The content and profile distribution patterns of Cu, Ni and Zn in histosols of headwater areas in the valley of Kamienna Creek (Northern Poland)

The content and profile distribution patterns of Cu, Ni and Zn in Histosols of headwater peatlands were studied in the valley of Kamienna Creek – left bank tributary of Słupia River. The soils were sampled every 10 cm up to mineral bed. The content of metals was analyzed with microwave plasma atomic emission spectrometry method after digestion of samples in a mixture of concentrated HNO3 and 30% H2O2. The content of Cu ranged from 6.0 to 14.4 mg·kg-1, Ni from 4.3 to 31.8 mg·kg-1 and Zn from 2.4 to 67.5 mg·kg-1. The observed contents were within natural for organic soils in Poland. Three factors play a predominant role in the shaping the contents and profile distribution patterns of Cu, Ni and Zn in the investigated soils – 1) contribution of organic matter and mineral fractions in peat mass, 2) the influence of past and contemporary plant communities, which is realised especially by metals uptake by roots and their return to the soil as components of litterfall, throughfall and stemflow, and 3) permanent, one-way flow of groundwaters through soils, which is especially intense in horizons located above mineral bed. This flow, on the one hand can lead to enrichment in ionic forms of metals, but on the other hand can contribute to the leaching of their labile forms. Vertical distribution patterns of Cu, Ni and Zn in the investigated soils suggest predominance of leaching over enrichment.

Badania miały na celu ustalenie zawartości oraz prawidłowości pionowego rozmieszczenia Cu, Ni i Zn w glebach organicznych śródleśnych torfowisk źródliskowych w dolinie potoku Kamienna – lewobrzeżnego dopływu Słupi. Próbki gleb pobrano z pięciu stanowisk zlokalizowanych w górnym i środkowym odcinku doliny. Pobierano je z warstw co 10 cm, aż do podłoża mineralnego. Zawartość metali oznaczono techniką emisyjnej spektrometrii atomowej z plazmą wzbudzoną mikrofalowo w roztworze po mineralizacji w mieszaninie stężonego HNO3 i trzydziestoprocentowego H2O2. Badane gleby zawierają od 6,0 do 14,4 mg·kg-1 Cu, od 4,3 do 31,8 mg·kg-1 Ni i od 2,4 do 67,5 mg·kg-1 Zn. Stwierdzone ilości mieszczą się w granicach zawartości naturalnych dla gleb organicznych Polski. W kształtowaniu zawartości i schematów pionowego rozmiszczenia Cu, Ni i Zn w badanych glebach dominującą rolę odgrywają trzy czynniki – 1) udział materii organicznej i frakcji mineralnych w masie torfowej, 2) wpływ minionych i współczesnych zbiorowisk roślinnych – w wyniku pobierania metali przez systemy korzeniowe i ich zwrotu na powierzchnię gleby w postaci opadu roślinnego, a także jako składników wód podkoronowych i spływających po pniach, oraz 3) ciągły, jednokierunkowy przepływ wód gruntowych w warstwach torfu położonych ponad podłożem mineralnym. Przepływ ten z jednej strony może skutkować wzbogacaniem w jonowe formy metali, ale z drugiej przyczyniać się do wypłukiwania ich labilnych form. Schematy pionowego rozmieszczenia Cu, Ni i Zn w glebach badanych źródlisk sugerują, że zdecydowanie przeważa wypłukiwanie.