Heavy metal concentrations in the sediment profiles of the anthropogenically transformed plociduga reservoir

• Authors: Andrzej Skwierawski , Marcin Sidoruk
• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

The aim of the present study was to determine the level of contamination of the bottom deposits in the former lake Plociduga in Olsztyn by selected heavy metals (Zn, Pb, Cr, Cd). Today Plociduga is a transformed wetland ecosystem, surrounded by urbanized areas (residential housing, industrial development). The main point sources of pollution are the outlets of two storm water drains. The study was conducted in 2009. Samples of bottom deposit cores were collected in two separate parts (northern and southern) of the former lake. The study revealed very high concentrations of lead, zinc and chromium in the uppermost layer of the sediments in the part of the ecosystem fed by rainwater. The concentrations of the analyzed elements were substantially lower in deeper sediment layers and in the samples collected in the southern part of the ecosystem, not exposed to the direct pollutant inflow. The accumulation of heavy metals in the surface layers of bottom deposits is indicative of the poor ecological condition of the investigated ecosystem and increased human pressure resulting from progressive urbanization.

PL

Celem pracy było przeanalizowanie stopnia zanieczyszczenia wybranymi metalami ciężkimi (Zn, Pb, Cr, Cd) osadów dennych zbiornika Płociduga w Olsztynie. Obiektem badań było dawne jezioro, mające współcześnie charakter przekształconego ekosystemu mokradłowego. Zbiornik otoczony jest terenami zurbanizowanymi - zabudową mieszkaniową i przemysłową, a głównym bezpośrednim (punktowym) źródłem zanieczyszczenia są wyloty 2 kolektorów kanalizacji deszczowej. Badania przeprowadzono w 2009 roku. Rdzenie osadów pobrano z dwóch oddzielnych części zbiornika (północnej i południowej) i do celów analitycznych podzielono na warstwy o miąższości 10 cm. Badania wykazały bardzo duże stężenia ołowiu, cynku i chromu w stropowej warstwie osadu w części zbiornika zasilanej ściekami deszczowymi. W głębszych warstwach osadu oraz w materiale pochodzącym z części południowej zbiornika stwierdzono znacznie mniejszą zawartość analizowanych składników. Akumulacja metali ciężkich w powierzchniowej warstwie osadu jest odzwierciedleniem złego stanu ekologicznego badanego obiektu oraz wzmożonej antropopresji związanej z postępującą urbanizacją terenu.

Keywords

EN

transformed lake; anthropopressure; heavy metals; urban catchment

PL

przekształcone jezioro; antropopresja; metale ciężkie; zlewnia miejska

• Publisher: De Gruyter Open
• Journal: Ecological Chemistry and Engineering S
• Year: 2014
• Volume: 21
• Issue: 1
• Pages: 79-88

Dates

published

1 - 3 - 2014

online

9 - 4 - 2014

Contributors

author

Andrzej Skwierawski

• Department of Land Improvement and Environmental Management, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, pl. Łódzki 2, 10-719 Olsztyn, Poland, phone [phone]

author

Marcin Sidoruk

• Department of Land Improvement and Environmental Management, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, pl. Łódzki 2, 10-719 Olsztyn, Poland, phone [phone]

References

• [1] Radwar S, Kawalik W, Kornijów R. Accumulation of heavy metals in a lake ecosystem. Sci Total Environ. 1990;96:121-129.
• [2] Dube A, Zbytniewski R, Kowalkowski T, Cukrowska E, Buszewski B. Adsorption and migration of heavy metals in soil. Pol J Environ Stud. 2001;10(1):1-10.
• [3] Jumbe AS, Nandini N. Heavy metals analysis and sediment quality values in urban lakes. Am J Environ Sci. 2009;5(6):678-687. DOI: 10.3844/ajessp.2009.678.687.[Crossref]
• [4] Renberg I, Persson MW, Emteryd O. Pre-industrial atmospheric lead contamination detected in Sweden. Nature. 1994;368:323-326. DOI: 10.1038/368323a0.[Crossref]
• [5] Belzile N, Chen Y, Gunn JM, Dixit SS. Sediment trace metal profiles in lakes of Killarney Park, Canada: from regional to continental influence. Environ Pollut. 2004;130:239-248. DOI: 10.1016/j.envpol.2003.12.003.[Crossref]
• [6] Shuchun Y, Bin X, Weilan X, Yuxing Z, Shijie L. Lead pollution recorded in sediments of three lakes located at the middle and lower Yangtze River basin, China. Quatern Int. 2009;208:145-150. DOI: 10.1016/j.quaint.2008.10.013.[Crossref][WoS]
• [7] Boyle JF, Rose NL, Appleby PG, Birks HJB. Recent environmental change and human impact on Svalbard: the lake-sediment geochemical record. J Paleolimnol. 2004;31(4):515-530. DOI: 10.1023/B:JOPL.0000022549.07298.6e.[Crossref]
• [8] Sobczyński T, Zerbe J, Elbanowska H, Siepak J. Chemical studies of sediments of the Góreckie Lake. Arch Environ Prot. 1999;23(3-4):125-136.
• [9] Shuman B. Controls on loss-on-ignition variation in cores from two shallow lakes in the northeastern United States. J Paleolimnol. 2003;30:371-385. DOI: 10.1023/B:JOPL.0000007226.68831.e3.[Crossref]
• [10] Gałczyńska M, Gamrat R, Pacewicz K. Influence of different uses of the environment on chemical and physical features of small water ponds. Pol J Environ Stud. 2011;20(4):885-894.
• [11] Skwierawski A. The Causes, Extent and Consequences of Lake Drainage in the Olsztyn Lakeland in the 19th and Early 20th Century. In: Koc J, editor. Environment Alterations - Research and Protection Methods. Olsztyn: University of Warmia and Mazury; 2011:33-52.
• [12] Marsalek J. Road salts in urban stormwater: an emerging issue in stormwater management in cold climates. Water Sci Technol. 2003;48(9):61-70.[PubMed]
• [13] Novotny EV, Murphy D, Stefan HG. Increase of urban lake salinity by road deicing salt. Sci Tot Environ. 2008;406:131-144. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2008.07.037.[Crossref][WoS]
• [14] Kaplan MR, Wolfe AP, Miller GH. Holocene environmental variability in southern Greenland inferred from lake sediments. Quaternary Res. 2002;58:149-159. DOI: 10.1006/qres.2002.2352.[Crossref]
• [15] Brown SL, Bierman PR, Lini A, Southon J. 10 000 yr record of extreme hydrologic events. Geology. 2000;28:335-338. DOI: 10.1130/0091-7613(2000)028%3C0335:YROEHE%3E2.3.CO;2.[Crossref]
• [16] Skwierawski A. Akumulacja fosforu w wodzie i osadach dennych jako wskaźnik poziomu degradacji stawów wiejskich i oczek śródpolnych [Phosphorus accumulation in water and bottom sediments as a indicator of degradation level of village and midfield ponds]. Zesz Nauk AE Wrocł, Chemia. 2004;1017:183-192.
• [17] Müller B, Lotter A, Sturm M, Ammann A. 1998. Influence of catchment quality and altitude on the water and sediment composition of 68 small lakes in Central Europe. Aquat Sci. 1998;60:316-337.
• [18] Bojakowska I, Gliwicz T. Wyniki geochemicznych badań osadów wodnych Polski w latach 2000-2002 [Results of water sediments geochemical studies of Poland in 2000-2002]. Warszawa: Wyd. IOŚ; 2003.
• [19] Skwierawski A. Accumulation of heavy metals in bottom sediments in small water bodies characterized by various levels of degradation. Pol J Environ Stud. 2006;15(2a):494-502.
• [20] Wróbel M, Chudecka J, Tomaszewicz T, Gałczyńska M. Contents of heavy metals in roadside soils and spatial distribution of metallophyte plant species on the roadsides of Szczecin Lowland. Ecol Chem Eng A. 2009;16(1-2):91-98.
• [21] Yao Z, Gao P. Heavy metal research in lacustrine sediment: a review. Chin J Oceanol Limn. 2007;25(3):444-454. DOI: 10.1007/s00343-007-0444-7.[Crossref]
• [22] Perrodin Y, Donguy G, Bazin C, Volatier L, Durrieu C, Bony S, et al. Ecotoxicological risk assessment linked to infilling quarries with treated dredged seaport sediments. Sci Total Environ. 2012;431:375-384. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2012.05.069.[Crossref][WoS]
• [23] MacDonald DD, Ingersoll CG, Berger TA. Development and evaluation of consensus-based sediment quality guidelines for freshwater ecosystems. Arch Environ Con Tox. 2000;39:20-31. DOI: 10.1007/ s002440010075.[Crossref]
• [24] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi [Regulation of the Minister of Environment issued 9 September 2002 on soil quality and land quality standards]. DzU 2002.165.1359.
• [25] Ociepa E, Kisiel A, Lach J. Protection of surface waters from the discharge of rain-water sewage from sewage system. Proc ECOpole 2009;3(1):115-120.

Identifiers

DOI

10.2478/eces-2014-0007