Mercury in the sediments of selected peatlands in Małopolska region
Abstrakt
The mercury content in peat layers of seven peat bogs in the Małopolska region (Wolbrom in the Kraków-Częstochowa Upland and Otrębowskie Brzegi, Puścizna Wysoka, Puścizna Mała, Przybojec, Puścizna Długopole and Bór na Czerwonem in the Orawa-Nowy Targ Basin) was determined to a depth of 100 cm at a resolution of 1–2 cm. Geochemical background and level of anthropogenic mercury enrichment were determined for each peat bog. To establish the interdependence between mercury concentration, mineral matter content and selected metals, geochemical diagrams and models of the system were drawn up representing the correlational relationships between the selected geochemical variables for three of the peat bogs in the Orawa--Nowy Targ Basin (Otrębowskie Brzegi, Przybojec and Bór na Czerwonem). It was found that, comparing against other European raised bogs, the range of mercury concentrations in the peat layer down to 50 cm in the peatlands of Małopolska is similar to those in Norway, Sweden, Denmark and Spain, and decidedly lower than in the peatlands in Scotland, Belgium and Czechia. Furthermore, the sites in the Orawa-Nowy Targ Basin were clearly lower, the lower the altitude of the peat bog surface, which is probably associated with local topoclimatic conditions.
Bibliografia
Allan M., Le Roux G., Sonke J.E., Piotrowska N., Streel M., Fagel N. 2013. Reconstructing historical atmospheric mercury deposition in Western Europe using: Moisten peat bog cores, Belgium. Science of the Total Environment 442: 290-301.
Allovay B., Ayres D.C. 1997. Chemical principles of environmental pollution. 2nd Edition, Blackie Academic Professional, Chapman and Hall, London.
Baran A., Wieczorek J., Jaworska M. 2015. Zawartość rtęci w glebach województwa małopolskiego. Studia i Raporty IUNG- -PIB 46 (20): 143-161.
Bargagli R. 2016. Atmospheric chemistry of mercury in Antarctica and the role of cryptogams to assess deposition patterns in coastal ice-free areas. Chemosphere 163: 202-208.
Benoit J.M., Fitzgerald W.F., Damman A.W.H. 1998. The biogeochemistry of an ombrotrophic bog: evaluation of use as an archive of atmospheric mercury deposition. Environmental Research 782: 118-133.
Biester H., Kilian R., Franzen C., Woda C., Mangini A., Schöler H.F. 2002. Elevated mercury accumulation in a peat bog of the-Magellanic Moorlands, Chile (53°S) – – an anthropogenic signal from the Southern Hemisphere. Earth and Planetary Science Letters 201: 609-620.
Biester H., Bindler R., Martinez-Cortizas A. 2006. Mercury in mires. In: I.P. Martini, A. Martinez-Cortizas, W. Chesworth (eds) Peatlands: Evolution and Record of Environmental and Climate Changes. Elsevier B.V.: 465-478.
Bojakowska I., Sokołowska G. 1998. Geochemiczne klasy czystości osadów wodnych. Przegląd Geologiczny 46(1): 49-54.
Bojakowska I., Sokołowska G. 2001. Rtęć w kopalinach wydobywanych w Polsce jako potencjalne źródło zanieczyszczenia środowiska. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 349: 5-54.
Bojakowska I., Tołkanowicz E. 2015. Zróżnicowanie zawartości pierwiastków śladowych w osadach torfowisk Otalżyno, Huczwa i Stoczek. Biuletyn PIG 464: 5-16.
Borówka R.K. 1992. Przebieg i rozmiary denudacji w obrębie śródwysoczyznowych basenów sedymentacyjnych podczas późnego vitulianu i holocenu. Wyd. Nauk. Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza, Poznań, Seria Geografia 54: 1-177.
Cabała J. 2009. Metale ciężkie w środowisku glebowym olkuskiego rejonu eksploatacji rud Zn-Pb. Prace Naukowe Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach 2729: 1-130.
Cannon W.F., Dean W.E., Bullock J.H. Jr. 2003. Effects of Holocene climate change on mercury deposition in Elk Lake, Minnesota: the importance of eolian transport in the mercury cycle. Geology 31: 187-190.
Coufalík P., Zvěřina O., Komárek J. 2013. Atmospheric mercury deposited in a peat bog, the Jeseníki Mountains, Czech Republik. Journal of Geochemical Exploration 132: 120-124.
Eichstaedt I. 1970. Księga pierwiastków. Wyd. Wiedza Powszechna, Warszawa.
Ettler V., Navrátil T., Mihaljevič M., Rohovec J., Zuna M., Šebek O., Strnad L., Hojdová M. 2008. Mercury deposition/accumulation rates in the vicinity of a lead smelter as recorded by peat deposits. Atmospheric Environment 42: 5968-5977.
Farmer J.G., Anderson P., Cloy J.M., Graham M.C., MacKenzie A.B., Cook G.T. 2009. Historical accumulation rates of mercury in four Scottish ombrotrophic peat bogs over the past 2000 years. Science of the Total Environment 407: 5578-5588.
Gilewska S. 1972. Wyżyny Krakowsko-Małopolskie. In: M. Klimaszewski (eds) Geomorfologia Polski, tom 1, Polska Południowa – góry i wyżyny. Wyd. PWN, Warszawa: 232-339.
Górka K., Pasternak M. 2021. Objaśnienia do Szczegółowej mapy geologicznej Polski 1:50000, arkusz Wolbrom (914). Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa.
Guédron S., Tolu J., Brisset E., Sabatier P., Perrot V., Bouchet S., Develle A.L., Bindler R., Cossa D., Fritz S.C., Baker P.A. 2019. Late Holocene volcanic and anthropogenic mercury deposition in the western Central Andes (Lake Chungará, Chile). Science of the Total Environment 662: 903--914.
Hall B.D., St Louis V.L. 2004. Methylmercury and total mercury in plant litter decomposing in upland forest and flooded landscapes. Environmental Science & Technology 38: 5010-5021.
Hare A.A., Stern G.A., Kuzyk Z.Z.A., Macdonald R.W., Johannessen S.C., Wang F. 2010. Natural and anthropogenic mercury distribution in marine sediments from Hudson Bay, Canada. Environmental Science & Technology 44: 5805-5811.
Hermanns Y.M., Biester H. 2013. A 17 300-years record of mercury accumulation in a pristine lake in southern Chille. Journal of Palaeolimnology 49: 547-561.
Hess M., 1965. Piętra klimatyczne w polskich Karpatach Zachodnich. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Jagiellońskiego, Prace Geograficzne 11: 1-258.
Ignatavičius G., Unsal M.H., Busher P.E., Wołkowicz S., Satkūnas J., Valskys V. 2022. Mercury and methylmercury in Baltic Sea sediments, and Polish and Lithuanian soils. Geological Quarterly 66: 22.
Jędruszkiewicz J., Piotrowski P., Pietras B. 2016. Koncentracja zanieczyszczeń pyłowych powietrza PM2.5 w Krakowie w latach 2010–2014. Acta Geographica Lodziensia 104: 123-135.
Jędruszkiewicz J., Czernecki B., Marosz M. 2017. The variability of PM10 and PM2.5 concentrations in selected Polish agglomeration: the role of meterological conditions, 2006-2016. International Journal of Environmental Health Research 27(6): 441-462.
Jiskra M., Sonke J.E., Obrist D., Bieser J., Ebinghaus R., Myhre C.L., Pfaffhuber K.A., Wängberg I., Kyllonen K., Worthy D., Martin L.G., Labuschange C., Mkololo T., Ramonet M., Magand O., Dommergue A. 2018. A vegetation control on seasonal variations in global atmospheric mercury concentrations. Nature Geoscience 11: 244-250.
Jiskra M., Sonke J.E., Agnan Y., Helmig D., Obrist D. 2019. Insights from mercury stable isotopes on terrestrial-atmosphere exchange of Hg(0) in the Arctic tundra. Biogeosciences 16: 4051-4064.
Juśkiewicz W., Gierszewski P. 2022. Toxic metal pollution of aquatic ecosystems of European Union nature proctection areas in a region of intensive agriculture (Lake Gopło, Poland). Aquatic Sciences 84: 52.
Kabata-Pendias A., Pendias H. 1993. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wyd. PWN, Warszawa.
Kłys M. 2010. Z rtęcią (i …) przez stulecia. Archiwum Medycyny Sądowe i Kryminologii 60: 298-307.
Koncewicz-Baran M., Gondek K. 2010. Zawartość pierwiastków śladowych w glebach użytkowanych rolniczo. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 14: 65-74.
Kozłowska A. 1923. Stosunki Geobotaniczne Ziemi Miechowskiej. Sprawozdanie Komisji Fizjograficznej PAU 57: 1-68.
Küttner A., Mighall T.M., De Vleschouwer F., Mauquoy D., Martinez-Cortizas A., Foster I.D.L., Krupp E. 2014. A 3300-year atmospheric metal contamination record from Raeburn Flow raised bog, south west Scotland. Journal of Archaeological Science 44: 1-11.
Lacerda L.D., Turcq B., Sifeddine A., Cordeiro R.C. 2017. Mercury accumulation rates in Caço Lake, NE Brazil during the past 20 000 years. Journal of South American Earth Sciences 77: 42-50.
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 Palaeobota-nica 27(1): 75-115.
Leipe T., Moros M., Kotilainen A., Vallius H., Kabel K., Endler M., Kowalski N. 2013. Mercury in Baltic Sea sediments – Natural background and anthropogenic impact. Chemie der Erde 73: 249-259.
Li F., Ma Ch., Zhang P. 2020. Mercury deposition,climate change and anthropogenic activities. Frontiers in Earth Science 8: 316.
Lockhart W., Wilkinson P., Billeck B., Dannel R., Hunt R., Brunskill G., Delaronde J., Louis V. 1998. Fluxes of mercury to lake sediments in central and northern Canada inferred from dated sediment cores. Biogeochemistry 40: 163-173.
Łabij-Reduta B., Borawski J., Naumnik B. 2019. Uwaga! Smog! Stand-by! Killer Fog! Varia Medica 3(1): 68-76.
Łajczak A. 2001. Historyczne formy użytkowania torfowisk orawsko- podhalańskich i zmiana ich powierzchni w XIX i XX w. Problemy Zagospodarowania Ziem Górskich 47: 55-73.
Łajczak A. 2006. Torfowiska Kotliny Orawsko-Nowotarskiej. Rozwój, antropogeniczna degradacja, renaturyzacja i wybrane problemy ochrony. Wyd. Instytutu Botaniki PAN, Kraków.
Łajczak A. 2009. Warunki rozwoju i rozmieszczenie torfowisk w Kotlinie Orawsko-Nowotarskiej. Przegląd Geologiczny 57(8): 694-702.
Łupikasza E., Niedźwiedź T., Pińskwar I., Ruiz-Villanueva V., Kundzewicz Z.W. 2016. Observed changes in air temperature and precipitation and relationship between them, in the Upper Vistula Basin. In: Z.W. Kundzewicz, M. Stoffel, T. Niedźwiedź, B. Wyżga (eds) Flood risk in the Upper Vistula Basin. GeoPlanet: Earth and Planetary Sciences. Springer International Publishing, Switzerland:155--187.
Martinez-Cortizas A., Ponteverda-Pombal X., García-Rodeja E., Nóvoa-Muñoz J.C., Shotyk W. 1999. Mercury in a Spanish peat bog: archive of climate change and at-mospheric metal deposition. Science 284: 939-942.
Martinez-Cortizas A., Biester H., Mighall T., Bindler R. 2007. Climate driven enrichment of polutants in peatlands. Biogeosciences 4: 905-911.
Mason R.P., Fitzgerald W.F., Morel F.M.M. 1994. The biogeochmical cycling of elemental mercury: anthropogenic influences. Geochimica et Cosmochimica Acta 58: 3191-3198.
Migaszewski Z.M., Gałuszka A. 2007. Podstawy geochemii środowiska. Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa.
Mirosław-Grabowska J., Borówka R.K., Radzikowska M., Sławińska J., Hrynowiecka A., Sobczyk A., Stachowicz-Rybka R., Stefaniak K. 2022. Environmental changes recorded in the sequence of lakepeat bogs in the Eemian Interglacial and Vistulian on the basis of multiproxy data. Quaternary International 632: 51-54.
Miszczak E., Stefaniak S., Michczyński A., Steinnes E., Twardowska I. 2020. A novel approach to peatlands as archive of total cumulative spatial pollution loads from atmospheric deposition of airborne elements complementary to EMEP data: priority pollutants (Pb, Cd, Hg). Science of the Total Environment 705: 135776.
Obidowicz A. 1976. Geneza i rozwój torfowiska w Wolbromiu. Acta Palaeobotanica 17(1): 45-54.
Obidowicz A. 1990. Eine Pollenanalytische und Moorkundliche Studie zur vegetations-geschichte des Podhale-Gebietes (West- -Karpaten). Acta Palaeobotanica 30(1): 147-219.
Obrist D., Agnan Y., Jiskra M., Olson C.L., Colegrove D.P., Hueber J., Moore C.W., Sonke J.E., Helmig D. 2017. Tundra uptake of atmospheric elemental mercury drives Arctic mercury pollution. Nature 547: 201-204.
Okupny D., Borówka R.K., Cedro B., Sławińska J., Tomkowiak J., Michczyński A., Kozłowska D., Kowalski K., Siedlik K. 2020. Geochemistry of a sedimentary section at the Wąwelnica archaeological site, Szczecin Hills (Western Pomerania). Acta Geographica Lodziensia 110: 169-86.
Olson C., Jiskra M., Biester H., Chow J., Obrist D., 2018. Mercury in activelayer tundra soil of Alaska: concentrations, pools, origin, and spatial distribution. Global Biogeochemical Cycles 32: 1058- -1073.
Olson C.L., Jiskra M., Sonke J.E., Obrist D. 2019. Mercury in tundra vegetation of Alaska: Spatial and temporal dynamics and stable isotope patterns. Science of the Total Environment 660: 1502-1512.
Pacyna J.M., Pacyna E.G. 2001. As assessment of global and regional emissions of trace elements to the atmosphere from anthropogenic sources worldwide. Environmental Reviews 9(4): 269-298.
Pasieczna A. 2008. Wpływ przemysłu na środowisko przyrodnicze regionu śląsko-krakowskiego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 24(2): 67-85.
Pasieczna A. 2012. Rtęć w glebach obszarów zurbanizowanych Polski. Przegląd Geologiczny 60(1): 46-58.
Pasieczna A. 2014. Zawartość rtęci w glebach oraz osadach rzecznych i strumieniowych w regionie śląsko-krakowskim. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 457: 69-86.
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., Okupny D., Michczyński A. 2018. Zróżnicowanie zawartości pierwiastków śladowych w osadach torfowisk Wolbrom i Otrębowskie Brzegi odzwierciedleniem wpływu antropopresji. Acta Geographica Lodziensia 107:175-190.
Pawełczyk F., Bloom K., Jucha W., Michczyński A., Okupny D., Sikorski J., Tomkowiak J., Zając E., Fagel N. 2019. Reconstruction of atmospheric lead and heavy metal pollution in the Otrębowskie Brzegi peatland (S. Poland). Geological Quarterly 63(3): 568-585.
Pérez-Rodríguez M., Biester H., Aboal J.R., Toro M., Martínez-Cortizas A. 2019. Thalwing of snow and ice caused extraordinary high and fast mercury fluxes to lake sediments in Antarctica. Geochimica et Cosmochimica Acta 248, 109-123.
Ribeiro-Guevara S., Meili M., Rizzo A., Daga R., Arribére M. 2010. Sediment records of highly variable mercury inputs to mountain lakes in Patagonia during the past millennium. Atmospheric Chemistry and Physics 10: 3443–3453.
Ross-Barraclough F., Martinez-Cortizas A., García-Rodeja E., Shotyk W. 2002. A 14 500 year record of the accumulation of atmospheric mercury in peat: volcanic signals, anthropogenic influences and a correlation to bromine accumulation. Earth and Planetary Science Letters 202: 435-451.
Rydberg J., Karlsson J.K., Nyman R., Wanhatalo I., Näthe K., Bindler R. 2010. Importance of vegetation type for mercury seauestration in the northern Swedish mire, Rödmossmyran. Geochimica et Cosmochimica Acta 74: 7116-7126.
Santos G.M., Cordeiro R.C., Silva-Filho E.V., Turcq B., Lacerda L.D., Fifield L.K., Gomes P.R.S., Hausladen P.A., Sifed-dine A., Albuquerque A.L.S. 2001. Chronology of the atmospheric mercury in Lagoa da Pata basin, Upper Rio Negro re-gion of Brasilian Amazon. Radiocarbon 43(2b): 801-808.
Schütze M., Tserendorj G., Pérez-Rodríguez M., Rösch M., Biester H. 2018. Prediction of Holocene mercury accumulation trends by combining alynological and geochemical records of lake sediments (Black Forest, Germany). Geosciences 8: 358.
Shotyk W., Goodsite M.E., Roos-Barraclough F., Frel R., Heinemeier J., Asmund G., Lohse C., Hansen T.S. 2003. Anthropogenic contributions to atmospheric Hg, Pb and As accumulation recorded by peat cores from southern Greenland and Denmark dated using the 14C “bomb pulse curve”. Geochimica et Cosmochimica Acta 67(21): 3991-4011.
Smeds J. 2020. Dependence of total mercury in superficial peat with nutrient status: implications for stability of peat as an archive of Hg deposition. Department of Earth Sciences, Uppsala University, Uppsala.
Steinnes E., Sjøbakk T.E. 2005. Order-of-magnitude increase of Hg in Norvegian peat profiles since the outset of industrial activity in Europe. Environmental Pollution 137: 365-370.
Szumowski W. 1935. Historja medycyny filozoficznie ujęta. Gebethner i Wolf. Kraków.
Tabolt J., Moore T.R., Wang M., Dallaire C.O., Riley J.L. 2017. Distribution of lead and mercury in Ontario peatlands. Environmental Pollution 231: 890-898.
Thevenon F., Guédron S., Chiaradia M., Loizeau J.L., Poté J. 2011. (Pre-)historic changes in natural and anthropogenic heavy metals deposition inferred from two contrasting Swiss Alpine lakes. Quaternary Science Reviews 30: 224-233.
Trela J. 1928. Torfowisko w Wolbromiu. Acta Societatis Botanicorum Poloniae 5(3): 337-351.
Wojtuń B., Samecka-Cymerman A., Kolon K., Kempers A.J., Skrzypek G. 2013. Metals in some dominant vascular plants, mosses, lichens, algae, and the biological soil crust in various types of terrestrial tundra, SW Spitsbergen, Norway. Polar Biology 36: 1799-1809.
Zaccone C., Santoro A., Cocozza C., Terzano R., Shotyk W., Miano T.M. 2009. Comparison of Hg concentrations in ombrotrophic peat and corresponding humic acids, and implications for the use of bogs as archives of atmospheric Hg deposition. Geoderma 148: 399-404.
Zając A. 2015. 90 lat rezerwatu „Bór na Czerwonem”. Wierchy 81: 193-196.
Zuna M., Ettler V., Šebek O., Mihaljevič M. 2012. Mercury accumulation in peatbogs at Czech sites with contrasting pollution histories. Science of the Total Environment 424: 322-330.
Zyśk J., Wyrwa, A., Pluta, M. 2011. Emissions of mercury from the power sector in Poland. Atmospheric Environment 45(3): 605-610.
Żurek S. 1987. Złoża torfowe Polski na tle stref torfowych Europy. Dokumentacja Geograficzna Instytutu Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania 4: 1-84.
