Assesment of Heavy Metals Concentration in Sediments by Potential Ecological Risk Index

Heavy metals contamination has become a serious environmental problem today in both developing and developed countries throughout the world. Heavy metals are of considerable environmental concern due to their toxicity, wide sources, non-biodegradable properties and accumulative behaviour. With the rapid industrialization and economic development in watershed region, the pollution of water body sediment has become very widespread in Slovakia. Depending on hydrodynamics, biogeochemical processes and environmental conditions of rivers, sediments act as an important sink of heavy metals, as well as a potential non-point pollution source which may directly affect overlying waters. In recent years, numerous methods for assessment of sediments heavy metal contamination have been developed, including the index method, the dynamic method, the synthesis methods in chemistry, ecology and toxicology, etc. Pollution index is a powerful tool for ecological geochemistry assessment. Potential ecological risk index (RI) is a methodology developed by Hakanson to evaluate the ecological risks of heavy metals in sediments. In this study, the Hakanson potential ecological risk index method was used to assess the risk resulting from concentration of Cu, Zn, As, Cd, and Pb in the sediments taken from the water reservoir Ruzin and its tributaries influenced by mining activity. Results showed that the ecological risk index Eri of five kinds of heavy metals in water reservoir area in eastern Slovakia were classified (average values from three sediment sample sites) in the order Cd (101.4) > As (20.06) > Cu (18.85) > Pb (13.83) > Zn (2.43). The potential ecological risk index Ri of heavy metal was 156.58 (average value from three sediment sample sites), which can be classified as middle ecological risk.

---

Stężenie metali ciężkich stało się w dzisiejszych czasach poważnym problemem środowiskowym zarówno w krajach rozwiniętych jak i rozwijających się na całym świecie. Metale ciężkie są znaczącym zagrożeniem dla środowiska z powodu ich toksyczności, rozległości źródeł, właściwość nie-biodegradowalności i tendencje do akumulacji. Wraz z szybką industrializacją i rozwojem ekonomicznym w regionie wododziału, zanieczyszczenie wody i osadów stało się rozpowszechnione na Słowacji. W zależności od hydrodynamiki, procesów biogeochemicznych i warunków środowiskowych rzek, osady pełnią funkcję ważnego ujścia dla metali ciężkich, jak i również potencjalnego nie-punktowego źródła zanieczyszczenia, które może bezpośrednio wpływać na opływające je wody. W poprzednich latach rozwijane były metody numeryczne oceny zawartości metali ciężkich w osadach, włączając metodę wskaźnikową, dynamiczną, metody syntez w chemii, ekologii i toksykologii, itd. Wskaźnik zanieczyszczenia jest ważnym narzędziem oceny geochemii ekologicznej. Wskaźnik potencjalnego ryzyka ekologicznego (RI) jest metodologią opracowaną przez Hakansona w celu oceny ryzyka ekologicznego powodowanego przez metale ciężkie w osadach. W pracy tej, metoda Hanaksona wskaźnika potencjalnego ryzyka ekologicznego została użyta do oceny ryzyka wynikającego ze stężenia Cu, Zn, As, Cd i Pb w osadach pobranych z wód zbiornika Ruzin i jego dopływów, na które oddziaływała aktywność górnicza. Wyniki wskazują, że indeks ryzyka ekologicznego (ERI) pięciu rodzajów metali ciężkich w obszarze zbiornika wodnego we wschodniej Słowacji były sklasyfikowane (średnie wartości z trzech próbek osadów) w kolejności Cd (101,4) > As (20,06) > Cu (18,85) >Pb (13.,83) > Zn (2,43). Wskaźnik potencjalnego ryzyka ekologicznego (RI) metali ciężkich wyniósł 156,58 (średnie wartości z trzech próbek osadów), co może być sklasyfikowane jako średnie zagrożenie ekologiczne.