Rola specjacji w ocenie mobilności metali ciężkich w płynących wodach powierzchniowych

W pracy wykazano, że w badanych wodach ilość i biodostępność metali ciężkich w toni wodnej i osadach dennych jest zróżnicowana. Oceniono wpływ wskaźników jakości wody i osadów na rozdział metali między formy rozpuszczone i związane w fazie stałej (w zawiesinie i osadach). Czynnikami, które wpływały na występowanie metali w postaci biodostępnej były: zawartość jonów wapnia i magnezu w wodzie, alkaliczny odczyn, przewodnictwo elektrolityczne oraz twardość i zasadowość wody. Z wykorzystaniem analizy korelacyjnej, analizy czynników głównych i analizy skupień określono współwystępowanie analizowanych metali w fazach środowiska wodnego i na stanowiskach.

Analiza czynników głównych – zależności wskaźników jakości wody i osadów dennych oraz form metali na płaszczyźnie składowych głównych

Z wykorzystaniem modelu matematycznego PHREEQC2 wyodrębniono rozpuszczone formy metali w wodzie Utraty [%]

Wykorzystano sekwencyjny schemat ekstrakcji wg Tessiera do wyznaczenia form występowania metali w osadach dennych. Badania wykazały duży udział metali w formach labilnych i biodostępnych.

Najczęściej w badaniach mobilności metali wykorzystuje się jedną metodę do oceny charakteru występujących form obecnych w wodzie. W prowadzonych badaniach zastosowano różne metody pozwalające opisać mobilności metali obecnych w osadach dennych. Dla potwierdzenia labilnego wiązania metali w osadach dennych, co wykazała ekstrakcja sekwencyjna metodą Tessiera, wykonano specjację pojedynczą z wykorzystaniem trzech ekstrahentów. Ekstrakcja wodą, 1M roztworem MgCl₂ i roztworami EDTA wykazała dużą mobilność metali zdeponowanych w osadach (poniżej).

Dzięki określeniu form metali, z wykorzystaniem kilku metod analitycznych, można w sposób szczegółowy, śledzić mobilności i biodostępności metali oraz ocenić zagrożenie wynikające z ich toksyczności; dokonać szczegółowej oceny jakości wód powierzchniowych i ewentualnego ich wykorzystania. Do oceny stopnia zanieczyszczenia osadów dennych Utraty wykorzystano wskaźniki geochemiczne (indeks geochemiczny i współczynnik wzbogacenia) oraz wskaźniki ekotoksyczności. Wskaźniki geochemiczne wykazały, że osady rzeki Utraty najsilniej zanieczyszczone były kadmem, słabiej ołowiem i miedzią, a najsłabiej cynkiem. Analizując osady pod względem kryteriów ekotoksykologicznych stwierdzono silne zanieczyszczenie kadmem i miedzią, a słabsze ołowiem.

Analiza danych uzyskanych z różnych próbek środowiskowych pozwoliła prześledzić obieg pierwiastków w układzie: woda – osad. W relacji tej określono determinujące czynniki, którymi są: właściwości pierwiastków i jakość środowiska wodnego. Istotna zależności obiegu pierwiastków w układzie woda – osad kontrolowana jest przez dwa główne czynniki: rodzaj pierwiastka, jego forma występowania, rozpuszczalność i ilość jonów pierwiastków w wodzie oraz zdolności akumulacyjne osadów. Wykonane analizy dostarczyły wyniki, które pozwoliły w szczegółowy sposób scharakteryzować właściwości geochemiczne osadów. Ważnym elementem prowadzonych prac było określenie wpływu makroskładników wody na współwystępowanie metali ciężkich w toni wodnej i osadach dennych. Jest to tym istotniejsze, iż badania prowadzone były na obszarach zróżnicowanych pod względem użytkowania i zagospodarowania terenu.