing E. T., Steinnes E., 1976. Interactions between humus and trace elements in fresh water. Water Res., 10, 32-48.
• Benes P., Gjessing E. T., Steinnes E., 1982. Role of bacterial extracellural polymers in metal uptake in pure bacterial culture and activated sludge. I. Effect of metal concentration. Water Res., 16, 66-73.
• Billon G., Ouddane B., Recourt P., Boughriet A., 2002. Depth variability and some geochemical characteristics of Fe, Mn, Ca, Mg, Sr, S, P, Cd and Zn in Anoxic sediments from Authie Bay (Northern France). Estu., Coast. Shelf Sci., 55, 167-181.
• Bojakowska I., Sokołowska G., 1997. Akumulacja pierwiastków śladowych w osadach jeziornych w zależności od strefy ich sedymentacji. (Accumulation of vestigial elements according to the zone of their sedimentation). Przegląd Geol., 45, 482-508, (in Polish).
• Bojanowski R., Koszałka T., 1976. Pierwiastki śladowe w wodach Wisły. (Vestigial elements in water of Wisła River). Stud. i Mat. Oceanol. 14, Chemia Morza, 2, 199-216, (in Polish).
• Bolałek J., Neugebauer E., Nowacki J., 1988. Miedź, ołów, kadm i cynk w powierzchniowej i przydennej wodzie Zatoki Gdańskiej w 1985 i 1986 roku. (Copper, lead, cadmium and zinc in surface and near-bottom water of Gdańsk Bay). Studia i Mater. Oceanol. 54, Chemia Morza, 8, 109-129, (in Polish).
• Borg H., 1983. Trace metals in Swedish natural fresh waters. Hydrobiologia, 101, 27-34.
• Brzezińska A., Trzosińska A., śmijewska W., Wódkiewicz L., 1984. Trace metals in suspended matter and surfical bottom sediments from the Southern Baltic. Oceanologia, 18, 59-77.
• Cyberski J., Jędrasik J., 2003. Wymiana i cyrkulacja wód w jeziorze Gardno. W: Jezioro Gardno. (xchange and circulation in Gardno Lake waters. In: Gardno Lake. (Ed.) Z. Mudryk). PAP, Słupsk, 35-64, (in Polish).
• Förstner U., Wittmann G. T. W., 1985. Metal pollution in the aquatic environment. Springer- Verlag, Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo, 486-503.
• Fytianos K., Samanidou V., Angelidis K., 1986. Comparative study of heavy metals pollution in various rivers and lakes of northern Grece. Ambio, 15, 42-44.
• Golimowski J., Merks A. G. A., Valenta P., 1990. Trends in heavy metal in dissolved and particulate phase in the Dutch Rhine-Meuse (maas) Delta. Sci. Total Environ., 92, 113-127.
• Hłyńczak A. J., Baranowska-Bosiacka I., Janeczko A., 1998. Występowanie niektórych metali ciężkich w wybranych zbiornikach wodnych Szczecina. (Occurrance of some heavy metals in selected water reservoirs of Szczecin). Arch. Ochr. Środ., 24, 1, 57-67, (in Polish).
• Januszkiewicz T., 1978. Studia nad metodyką analizy chemicznej składu współczesnych osadów dennych jezior. (Studies on the method of chemical analysis of the recent lake sediments). Zesz. Nauk Roln. Techn. Olsztyn, 8, 187, 3-30, (in Polish).
• Kabata-Pendias A., Pendias H., 1979. Pierwiastki śladowe w środowisku biologicznym. (Trace elements in biological environment). Wyd. Geologiczne, Warszawa, (in Polish).
• Koschinsky A., Winkler A., Fritsche U., 2003. Importance of different types of marine particles for the scavenging of heavy metals in the deep-sea bottom water. Appl. Geochem., 18, 693-710.
• Kostecki M., 2000. Zawartość metali ciężkich w mięsie i wątrobie niektórych gatunków ryb z antropogenicznego zbiornika Dzierżno Duże (woj. Śląskie). (Contents of heavy metals in meat and liver of some fish species from reservoir of Dzierżno Duże (Śląsk province)). Arch. Ochr. Środ., 26, 109-125, (in Polish).
• Kostecki M., Leśniak M., Stenzel M., 1993. Metale ciężkie w kanałach odwadniających teren wyrobisk popiaskowych KPP “Szczakowa”. (Heavy metals in drain channels area of sand excavation in KPP “Szczakowa”). Arch. Ochr. Środ., 1-2, 46-58, (in Polish).
• Królak E., 1997. The content of heavy metals in Dreissena polymorpha (Pall.) in lakes Majcz and Inulec, Masurien Lakeland. Pol. Arch. Hydrobiol., 44, 4, 477-486.
• Kwapuliński J., Wiechuła D., Bazgier M., Anders B., Pyka M., Loska K., Szilman E., 1993. Migracja niklu w układzie woda przydenna – woda międzycząsteczkowa – osad denny. W: Chrom, nikiel i glin w środowisku, problemy ekologiczne i metodyczne. (Migration of nickel in system near-bottom water – interstitial water – bottom sediment. In: Chromium, nickel and aluminium in environmental, ecological and methodical problems). Kom. Nauk. przy Prezydium PAN “Człowiek i Środowisko”, Zesz. Nauk., 5, 177-181, (in Polish).
• Lampert W., Sommer U., 1996. Ekologia wód śródlądowych. (Ecology of the inland waters). PWN, Warszawa, (in Polish).
• Marsden I. D., Rainbow P. S., 2004. Does the accumulation of trace metals in crustaceans affect their ecology – the amphipod example? Marine Chemistry, 83, 121-130.
• Mudryk Z., Donderski W., Skórczewski P., Walczak M., 1999. Neustonic and planktonic bacteria isolated from brackish lake Gardno. Pol. Arch. Hydrobiol., 46, 121-131.
• Neugebauer E., Bolałek J., 1984. Wstępne wyniki badań nad zawartością miedzi, kadmu, ołowiu i kobaltu w wodach Zatoki Puckiej. (Preliminary results of investigations for contents of copper, cadm, lead and cobalt in Puck Bay water). Zesz. Nauk. Uniwer. Gdańsk., Oceanografia, 10, 26-35, (in Polish).
• Otero X. L., Macias F., 2002. Spatial and seasonal variation in heavy metals in interstitial water of salt marsh soils. Environ. Poll., 120, 183-190.
• Pacyna J., 1991. Source receptor relationoship for atmospheric trace elements in Europe. Acise Precipit., 35, 101-110.
• Pawlik-Skowrońska B., 2001. Phytochelatin production in freshwater algae Stigeoclonium in response to heavy metals contained in mining water; effects of some environmental factors. Aqua. Toxic., 52, 241-249.
• Pempkowiak J., 1991. Enrichment factors of heavy metals in the Baltic sediments dated with 210Pb and 137Cs. Environ. Inter., 17, 421-428.
• Pempkowiak J., Ciszewski P., 1990. Stężenie wybranych metali ciężkich w wodzie i osadach dennych Zatoki Puckiej. (Concentration of selected heavy metals in water and bottom sediments of Puck Bay). Arch. Ochr. Środ., 1-2, 153-163, (in Polish).
• Schintu M., Sechi N., Sarritzu G., Contu A., 1989. Reservoir sediments as potential source of heavy metals in drinking water. Water Sci. And Technol., 12, 21-38.
• Sokołowska I., 2000. Właściwości sorpcyjne osadów dennych jeziora Gardno. (Sorption proprieties of bottom sediments in Gardno Lake). Praca magisterska. Zakład Chemii Środowiskowej, PAP, Słupsk, (in Polish).
• Sposito G., 1986. Sorption of trace metals by humic materials in soils and natural waters. Critical Rev. Environ. Contamin. And Toxicol., 2, 4-22.
• Starmach K., Wróbel S., Pasternak K., 1996. Hydrobiologia. Limnologia. (Hydrobiology. Limnology). PWN, Warszawa, (in Polish).
• Szarek-Gwiazda E., 1998. Horizontal vertical and seasonal distribution of heavy metals in the water of a stratified dam reservoir (Dobczyce Reservoir, southern Poland). Acta Hydrobiol., 40, 2, 113-120.
• Szefer P., 1989. Rozmieszczenie i potencjalne źródła pochodzenia wybranych pierwiastków metalicznych w ekosystemie południowego Bałtyku. (Distribution and potential sources of selected metal elements in southern Baltic ecosystem). (The paper qualifying for assistant- professor-ship), Akademia Medyczna w Gdańsku, Gdańsk, (in Polish).
• Tamura H., Mita K., Tanaka A., Ito M., 2001. Mechanism of hydroxylation of metal oxide surfaces. J. Col. Inter. Sci., 243, 202-207.
• Tao Z. Y., Guo Zh. J., Dong W. M., 2003. Use of ion exchange for the determination of stability constants of metal-humic substance complexes. J. Rad. Nucl. Chem., 256, 575-580.
• Tovar-Sanchezi A., Huerta-Diaz M. A., Negro J. J., Bravo M. A., Saňudo-Wilhelmy S. A., 2006. Metal contamination in interstitial waters of Doňana Park. J. Envir. Manag., 78, 286-293.
• Trojanowski J., 2003. Usytuowanie i ogólna charakterystyka jeziora. W: Jezioro Gardno (Situation and general characteristics of the lake. In: Gardno Lake. (Ed.) Z. Mudryk). PAP, Słupsk, 9-14, (in Polish).
• Trojanowski J., Trojanowska C., Korzeniewski K., 1991. Trophic state of coastal lakes. Pol. Arch. Hydrobiol., 38, 23-34.
• Turner A., Millward G. E., 2000. Particle dynamics and trace metal reactivity in estuarine plumes. Estuar., Coast. Shelf Sci., 50, 761-774.
• Widianarko B., Van Gestel C. A. M., Varweij R. A., Van Straalen N. M., 2000. Associations between trace metals in sediment, water, and Guppy, Poecilia reticulata (Peters), from urban streams of Semarang, Indonesia. Ecotox. Environ. Safety, 46, 101-107.
• Windom K., Nienchisk L., 2003. Analysis and evaluation of heavy metal uptake and release by insoluble starch xanthate in aqueous environment. Water Sci. Techn., 44, 161-168.
• Wright J., Worrall F., 2001. The effects of river flow on water quality in estuarine impoundments. Physics and Chemistry of the Earth, Part B: Hydrol., Oceans and Atmosph., 26,741-746.