Screening of the Spatial Distribution of Risk Metals in Topsoil from an Industrial Complex

• Authors: Roman Slavík , Markéta Julinová , Martina Labudíková
• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

For the sustainable development of urban areas, it is necessary to identify if environmental pollution exists and where hot spot pollution sources lie. In this study, 280 topsoil samples were collected from an industry estate in Zlin (the Czech Republic). In these samples, the presence of toxic metal was analyzed by energy dispersed X-Ray fluorescence (ED-XRF), and statistical analysis revealed that the major anthropogenic contaminants in the topsoil were Pb, Zn and Sn. Further contaminant analysis by atomic absorption spectrometry (AAS) determined the maximum contents of 28558.47 mg/kg for Pb, 1132.35 mg/kg for Sn and 2865.22 mg/kg for Zn in selected topsoil samples. According to soil pollution index results, the main proportion of topsoil is contaminated, with the possible sources of contamination being traffic and a nearby municipal heating plant. This study proves that the combination of preliminary ED-XRF topsoil analysis, a multivariative statistical approach, AAS analysis and the geographical information system (GIS) is effective and together form a powerful tool for mapping topsoil contamination and conducting an environmental risk assessment.

PL

Dla zrównoważonego rozwoju obszarów miejskich istotna jest identyfikacja istniejących zanieczyszczeń środowiska i ich źródeł. Do badań pobrano 280 próbek wierzchnich warstw gleby z terenów zurbanizowanych miasta Zlin (Republika Czeska). W próbkach określono zawartość metali ciężkich metodą rentgenowskiej analizy fluorescencyjnej (ED-XRF). Na podstawie analizy statystycznej otrzymanych wyników stwierdzono, że główne zanieczyszczenia antropogenne w wierzchnich warstwach gleby to Pb, Zn i Sn. Dalsza analiza zanieczyszczeń metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej (AAS) pozwoliła na określenie maksymalnych stężeń tych analitów w próbkach: 28558,47 mg/kg dla Pb, 1132,35 mg/kg dla Sn i 2865,22 mg/kg Zn. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że główne źródła zanieczyszczeń to ruch samochodowy oraz pobliska ciepłownia miejska. Przeprowadzone badania dowodzą, że połączenie wstępnej analizy gleb metodą ED-XRF, metod statystyki wielowymiarowej, analizy AAS i Systemu Informacji Geograficznej (GIS) jest skutecznym narzędziem oceny zanieczyszczenia wierzchniej warstwy gleby i oceny ryzyka dla środowiska.

Keywords

EN

industrial urban soil; pollution; heavy metals; multivariative statistics; cluster analysis; ED-XRF; AAS; GIS

PL

przemysłowe gleby miejskie; zanieczyszczenie środowiska; metale ciężkie; statystyka wielowymiarowa; analiza skupień; ED-XRF; AAS; GIS

• Publisher: De Gruyter Open
• Journal: Ecological Chemistry and Engineering S
• Year: 2012
• Volume: 19
• Issue: 2
• Pages: 259-272

Dates

published

1 - 1 - 2012

online

24 - 5 - 2012

Contributors

author

Roman Slavík

• Department of Environment Protection Engineering, Faculty of Technology, Tomas Bata University in Zlin, nam. T.G. Masaryka 275, CZ-76272 Zlin, Czech Republic

author

Markéta Julinová

• Centre of Polymer Systems, Department of Environment Protection Engineering, Faculty of Technology, Tomas Bata University in Zlin, nam. T.G. Masaryka 5555, CZ-76001 Zlin, Czech Republic

author

Martina Labudíková

• Department of Environment Protection Engineering, Faculty of Technology, Tomas Bata University in Zlin, nam. T.G. Masaryka 275, CZ-76272 Zlin, Czech Republic

References

• Bullock P, Gregory PJ. Soils in the Urban Environment. London: Blackwell Scienctific Publications; 1991.
• Beneš S. Obsahy a bilance prvků ve sférách životního prostředí. Část II. Praha: MŽP ČR; 1994.
• Kozák J, et al. Atlas půd České republiky. Praha: ČZU; 2009.
• EU: Proposal for a Directive (COM(2006)232) of the European Parliment and of the Council establishing a framework for the protection of soil and amending Directive 2004/35/EC; 2006.
• Beneš B, et al. Životní prostředí České republiky. Vývoj a stav do konce roku 1989. Praha: Academia; 1990.
• Anderson M, Ottesen RT, Langedal M. Geoderma. 2010;156:112-118. DOI: 10.1016/j.geoderma.2010.02.005.[Crossref]
• Davis HT, et al. Environ Pollut. 2009;157:2378-2385. DOI: 10.1016/j.envpol.2009.03.021.[Crossref]
• Szynkowska MI, et al. Pol J Environ Stud. 2009;18:1141-1150.
• Gong M, et al. Environ Geochem Health. 2010;32:59-72. DOI: 10.1007/s10653-009-9265-2.[Crossref]
• Li X, Feng L. J Hazard Mater. 2010;174:662-669. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2009.09.102.[PubMed][Crossref]
• Lee CS, et al. Sci Total Environ. 2006;356:45-61. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2005.03.024.[Crossref]
• Malik R, Jadoon W, Husain S. Environ Geochem Health. 2010;32:179-191. DOI: 10.1007/s10653-009-9274-1.[Crossref]
• Wang XS, Qin Y. Environ Geol. 2006;49:905-914. DOI: 10.1007/s00254-005-0122-z.[Crossref]
• Wang XS, Quin Y, Sang SX. Environ Geol. 2005;48:101-107. DOI: 10.1007/s00254-005-1270-x.[Crossref]
• Ljung K, Otabbong E, Selinus O. Environ Geochem Health. 2006;28:353-364. DOI: 10.1007/s10653-005-9031-z.[Crossref]
• Manninen H, et al. Chemosphere. 1996;32:2457-2469. DOI: 10.1016/0045-6535(96)00146-4.[Crossref]
• Sanka M, et al. Int J Environ Anal Chem. 1995;59:327-43. DOI: 10.1080/03067319508041338.[Crossref]
• Carr R, et al. Environ Geochem Health. 2008;30:45-52. DOI: 10.1007/s10653-007-9106-0.[Crossref]
• Markiewiez-Patkowska J, Hursthouse A, Przybyla-Kij H. Environ Int. 2005;31:513-521. DOI: 10.1016/j.envint.2004.09.004.[Crossref]
• Franco-Uria A, et al. J Hazard Mater. 2009;165:1008-1015. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2008.10.118.[Crossref]
• Krcmova K, et al. J Soils Sediments. 2009;9:304-316. DOI: 10.1007/s11368-009-0097-6.[Crossref]
• Hanesch M, Scholger R. Environ Geol. 2002;42:857-870. DOI: 10.1007/s00254-002-0604-1.[Crossref]
• Sharma AP, Tripathi BD. Environ Monit Assess. 2008;138:31-39. DOI: 10.1007/s10661-007-9788-x.[Crossref]
• Duane MJ, Facchetti S, Pigozzi G. Sci Total Environ. 1996;177:195-214. DOI: 10.1016/0048-9697(95)04895-2.[Crossref]
• Regulation MZe No. 275/1998 Sb.: About agrochemical testing of farmland and determination of forest soil properties. Praha; 2004.
• Garnebode N. Nachr Chem. 2009;57:1118-1119.
• Chen T, et al. Environ Pollut. 2009;157:1003-1010. DOI: 10.1016/j.envpol.2008.10.011.[Crossref]
• Dragović S, Mihailović N. Environ Monit Assess. 2009;157:383-390. DOI: 10.1007/s10661-008-0543-8.[Crossref]
• Panichayapichet P, et al. Water, Air, Soil Pollut. 2008;194:259-273. DOI: 10.1007/s11270-008-9714-z.[Crossref]
• Tariq SR, et al. J Hazard Mater. 2005;122:17-22. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2005.03.017.[Crossref]
• Yalcin MG, Narin I, Soylak M. Environ Geol. 2008;54:1155-1163. DOI: 10.1007/s00254-007-0884-6.[Crossref]
• Zhang CS. Environ Pollut. 2006;142:501-511. DOI: 10.1016/j.envpol.2005.10.028.[Crossref]
• Henshaw SL, et al. J Med Systems. 2004;28:335-348.
• Li XD, et al. Environ Pollut. 2004;129:113-124. DOI: 10.1016/j.envpol.2003.09.030.[Crossref]
• Skordas K, Kelepertsis A. Environ Geol. 2005;48:615-624. DOI: 10.1007/s00254-005-1319-x.[Crossref]
• Cheng J, Shi Z, Zhu Y. J Environ Sci. 2007;19:50-54. DOI: 10.1016/S1001-0742(07)60008-4.[Crossref]
• Janoška M. Valašsko očima geologa. Olomouc: Univerzita Palackého; 2000.
• Dahl O, et al. Fuel Process Technol. 2009;90:871-878. DOI: 10.1016/j.fuproc.2009.04.013.[Crossref]
• Singh H, Kolay PK. Water, Air, Soil Pollut. 2009;198:87-94. DOI: 10.1007/s11270-008-9828-3.[Crossref]
• Skodras G, et al. Fuel. 2009;88:1201-1209. DOI: 10.1016/j.fuel.2007.06.009.[Crossref]
• Chun-Gang Y. Microchim Acta. 2009;165:91-96. DOI: 10.1007/s00604-008-0103-5.[Crossref]
• Borgna L, et al. J Geochem Explor. 2009;101:137-146. DOI: 10.1016/j.gexplo.2008.05.001.[Crossref]
• Davies BE. Water, Air, Soil Pollut. 1997;94:85-98. DOI: 10.1023/A:1026478427782.[Crossref]
• Zehetner F, et al. Water, Air, Soil Pollut. 2009;198:125-132. DOI: 10.1007/s11270-008-9831-8.[Crossref]
• MŽP: Kritéria znečištění zemin a podzemní vody. Zpravodaj MŽP. Praha: MZP; 1996.
• Maher BA, Moore C, Matzka J. Atmos Environ. 2008;42:364-373. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2007.09.013.[Crossref]
• Pratt C, Lottermoser BG. Environ Geol. 2007;52:437-448. DOI: 10.1007/s00254-006-0471-2.[Crossref]
• Danihelka P, et al. Int J Energy Res. 2003;27:1181-1203. DOI: 10.1002/er.942.[Crossref]

Identifiers

DOI

10.2478/v10216-011-0020-0