Ô nhiễm kim loại nặng trong lớp bùn đáy tại hồ lưu thông: Nghiên cứu trường hợp hồ Symsar ở miền Bắc Ba Lan
Tóm tắt
Các hệ thống sông-hồ thường hoạt động như những đơn vị thủy văn, trải qua những tương tác phức tạp, đặc biệt là trong vùng tiếp xúc. Một trong những tương tác như vậy liên quan đến vai trò của sông trong việc phân tán các nguyên tố vi lượng vào và ra khỏi hồ. Trong nghiên cứu này, chúng tôi nhằm đánh giá tác động của sông đối với sự tích tụ của kim loại nặng trong bùn đáy của các hồ tự nhiên nằm trong hệ thống sông-hồ sau băng. Kết quả cho thấy rằng một con sông chảy qua hồ là yếu tố chính chịu trách nhiệm cho việc đưa phần lớn các dạng có sẵn của kim loại nặng (Zn, Mn, Cd và Ni) vào cơ thể nước và cho sự tích tụ của chúng theo dòng chảy của nước sông trong hồ. Nguồn gốc của các nguyên tố tích tụ khác đến từ các nguồn tuyến tính và điểm trong lưu vực. Đồng thời, hàm lượng Pb có liên quan đến vị trí của các con đường trong lưu vực trực tiếp, trong khi cấu trúc trầm tích (đặc biệt là kích thước và mật độ của các phần) có thể đã ảnh hưởng đến sự tích tụ của Cr và Zn, cho thấy có sự tương quan giữa các kim loại này và phần mịn. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng các hồ hoạt động như những bộ lọc và góp phần vào quá trình tự làm sạch của nước chảy qua chúng. Kết quả là, hàm lượng hầu hết các kim loại trong trầm tích hồ cho thấy sự giảm sút khoảng 75% giữa các đoạn phía thượng nguồn (nhập dòng) và phía hạ nguồn (xuất dòng). Chỉ có hai kim loại tăng lên, như crôm và cadmium (tăng lần lượt 2.0 và 2.5 lần sau khi đi qua hồ), là do sự tương quan của các kim loại này với cát mịn. Cả hàm lượng và mô hình phân bố của kim loại nặng trong trầm tích hồ cho thấy phản ứng tự nhiên của hệ sinh thái thủy sinh đối với các yếu tố căng thẳng môi trường, chẳng hạn như việc nhập khẩu chất ô nhiễm qua nước sông hoặc thay đổi khí hậu. Các yếu tố phức tạp tạo nên hệ sinh thái nước của mỗi hồ có thể chống lại căng thẳng bằng cách tạm thời loại bỏ các chất ô nhiễm như kim loại độc ra khỏi vòng tuần hoàn và chủ yếu tích tụ xung quanh delta.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
2006, Effect of land use and lake presence on chemical diversity of the Łyna river system, Pol. J. Environ. Stud., 15, 259
Iwuoha, 2016, Sediment source and transport in river channels: Implications for river structures, Int. J. Eng. Sci., 5, 19
Obolewski, 2013, Distribution of heavy metals in bottom sediments of floodplain lakes and their partent river—A case study of the Słupia, J. Elementol., 18, 673
Sparks, 2005, Toxic metals in the environment: the role of surfaces, Elements, 1, 193, 10.2113/gselements.1.4.193
Pintilie, 2007, Modelling and simulation of heavy metals transport in water and sediments, Environ. Eng. Manag. J., 6, 153, 10.30638/eemj.2007.021
Zhang, 2014, Effect of sediment geochemical properties on heavy metal bioavailibility, Environ. Int., 73, 270, 10.1016/j.envint.2014.08.010
Saeedi, 2013, Sorbed metals fractionation and assessment of release in river sediment and particulate matter, Environ. Monit. Assess., 185, 1737, 10.1007/s10661-012-2664-3
Connell, D.W., and Miller, G.J. (1984). Chemistry and Ecotoxicology of Pollution, John Wiley & Sons.
Selvam, 2011, Microbial diveristy and bioremediation or distillenes effluent, J. Res. Biol., 3, 153
Branza, 2005, Biosorption of Cu2+ ions from aqueous solution by Enteromorpha sp., Environ. Eng. Manag. J., 4, 41, 10.30638/eemj.2005.005
Gavrilescu, 2004, Removal of heavy metals from environment by biosorption, Eng. Life Sci., 4, 219, 10.1002/elsc.200420026
Oyarzun, 2004, Strong arsenic enrichment in sediments from the Elqui watershed, northern Chile: industrial (gold mining at El Indio-Tambo district) versus geologic processes, J. Geochem. Explor., 84, 53, 10.1016/j.gexplo.2004.03.002
Ruhman, 2014, Assessment of Anthropogenic Influence on Heavy Metal Contamination in the Aquatic Ecosystem Components: Water, Sediment and Fish, Soil Sediment Contam., 23, 353, 10.1080/15320383.2014.829025
Glińska-Lewczuk, K. (2011). Komentarz do Mapy Hydrograficznej w Skali 1:50 000 Arkusz Lidzbark Warmiński (N-34-66-C), Główny Urząd Geodezji i Kartografii, GEPOL. (In Polish).
Potasznik, 2015, Magnesium and calcium concentrations in the surface water and bottom deposits of a river-lake system, J. Elementol., 20, 677
1969, Index of geo-accumulation in sediments of Rhine River, Gojound, 2, 108
Bojakowska, 1998, Geochemiczne klasy czystości osadów wodnych, Prz. Geol., 46, 49
Bhuiyon, 2010, Heavy metal pollution of coal mine-affected agricultural soils in the northern part of Bangladesh, J. Hazard. Mater., 173, 384, 10.1016/j.jhazmat.2009.08.085
Usero, I., Garcia, A., and Fraidias, J. (2000). Calidad de Lasaquas y Sedimentos del Litoral Andaluz, inc Junta de Andalicia, Consejeria del Medio Ambiente.
Likuku, 2013, Assessment of heavy metal enrichment and degree of contamination around the copper-nickel mine in the Selebi Phikwe region, Eastern Botswana, Environ. Ecol. Res., 1, 32, 10.13189/eer.2013.010202
Ter Braak, C.J.F., and Smilauer, P. (2002). CANOCO Reference Manual and CanoDraw for Windows User's Guide: Software for Canonical Community Ordination (version 4.5), Microcomputer Power.
Thevenon, 2011, Local to regional scale industrial heavy metal pollution recorded in sediments of large freshwater lakes in central Europe (lakes Geneva and Lucerne) over the last centuries, Sci. Total Environ., 412, 239, 10.1016/j.scitotenv.2011.09.025
Yan, 2014, Late Quaternary Water depth changes in Hele Lake, northeastern Tibetan Plateau, delivered from ostracord assemblages and sediment properties in multiple sediment record, Quat. Sci. Rev., 95, 95, 10.1016/j.quascirev.2014.04.030
Kondracki, J. (2002). Geografia Regionalna Polski, Polish Scientific Publishers (PWN).
Czajkowska, 2010, Stopień zanieczyszczenia związkami biogennymi płytkich wód podziemnych w zagospodarowanej rolniczo części zlewni Bierawki. Assessment of biogenic compounds pollution of shallow underground water in agricultural managed part of Bierawka river basin, Górnictwo Geol., 5, 91
Haffner, 2013, Assessment of decadal changes in sediment contamination in a large connecting channel (Detroit River, North America), Chemosphere, 93, 1773, 10.1016/j.chemosphere.2013.06.009
Skwierawski, 2014, Heavy metal concentrations in the sediment profiles of the antropogenically transformed Płociduga reservoir, Ecol. Chem. Eng. S, 21, 79
Macintosh, 2013, Catchment and in-stream influences on metal concentration and ochre deposit density in upland streams, Environ. Earth Sci., 70, 3023, 10.1007/s12665-013-2363-6
Song, 2011, Geochemical behavior assessment and apportionment of heavy metal contaminations in the bottom sediments of lower reach of Changjiang River, Catena, 85, 73, 10.1016/j.catena.2010.12.009
Leyden, 2016, Near shore groundwater acidification during and after a hydrological drought in the Lower Lakes, South Australia, J. Contam. Hydrol., 189, 44, 10.1016/j.jconhyd.2016.03.008
Mohiuddin, 2009, Geochemical distribution of trace metal pollutants in water and sediments of downstream of an urban river, Int. J. Environ. Sci. Technol., 7, 1728
Sondergaard, 2007, Lake restoration: Successes, failures and long-term effects, J. Appl. Ecol., 44, 1095, 10.1111/j.1365-2664.2007.01363.x
Madison, 2013, Abundant pore water Mn (III) is a major component of the sedimentary redox system, Science, 341, 875, 10.1126/science.1241396
Lu, 2011, Speciation of Heavy Metal in the Sediment from different Eutrophic Lakes of China, Procedia Eng., 18, 318, 10.1016/j.proeng.2011.11.050
Canfield, 2005, The Iron and Manganese Cycles, Adv. Mar. Biol., 48, 269, 10.1016/S0065-2881(05)48008-6
Abualhaija, 2015, Competition between cooper or iron for humic ligands in estuarine waters, Mar. Chem., 172, 46, 10.1016/j.marchem.2015.03.010
Marin, E., Vaccaro, C., Di Giuse, D., Procesi, M., Sciarra, A., and Zarlenga, F. (2016). Enrichment in Heavy metal (HM) and Rare Earth Element (REE) in fluvial placer deposits: Case study of Zambesi River (Mozambique). Int. J. Sci. Res., 5.
Kabata-Pendias, A., and Szteka, A. (2015). Trace Elements in Abiotic and Biotic Environments, CRC Press.
Ikem, 2011, Runoff effect on eutrophic lake water quality and heavy metal distribution in recent littoral sediment, Chemosphere, 82, 259, 10.1016/j.chemosphere.2010.09.048
Zerbe, 1999, Speciation of heavy metals in bottom sediments of lakes, Pol. J. Environ. Stud., 8, 331
Wojtkowska, 2015, Copper and cadmium in bottom sediments dredged from Wyścigi Pond, Warsaw, Poland—Contamination and bioaccumulation study, Environ. Monit. Assess., 187, 1, 10.1007/s10661-015-4945-0
2011, Metals in grain fractions of bottom sediments from selected rivers in north-eastern Poland, Phys. Chem. Earth A/B/C/, 36, 567, 10.1016/j.pce.2011.05.006
Hakanson, 1980, Ecological risk index for aquatic pollutant control, a sedimentalogical approch, Water Res., 14, 975, 10.1016/0043-1354(80)90143-8
Yuan, 2014, Sediment properties and heavy metal pollution assessment in the river, estuary and lake environments of a fluvial plain, China, Catena, 119, 52, 10.1016/j.catena.2014.03.008
Bojakowska, I., Gliwicz, T., and Szatkowska-Konon, H. Osady Denne w Wodach Powierzchniowych. Biblioteka Monitoringu Środowiska, Available online: http://orka.sejm.gov.pl/druki4ka.nsf/($vAllByUnid)/A0C171F9B88533F1C1256DC60044F9C9/$file/2115_09.pdf.