Analysis of the content and evaluation of bioavailability of selected heavy metals in soils of southern Malopolska

Celem pracy była analiza zawartości oraz ocena biodostępności wybranych metali ciężkich (cynku, kadmu, ołowiu, srebra) w glebach południowej Małopolski, a także analiza zmian zawartości pierwiastków śladowych wraz z stopniowym oddaleniem się od potencjalnego źródła emisji (rejon Bukowna). Do badań pobrano gleby, pochodzące z czterech obszarów województwa: rejonu Olkusza, okolic Jerzmanowic, okolic Myślenic, Gorców. Analiza polegała na sprawdzeniu całkowitej zawartości pierwiastków w próbkach, oraz w poszczególnych formach uzyskanych dzięki ekstrakcji sekwencyjnej BCR. Do pomiarów stężeń metali wykorzystano atomową spektrometrię absorpcyjną, jako parametry pomocnicze wykonano pomiary pH gleb, wyznaczono ilość materii organicznej oraz określono skład granulometryczny. Analizy gleboznawcze pozwoliły określić badane utwory jako gleby piaszczyste lub gliniaste, zaliczane do gleb lekkich o niskiej zawartości materii organicznej. Analiza całkowitej zawartości metali ciężkich w glebie metodą ASA, wykazała, że stopień zanieczyszczenia metalami ciężkimi wraz z odległością od potencjalnych źródeł emisji malał w sposób nieliniowy. Największy poziom stężenia metali wystąpił w rejonie Olkusza. Dane ukazują, że w glebach tego rejonu przeważa III oraz IV stopień zanieczyszczenia metalami ciężkimi i powinny być one wyłączone z produkcji rolniczej. Dla wszystkich trzech pierwiastków zaobserwowano wyraźny spadek zawartości, na odcinku pierwszych 20 km od źródła emisji i wyraźną dodatnią korelację stężeń. Zawartość srebra w badanych próbkach zmieniała się jedynie w niewielkim stopniu i nie była silnie skorelowana z zawartością pozostałych metali. Analiza sekwencyjna wykazała, że kadm związany był głównie na pozycjach jonowymiennych minerałów ilastych, co powoduje, że jest on stosunkowo łatwo przyswajalny dla roślin. Cynk związany był głównie w formie rezydualnej, ołów przeważał w formie, związanej z tlenkami żelaza i manganu. Silna korelacja zawartości Zn, Pb i Cd w glebach badanego obszaru wskazuje na wspólne źródło zanieczyszczeń.The aim of the study was to analyse the content and bioavailability of selected heavy metals (zinc, cadmium, lead, silver) in the soils of southern Malopolska and to analyse changes in the content of trace elements with increasing distance from the potential source of emission (Bukowno region). Soil samples were taken from four areas of the voivodship: the Olkusz area, the Jerzmanowice area, the Myślenice area and the Gorce Mountains. The analysis was based on checking the total content of elements in the samples, and in individual forms obtained by sequential BCR extraction. Atomic absorption spectrometry was used to measure metal concentrations, soil pH was measured as auxiliary parameters, the amount of organic matter was determined, and the granulometric composition was determined. Soil analyses made it possible to define the investigated formations as sandy or clayey soils, classified as light soils with a low content of organic matter. The analysis of the total content of heavy metals in soil, using the AAS method, showed that the degree of heavy metal contamination decreased non-linearly with the distance from potential emission sources. The highest level of metal concentration occurred in the Olkusz area. The data show that in the soils of this region the III and IV degree of heavy metal contamination prevails and they should be excluded from agricultural production. For all three elements, a clear decrease in content was observed along the first 20 km from the emission source and a clear positive correlation of concentrations. The content of silver in the studied samples changed only slightly and was not strongly correlated with the content of the other metals. Sequential analysis showed that cadmium is bound mainly at ion-exchange positions of clay minerals, which makes it relatively easily available to plants. Zinc is bound mainly in the residual form, lead predominated in the form, bound to iron and manganese oxides. Strong correlation of Zn, Pb and Cd contents in soils of the studied area indicates common source of pollution