Zróżnicowanie zawartości pierwiastków śladowych w osadach torfowisk Wolbrom i Otrębowskie Brzegi odzwierciedleniem wpływu antropopresji

• Authors: Pawełczyk Fatima , Okupny Daniel , Michczyński Adam

Title variants

EN

Variability of trace element concentrations in deposits of the Wolbrom and Otrębowskie Brzegi peatlands: a reflection of an anthropogenic impact

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

W artykule zaprezentowano analizę geochemiczną profili torfowych z dwóch torfowisk, położonych w Polsce Południowej, dokumentujących przedział czasowy od okresu atlantyckiego (od 4900 BC Wolbrom i od 4200 BC Otrębowskie Brzegi) do czasów współczesnych. Jej wyniki poddano analizie statystycznej z użyciem programu PAST, celem porównania badanych torfowisk pod względem wpływu działalności człowieka oraz położenia w różnych zlewniach, z uwzględnieniem przeprowadzonych wcześniej analiz botanicznych, datowania radiowęglowego i ołowiem-210 oraz analizy składu izotopowego Pb. Koncentracja pierwiastków w badanych profilach torfowych zależała od rodzaju osadu i była mocno zróżnicowana, wahając się w przedziale od wartości niskich, zbliżonych do lokalnego tła geochemicznego, aż do ekstremalnie wysokich (w szczególności w przypadku metali ciężkich, takich jak cynk i ołów). Przeprowadzona analiza porównawcza pozwoliła na zaobserwowanie synchronicznego zapisu lokalnych, jak i regionalnych zmian składu chemicznego w dwóch torfowiskach, różniących się lokalizacją, litologią i rodzajem torfu.

EN

A geochemical analysis was conducted on peat cores from two peatlands in Southern Poland that cover a time span from the Atlantic period (from 4900 BC in Wolbrom and from 4200 BC in Otrębowskie Brzegi) to modern times. The results were subjected to a statistical analysis using PAST software. The analysis was conducted taking into account previous botanical analyses, radiocarbon dating and lead-210 dating. The aim was to compare these two study sites in terms of their locations in different basins and anthropogenic activity. Elemental concentrations in the tested peat profiles were dependent on sediment type and their values range between very low (close to geochemical background values) and extremely high – especially in the case of heavy metals, like zinc and lead. The comparative analysis showed a synchronous record of local and regional changes of chemical composition in the two peatlands, which vary in terms of location, lithology and type of peat sediment.

Keywords

PL

torf; pierwiastki śladowe; stabilne izotopy ołowiu; antropopresja; Polska Południowa

EN

peat; trace elements; stable lead isotope; anthropogenic activity; Southern Poland

• Publisher: Łódzkie Towarzystwo Naukowe, Stowarzyszenie
• Journal: Acta Geographica Lodziensia
• Year: 2018
• Volume: 107
• Pages: 175-190

Contributors

author

Pawełczyk Fatima

• Politechnika Śląska, Instytut Fizyki – Centrum Naukowo-Dydaktyczne

author

Okupny Daniel

• Uniwersytet Pedagogiczny im. KEN, Instytut Geografii

author

Michczyński Adam

• Politechnika Śląska, Instytut Fizyki – Centrum Naukowo-Dydaktyczne

References

• Borcoş M., Udubaşa G. 2012. Chronology and characterisation of mining development in Romania. Romanian Journal of Earth Sciences 86: 17-26.
• Baumgart-Kotarba M. 1992. Rozwój geomorfologiczny Kotliny Orawskiej w warunkach ruchów neotektonicznych. Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica XXV-XXVI: 5-27.
• Bojakowska I., Lech D. 2008. Zróżnicowanie zawartości pierwiastków śladowych w torfach występujących na obszarze Polski. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Górnictwo 285: 31-41.
• Bojakowska I., Sokołowska G. 1998. Geochemiczne klasy czystości osadów wodnych. Przegląd Geologiczny 46,1: 49-54.
• Bojakowska I., Tołkanowicz E. 2015. Zróżnicowanie zawartości pierwiastków śladowych w osadach torfowisk Otalżyno, Huczwa i Stoczek. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 464: 5-16.
• Borówka R.K. 2007. Geochemiczne badania osadów jeziornych strefy umiarkowanej. Studia Limnologic et Telmatologica 1: 33-42.
• Cabała J. 2000. Jakość oraz wtórne zmiany chemizmu rud Zn-Pb w olkuskim rejonie złożowym. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 6: 117-141.
• Cabała J. 2009. Metale ciężkie w środowisku glebowym olkuskiego rejonu eksploatacji rud Zn-Pb. Prace Naukowe Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach 2729.
• Cabała J. Sutkowska K. 2006. Wpływ dawnej eksploatacji I przeróbki rud Zn-Pb na skład mineralny gleb industrialnych, rejon Olkusza i Jaworzna. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej, seria Studia i Materiały 32: 13-22.
• Coggins A.M., Jennings S.G., Ebinghaus R. 2006. Accumulation rates of the heavy metals lead, mercury and cadmium in ombrotrophic peatlands in the west of Ireland. Atmospheric Environment 40: 260-278.
• Czekaj-Zastawny A. 2000. Kultura ceramiki wstęgowej rytej w zachodniej części Małopolski – materiały do badań nad geografią osadnictwa. Sprawozdania Archeologiczne 52: 49-95.
• De Vleeschouwer F., Fagel N., Cheburkin A., Pazdur A., Sikorski J., Mattielli N., Renson V., Fiałkiewicz B., Piotrowska N., Le Roux G. 2009. Anthropogenic impacts in North Poland over last 1300 years – a record of Pb, Zn, Cu, Ni and S in an ombrotrophic peat bog. Science Total Environment 407: 5674-5684.
• Dyakowska J. 1928. Historia torfowiska “Na Czerwonem” pod Nowym Targiem w świetle analizy pyłkowej. Sprawozdania Komisji Fizjograficznej PAU 63: 129-150.
• Fiałkiewicz-Kozieł B., Śmieja-Król B., Palowski B. 2011. Heavy metal accumulation in two peat bogs from southern Poland. Studia Quaternaria 28: 17-24.
• Fiałkiewicz-Kozieł B., De Vleeschouwer F., Mattielli N., Fagel N., Palowski B., Pazdur A., Śmieja-Król B. 2018. Record of Anthropocene pollution sources of lead in disturbed peatlands from Southern Poland. Atmospheric Environment 179: 61-68.
• Fortescue J.A.C. 1980. Environmental geochemistry. A holistic approach. Springer-Verlag, New York.
• Forysiak J., Borówka R.K., Kloss M., Obremska M., Okupny D., Żurek S. 2012. Geologiczna i geomorfologiczna charakterystyka torfowiska Rąbień oraz wstępne wyniki badań osadów biogenicznych. Acta Geographica Lodziensia 100: 65-76.
• Gilewska S. 1972. Wyżyny Śląsko-Małopolskie. W: M. Klimaszewski (red.) Geomorfologia Polski, t. I. PWN, Warszawa: 232-339.
• Godzik B., Woch M.W. 2015. History of mining in the Olkusz region. W: B. Godzik (red.) Natural and historical values of the Olkusz Ore-bearing Region. Instytut Botaniki im. W. Szafera, Kraków: 29-36.
• Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. 2001. PAST: Paleontological Statistics software package for education and data analysis. Paleontologia Electronica 4: 1-9.
• Hemming F.E., McLennan S.M. 2001. Pb isotope compositions of modern deep sea turbidities. Earth and Planetary Science Letters 184: 489-503.
• Hildebrandt-Radke I., Janczak-Kostecka B., Spychalski W. 2011. Zapis procesów prehistorycznej antropopresji w otoczeniu stanowiska archeologicznego w Bruszczewie (centralna Wielkopolska) na podstawie badań osadów rynny glacjalnej Samicy. Landform Analysis 16: 87-91.
• Hołyńska B., Ostachowicz B., Ostachowicz J., Samek L., Streli C., Wachniew P., Węgrzynek D. 1998. Zmiany stężenia metali ciężkich w torfie z Puścizny Rękowiańskiej. Krajowe Sympozjum „Technika w przemyśle, medycynie, rolnictwie i ochronie środowiska”. Kraków: 135-140.
• Horawski M. 1962. Czynnik hydrologiczny w powstawaniu torfowisk wysokich. Roczniki Gleboznawcze XI: 147-160.
• Jost H. 2004. Dzieje górnictwa i hutnictwa w Tatrach Polskich. Towarzystwo Muzeum Tatrzańskiego im. Dra Tytusa Chałubińskiego, Zakopane.
• Kołaczek P., Fiałkiewicz-Kozieł B., Karpińska-Kołaczek M., Gałka M. 2010. The last two millennia of vegetation development and human activity in the Orawa-Nowy Targ Basin (south-eastern Poland). Acta Palaeobotanica 50,2: 133-148.
• Koperowa W. 1962. Późnoglacjalna i holoceńska historia roślinności Kotliny Nowotarskiej. Acta Palaeobotanica 2,3: 1-62.
• Kosiński K., Lipka K., Mozdzen M. 1994. Zawartość metali ciężkich w torfach. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie. Inżynieria Środowiska 15: 115-125.
• Krąpiec M., Margielewski W., Korzeń K., Szychowska-Krąpiec E., Nalepka D., Łajczak A. 2016. Late Holocene palaeoclimate variability: The significance of bog pine dendrochronology related to peat stratigraphy. The Puścizna Wielka raised bog case study (Orawa – Nowy Targ Basin, Polish Inner Carpathians). Quaternary Science Reviews 148: 192-208.
• Kruk J. 1970. Badania poszukiwawcze i weryfikacyjne w górnym i środkowym dorzeczu Szreniawy. Sprawozdania Archeologiczne XXII: 271-294.
• Kwiatkowski A. 1971. Nieorganiczne składniki torfu. Biuletyn Torf 4, 31: 1-17.
• Latałowa M. 1976. Diagram pyłkowy osadów późnoglacjalnych i holoceńskich z torfowiska w Wolbromiu. Acta Palaeobotanica 17,1: 55-80.
• Latałowa M., Nalepka D. 1987. A study of the Late-Glacial and Holocene vegetational history of the Wolbrom area (Silesian-Cracovian Upland). Acta Palaeobotanica 27,1: 75-115.
• Lipka K., Zając E. 2014. Stratygrafia torfowisk Kotliny Orawsko-Nowotarskiej. Wydawnictwo Art- Tekst, Kraków.
• Ładygin Z. 1984. 7 dni na Orawie Polskiej. Przewodnik turystyczny. PTTK Kraj, Warszawa-Kraków.
• Maksimow A. 1965. Torf i jego użytkowanie w rolnictwie. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa.
• Malawska M., Wiłkomirski B. 2004. Geochemistry and geochemical differentiation on major elements in selected peat bog profiles (south-east of Poland). Soil Science and Plant Nutrition 50,6: 925-930.
• Michno A. 2004. Transformacja doliny dolnej Nidzicy w holocenie. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków.
• Mighall T.M., Timberlake S., Foster I.D.L., Krupp E., Singh S. 2009. Ancient copper and lead pollution records from a raised bog complex in Central Wales, UK. Journal of Archeological Science 36: 1504-1515.
• Millot R., Allegre C.J., Gaillardet J., Roy S. 2004. Lead isotopic systematics of major river sediments: a new estimate of the Pb isotopic composition of the Upper Continental Crust. Chemical Geology 203: 75-90.
• Obidowicz A. 1976. Geneza i rozwój torfowiska w Wolbromiu. Acta Palaeobotanica 17,1: 45-54.
• Obidowicz A. 1992. Major aspects of the history of vegetation in the Podhale area (Inner West Carpathians, S Poland). Veröff.Geobot.Inst. ETH, Stiftung Rubel, Zurich, 107: 172-176.
• Okruszko H. 1976. Zasady rozpoznawania i podziału gleb hydrogenicznych z punktu widzenia potrzeb melioracji. Biblioteczka Wiadomości Instytutu Melioracji i Użytków Zielonych 52: 7-53.
• Pasieczna A. 2008. Wpływ przemysłu na środowisko przyrodnicze regionu śląsko-krakowskiego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 24,2: 67-85.
• Pawełczyk F., Chróst L., Magiera T., Michczyński A.,
• Sikorski J., Tudyka K., Zając E. 2017. Radiocarbon and lead-210 age depth model and trace elements concentrations in the Wolbrom fen (S Poland). Geochronometria 44: 40-48.
• Pawełczyk F., Michczyński A., Tomkowiak J., Tudyka K., Fagel N. 2018. Mid to Late Holocene element al record and isotopic composition of lead in a peat core from Wolbrom (S Poland). Mires and Peat 21: 1-13.
• Pawełczyk F., Bloom K., Jucha W., Michczyński A., Okupny D., Sikorski J., Tomkowiak J., Zając E., Fagel N. w druku. Reconstruction of atmospheric lead and heavy metal pollution in the Otrębowskie Brzegi peatland (S Poland). Atmospheric Environment.
• Pawłowski D., Borówka R.K., Kowalewski G., Luoto T.P., Milecka K., Nevalainen L., Okupny D.,
• Płóciennik M., Woszczyk M., Tomkowiak J., Zieliński T. 2016. The response of flood-plain ecosystems to the Late Glacial and Early Holocene hydrological changes: A case study from a small Central European river valley. Catena 147: 461-428.
• Polański A. 1988. Podstawy geochemii. Wyd. Geol., Warszawa.
• Poller U., Todt W., Kohut M., Janak M. 2001. Nd, Sr, Pb isotope study of the Western Carpathians: implications for Palaeozoic evolution. Schweizerische Mineralogische and Petrographische Mitteilungen 81: 159-174.
• Rybníček K., Rybníčková E. 2002. Vegetation of the Upper Orava region (NW Slovakia) in the 11000 years. Acta Palaeobotanica 42,2: 153-170.
• Rydelek P. 2011. Geneza i skład części mineralnych wybranych złóż torfów niskich Wysoczyny Lubartowskiej. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 11,2: 135-149.
• Rydelek P. 2013. Origin and composition of mineral constituents of fen peats from Eastern Poland. Journal of Plant Nutrition 36: 911-928.
• Rydlewski J., Valde-Nowak P. 1984. Z najdawniejszej przeszłości Orawy. Wierchy 51: 7-25.
• Rydzewski J. 1972. Badania poszukiwawcze i weryfikacyjne w dolnym dorzeczu Szreniawy. Sprawozdania Archeologiczne XXIV: 267-294.
• Rydzewski J. 1986. Przemiany stref zasiedlania na wyżynach lessowych Zachodniej Małopolski w epoce brązu i żelaza. Archeologia Polski XXXI: 125-194.
• Salminen R. (red.) 2005. Geochemical Atlas of Europe. Part 1: Background Information, Methodology and Maps. Geological Survey of Finland, Espoo.
• Shotyk W. 1988. Review of the inorganic geochemistry of peats and peatland waters. Earth-Science Reviews 25,2: 95-176.
• Shotyk W. 1996. Peat bog archives of atmospheric metal deposition: geochemical assessment of peat profiles, natural variations in metal concentrations, and metal enrichment factors. Environmental Reviews 4,2: 149-183.
• Słowiński M., Marcisz K., Płóciennik M., Obremska M., Pawłowski D., Okupny D., Słowińska S., Borówka R.K., Kittel P., Forysiak J., Michczyńska D.J., Lamentowicz M. 2016. Drought as a stress driver of ecological changes in peatland – A palaeoecological study of peatland development between 3500 BCE and 200 BCE in central Poland. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 461: 272-291.
• Stanisz A. 2007. Przystępny kurs statystyki. T. 3. Analizy wielowymiarowe. Kraków.
• Starkel L., Soja R., Michczyńska D.J. 2006. Past hydrological events reflected in the Holocene history of Polish rivers. Catena 66: 24-33.
• Starkel L., Michczyńska D.J., Krąpiec M., Margielewski W., Nalepka D., Pazdur A. 2013. Progress in the Holocene chrono-climatostratigraphy of Polish territory. Geochronometria 40: 1-21.
• Stepanova A.V., Pokrovsky O.S., Viers J., Mironycheva-
• Tokareva N.P., Kosykh N.P., Vishnyakova E.K. 2015. Elemental composition of peat profiles in western Siberia: Effect of the microlandscape position and permafrost coverage. Applied Geochemistry 53: 53-70.
• Tylmann W., Łysek K., Kinder M., Pempkowiak J. 2011. Regional pattern of heavy metal content in lake sediments in Northeastern Poland. Water, Air & Soil Pollution 216: 217-228.
• Woch M.W. 2015. Characteristics of landscape features related to mining and metallurgy in the Olkusz region. W: B. Godzik (red.) Natural and historical values of the Olkusz Ore-bearing Region. Instytut Botaniki im. W. Szafera, Kraków: 43-54.
• Włodarz B. 2006. Zabytkowa kopalnia górnictwa kruszcowego w Olkuszu – perspektywy uruchomienia. Górnictwo i Geoinżynieria 30,4: 131-141.
• Wójcikiewicz M. 1979. Stratygrafia torfowiska Bór na Czerwonem z uwzględnieniem zespołów subfosylnych oraz rozmieszczenia i zróżnicowania współczesnych zbiorowisk roślinnych. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie 153, 10: 133-193.
• Żurek S. 1987. Złoża torfowe Polski na tle strefy torfowych Europy. Dokumentacja Geograficzna IGiPZ PAN 4.