Anthropogenic effects on heavy metals and macronutrients accumulation in soil and wood of Pinus sylvestris L.

Abstract

The investigation is focused on the uptake of heavy metals and macronutrients fluxes in Pinus sylvestris L. wood and soil under the sampled trees from contaminated and control sites. Soil pH, total organic carbon (TOC) and total and bioavailable heavy metals lead (Pb), cadmium (Cd), copper (Cu) and zinc (Zn) and macronutrients, potassium (K) and magnesium (Mg) were compared on contaminated and control sites. Also, metal uptake of contaminated and control pine woods was determined. Concentrations of soil bioavailable Cd (0.009 mg kg⁻¹), Pb (0.11 mg kg⁻¹), Cu (0.076 mg kg⁻¹), Zn (0.51 mg kg⁻¹) and K (24.42 mg kg⁻¹), Mg (8.44 mg kg⁻¹) on the contaminated plot were significantly higher (p < 0.001) than on the control plot 0.00004 mg kg⁻¹for Cd, 0.007 mg kg⁻¹ for Pb, 0.002 mg kg⁻¹ for Cu, 0.22 mg kg⁻¹ for Zn and 7.81 mg kg⁻¹ for K, 2.40 mg kg⁻¹for Mg. In addition, the percentage of bioavailable metals in contaminated soils was higher. Pb (34.49 mg kg⁻¹), Cu (0.258 mg kg⁻¹), Zn (1.36 mg kg⁻¹) and K, Mg concentrations in wood were statistically higher than on the control site Pb (0.01 mg kg⁻¹), Cu (0.172 mg kg⁻¹), Zn (0.93 mg kg⁻¹), at p < 0.05 and p < 0.001, respectively. Cd did not show any significant difference in concentration on the contaminated plot in comparison to the control site.

Article in English.

Antropogeninio poveikio įtaka sunkiųjų metalų ir makroelementų kaupimuisi dirvožemyje ir pušies (Pinus sylvestris L.) medienoje

Santrauka. Pagrindinis tiriamojo darbo tikslas – nustatyti sunkiųjų metalų kiekį paprastosios pušies (Pinus sylvestris L.), augusios šalia buvusios Ekrano gamyklos Panevėžyje, medienoje bei palyginti su augusios kontrolinėje teritorijoje. Įvertinta ir palyginta abiejų teritorijų dirvožemis, nustatyta dirvožemio pH, bendrosios anglies kiekis (TOC), įvertintos suminė ir judriosios fazės sunkiųjų metalų – švino (Pb), kadmio (Cd), vario (Cu), cinko (Zn) bei makroelementų – kalio (K) ir magnio(Mg) koncentracijos. Nustatyta į pušų medieną užterštoje ir kontrolinėje teritorijose patekusių metalų kiekiai. Akivaizdu, kad judriosios fazės metalų koncentracijos užterštoje teritorijoje (Cd – 0,009 mg·kg^–1, Pb – 0,11 mg·kg^–1, Cu – 0,076 mg·kg^–1, Zn – 0,51 mg·kg^–1 ir K – 24,42 mg·kg^–1, Mg – 8,44 mg·kg^–1) yra didesnės (p < 0,001) nei kontrolinėje(Cd – 0,000 04 mg·kg^–1, Pb – 0,007 mg·kg^–1, Cu – 0,000 2 mg·kg^–1, Zn – 0,22 mg·kg^–1 ir K – 7,81 mg·kg^–1, Mg – 2,40 mg·kg^–1). Pb (34,5 mg·kg^–1), Cu (0,258 mg·kg^–1), Zn (1,36 mg·kg^–1) ir K bei Mg koncentracijos buvo statistiškaididesnės užterštoje teritorijoje (p < 0,05) augusios pušies medienoje nei kontrolinės (p < 0,001) – Pb – 0,01 mg kg^–1, Cu – 0,172 mg·kg^–1, Zn – 0,93 mg kg^–1. Cd koncentracija užterštoje teritorijoje augusios pušies medienoje nedaug skyrėsi nuo kontrolinės.

Reikšminiai žodžiai: metalų kaupimasis, dirvožemio užtarša, sunkieji metalai, makroelementai, Pinus sylvestris L.

Влияние антропогенного загрязнения тяжелыми металлами и макроэлементамина почву и сосну обыкновенную (Pinus sylvestris L.)

Резюме. Главной целью научноисследовательской работы было определить количество тяжелых металлов в древесинесосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на территории бывшего завода «Экранас» в Паневежисе и сравнить его сданными контрольной территории. В исследовательской работе оценены и сравнены почвы обеих территорий,определен показатель рН почвы, общее количество углерода (ОКУ), оценены общие и растворимые концентрации тяжелых металлов свинца (Pb), кадмия (Cd), меди (Cu), цинка (Zn), концентрации макроэлементов калия (K) имагния (Mg). Также оценено попадание металлов в древесину сосны в загрязненной и контрольной зонах. Замечена тенденция: концентрация растворимых металлов Cd (0,009 мг·кг^–1), Pb (0,11 мг·кг^–1), Cu (0,076 мг·кг^–1), Zn (0,51 мг·кг^–1) и K (24,42 мг·кг^–1), Mg (8,44 мг·кг^–1) в загрязненной зоне выше (p < 0.001), чем в контрольной, соответственно Cd (0,00004 мг·кг^–1), Pb (0,007 мг·кг^–1), Cu (0,002 мг·кг^–1), Zn (0,22 мг·кг^–1) ir K (7,81 мг·кг^–1), Mg (2,40 мг·кг^–1). Концентрации Pb (34,49 мг·кг^–1), Cu (0,258 мг·кг^–1), Zn (1,36 мг·кг^–1), K и Mg в древесине были статистически выше на загрязненной территории (p < 0,05), чем на контрольной (p < 0,001) – Pb (0,01 мг·кг^–1), Cu (0,172 мг·кг^–1), Zn (0,93 мг·кг^–1). Концентрация Cd на загрязненной территории существенно не отличалась отконцентрации на контрольной территории.

Ключевые слова: накопление металлов, загрязнение почв, тяжелые металлы, макроэлемеинты, Pinus sylvestris L.

Keyword : metal accumulation, soil contamination, heavy metals, macroelements, Pinus sylvestris L