An assessment of urban habitat contamination with selected heavy metals within the city of Katowice using the common dandelion (Taraxacum officinale Web.) as a bioindicator

Open access

Abstract

The common dandelion (Taraxacum officinale Web.) is considered to be a good indicator species due to its wide spread and high tolerance to harsh environmental conditions. It was used in this study to assess contamination with selected heavy metals (Zn, Pb, Cd) within urban habitats of the city of Katowice (southern Poland). Samples were collected from outside the forest regions. Content of heavy metals was determined using Flame Atomic Absorption Spectroscopy (F-AAS). The soil mineralization was conducted using 50,0 cm3 10% HNO3. Determination of elemental concentrations in the plant material was carried out with the “wet” method using heating blocks for a period of 7-10 days. The following concentration ranges for individual elements in soil were found: 14,03–2049,50 mg kg−1 (Pb), 17,91–4118,00 mg kg−1 (Zn), 0,25–52,93 mg kg−1 (Cd). Concentrations within the leaves of common dandelion were: 5,52–93,04 μg g−1 (Pb), 71,71–807,15 μg g−1 (Zn), 0,10–15,69 μg g−1 (Cd). Plants from the most heavily contaminated soils were characterised by the lowest bioaccumulation coefficient. The most contaminated areas were the districts: Szopienice-Burowiec and Wełnowiec-Józefowiec, while the least contaminated were the southern districts of Katowice (i.e. Zarzecze, Podlesie). There is also a clear link between the content of heavy metals in soils examined in this study and the land use.

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

  • Balasooriya B.L.W.K. Samson R. Mbikwa F. Vitharana U. W. A. 2009. Biomonitoring of urban habitat quality by anatomical and chemical leaf characteristics. Environ. Exp. Bot. 65: 386-394.

  • Baycu G. Tolunay D. Özden H. Günebakan S. 2006. Ecophysiological and seasonal variations in Cd Pb Zn and Ni concentrations in the leaves of Urban deciduous trees in Istanbul. Environ. Pollut. 143: 545-554.

  • Chakrabortty S. Paratkar G. T. 2006. Biomonitoring of trace element air pollution using mosses. Aerosol Air Qual. Res. 6(3): 247-258.

  • Ciepał R. 1999. Kumulacja metali ciężkich i siarki w roślinach wybranych gatunków oraz glebie jako wskaźnik stanu skażenia środowiska terenów chronionych województw śląskiego i małopolskiego. Pr. Nauk. UŚ w Katowicach nr 1774 Wyd. Uniw. Śl. Katowice.

  • Czarnowska K. Milewska A. 2000. The content of heavy metals in an indicator plant (Taraxacum officinale) in Warsaw. Pol. J. Environ. Stud. 9(2): 125-128.

  • Davis T.A. Volesky B. Mucci A. 2003. A review of the biochemistry of heavy metal biosorption by brown algae. Water Res. 37(18): 4311-4330.

  • Dąbkowska-Naskręt H. Jaworska H. Malczyk P. Długosz J. Kobierski M. 2000. Kadm w glebach i mniszku lekarskim (Taraxacum officinale) z regionu pomorsko-kujawskiego. [in:] Kabata-Pendias A. Szteke B. (ed.) Kadm w środowisku – problemy ekologiczne i metodyczne. Zesz. Nauk. Komit. „Człowiek i środowisko” PAN 26: 259-264.

  • Dećkowska A. Pierścieniak M. Gworek B. Maciaszek D. 2008. Wybrane gatunki roślin jako wskaźniki zmian w środowisku. Ochr. Środow. Zasob. Nat. 37: 128-138.

  • Dijngova R. Kuleff I. Markert B. 2004. Chemical fingerprinting of plants. Ecol. Res. 19: 3-11.

  • Fojcik B. Stebel A. 2001. Struktura ekologiczna i przestrzenna brioflory miasta Katowice. [in:] Mat. i Oprac. Centrum Dziedzictwa Przyrody Górnego Śląska t. 5 Katowice.

  • Gałuszka A. 2005. The chemistry of soils rocks and plant bioindicators in three ecosystems of the Holy Cross Mountains Poland. Environ. Monit. Assess. 110: 55-70.

  • Harmens H. Norris D.A. Koerber G.R. Buse A. Steinnes E. Rühling A. 2008. Temporal trends (1990–2000) in the concentration of cadmium lead and mercury in mosses across Europe. Environ. Pollut. 151: 368-376.

  • Jankowska J. Sosnowski J. Ciepiela G.A. Jankowski K. 2007. Zawartość ołowiu w wybranych gatunkach roślin dwuliściennych rosnących na użytkach zielonych w pobliżu trasy szybkiego ruchu. Ochr. Środow. i Zasob. Nat. 30: 99-104.

  • Jóźwiak M. 2007. Kumulacja metali ciężkich i zmiany morfologiczne w plechach porostu Hypogymnia physodes (L.) Nyl. Monitor. Środowiska Przyrod. 8: 51-56.

  • Kabata-Pendias A. 1998. Analiza śladowa gleb i roślin. [in:] Kabata-Pendias A. Szteke B. (ed.) Problemy jakości analizy śladowej w badaniach środowiska przyrodniczego. Wyd. Eduk. Z. Dobkowskiej Warszawa.

  • Kabata-Pendias A. Pendias H. 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych. PWN Warszawa.

  • Kabata-Pendias A. Piotrowska M. Motowicka-Terelak T. Maliszewska-Kordybach B. Filipiak K. Krakowiak A. Pietruch C. 1995. Podstawy oceny chemicznego zaniemczyszczenia gleb. Metale ciężkie siarka i WWA. Warszawa Bibl. Monitor. Środowiska.

  • Kalinowska R. Trzcińska M. Pawlik-Skowrońska B. 2008. Glony glebowe terenów pogórniczych skażonych. Wiad. Bot. 52(3/4): 63-79.

  • Kaliszczyk J. Kolon K. Ślipek E. 1997. Mchy wodne Fontinalis antipyretica L. i Platyhypnidium rusciforme (Neck.) Fleisch. w biotesteach toksyczności chromu. Acta Univ. Wratisl. Pr. Bot. 72: 81-89.

  • Karczewska A. 2002. Mniszek lekarski Taraxacum officinale jako wskaźnik całkowitych zawartości i rozpuszczalnych form cynku w glebach na przykładzie aglomeracji wrocławskiej. [in:] Kabata-Pendias A. Szteke B. (eds.) Cynk w środowisku – problemy ekologiczne i metodyczne. Zesz. Nauk. Komit. „Człowiek i środowisko” PAN 33: 301-308.

  • Keane B. Collier M.H. Shann J.R. Rogstad S.H. 2001. Metal content of dandelion (Taraxacum officinale) leaves in relation to soil contamination and airborne particulate matter. Sci. Total Environ. 281: 63-78.

  • Kimsa T. Ciepał R. 1995: Metale ciężkie w roślinach jako wskaźnik degradacji środowiska. Kształt. środ. geogr. i ochr. przyr. na obsz. uprzem. i zurb. 20: 28–36.

  • Kłos A. 2007. Porosty – biowskaźniki i biomonitory zanieczyszczenia środowiska. Chemia-Dydaktyka-Ekologia-Metrologia 12(1–2): 61-77.

  • Kowol J. Kwapuliński J. Wiechuła D. Wróbel H. 2000. Zanieczyszczenie kadmem korzenia mniszka pospolitego (Taraxacum officinale Web.) na terenach przemysłowych. [in:] Kabata-Pendias A. Szteke B. (ed.) Kadm w środowisku – problemy ekologiczne i metodyczne. Zesz. Nauk. Komit. „Człowiek i środowisko” PAN 26: 265-272.

  • Królak E. 2003. Accumulation of Zn Cu Pb and Cd by dandelion (Taraxacum officinale Web.) in environments with various degrees of metallic contamination. Pol. J. Environ. Stud. 12(6): 713-721.

  • Lombi E. Wenzel W. W. Adriano D. C. 1998. Soil contamination risk reduction and remediation. Land Cont. Reclam. 6(4): 183–197.

  • Madejón P. Marañon T. Murillo J.M. Robinson B. 2004. White poplar (Populus alba) as a biomonitor of trace elements in contaminated riparian forests. Environ. Pollut. 132: 145-155.

  • Markert B. 2007. Definitions and principles for bioindication and biomonitoring of trace metals in the environment. J. Trace Elem. Med. and Bio. 21 S1 77-82.

  • Mowszowicz J. 1983. Przewodnik do oznaczania krajowych roślin zielarskich. PWRiL Warszawa.

  • Mowszowicz J. 1986. Krajowe chwasty polne i ogrodowe. Przewodnik do oznaczania. PWRiL Warszawa.

  • Münker B. 1998. Leksykon przyrodniczy. Kwiaty polne i leśne. Geo Center Warszawa.

  • Nawara Z. 2006. Flora Polski. Rośliny łąkowe. MULTICO Ofic. Wydaw. Warszawa.

  • Niesiobędzka K. 2005. Metale ciężkie w roślinności i glebach narażonych na antropopresję. Chem. i Inż. Ekol. 12(S4): 529-535.

  • Objaśnienia do mapy geośrodowiskowej Polski 1:50 000. Ark. Katowice (943). 2004. Państ. Inst. Geol. Warszawa.

  • Ostrowska A. Gawliński S. Szczubiałka Z. 1991. Metody analizy i oceny właściwości gleb i roślin. Inst. Ochrony Środowiska Warszawa.

  • Pasieczna A. 2003. Atlas zanieczyszczeń gleb miejskich w Polsce. Państ. Inst. Geol. Warszawa.

  • Piervittori R. Maffei S. 2001. The importance of indicator species in the biomonitoring of atmospheric pollution. A case study in the city of Aosta NW Italy. Cryptogamie Mycol. 22(4): 297-310.

  • Podbielkowski Z. 1992. Rośliny użytkowe. WSiP Warszawa.

  • Raport o stanie miasta 2005. Urząd Miasta Katowice Katowice.

  • Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi. Dz. U. Nr 165 Poz.1359.

  • Rutkowska B. 1984. Atlas roślin łąkowych i pastwiskowych. PWRiL Warszawa.

  • Santamaría J.M. Martín A. 1997. Tree bark as a bioindicator of air pollution in Navarra Spain. Water Air Soil Poll. 98: 381–387.

  • Schütz K. Carle R. Schieber A. 2006. Taraxacum – A review on its phytochemical and pharmacological profile. J. Ethnopharmacol. 107: 313-323.

  • Spodniewska A. Barski D. Zasadowski A. 2009. Zawartość kadmu i ołowiu w wybranych gatunkach grzybów pochodzących z województwa warmińsko-mazurskiego. Ochr. Środow. Zasob. Nat. 41: 135-141.

  • Steward-Wade S.M. Neumann S. Collins L.L. Boland G.J. 2002. The biology of Canadian weeds. 117. Taraxacum officinale G.H. Weber ex Wiggers. Can. J. Plant Sci. 82: 825-853.

  • Szczepaniak K. Biziuk M. 2003. Aspects of the biomonitoring studies using mosses and lichens as indicators of metal pollution. Environ. Res. 93: 221-230.

  • Śliwa L. 2000. Lichenoindykacja zmian środowiska naturalnego Beskidu Sądeckiego. Ochr. Przyr. 57: 41-49.

  • Świercz A. 2004. Rola biowskaźników w monitoringu zanieczyszczeń środowiska i rekultywacji terenów poprzemysłowych [in:] Strzyż M. (ed.) Perspektywy rozwoju regionu w świetle badań krajobrazowych. Probl. Ekologii Krajobrazu PAEK Kielce 235-241.

  • Trąba Cz. 1998. Zawartość ołowiu w runi łąkowej w zależności od typu zbiorowiska i niektórych właściwości gleby. [in:] Kabata-Pendias A. Szteke B. (eds.) Ołów w środowisku – problemy ekologiczne i metodyczne. Zesz. Nauk. Komit. „Człowiek i środowisko” PAN 21: 201-207.

  • Tymrakiewicz W. 1976. Atlas chwastów. PWRiL Warszawa.

  • Uchwała Nr XL VI/449/97 Rady Miejskiej Katowic z dnia 29 września 1997 r. w sprawie nazw i granic obszarów działania jednostek pomocniczych samorządu na terenie miasta Katowic.

  • van Herk C.M. 1999. Mapping of ammonia pollution with epiphytic lichens in the Netherlands. Lichenologist 31(1): 9-20.

  • Winter S. Wappelhorst O. Markert B. 2000. Löwenzahn Taraxacum officinale Web. als (städtischer) Bioindikator. UWSF – Z. Umweltchemie Ökotox. 12(6): 311-321.

  • Wiseman R.D. Wadleigh M.A. 2002. Lichen response to changes in atmospheric sulphur: isotopic evidence. Environ. Pollut. 116: 235-241.

  • Wistuba M. Waga J.M. 2006. Struktura zagospodarowania terenów nadrzecznych Katowic. Kształt. środ. geogr. i ochr. przyr. na obsz. uprzem. i zurb. 37: 62-72.

  • Zeidler M. 2005. Heavy metals in two herb species (River Morava Czech Republic). Pol. J. Ecol. 53(2): 185-195.

  • Zimny H. 2006. Ekologiczna ocean stanu środowiska. Bioindykacja i biomonitoring. Agencja Reklamowo-Wydaw. A. Grzegorczyk Warszawa.

Search
Journal information
Cited By
Metrics
All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 174 96 0
PDF Downloads 106 69 0