Sediment origin and pedogenesis in the former mill pond basin of Turznice (north-central Poland) based on magnetic susceptibility measurements

Open access

Abstract

This paper aims to assess the usefulness of magnetic susceptibility measurements in pedological studies of mill pond sediments. The study area includes the former Turznice mill pond basin located in the south-eastern part of the Grudziądz Basin. Four soil profiles were selected within the transect located along the longitudinal axis of the basin. The following soil properties were determined in the collected samples: bulk density, particle size distribution, pH, content of carbonates, approximate content of organic matter (LOI), total organic carbon (TOC), total nitrogen (Nt), and the pseudo-total contents of metals (Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Ni, Cd). The obtained results were correlated with the specific (mass) magnetic susceptibility (χ). This study revealed that the variability of the soil cover in the basin was driven by different sedimentation conditions. The different composition of natural terrace deposits versus mill pond sediments has been well reflected in the magnetic properties. However, the possibility cannot be excluded that a pedogenic (gleyic) process is the key factor causing the vertical variability of magnetic properties in studied soils.

If the inline PDF is not rendering correctly, you can download the PDF file here.

  • AIDONA E. GRISON H. PETROVSKY E. KAZAKIS N. PAPADOPOULOU L. VOUDOURIS K. 2016 Magnetic characteristics and trace elements concentration in soils from Anthemountas River basin (North Greece): discrimination of different sources of magnetic enhancement. Environmental Earth Sciences 75(20) 1375.

  • AYYAMPERUMAL T. JONATHAN M.P. SRINIVASALU S. ARMSTRONG-ALTRIN J.S. RAM-MOHAN V. 2006 Assessment of acid leachable trace metals in sediments cores from River Uppanar Cuddalore Southeast coast of India. Environmental Pollution 143: 34-45.

  • BARANOWSKI B. 1977 Polskie Młynarstwo. Zakład Narodowy im. Ossolińskich Wrocław-Warszawa- Krakow-Gdańsk.

  • BRÜMMER G. HERMS U. 1983 Influence of soil reaction and organic matter on the solubility of heavy metals in soils. [in:] Ulrich B. (ed.) Effects of accumulation of air pollutants in forest ecosystems Pankrath J.D. Reidel Publishing Company Dordrecht: 233-243.

  • BRYKAŁA D. 2005 Rekonstrukcja retencji zbiornikowej zlewni Skrwy Lewej w ciągu ostatnich 200 lat. Przegląd Geograficzny 77(1): 69-89.

  • CHILDS C.W. 1992 Ferrihydrite: A review of structure properties and occurrence in relation to soils. Zeitschrift fur Pflanzenernahrung und Bodenkunde 155: 441-448. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/jpln.19921550515

  • DĄBKOWSKA-NASKRĘT B. 2013 Wiek i właściwości gleb wykształconych z osadow stawu młyńskiego w dolinie Jarosławianki (Rownina Sławieńska). [in:] Jonczak J. Florek W. (eds.) Środowisko glebotworcze i gleby dolin rzecznych Bogucki Wydawnictwo Naukowe Poznań-Słupsk: 33-40.

  • DEARING J. DANN R. HAY K. LEES J. LOVELAND P. MAHER B. O’GRADY K. 1996 Frequency-dependent susceptibility measurements of environmental materials. Geophysical Journal International 124: 228-240. DOI: http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.1996.tb06366.x

  • DEMBIŃSKA M. 1973 Przetworstwo zbożowe w Polsce Średniowiecznej (X-XIV wiek). PAN IHKM Wyd. PAN Wrocław-Warszawa-Krakow-Gdańsk.

  • GIEDROJĆ B. KASZUBKIEWICZ J. BOGDA A. 1992 Określenie właściwości fizycznych i chemicznych gleby dna stawowego w rożnych kategoriach stawow. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu Melioracja XL 211: 117-132.

  • HULISZ P. PLUTA I. POKOJSKA U. 2007 Wpływ antropopresji na skład chemiczny gleb w otoczeniu zbiorowiska wod kopalnianych “Bojszowy”. Zeszyty Problemowe Postępow Nauk Rolniczych 520(1): 65-73.

  • HUPP C.R. NOE G.B. SCHENK E.R. BENTHEM A.J. 2013 Recent and historic sediment dynamics along Difficult Run a suburban Virginia Piedmont stream. Geomorphology 180-181: 156-169. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.geomorph.2012.10.007

  • IUSS Working Group WRB 2015 World Reference Base for Soil Resources 2014 update 2015 International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps World Soil Resources Reports 106. FAO Rome.

  • JAHN R. BLUME H.P. ASIO V.B. SPAARGAREN O. SCHAD P. 2006 Guidelines for Soil Description. FAO Rome.

  • JONCZAK J. FLOREK W. 2013 Wiek i właściwości gleb wykształconych z osadow stawu młyńskiego w dolinie Jarosławianki (Rownina Sławieńska). [in:] Jonczak J. Florek W. (eds.) Środowisko glebotworcze i gleby dolin rzecznych Bogucki Wydawnictwo Naukowe Poznań-Słupsk: 33-40.

  • KABATA-PENDIAS A. 2011 Trace Elements in Soils and Plants. Fourth Edition. CRC Press Boca Raton-London- New York.

  • KITTEL P. MUZOLF B. PŁOCIENNIK M. ELIAS S. BROOKS S.J. LUTYŃSKA M. PAWŁOWSKI D. STACHOWICZ-RYBKA R. WACNIK A. OKUPNY D. GŁĄB Z. MUELLER-BIENIEK A. 2014 A multi- proxy reconstruction from Lutomiersk-Koziowki Central Poland in the context of early modern hemp and flax processing. Journal of Archaeological Science 50 (2014): 318-337. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jas.2014.07.008

  • KLIMEK K. KOCEL K. ŁOKAS E. WACHNIEW W. 2003 Osady denne stawu w dolinie Rudy. Dorzecze gornej Odry. Zastosowanie metod kartograficznych i radioizotopowych w określaniu tempa sedymentacji. [in:] Waga J.M. Kocel K. (eds.) Człowiek w środowisku przyrodniczym - zapis działalności PTG Oddział Katowicki Sosnowiec: 74-78.

  • KOCEL K. 1995 Stawy w dolinie Rudy (Gorny Śląsk) jako wskaźnik antropogenicznych zmian krajobrazu. [in:] Przeobrażenia środowiska geograficznego w przygranicznej strefie gornośląsko-ostrawskiego regionu przemysłowego Materiały Sympozjum Polsko- Czeskiego WNoZ UŚ PK CKKRW Sosnowiec 57-62.

  • KOTTEK M. GRIESER J. BECK C. RUDOLF B. RUBEL F. 2006 World Map of the Koppen-Geiger climate classification updated. Meteorologische Zeitschrift 15(3): 259-263. DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2006/0130

  • KREFT A. 1999 Mała retencja - problemy i możliwości. [in:] Kostrzewski A. (ed.) Funkcjonowanie geosystemow zlewni rzecznych Cz. 2 UAM Zakład Geoekologii i Monitoringu Środowiska Przyrodniczego Stacja Geoekologiczna w Storkowie Poznań: 41-48.

  • KUMARAVEL V. SANGODE S.J. SIVA SIDDAIAH N. KUMAR R. 2010 Interrelation of magnetic susceptibility soil color and elemental mobility in the Pliocene- Pleistocene Siwalik paleosol sequences of the NW Himalaya India. Geoderma 154: 267-280. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2009.10.013

  • ŁABAZ B. BOGACZ A. 2011 Zawartość wybranych metali ciężkich oraz zasobność gleb podstawowych występujących na terenie obniżenia milicko-głogowskiego. Ochrona Środowiska i Zasobow Naturalnych 49: 256-267.

  • ŁOŚ M.J. 1978 Likwidacja młynow wodnych i jej skutki. Gospodarka wodna 38(12) PWN Warszawa 99-108.

  • ŁUKASIK A. MAGIERA T. LASOTA J. BŁOŃSKA E. 2016 Background value of magnetic susceptibility in forest topsoil: Assessment on the basis of studies conducted in forest preserves of Poland. Geoderma 264: 140-149. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.10.009

  • MADEYSKI M. TARNAWSKI M. 2006 Ocena stanu ekologicznego osadow dennych wybranych małych zbiornikow wodnych. Infrastruktura i ekologia terenow wiejskich. PAN Oddział w Krakowie Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi 4/3: 107-116.

  • MAGIERA T. JANKOWSKI M. ŚWITONIAK M. RACHWAŁ M. 2011 Study of forest soils on an area of magnetic and geochemical anomaly in north-eastern Poland. Geoderma 160: 559-568. DOI: http://dx-.doi.org/10.1016/j.geoderma.2010.11.004

  • MAGIERA T. GOŁUCHOWSKA B. JABŁOŃSKA M. 2013 Technogenic magnetic particles in alkaline dusts from power and cement plants. Water Air & Soil Pollution 224(1389): 1-17. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s11270-012-1389-9

  • MAHER B.A. 1998 Magnetic properties of modern soils and Quaternary loessic paleosols: paleoclimatic implications. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology 137(1): 25-54. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0031-0182(97)00103-X

  • MATUSZKIEWICZ J.M. 2008 Potential natural vegetation of Poland. IGiPZ PAN Warszawa

  • MATYSEK D. RACLAVSKA H. RACLAVSKY K. 2008 Correlation between magnetic susceptibility and heavy metal concentrations in forest soils of the eastern Czech Republic. Journal of Environmental & Engineering Geophysics 13(1): 13-26.

  • MENDYK Ł. MARKIEWICZ M. 2015 Organic matter of soils derived from Oleszek millpond sediments. [in:] Markiewicz M. Mendyk Ł. (eds.) Meeting of the Polish Humic Substances Society Chapter of IHSS Toruń 17-20 June 2015 Program - Abstracts Toruń 5.

  • MENDYK Ł. ŚWITONIAK M. BEDNAREK R. FALKOWSKI A. 2015 Genesis and classification of the soils developed from the sediments of the former Oleszek mill pond basin (the Chełmińskie Lakeland N Poland). Soil Science Annual 60(1): 29-35. DOI: http://dx.doi.org/10.1515/ssa-2015-0016

  • MICHALSKA G. SZPIKOWSKI J. 1999 Akumulacja osadow w Stawie Młyńskim na Parsęcie (Storkowo Gorna Parsęta). [in:] Kostrzewski A. (ed.) Funkcjonowanie geosystemow zlewni rzecznych. Cz. 2 UAM Zakład Geoekologii i Monitoringu Środowiska Przyrodniczego Stacja Geoekologiczna w Storkowie Poznań: 131-136.

  • Munsell Revised Standard Soil Color Charts. 2002.

  • NIEMITZ J. HAYNES C. LASHER G. 2013 Legacy sediments and historic land use: Chemostratigraphic evidence for excess nutrient and heavy metal sources and remobilization. Geology 41(1): 47-50. DOI: http://dx.doi.org/10.1130/G33547.1

  • OKRUSZKO H. 1969 Powstawanie mułow i gleb mułowych. Roczniki Gleboznawcze - Soil Science Annual 20(1): 25-49.

  • PETROVSKY E. ELLWOOD B.B. 1999 Magnetic monitoring of air- land- and water pollution. [in:] Maher B.A. Thompson R. (eds.) Quaternary climates environments and magnetism Cambridge University Press Cambridge: 279-322.

  • PODGÓRSKI Z. 2004 Wpływ budowy i funkcjonowania młynow wodnych na rzeźbę terenu i wody powierzchniowe Pojezierza Chełmińskiego i przyległych części Dolin Wisły i Drwęcy. Wyd. UMK Toruń.

  • PORSH K. DIPPON U. RIJAL M.L. APPEL E. KAPPLER A. 2010 In-Situ Magnetic Susceptibility Measurements As a Tool to Follow Geomicrobiological Transformation of Fe Minerals. Environmental Science & Technology 44: 3846-3852. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/es903954u

  • PORSH K. RIJAL M.L. BORCH T. TROYER L.D. BEHRENS S. WEHLAND F. APPEL E. KAPPLER A. 2014 Impact of organic carbon and iron bioavailability on the magnetic susceptibility of soils. Geochimica et Cosmochimica Acta 128: 44-57. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.gca.2013.12.001

  • SCHLICHTING E. BLUME H.P. STAHR K. 1986 Bodenkundliches Praktikum 2 Auflage. Blackwell Wissenschafts Verlag Berlin Wien.

  • SCHWERTMANN U. 1988 Occurrence and formation of iron oxides in various pedoenvironments. [in:] Stucki J. W. Goodman B. A. & Schwertmann U. (eds.) Iron in soils and clay minerals Springer Netherlands: 267-308.

  • SOIL SURVEY STAFF 1952 Soil Survey Manual. US Department of Agriculture. Hanbook No. 210. Washington.

  • SOKOŁOWSKA Z. ALEKSEEV A. SKIC K. BRZEZIŃSKA M. 2016 Impact of wastewater application on magnetic susceptibility in Terric Histosol soil. International Agrophysics 30: 89-94. DOI: http://dx.doi.org/10.1515/intag-2015-0064

  • STRZYSZCZ Z. MAGIERA T. HELLER F. 1996 The influence of industrial immissions on the magnetic susceptibility of soils in Upper Silesia. Studia Geophysica et Geodaetica 40: 276-286. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/BF02300743

  • SYPKA M. SZWARCZEWSKI P. CISZEWSKI D. ŁOKAS E. WACHNIEW P. 2007 Osady wypełniające dna niecek dawnych stawow młyńskich - wybrane cechy teksturalne oraz tempo sedymentacji określane rożnymi metodami (na przykładzie doliny rzeki Okrzeszy). [in:] Szwarczewski P. Smolska E. (eds.) Zapis działalności człowieka w środowisku przyrodniczym Wydział Geografii i Studiow Regionalnych UW Wydawnictwo Szkoły Wyższej Przymierza Rodzin Warszawa 3: 137-146.

  • SZUSZKIEWICZ M. ŁUKASIK A. MAGIERA T. MENDAKIEWICZ M. 2016 Combination of geopedo- and technogenic magnetic and geochemical signals in soil profiles - Diversification and its interpretation: A new approach. Environmental Pollution 214: 464-477. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2016.04.044

  • SZWARCZEWSKI P. 2003 Zapis naturalnych i antropogenicznych zmian środowiska przyrodniczego w okolicach Żyrardowa na przykładzie osadow wypełniających nieckę stawu młyńskiego. [in:] Waga J.M. Kocel K. (eds.) Człowiek w środowisku przy rodniczym - zapis działalności PTG Oddział Katowicki Sosnowiec: 213-219.

  • TITE M.S. 1972 The influence of geology on the magnetic susceptibility of soils on archeological sites. Archeometry 14(2): 229-236. DOI: http://dx.doi.org/10.1111/j.1475-4754.1972.tb00065.x

  • THOMPSON R. OLDFIELD F. 1986 Environmental Magnetism. Allen and Unwin London.

  • URE A. 1995 Methods for analysis of heavy metals in soils. [in:] Alloway B.J. (ed.) Heavy metals in soils Blackie Academic and Professional London: 58-102.

  • URE A. M. DAVIDSON C. M. 2002 Chemical speciation in soils and related materials by selective chemical extraction. [in:] Ure A. M. Davidson C. M. (eds.) Chemical Speciation in the Environment Second Edition Blackwell London: 265-300.

  • VODYANITSKII Y.N. 1998 Solubility of iron oxides of forest soils in the Tamm reagent. Eurasian Soil Science - POCHVOVEDENIE 31: 1083-1092.

  • VODYANITSKII Y.N. 2010 Iron hydroxides in soils: a review of publications. Eurasian Soil Science 43(11): 1244-1254. DOI: http://dx.doi.org/10.1134/S1064229310110074

  • VODYANITSKII Y.N. SHOBA S.A. 2016 Ferrihydrite in soils. Eurasian Soil Science 49(7): 796-806. DOI: http://dx.doi.org/10.1134/S1064229316070127

  • WÓJCIK G. MARCINIAK K. 1987a Thermal conditions in central part of the North Poland in the years 1951-1970. AUNC Geografia 20: 29-50.

  • WÓJCIK G. MARCINIAK K. 1987b Precipitations in central part of the North Poland in the years 1951-1970. AUNC Geografia 20: 51-69.

  • WÓJCIK G. MARCINIAK K. 1993 Precipitations in Lower Vistula Valley in the years 1951-1980. [in:] CHURSKI Z. (ed.) Environmental and Socio-economic Development of the Lower Vistula Valley IG UMK Toruń: 107-121.

Search
Journal information
Metrics
All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 200 125 4
PDF Downloads 103 74 1