Spatial distribution, ecological risk and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in water and bottom sediments of the anthropogenic lymnic ecosystems under conditions of diversified anthropopressure

The research determined the concentrations of selected polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in water and sediments of Kłodnica River reservoirs and distribution depending on number of rings, ecotoxicological impact on studied ecosystems and possible sources of origin. Samples were subjected to qualitative and quantitative analysis by gas chromatography coupled with a GC-MS mass detector, using a ZB-5MS column and electron ionization. The sum of 16 PAHs in water ranged 0.111–0.301 μg/L (mean 0.200 μg/L) in Dzierżno Duże, 0.0410–0.784 μg/L (mean 0.303 μg/L) in Dzierżno Małe and 0.0920–1.52 μg/L (mean 0.596 μg/L) in Pławniowice. While in sediments respectively: 17.5–37.2 μg/g (mean 26.8 μg/g), 4.33–8.81 μg/g (6.43 μg/g) and 2.27–9.50 μg/g (5.30 μg/g). The concentration of PAHs in sediments of reservoirs, which spatial management of the catchment area accounts for over 90% of agricultural and forest land, was up to eight times lower than in sediments of the reservoir which is 69%, while built-up and transport areas are 24%. In sediments of Dzierżno Małe and Pławniowice PAHs with 5 and 6 rings dominate, while in Dzierżno Duże – 2 and 3 rings. Higher concentrations of PAHs with higher molecular weight, found in the bottom water layers, confirm the role of the sedimentation process in the transport of these compounds in reservoirs. Assessment of sediment quality, based on ecotoxicological criteria, showed that PAHs may cause toxic effects in Dzierżno Duże, while in Dzierżno Małe and Pławniowice can cause sporadic adverse effects. The likely source of PAHs in reservoirs is low emissions.

W badaniach określono stężenia wybranych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w wodach i osadach dennych zbiorników Hydrowęzła rzeki Kłodnicy oraz określono ich rozkład w zależności od ilości pierścieni, wpływ ekotoksykologiczny na badane ekosystemy wodne oraz możliwe źródła ich pochodzenia. Próbki poddano analizie jakościowej i ilościowej metodą chromatografii gazowej sprzężonej z detektorem masowym GC-MS, wykorzystując kolumnę typu ZB-5MS i jonizację elektronową. Suma 16 WWA w wodzie wahała się w granicach 0.111–0.301 μg/L (średnio 0.200 μg/L) w Dzierżnie Dużym, 0.0410–0.784 μg/L (średnio 0.303 μg/L) w Dzierżnie Małym i 0.0920–1.52 μg/L (średnia 0.596 μg/L) w Pławniowicach. Podczas gdy w osadach wynosiła odpowiednio: 17.3–37.2 μg/g (średnio 26.8 μg/g), 4.33–8.81 μg/g (6.43 μg/g) i 2.27–9.50 μg/g (5.30 μg/g). Stężenie WWA w osadach dennych zbiorników wodnych, których zagospodarowanie przestrzenne zlewni stanowi w ponad 90% grunty rolne i leśne, było do ośmiu razy niższe niż w osadach zbiornika, którego powierzchnia ta wynosi 69%, podczas gdy tereny zabudowane i transportowe 24%. W osadach dennych zbiorników Dzierżno Małe i Pławniowice dominują WWA o 5 i 6 pierścieniach, natomiast w zbiorniku Dzierżno Duże WWA o 2 i 3 pierścieniach. Wyższe stężenia WWA o większej masie cząsteczkowej stwierdzone w przydennych warstwach wody potwierdzają rolę procesu sedymentacji w transporcie tych związków w zbiornikach. Ocena jakości osadów w oparciu o kryteria ekotoksykologiczne wykazała, że WWA mogą powodować toksyczne działanie w Dzierżnie Dużym, natomiast w Dzierżnie Małym i Pławniowicach mogą powodować sporadyczne działania niepożądane. Prawdopodobnym źródłem WWA w zbiornikach jest niska emisja.