Speciace kovů v pevné fázi v tropických půdách silně znečištěných metalurgií mědi

Abstract

Šest vzorků svrchních i spodních půdních horizontů z nezalesněných i zalesněných půdních profilů z okolí Cu-Co hutě Mufulira v provincii Coppertbelt (Zambie) bylo zkoumáno za účelem studia speciace a vazby hlavních polutantů (Cu, Co, Pb, Zn) v pevné fázi. K výzkumu byly použity metody sekvenční extrakční analýzy (SEA), rentgenové difrakční analýzy (XRD) a skenovací elektronové mikroskopie s energiově disperzní spektrometrií (SEM/EDS). Nejvyšší naměřené celkové koncentrace kovů byly zjištěny v půdních vzorcích z nezalesněných oblastí vzdálených 3,6 a 8 km od hutě; Cu: 12 600 mg/kg, Co: 42,4 mg/kg, Pb: 40,6 mg/kg, Zn: 65,2 mg/kg. Měď byla nejmobilnějším kontaminantem, neboť se vyskytovala ve zvýšených koncentracích i ve spodních půdních horizontech kontaminovaných profilů, se značným podílem ve vyměnitelné frakci sekvenční extrakce (19,3-25 mg/kg, 21-30 % celkové koncentrace Cu). Ve vzorcích odseparované těžké půdní frakce byly kromě litogenních částic nalezeny také antropogenní částice pocházející z těžby a hutnění Cu. Tyto fáze bohaté na Cu případně Co byly pomocí SEM/EDS identifikovány jako sulfidy a oxidy Cu-(Fe) variabilního složení, sulfáty nebo ryzí Cu. Identifikované částice sférického tvaru pravděpodobně pocházejí z metalurgických procesů a byly složeny zejména ze sulfidů Cu (např. chalkozín...

Six soil samples corresponding to selected horizons (both topsoil and subsurface layers) from the forested and unforested soil profiles located in the vicinity of Mufulira Cu-Co smelter in the Copperbelt Province (Zambia) were investigated, in order to describe binding of main metal contaminants (Cu, Co, Pb, Zn) to soil constituents with a special emphasis on solid phase speciation. Sequential extraction procedure (SEP), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy coupled to energy dispersion spectrometry (SEM/EDS) were used in this study. The highest bulk concentrations were found in soil samples from grassland areas located 3.6 and 8 kilometers from the smelter (Cu: 12 600 mg/kg, Co: 42.4 mg/kg, Pb: 40.6 mg/kg, Zn: 65.2 mg/kg). Copper was found to be the most mobile contaminant, also present in elevated concentrations in the subsurface soil layers of highly contaminated profiles, with substantial amount bound in the exchangable chemical fraction (19.3-25 mg/kg, 21-30 % of bulk Cu concentration). Besides the presence of lithogenic minerals, anthropogenic phases originating from mining and smelting activities were also observed in the heavy mineral soil fraction. These anthropogenic particles enriched in Cu or Co were identified by SEM/EDS as Cu-(Fe) oxides or sulphides of variable...