Ecotoxicologia metalelor grele in lunca Dunarii - CESEC

Ecotoxicologia metalelor grele in lunca Dunarii - CESEC Ecotoxicologia metalelor grele in lunca Dunarii - CESEC

20.01.2015 Views

Ecotoxicologia metalelor în lunca Dunării 149 inundate); 10. Fe, Mn în apa subterană: corelare negativă cu condiţiile redox în orizontul corespunzând nivelului apei subterane; 11. Fe, Mn, Zn, Cr, Pb în apa de suprafaţă: corelare pozitivă cu importanţa evapotranspiraţiei în reducerea volumului apei de suprafaţă; 12. Fe, Mn, Zn în apa de suprafaţă: corelare pozitivă cu intensitatea fluxurilor subterane încărcate cu metal provenind din ecosisteme de grind adiacente; 13. Cd în apa de suprafaţă şi subterană: corelare pozitivă cu concentraţia totală din sol, modulată (în cazul apei de suprafaţă) de mărimea volumului de apă de inundaţie; 14. Fe, Mn, Zn, Pb în macrofite acvatice: corelare pozitivă cu concentraţiile din apa de suprafaţă; 15. Cu, Cd în macrofite acvatice: corelare negativă cu concentraţiile din apa de suprafaţă; 16. Fe, Mn, Zn, Cu, Cr, Pb, Cd în seston: corelare cu structura granulometrică a sestonului controlată de sedimentarea diferenţiată de-a lungul gradienţilor succesionali. Alte posibile cauze avansate ipotetic pentru explicarea distribuţiei metalelor sunt: 17. Zn în sol: eliberarea metalelor din sol în condiţii de inundare, datorită mobilităţii mari; 18. Cu în sol: cantitatea şi calitatea materiei organice din sol; 19. Cu, Pb în sol: depuneri atmosferice; 20. Cd în sol: concentraţii mici în materia organică nedescompusă acumulată şi export prin apa de inundaţie al Cd eliberat în cursul descompunerii macrofitelor acvatice; 21. Diferenţe subteran vs. suprateran pentru Fe, Zn, Cu, Cr în plante: mecanisme fiziologice de reglaj; 22. Fe, Zn, Cu, Cr, Pb, Ni în plante: particularităţile fiziologice ale speciilor de plante; 23. Fe în apa de suprafaţă: eliberarea metalelor din sol în condiţii de inundare, datorită mobilităţii mari la potenţial redox scăzut; 24. Cu şi Pb în apa de suprafaţă: imobilizarea metalelor (inclusiv a celor rezultate din descompunerea macrofitelor acvatice) la nivelul solului în condiţii redox scăzute; 25. Fe în apa subterană: tehnica de prelevare (posibile schimburi intensificate cu apa de suprafaţă în lungul tubului piezometric); 26. Fe, Mn, Zn în apa de suprafaţă: eliberarea metalelor din macrofitele acvatice în timpul descompunerii; 27. Fe, Mn, Zn, Cu, Cr, Pb, Cd în seston: schimbarea structurii sestonului prin dezvoltarea fracţiilor planctonice pe măsura staţionării apei în ecosisteme. În susţinerea mecanismelor propuse mai sus vin informaţiile din literatură, datele referitoare la parametrii de control ai comportamentului metalelor obţinute în ecosistemele celor două serii succesionale investigate şi, în ce priveşte seria a din O. Fundu Mare, datele preliminare referitoare la fracţii de metale din sol cu mobilitate diferită. Se cunoaşte că mineralele din fracţiile fine (argile), deşi nu includ metale grele în structura lor au asociate cu ele cantităţi mari de metale faţă de alte fracţii granulometrice, datorită adsorbţiei la suprafaţa particulelor (Kabata-Pendias şi Pendias, 1992). Acest proces este favorizat, în cazul unor metale cum sunt Cd, Ni, Cu şi Pb, de substanţele humice (Laxen, 1985). Corelaţiile menţionate le-am stabilit pe baza datelor de granulometrie a solurilor (Benea, 1997) şi a datelor de materie organică totală (evaluată prin pierderea la calcinare). Tiparul de distribuţie în sol prezentat de Cd arată predominanţa adsorbţiei la particulele minerale fine în cazul acestui metal şi slaba afinitate pentru oxizii Fe şi Mn, dominanţi ca forme ale acestor elemente în ecosistemele de grind, ceea ce este în acord cu datele de literatură (Forbes şi colab., 1976). Faptul că este comparativ mai puţin Cd în sedimentul bogat în materie organică din lacuri faţă de cel din mlaştini, mai mineral, vine în sprijinul afirmaţiei că afinitatea Cd pentru mineralele din fracţia argiloasă este mai mare decât pentru liganzii organici; în literatură unele studii susţin, iar altele contrazic această afirmaţie (Kabata-Pendias şi Pendias, 1992).

150 Rezultate şi discuţii Spre deosebire de Cd, Zn şi Cu sunt raportate ca metale cu mare potenţial de a fi adsorbite pe oxizii de Fe şi Mn (de ex. Forbes şi colab., 1976). Zn în sol este asociat preponderent cu oxizii de Fe şi Al şi cu argile. Tiparul de distribuţie observat în cazul Zn sugerează rolul foarte important al oxizilor în imobilizarea Zn în sistemele rar inundate din Insula Mică a Brăilei. Pe de altă parte, Zn este cunoscut ca element cu mobilitatea ridicată, concentraţiile din apa interstiţială fiind în domeniul 4-270 ppb (Kabata-Pendia şi Pendias, 1992), comparabil cu cel care caracterizează apa subterană din sistemele investigate. Fe, Cu şi Mn formează sulfuri stabile în solurile inundate, coprecipitând şi alte elemente cum sunt Cd, Ni şi Zn (Jenne, 1976). În condiţiile din lacurile puţin adânci este deci probabil să nu fi avut loc o mobilizare directă a acestor metale din sediment (sedimentul nu a trecut prin faze de oxidare pe perioada studiilor, o secare a lacurilor având loc doar în vara lui 1998). Metalele din apa lacurilor puteau proveni direct doar din descompunerea macrofite, în timp ce metalele din apa de inundaţie a mlaştinilor şi depresiunii interioare puteau proveni şi din sediment, care a trecut prin faze cu potenţial redox ridicat. Mobilitatea redusă a Cu şi îndeosebi a Pb este frecvent raportată (surse citate de Kabata-Pendias şi Pendias, 1992), ceea ce vine să susţină observaţiile noastre cu privire la aparenta imobilizare a acestor metale din apa de suprafaţă. Aceiaşi autori raportează că este tipic pentru Cu şi Pb să se acumuleze în orizontul superficial, diferit de ceea ce s-a observat în ecosistemele din luncă. Explicaţia este probabil legată de regimul inundaţiilor, care face ca orizontului superficial să i se adauge în fiecare an un nou strat de sediment proaspăt şi duce în acelaşi timp fie la îngroparea litierei nedescompuse, fie la exportarea ei din ecosistem. Descreşterea concentraţiilor de Mn şi Zn este probabil rezultatul scăderii potenţialului redox al solului cu adâncimea, ceea ce duce la reducerea formelor oxidate ale Mn şi mobilizarea metalelor adsorbite, cum este şi Zn. Creşterea cu adâncimea a concentraţiilor de Cr şi Cd ar putea fi datorată depunerii de straturi de sediment cu concentraţii mai mici. Acumularea preferenţială a Cu şi Pb în rădăcini faţă de organele supraterane este de asemenea frecvent raportată, ca şi translocarea masivă a unor elemente mobile la potenţial redox scăzut în sol (cum sunt Mn şi Fe) către părţile supraterane ale plantelor (surse citate de Kabata-Pendias şi Pendias, 1992). Tabelul 31 prezintă distribuţia procentuală a metalelor în fracţiile evaluate în solul ecosistemelor de grind, depresiune inundabilă şi mlaştină (staţiile H2, H3 şi H4), calculată în raport cu concentraţia în extractul cu apă regală (Schimb. = fracţia schimbabilă, Carb. – fracţia asociată carbonaţilor, UR = fracţia uşor de redus, MR. = fracţia moderat de redus, Ads. Org. = fracţia adsorbită pe substanţa organică). În urma inspecţiei tabelului se pot constata următoarele: • Procentele în care metalele sunt distribuite în fracţii cu mobilitate diferită se încadrează în domeniul din literatură (Barona şi colab., 1994, Asami şi colab., 1995, BCR, 1998, Ngiam şi Lim, 2001, Rouset şi Lopez-Sanchez, 2001, Nome şi colab., 2001, Dollar şi colab., 2001); • Ponderea Fe, Mn şi Zn în forme rapid transferabile către apa de suprafaţă şi plante (fracţia schimbabilă) creşte dinspre grind către ecosistemele de depresiune interioară şi mlaştină, în timp de ponderea Pb scade; • Ponderea Mn sub formă de oxizi uşor de redus scade pe acest gradient, la fel ca şi ponderea Cr, Cu, Pb şi Zn asociată oxizilor de Mn; • Ponderea Cr scade şi în cazul fracţiei de oxizi mai greu de redus (dominată de oxizi de Fe); • Pe gradientul menţionat creşte ponderea Cr, Cu, Fe şi Pb în fracţia adsorbită la materia organică. Distribuţia metalelor în fracţiile schimbabilă şi uşor de redus din solul ecosistemelor de depresiune şi mlaştină sugerează că este posibil transferul Fe, Mn. Zn (mai puţin al Cr, cu mare afinitate pentru materia organică) în apa de inundaţie şi în plante.

<strong>Ecotoxicologia</strong> <strong>metalelor</strong> în <strong>lunca</strong> Dunării 149<br />

<strong>in</strong>undate);<br />

10. Fe, Mn în apa subterană: corelare negativă cu condiţiile redox în orizontul corespunzând<br />

nivelului apei subterane;<br />

11. Fe, Mn, Zn, Cr, Pb în apa de suprafaţă: corelare pozitivă cu importanţa evapotranspiraţiei în<br />

reducerea volumului apei de suprafaţă;<br />

12. Fe, Mn, Zn în apa de suprafaţă: corelare pozitivă cu <strong>in</strong>tensitatea fluxurilor subterane<br />

încărcate cu metal proven<strong>in</strong>d d<strong>in</strong> ecosisteme de gr<strong>in</strong>d adiacente;<br />

13. Cd în apa de suprafaţă şi subterană: corelare pozitivă cu concentraţia totală d<strong>in</strong> sol, modulată<br />

(în cazul apei de suprafaţă) de mărimea volumului de apă de <strong>in</strong>undaţie;<br />

14. Fe, Mn, Zn, Pb în macrofite acvatice: corelare pozitivă cu concentraţiile d<strong>in</strong> apa de suprafaţă;<br />

15. Cu, Cd în macrofite acvatice: corelare negativă cu concentraţiile d<strong>in</strong> apa de suprafaţă;<br />

16. Fe, Mn, Zn, Cu, Cr, Pb, Cd în seston: corelare cu structura granulometrică a sestonului<br />

controlată de sedimentarea diferenţiată de-a lungul gradienţilor succesionali.<br />

Alte posibile cauze avansate ipotetic pentru explicarea distribuţiei <strong>metalelor</strong> sunt:<br />

17. Zn în sol: eliberarea <strong>metalelor</strong> d<strong>in</strong> sol în condiţii de <strong>in</strong>undare, datorită mobilităţii mari;<br />

18. Cu în sol: cantitatea şi calitatea materiei organice d<strong>in</strong> sol;<br />

19. Cu, Pb în sol: depuneri atmosferice;<br />

20. Cd în sol: concentraţii mici în materia organică nedescompusă acumulată şi export pr<strong>in</strong> apa<br />

de <strong>in</strong>undaţie al Cd eliberat în cursul descompunerii macrofitelor acvatice;<br />

21. Diferenţe subteran vs. suprateran pentru Fe, Zn, Cu, Cr în plante: mecanisme fiziologice de<br />

reglaj;<br />

22. Fe, Zn, Cu, Cr, Pb, Ni în plante: particularităţile fiziologice ale speciilor de plante;<br />

23. Fe în apa de suprafaţă: eliberarea <strong>metalelor</strong> d<strong>in</strong> sol în condiţii de <strong>in</strong>undare, datorită mobilităţii<br />

mari la potenţial redox scăzut;<br />

24. Cu şi Pb în apa de suprafaţă: imobilizarea <strong>metalelor</strong> (<strong>in</strong>clusiv a celor rezultate d<strong>in</strong><br />

descompunerea macrofitelor acvatice) la nivelul solului în condiţii redox scăzute;<br />

25. Fe în apa subterană: tehnica de prelevare (posibile schimburi <strong>in</strong>tensificate cu apa de suprafaţă<br />

în lungul tubului piezometric);<br />

26. Fe, Mn, Zn în apa de suprafaţă: eliberarea <strong>metalelor</strong> d<strong>in</strong> macrofitele acvatice în timpul<br />

descompunerii;<br />

27. Fe, Mn, Zn, Cu, Cr, Pb, Cd în seston: schimbarea structurii sestonului pr<strong>in</strong> dezvoltarea<br />

fracţiilor planctonice pe măsura staţionării apei în ecosisteme.<br />

În susţ<strong>in</strong>erea mecanismelor propuse mai sus v<strong>in</strong> <strong>in</strong>formaţiile d<strong>in</strong> literatură, datele referitoare la<br />

parametrii de control ai comportamentului <strong>metalelor</strong> obţ<strong>in</strong>ute în ecosistemele celor două serii<br />

succesionale <strong>in</strong>vestigate şi, în ce priveşte seria a d<strong>in</strong> O. Fundu Mare, datele prelim<strong>in</strong>are<br />

referitoare la fracţii de metale d<strong>in</strong> sol cu mobilitate diferită.<br />

Se cunoaşte că m<strong>in</strong>eralele d<strong>in</strong> fracţiile f<strong>in</strong>e (argile), deşi nu <strong>in</strong>clud metale <strong>grele</strong> în structura lor au<br />

asociate cu ele cantităţi mari de metale faţă de alte fracţii granulometrice, datorită adsorbţiei la<br />

suprafaţa particulelor (Kabata-Pendias şi Pendias, 1992). Acest proces este favorizat, în cazul<br />

unor metale cum sunt Cd, Ni, Cu şi Pb, de substanţele humice (Laxen, 1985). Corelaţiile<br />

menţionate le-am stabilit pe baza datelor de granulometrie a solurilor (Benea, 1997) şi a datelor<br />

de materie organică totală (evaluată pr<strong>in</strong> pierderea la calc<strong>in</strong>are). Tiparul de distribuţie în sol<br />

prezentat de Cd arată predom<strong>in</strong>anţa adsorbţiei la particulele m<strong>in</strong>erale f<strong>in</strong>e în cazul acestui metal<br />

şi slaba af<strong>in</strong>itate pentru oxizii Fe şi Mn, dom<strong>in</strong>anţi ca forme ale acestor elemente în ecosistemele<br />

de gr<strong>in</strong>d, ceea ce este în acord cu datele de literatură (Forbes şi colab., 1976). Faptul că este<br />

comparativ mai puţ<strong>in</strong> Cd în sedimentul bogat în materie organică d<strong>in</strong> lacuri faţă de cel d<strong>in</strong><br />

mlaşt<strong>in</strong>i, mai m<strong>in</strong>eral, v<strong>in</strong>e în sprij<strong>in</strong>ul afirmaţiei că af<strong>in</strong>itatea Cd pentru m<strong>in</strong>eralele d<strong>in</strong> fracţia<br />

argiloasă este mai mare decât pentru liganzii organici; în literatură unele studii susţ<strong>in</strong>, iar altele<br />

contrazic această afirmaţie (Kabata-Pendias şi Pendias, 1992).

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!