Groundwater Formation Below Chernozem Soils - Effect of Mineral Fertilization, Rainy and Dry Periods

• Authors: Manfred Sager
• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

Chernozem soil samples from the east of Austria have been packed into columns in order to investigate the effects of mineral fertilization on the composition of water, released to deeper layers. A solution imitating NPK fertilization was added on top of water-saturated columns, and washed down with 150 cm3 portions (about 0.1 pore volumes) every day except weekends, for 2 months. The eluates were collected and analyzed by ICP and AAS methods. After about one pore volume, a strong peak in alkali, alkaline earths, and sulfate occurred in the eluates, due to ion exchange with the fertilizer solution. After this, most concentrations in the eluates approached a steady state again, but lower than the levels met before. After a period of drying, the release of K and S, as well as P in 2 of 3 cases, increased, whereas the release of Fe and Mn decreased. Before the eluates entered the sample collection vessels, ochre precipitation scavenged many solutes (Cr > Al > Pb > P > V > Fe), but left Mo-Sr-Mg-K-Se-B rather untouched.

PL

Za pomocą doświadczeń kolumnowych zbadano wpływ nawożenia mineralnego na skład wody w głębszych warstwach gleby. W doświadczeniach wykorzystano próbki czarnoziemów zebranych na terenach wschodniej Austrii. Roztwór imitujący nawozy NPK wprowadzano na szczyt kolumny nasyconej wodą porcjami po 150 cm3 roztworu (co stanowiło około 0,1 objętości porów) codziennie, z wyjątkiem weekendów, przez 2 miesiące. Eluaty zebrano i poddano analizie metodami ICP i AAS. Po zastosowaniu porcji roztworu odpowiadającej jednej objętości porów, zarejestrowano w odcieku silny pik alkaliczny i siarczanowy, będący skutkiem wymiany jonowej z roztworem. Następnie większość stężeń w eluatach była stabilna, ale ich wartości były niższe niż wcześniej. Po okresie suszenia uwalnianie K, S, i P w 2 z 3 przypadków uległo zwiększeniu, podczas gdy uwalnianie Fe i Mn spadło. Zanim eluaty trafiły do pojemników, strącana ochra oczyszczała roztwór z wielu substancji rozpuszczonych (Cr > Al > Pb > P > V > Fe), ale Mo-Sr-Mg-K-Se-B pozostały raczej niezmienione.

Keywords

EN

soil columns; vertical migration; ochre formation; fertilization; subsurface groundwater

PL

kolumny glebowe; migracja pionowa; tworzenie ochry; nawożenie; podpowierzchniowe wody gruntowe

• Publisher: De Gruyter Open
• Journal: Ecological Chemistry and Engineering S
• Year: 2013
• Volume: 20
• Issue: 2
• Pages: 291-302

Dates

published

1 - 06 - 2013

online

29 - 05 - 2013

Contributors

author

Manfred Sager

• Austrian Agency for Health and Food Safety, Spargelfeldstrasse 191, A - 1220 Vienna, Austria, phone [phone]

References

• [1] Schindler U, Meissner R, Müller L. Dynamik der Grundwasserneubildung auf pleistozänen Sandstandorten des Oder- und Elbe - Einzugsgebietes. Bericht der 7. Lysimetertagung: BAL Gumpenstein; 1997.
• [2] Lintnerova O, Sucha V, Streško V. Mineralogy and Geochemistry of Acid Mine Fe-Precipitates from the Main Sloval Mining Regions. Geol. Carpathica. 1999;50(5):395-404.
• [3] Pramberger F, Pavlik H. Grundwasser Monitoring in Österreich. Bericht der 7. Lysimetertagung: BAL Gumpenstein; 1997.
• [4] Förstner U. Umweltschutztechnik. 5th Ed., Springer 1992.[WoS]
• [5] Matthess G. Grundwassererschließung, Lehrbuch der Hydrogeologie 4. Berlin Stuttgart: Gebrüder Borntraeger; 2000
• [6] Sager M. Barrier effects of low- permeable clay type solids. experiments with model leachates containing Cd, Cu, Ni, and Pb and organic acids. Geosystem Eng. 2001;4(1):1-12.
• [7] Sager M. Assessment of Environmental Mobility by Selective Dissolution Methods and Column Studies. In: Application of Geosystem Engineering for Optimal Design of Underground Development and Environment in 21st Century. Seoul: Korean Institute of Mineral and Energy Resources Engineers KIME; 2001.
• [8] Sager M. Vertical mobility of selenium, arsenic and sulfur in model soil columns. Die Bodenkultur. 2002;53(2):83-103.
• [9] Sager M. Effects of a fertilization pulse on migration of nutrient and trace elements in chernozem soil columns within a vegetation period. Die Bodenkultur. 2004;55(4):165-182.
• [10] Schoissengeier M. Mobilität von Anionen in Bodensäulen. Master thesis at the University of Natural Resources and Applied Life Sciences, Vienna; 1999.

Identifiers

DOI

10.2478/eces-2013-0021