An attempt of heavy metals load estimation during sedimentation of sludges in the Szczecin Lagoon

Heavy metals, diluted in water, are usually in ionic or colloidal form. They are partly taken in by water organisms into their cells and tissues and partly absorbed by inorganic particles in suspension. Organic matter, released into water after the decay of bacteria, plants and animals containing a certain amount of heavy metals absorbed earlier can additionally absorb more metals from the water. With time organic and inorganic suspension falls down forming bottom sediments. Although a certain amount of heavy metals can be released into water in this process, a considerable amount of them is deposited in bottom sediments permanently. The material falling down on the bottom of the Szczecin Lagoon was collected by collectors which were placed for 4 months, from July to November 1992 in 5 places: 1 - border buoy, 2 - I Brama Torowa, 3 - II Brama Torowa, 4 - navigation sign, 5 - Chełminek (Fig. 1). The collector funnel (Fig. 2) was 232 cm2 in area and was about 35 cm above the bottom. In the collected material the content of heavy metals - Hg, Cd, Pb, Cu, Zn, Cr, Ni, Fe and loss on ignition were determined. Prior to heavy metal determination, the samples were burnt in a mixture of nitric and perchloric acids (Adrian 1971, Protasowicki et al. 1999). Chemical elements were analysed by the method of atomic absorption spectrometry (AAS), mercury by means of the cold vapour technique (CV AAS) and other metals after atomization by air-acetylene flame (FAAS). All the determinations were made in three parallel replications and relative error was below 5%. The material deposited in the sedimentation process at the bottom of the Szczecin Lagoon has a great load of heavy metal, as a result, the flow of these pollutants from the Odra estuary into the Baltic Sea is limited to a great extent.

W celu bliższego poznania procesów sedymentacji w Zalewie Szczecińskim wystawiono kolektory powstającego osadu. Kolektory takie wystawiono na okres 4 miesięcy od lipca do listopada w 5 punktach zalewu. Powierzchnia kolektora wynosiła 232 cm2 i znajdowała się na wysokości około 35 cm nad dnem. W kolektorach po upływie 4 miesięcy, w zależności od rejonu, zebrało się od 62 do 376 g osadu o zawartości suchej masy w przedziale 27,82÷41,77%. Pozwoliło to wyliczyć masę opadającej na dno materii. W zebranym w kolektorze materiale oznaczono zawartość materii organicznej oraz metali ciężkich - Hg, Cd, Pb, Cu, Zn, Cr, Ni, Fe. Materię organiczną oznaczono na podstawie strat przy wyżarzaniu w temperaturze 5500°C. Próby przed oznaczeniem metali ciężkich spalano w mieszaninie kwasów azotowego i nadchlorowego (HNO3 + HClO4). Pierwiastki analizowano metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej (AAS), przy czym rtęć oznaczano techniką zimnych par (CV AAS), a pozostałe metale po atomizacji w płomieniu acetylenowo-powietrznym (FAAS). Zawartości metali mieściły się w następujących granicach: Hg - 0,636÷1,324; Cd - 2,035÷6,227; Pb - 46,3÷335; Cu - 0,21÷8,71; Zn - 299÷1427; Cr - 11,0÷27,1; Ni - 10,2÷22,9 i Fe - 3686÷31326 žgźg-1 suchej masy. Tak znaczne zróżnicowanie wynikało z faktu miejsca położenia kolektora. Odnotowano, że największe ilości stwierdzano w rejonie ujścia Odry do Zalewu Szczecińskiego lub w jego części centralnej. Uwzględniając powyższe dane oraz powierzchnię polskiej części zalewu - Zalew Wielki, która wynosi 410 km2 obliczono że, całkowita roczna depozycja mieści się w zakresie (ton/rok): materia 1316100÷1414500; rtęć 0,972÷1,107; kadm 3,899÷5,990; ołów 65,19÷440,34; miedź 52,89÷78,72; cynk 455,1÷1.881,9; chrom 15,99÷25,83; nikiel 17,22÷30,75 i żelazo 21102÷41230. Porównanie tych wartości z ładunkiem zanieczyszczeń dopływającym do zalewu z wodami Odry (suma przekroju Krajnika i Goleniowa) podawanymi przez PIOŚ potwierdza, że są one w znacznej mierze odkładane w osadach dennych zalewu.