Advertisement

Water, Air, & Soil Pollution

, 230:292 | Cite as

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Bottom Sediments of Selected Anthropogenic Reservoirs in Terms of Catchment Area Development

  • Maciej KosteckiEmail author
  • Eligiusz Kowalski
Article

Abstract

The polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) concentration in the bottom sediments of the selected dam reservoirs is related to the catchment area size and length of the watercourse that supplies the reservoir. The anthropopressure increases the ratio of the PAH concentration sum G4 group to the G1 group. For the urban-industrial catchment area, the ratio is 1; for the agricultural and agricultural-forestral catchment area, the ratio is between 4 and 9. The elongated down time of surface run-offs helps to retain and degrade 2- and 3-ring PAHs, which is reflected in the high G4:G1 ratio value. Consequently, the pollutants are quickly delivered to the reservoirs and deposited in the bottom sediments. Under such conditions, the G4:G1 ratio is 1. The way in which the catchment area is developed shapes the proportions between the PAH groups that differ in the number of aromatic rings in their molecules. The toxicity, mutagenicity, and carcinogenicity coefficients calculated for the bottom sediments demonstrate that the limnic ecosystems supplied with water from the watercourses with urban-industrial catchment areas are far more threatened than the reservoirs supplied with watercourses with the agricultural catchment areas or catchment areas with a significant share (40–50%) of farming land.

Keywords

PAHs Bottom sediments Catchment area development Dam reservoirs 

Notes

References

  1. Bathi, J.R., Pitt, R., Findlay, R., & Clark, S.E. (2008). Analyses of PAHs in urban stormwater 11th International Conference on Urban Drainage, Edinburgh, Scotland, UK.Google Scholar
  2. Bojakowska, I., & Sokołowska, G. (1998). Tło geochemiczne wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w glebach leśnych. Przegląd Geochemiczny, 46(10), 1083–1085.Google Scholar
  3. Bojakowska, I., & Sokołowska, G. (2003). Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) w glebach zmienionych antropogenicznie. Biuletyn PIG nr, 405, 29–60.Google Scholar
  4. Duodu, G., Ogogo, K., Mummullage, S., Harden, F., Goonetilleke, A., & Ayoko, G. (2017). Source apportionment and risk assessment of PAHs in Brisbane River sediment, Australia. Ecological Indicators, 73(2017), 784–799.CrossRefGoogle Scholar
  5. Feng, J., Xi, N., Zhang, F., Zhao, J., Hu, P., & Sun, J. (2015). Distributions and potential sources of polycyclic aromatic hydrocarbons in surface sediments from an emerging industrial city (Xinxiang). Environmental Monitoring and Assessment, 188(1), 1–14.Google Scholar
  6. Grynkiewicz, M., Polkowska, Ż., & Namieśnik, J. (2002). Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in bulk precipitation and run-off waters in an urban region (Poland). Atmospheric Environment, 36, 361–369.CrossRefGoogle Scholar
  7. Jan, S., Kostecki, M., Mazierski, J. (2008). The use of calcium peroxide CaCO2, for biochemical degradation of PAH;s in the bottom sediments of dam reservoir – The 24th Annual International Conference on Soil, Sediments and Water, University of Massachusetts at Amherst, Abstract Book, October 20-23.Google Scholar
  8. Jancewicz, A., U. Dmitruk, Ł. Sośnicki, U. Tomczuk, A. Bartczak (2012). Wpływ zagospodarowania zlewni na jakość osadów dennych w wybranych zbiornikach zaporowych, Ochrona Środowiska Vol 34, nr 4.Google Scholar
  9. Jingjing, D., & Jing, C. (2018). Anthropogenic PAHs in lake sediments: a literature review (2002–2018). Environmental Science: Processes & Impacts, 20, 1649–1666  https://doi.org/10.1039/C8EM00195B.Google Scholar
  10. Kalinowski, R. (2009). Ocena oddziaływania wybranych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych na organizmy osadów dennych, Praca doktorska. Warszawska: Polit.Google Scholar
  11. Kalinowski, R., & Załęska-Radziwiłł, M. (2009). Determining the quality standards of sediments on the basis of the ecotoxicological studies. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 40, 549–560. (in Polish).Google Scholar
  12. Kostecki, M. (2000). Zawiesina jako element zanieczyszczenia antropogenicznego ekosystemu wodnego na przykładzie zbiornika zaporowego Dzierżno Duże (woj. śląskie). Archiwum Ochrony Środowiska, 26(4), s. 75–s. 94.Google Scholar
  13. Kostecki, M. (2003). Alokacja i przemiany wybranych zanieczyszczeń w zbiornikach zaporowych hydrowęzła rzeki Kłodnicy i Kanale Gliwickim. Prace i Studia IPIŚ-PAN w Zabrzu, nr, 57, 1–124.Google Scholar
  14. Kostecki, M., & Czaplicka, M. (2001). Polycyclic aromatic hydrocarbons as part of contamination of sediments Gliwice Canal. Archiwum Ochrony Środowiska, 3(27), 119–135 (in Polish).Google Scholar
  15. Kostecki, M., & Mazierski, J. (2008). Biodegradacja wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w osadach dennych z użyciem nadtlenku wapnia. Przemysł Chemiczny, 87(3), 278–283.Google Scholar
  16. Kostecki, M., Czaplicka, M., & Węglarz, A. (2000). Organic compounds (BTEXs, PAHs) in the bottom sediments of dam-reservoir Dzierżno Duże (Upper Silesia). Archives of Environmental Protection, 26(4), 95–108. (in Polish).Google Scholar
  17. Kot-Wasik, A., Dąbrowska, D., & Namieśnik, J. (2001). Degradacja związków organicznych w środowisku. Chemia i Inżynieria Ekologiczna, 8, 867.Google Scholar
  18. Kozielska, B. (2015). Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne zawarte w pyłach zanieczyszczających środowisko. Monografia, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej Gliwice, 1–151.Google Scholar
  19. Makuła-Włodarczyk, M. (2012). Kumulacja WWA i związków chloroorganicznych w wodach powierzchniowych. Środowisko nr, 6, 28–34.Google Scholar
  20. Małachowska-Jutsz, A., Turek-Szytow, J., Miksch, K. (2014). Effect of calcium peroxide on zootoxicity in fluoranthene-contaminated soil, Wpływ nadtlenku wapnia na zootoksyczność gleby skażonej fluorantenem: Przemysł Chemiczny, 90/12.Google Scholar
  21. Mendrycka, M., Mucha, K., & Stawarz, S. (2013). Bioremediacja związków ropopochodnych oraz szlaki ich biodegradacji. Postępy Mikrobiologii, 52(4), 397–408.Google Scholar
  22. Oleszczuk, P. (2007). Changes of polycyclic aromatic hydrocarbons during composting of sewage sludge with chosen physico-chemical properties and PAHs content. Chemosphere, 67, 582–591.CrossRefGoogle Scholar
  23. Pohl, A., Kostecki, M., Jureczko, I., Czaplicka, M., & Łozowski, B. (2018). Polycyclic aromatic hydrocarbons in water and bottom sediments of a shallow, lowland dammed reservoir (on the example of the reservoir Blachownia, South Poland). Archives of Environmental Protection, 44(1), 10–23.Google Scholar
  24. Rogula-Kozłowska, W., Kozielska, B., & Kleinowski, K. (2013). Concentration, origin and Health hazard from fine particle-bound PAH At three characteristic sites in Southern Poland. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 91, 349–355.CrossRefGoogle Scholar
  25. Stein, E. D., Tiefenthaler, L. L., & Schiff, K. (2006). Watershed – based sources of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban storm water. Environmental Toxicology and Chemistry, 25, 373–285.CrossRefGoogle Scholar
  26. Sulej, A. M., Polkowska, Ż., & Namieśnik, J. (2011). Contamination of runoff water at Gdańsk airport (Poland) by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorinated biphenyls (PCBs). Sensors, 11, 11901–11920.CrossRefGoogle Scholar
  27. Włodarczyk-Makula, M. (2011). Quantitative changes of PAHs in treated wastewater in the oxidation. Rocznik Ochrona Środowiska, 13, 1093–1104.Google Scholar
  28. Włodarczyk-Makula, M. (2012). Half-life of carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons in stored sewage sludge. Archives of Environmental Protection, 38(2), 33–44.CrossRefGoogle Scholar
  29. Załęska-Radziwiłł, M., Łebkowska, M., & Kalinowski, R. (2008). Investigation of the effect of safe concentrations of selected PAHs on the water biocenosis (in Polish). Ochrona Środowiska, 30(4), 19–28.Google Scholar

Copyright information

© Springer Nature Switzerland AG 2019

Authors and Affiliations

  1. 1.Institute of Environmental Engineering Polish Academy of ScienceZabrzePoland

Personalised recommendations