Complex environmental geochemical study of the sorption of heavy metals by soil mineral constituents  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
105009
Type K
Principal investigator Sipos, Péter
Title in Hungarian Talajalkotó ásványok nehézfém-megkötő képességének komplex környezetgeokémiai vizsgálata
Title in English Complex environmental geochemical study of the sorption of heavy metals by soil mineral constituents
Keywords in Hungarian talaj, nehézfém, szorpciós kísérletek, szelektív kioldások, egyedi ásványszemcsék
Keywords in English soil, heavy metal, sorption experiments, selective dissolution, individual soil particles
Discipline
Mineralogy, Petrology (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Ortelius classification: Mineralogy
Panel Earth sciences 1
Department or equivalent Institute for Geological and Geochemical Research (Research Centre for Astronomy and Earth Sciences)
Participants Balázs, Brigitta Réka
Kovácsné Kis, Viktória
Németh, Tibor
Starting date 2013-01-01
Closing date 2017-12-31
Funding (in million HUF) 21.744
FTE (full time equivalent) 5.10
state running project





 

Final report

 
Results in Hungarian
A talaj ásványainak és ásványegyütteseinek fémmegkötésben betöltött szerepe kevéssé ismert, mert a rutin módszerek nem elég érzékenyek ennek feltárására. Munkában ezeket a módszereket kombináltuk kémiai kioldásos, és az ásványszemcsék fémmegkötő képességét közvetlenül vizsgáló módszerek alkalmazásával. A rutin módszerekkel végzett vizsgálataink eredményei azt mutatták, hogy a szmektit-vas-oxihidroxid együtteseknek jelentős szerepe lehet egyes fémek (Cd, Zn) megkötődésében, de a talajok nagy heterogenitása miatt ez bizonyosan nem igazolható, még akkor sem, ha az ásványtani változékonyságot csökkentettük a mintaszelekció révén. A vas-oxihidroxidok eltávolítása után általában csökkent a fémek megkötődése, azonban lúgos talajokban az ólomé nőtt a szmektiteken, amit a rétegközi tér elérhetőségének növekedésével magyaráztunk. Ugyan számos immobilizációs folyamat (kicsapódás, ioncsere) a rutin módszerekkel is kimutatható, a szemcseszintű vizsgálatok ezen a téren is hatékonyabbnak mutatkoztak. A vas-oxihidroxidok általában nagyobb fémmennyiségeket kötöttek meg, mint a szmektitek, és az utóbbiakon történő megkötődésre a kompetíció is jobban hatott. Kimutattuk, hogy az agyagásvány-vas-oxihidroxid együttesek meghatározó szerepet töltenek be a lúgos talajokban történő fémmegkötődésben, ráadásul a vasfázisok kioldása után a szmektiteken a vártnál nagyobb mértékben csökkent a megkötődés. Savanyú körülmények között viszont a szmektitek vastartalma mutatott összefüggést a fémmegkötődéssel.
Results in English
The contribution of individual minerals and their associations to metal sorption in soils is little known, as bulk methods have low sensitivity to reveal their exact role in this process. In this study, bulk methods were combined with selective extraction of mineral phases and with direct analysis of the metal sorption capacity of particles. Results of bulk analyses suggested the significant role of smectite-Fe-oxyhydroxide assemblages in sorption of certain metals (Cd, Zn), but its verification failed due to the large heterogeneity of soils even when mineralogical variance was lowered by sample selection. Extraction of Fe-oxyhydroxides resulted in lower metal sorption generally; however, that of Pb increased in the alkaline soils due to the higher availability of the interlayer space of smectites. Although bulk methods were useful to show some type of immobilization processes (e.g. ion exchange, precipitation), their study at particle level was found to be much more effective. We found that Fe-oxyhydroxide particles sorbed higher metal amounts than smectites generally, and competition affected metal sorption on smectites at higher rate. The smectite-Fe-oxyhydroxide assemblages played a significant role in metal sorption in alkaline soils, and we observed unexpectedly high decrease in sorption capacity of smectites after Fe-oxyhydroxide extraction in such samples. In acidic soils, the structural Fe content of smectites could be rather related with their sorption capacity.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=105009
Decision
Yes





 

List of publications

 
Sipos P; Németh T; Kovács Kis V: The role of clay minerals in the metal sorption in soils as studied by analytical transmission electron microscopy, In: Programme and abstract book, 7th Mid-European Clay Conference (16-19 Spetember, 2014, Dresden, Germany), 297, 2014
Sipos P; Németh T; Kovács Kis V; Kátay Z: Use of analytical transmission electron microscopy to study the metal sorption onto soil mineral phases, . In: Poster abstracts, 30th Society for Environmental Geochemistry and Health Conference (30 June – 4 July, 2014, Newcastle upon Tyne, United Kingdom), 34-35, 2014
Sipos P; Choi C; Németh T; Szalai Z; Póka T: Relationship between iron and trace metal fractionation in soils, CHEMICAL SPECIATION AND BIOAVAILABILITY 26: 21-30, 2014
Sipos P; Németh T; Choi C; Szalai Z; Balázs R: Distribution, geochemical fractionation and sorption of Cu and Pb in soil characteristic of Hungary, CENTRAL EUROPEAN GEOLOGY, 2014
Sipos P; Németh T; Kovács Kis V: Complex mineralogical study of metal sorption onto soil mineral phases, In: Book of abstracts, 31st SEGH conference (22-26 June, 2015, Bratislava, Slovak Republic), 2015
Sipos P; Kovács Kis V; Németh T; Balázs R: Direct observation of sorption capacity of individual soil mineral particles and their association, 25th Goldschmidt Conference (16-21 august, 2015, Prague),, 2015
Sipos P; Balázs R; Bozsó G; Németh T: Changes in micro-fabric and re-distribution of Fe and Mn with nodule formation in a floodplain soil, JOURNAL OF SOILS AND SEDIMENTS, 2016
Sipos P; Kovács Kis V; Németh T; Balázs R: TEM-EDS study of metals' partition at particle level after their sorption in soil, EGU General Assembly, 17-22 April, 2016, Vienna, Austria; GEOPHYSICAL RESEARCH ABSTRATS 18, EGU2016-12686, 2016
Sipos P, Kovács Kis V, Németh T, Balázs R: Effect of iron oxyhydroxide removal on the metals’ partition at particle level following their sorption in soil, In: Jana Valúchová (szerk.) 8th Mid-European Clay Conference (MECC 2016): Book of Abstracts. p. 174, 2016
Sipos P; Kovács Kis V; Balázs R; Németh T: Transmission electron microscopic study of metal sorption onto soil mineral particles, In: International Worshop on Chemical Bioavailability in the Terrestrial Environment, Varsó, Lengyelország, 2017.11.05-2017.11.08. pp. 60-62., 2017
Sipos P; Kovács Kis V; Balázs R; Németh T: Effect of iron oxyhydroxide extraction on sorption of heavy metals onto soil mineral particles, In: Novák M, Krám P, Stepanova M (szerk.) BIOGEOMON 9th International Symposium on Ecosystem Behavior, Litomyšl, Csehország, 2017.08.20-2017.08.24, p. 202, 2017
Sipos P; Balázs R; Kovács Kis V; Németh T: Comparison of single element and competitive sorption of heavy metals on soil clay and iron-oxyhydroxide particles in soils, In: Galindo AL (szerk.) XVI International Clay Conference - ICC 2017: Scientific Research Abstracts - Volume 7. , Granada, Spanyolország, 2017.07.17-2017.07.21., p. 708, 2017
Sipos P; Kovács Kis V; Balázs R; Németh T: Role of smectites and smectite-iron oxide associations in metal sorption by soils, GEOPHYSICAL RESEARCH ABSTRACTS 19: Paper EGU2017-7351., 2017
Balázs R; Kovács Kis V; Sipos P; Németh T: Sorption of lead and copper in hydromorphic soils: Influence of clay and iron mineralogy on metal retention, In: Galindo AL (szerk.) XVI International Clay Conference - ICC 2017: Scientific Research Abstracts - Volume 7., Granada, Spanyolország, 2017.07.17-2017.07.21., p. 60., 2017
Sipos P; Balázs R; Németh T: Sorption properties of Cd, Cu, Pb and Zn in soils with smectitic clay mineralogy, CARPATHIAN JOURNAL OF EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCES 13:(1) pp. 175-186., 2018




Back »