Investigation of urban and peri-urban soils in the area of Sopron and Szombathely



Yüklə 91,23 Kb.
tarix25.06.2018
ölçüsü91,23 Kb.
#51938


University of West Hungary 

Faculty of Forestry 

 

 

 



 

Theses of doctoral (PhD) dissertation

 

 

 



 

Investigation of urban and peri-urban soils in the 

area of Sopron and Szombathely 

 

 



 

 

 



Adrienn Horváth 

 

 



 

 

 



Sopron 

2016 


 

 

 


 

Doctoral School:  

                

Pál Kitaibel Doctoral School of Environmental Science 

  

Head of the Doctoral School:  

Prof. Dr. Zoltán Kolláth 

 

Scientific Program:   

    


Bioenvironmental Sciences (K1) 

 

Head of Program:       

Prof. Dr. Levente Albert 

 

 



Supervisor:  

 

Dr. habil András Bidló  



associate professor, Head of Institute

 

 



 

 



 

Introduction and aims of the dissertation 



 

 

In  2011,  the  University  of  West  Hungary  carried  out  a 

complex urban ecology project, which investigated the effects of 

urbanization,  industry,  agriculture  and  forestry  on  the  natural 

environment.  Three  Hungarian  cities  (Sopron,  Szombathely, 

Székesfehérvár)  have  been  selected  as  case  study  areas,  where 

chemical,  hydrological,  pedologycal  analyses  and  GIS  surveys 

were  made  (A

LBERT 

&

 



J

ANCSÓ


,  2012).  The  main  aim  of  the 

project  was  to  identify  the  changes  in  the  environment,  which 

were  formed  by  the  different  geological  and  other 

circumstances,  but  mostly  occurred  due  to  the  same  human 

impacts.  

The  main  goal  of  the  dissertation  is  to  introduce  the  soil 

conditions  of  Sopron  and  Szombathely  based  on  the  results  of 

chemical,  physical  properties  and  heavy  metal  concentrations 

(Co,  Cu,  Ni,  Pb,  Zn).  Secondary  aim  was  to  detect  the 

connections  between  the  investigated  soil  layers,  as  well  as 

between  the  soil  conditions  and  land  use.  Results  can  help  to 

identify  the  local  pollutions  and  their  potential  causes  more 

easily. There were any complex investigations before like this. 

 

 



 

 

 



 


 

Aims of dissertation: 



 

-  Investigation  of  the  soil  conditions  of  the  selected  cities 

(Sopron,  Szombathely)  and  analyses  the  physical  and 

chemical properties

-  Determination  of  the  available  concentration  of  toxic 

elements (Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Zn) and  comparison of the 

results with suggested limits or limits by law; 

-  Evaluation  of  heavy  metal  mobility  based  on  soil 

properties,  which  are  influencing  the  amount  of  toxic 

elements;  

-  Comparison  of  the  results  of  0-10  cm  and  10-20  cm  soil 

layers  to  each  other  on  each  sampling  point,  statistical 

analysis of their connections

-  Classification of the soil samples into land use categories, 

detection of the contamination of land use types; 

-  Additional  investigation  of  land  use  categories  with 

extremely high values and sensitive areas with enrichment 

factors.  Assessment  of  possible  harmful  effects  of  toxic 

metals. 

 



 

 



 

Materials and methods 



 

 

The  aim  of  the  investigations  was  to  determine  the 



impact of human activities on urban and peri-urban soils. A total 

of 192 soil samples were collected at depths of 0-10 and 10-20 

cm from the area of Sopron and Szombathely. After the analysis 

of  chemical  and  physical  properties,  the  available  heavy  metal 

concentrations  were  measured  using  ICP-OES  according  to  the 

method of Lakanen and Erviö. In additional, the total content of 

toxic  elements  (MSZ  21470-50-2006)  was  investigated  in  case 

of extremely high available copper values and sediment samples 

(from  thalweg  and  dead  region).  That  were  collected  from  the 

bank  of  the  Rák  creek  at  6  sampling  points  to  calculate 

enrichment factors to assess the possible harmful effects of toxic 

metals in Sopron. The field and laboratory data were processed 

using a GIS softver (DigiTerraMap). Six elements were selected 

for  analyses  (Co,  Cd,  Ni,  Cu,  Zn,  Pb),  which  are  prominent  in 

urban soils. The results were evaluated based on the limit values 

by  Hungarian  law  and  on  the  limits  suggested  by  KÁDÁR 

(1998).  Statistical  analysis  was  carried  out  with  Microsoft 

Office Excel 2003, STATISTICA 11 and R Studio. C2 program 

was used for the distribution of toxic elements. For studying the 

relationships  between  land  use  categories,  cluster  analysis  was 

used, applying PAST 2.17c.  

 

 



 


 

Results and discussion 



 

 

The pH of urban soils  was  generally slightly alkaline in 



both  cities;  therefore  the  occurrence  of  toxic  elements  in  high 

concentrations  was  not  typical.  For  all  investigated  sampling 

points,  no  significant  differences  were  found  between  the 

concentrations  of  the  different  soil  layers.  Values  above  

pollution  limit  were  observed  at  several  sampling  points  in 

upper  layer,  but  in  fewer  cases  higher  or  outstanding  values 

were detected in the lower layer. The Cd, Co and Ni values were 

lower  than  the  suggested  natural  background  limits.  In 

Szombathely the copper values exceeded the natural background 

concentrations  in  several  cases;  the  pollution  limit  (40  mg 

Cu/kg)  was  not  reached.  But  extremely  high  result  were 

measured on viticulture areas of Sopron (>90 mg Cu/kg), where 

the copper content is available for the plants in ~75%. Samples 

taken  alongside  busy  roads,  especially  in  the  city  center,  were 

contaminated  with  lead  due  to  the  continuous  traffic.  The  Pb 

concentration  decreased  slightly  towards  the  suburban  areas  of 

the cities. Nevertheless, as the suburban soils were more acidic, 

even the lower pollution caused by the lower traffic level could 

be dangerous because of the increase in toxic element mobility. 

Available  zinc  exceeded  the  intervention  limit  in  soils  of 

Szombathely, which were taken from the bank of the Gyöngyös 

creek.  For  all  heavy  metals,  the  highest  pollution  level  in  both 

layers  was  found  in  the  soils  of  parks  in  Sopron.  In  urban  and 

peri-urban  soils  of  Szombathely,  the  weakest  correlation  was 




 

found  in  case  of  Cd  between  the  two  layers  (R  =  0.55)  on  p 



<0.05 significance level.  In  case of two elements, the strongest 

connection  was  showed  between  Cu  and  Cd  (R  =  0.76)  on  p 



<0.05.  Linear  connection  was  found  between  Cu,  Pb  and  Zn 

contents.  Based  on  the  cluster  analysis,  the  land  use  categories 

with  similar  properties  connected  as  well.  Airborne  pollutants 

are absorbed easily in green areas of the city or are washed into 

the soils  of the parks or bank of creeks.

 

The statistical  analysis 



of  urban  and  peri-urban  soils  of  Sopron  showed  the  weakest 

correlation in case of Zn between the two layers (R = 0.65) on p 



<0.05 significance level.  In  case of two elements, the strongest 

connection  was  showed  between  Cu  and  Pb  (R  =  0.70)  on  p 



<0.05  significance  level.  Co  and  Ni  contents  showed  uniform 

distribution because their presence is  evident due to  the natural 

bedrock.  Based  on  the  cluster  analysis,  the  land  use  categories 

with similar properties also connected as well. Summarized, the 

airborne pollutants are absorbed easily in green areas of the city 

or are washed into the soils of parks or bank of creeks. The toxic 

elements of sediment showed the following tendency: Pb > Zn > 

Cu  >  Ni  =  Co.  The  EF  values  were  generally  higher  in  dead 

region  than  in  thalweg  except  of  GYORI  point.  Lead  had  the 

highest EF values between the five metals investigated. The EF 

values  for  Pb  were  generally  greater  than  five  which  indicates 

the  moderate  degree  of  Pb  contamination  inside  the  town.  Zn 

had the second highest EF values among metals studied. Co, Cu 

and Ni exhibited the lowest in our EF values. The largest heavy 

metal values were in sampling point GYORI. The EF values for 

Pb and Zn increased towards city. 




 

Theses 



 

 

1) 



The  soil  pH  of  the  two  settlements  was  mostly  slightly 

alkaline due to anthropogenic influences in the downtown. 

 

2) 


The  soils  of  the  cities  are  acidic  on  the  suburb  and  they 

tend  to  acidification,  therefore  these  areas  are  threatened 

by the growing pollution of toxic elements. 

  

3) 



There  is  a  strong  correlation  between  the  heavy  metal 

concentrations  of  0-10  and  10-20  cm  soil  layers  on  each 

sampling points in both cities. 

 

 4) 



Due  to  the  surface  deposition  of  pollutants,  the  pollution 

limit  in  the  upper  layer  was  exceeded  in  many  sample 

points.  In  a  few  sample  points,  available  heavy  metal 

content showed extremely high values in the lower layer. 

 

5) 


For both layers the highest total load was found in soils of 

public  parks  in  Sopron.  In  Szombathely,  the  highest  total 

load was detected in soils of Gyöngyös creek. 

 

6) 



For  both  investigated  cities  the  Cd,  Co  and  Ni  values  of 

the  soil  samples  were  lower  than  the  suggested  natural 

background limits.  

 

7) 



The  copper  values  exceeded  the  natural  background 

concentrations  in  several  cases.  In  Szombathely,  the 

pollution limit (40 mg Cu/kg) was not reached, whereas in 

viticulture  areas  of  Sopron,  extremely  high  values  were 




 

measured  (>90  mg  Cu/kg).  Around  75%  of  this  copper 



content is available for plants. 

 

8) 



Samples taken alongside busy roads, especially in the city 

center, were contaminated with lead due to the continuous 

contamination. The accumulation of Pb was confirmed by 

moderate  enrichment  of  sediment  samples,  which  are 

originated from the busiest transport hub of Sopron. 

  

 



9) 

Zn  values  exceeded  the  interventional  pollution  limit  (80 

mg/kg) several times. These samples  were taken from the 

bank  of  the  Gyöngyös  creek  in  Szombathely.  In  case  of 

Sopron, outliers were typical in soils of the traffic zones.  

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


10 

 

Publications 



 

 

Journal articles and articles in reviewed journals 

 

Horváth A., Szűcs P., Kámán O., Németh E., Bidló A. (2013): 

Talajtulajdonságok 

vizsgálata 

Szombathelyen. 

In: Talajvédelem 2013. pp. 237-248.  

ISBN 978-963-08-6322-3 

Number of citations: 2 

Horváth A., Szűcs P., Kámán O., Németh E., Bidló A. (2013): 

Sopron  város  és  környéke  feltalajának  vizsgálata. 

Tájökológiai Lapok 11(1):125-134. 

Number of citations: 2 

A.  Horváth,  P.  Szűcs,  A.  Bidló  (2015):  Soil  condition  and 

pollution in urban soils: Evaluation of the soil quality in 

a  hungarian  town.  J  Soils  Sediments  15(8):1825-1835. 

Springer DOI 10.1007/s11368-014-0991-4  



(IF: 2,139) Number of citations: 5  

Horváth  A.,  Bidló  A.  (2015):  Városi  talajok  nehézfém 

vizsgálatai a nyugat-dunántúli régióban (Esettanulmány) 

In:  Rajkai  K.  (szerk.)  Agrokémia  és  Talajtan.  06/2015; 

Akadémiai 

Kiadó. 

64(1):139-158. 



DOI:10.1556/0088.2015.64.1.10 

A. Horváth, R. Szita, A. Bidló, Z. Gribovszki (2016): Changes 

of  soil  and  sediment  properties  due  the  impact  of  the 

urban  environment.  Journal  of  Environmental  Earth 

Sciences,  Springer  (under  review  and  send  for  revision) 



(IF: 1,765) 

ENGE-D-16-00804 

 



11 

 

Book chapters 



 

Horváth A., Kámán O., Németh E., Szűcs P., Bidló A. (2012): 

Szombathely  város  talajai.  In:  Albert  L.,  Bidló  A., 

Gribovszki  Z.,  Horváth  A.,  Jancsó  T.  (szerk.)  Városok 

öko-környezetének komplex vizsgálata. pp. 32-35. 



Horváth A., Kámán O., Németh E., Szűcs P., Bidló A. (2012): 

A  város  rövid  jellemzése.  In:  Albert  L.,  Bidló  A., 

Gribovszki  Z.,  Horváth  A.,  Jancsó  T.  (szerk.)  Városok 

öko-környezetének komplex vizsgálata. p. 39.  



Horváth A., Kámán O., Németh E., Szűcs P., Bidló A. (2012): 

Sopron város talajai. In: Albert L., Bidló A., Gribovszki 

Z.,  Horváth  A.,  Jancsó  T.  (szerk.)  Városok  öko-

környezetének komplex vizsgálata. pp. 39-43. 



 

 

Presentations 

 

Horváth A., Szűcs P., Kámán O., Németh E., Bidló A. (2012): 

Városi  talajok  jellemzésének  lehetőségei  Sopron 

példáján.  V.  magyar  tájökológiai  konferencia.  2012. 

augusztus 30. - szeptember 1. Sopron. 



Horváth A., Kámán O., Szűcs P., Németh E., Bidló A. (2012): 

Városi  talajok  fizikai  és  kémiai  állapotának  vizsgálata 

Nyugat-Magyarországon. 

9. 


Magyar 

Ökológus 

Kongresszus. 2012. szeptember 5-7. Keszthely. 

Horváth A., Szűcs P., Kámán O., Németh E., Bidló A. (2012): 

Városi  talajok  jellemzésének  lehetőségei  Sopron 

példáján.  III.  Települési  Környezet  Konferencia.  2012. 

november 22-23. Debrecen. 



 


12 

 

A. Horváth, P. Szűcs, O. Kámán, E. Németh, A. Bidló (2013): 

Soil  features  in  Sopron,  Science  for  Sustainability 

International  Scientific  Conference  for  PhD  Students. 

19-20. March 2013. Győr. 

A. Horváth, O. Kámán, E. Németh, P. Szűcs, A. Bidló (2013): 

Evaluation of the quality of urban soils in Sopron, EGU 

General Assembly. 7-13 April 2013 Wien. 

Horváth A., Bidló A. (2013): Soproni városi talajok nehézfém 

vizsgálatának  első  eredményei,  PhD.  hallgatók 

környezettudományi 

Konferenciája. 

2013.06.06. 

Budapest. 



Horváth 

A.

Bidló 


A. 

(2013): 


Sopron 

talajainak 

nehézfémtartalma, Kari Tudományos Konferencia. 2013. 

december 10. Sopron. 



Horváth  A.,  Bidló  A.  (2014):  Városi  talajok  nehézfém 

vizsgálatai  a  nyugat-dunántúli  régióban,  Talajtani 

Vándorgyűlés, 2014. szeptember 4-6. Keszthely.

 

A.  Horváth,  A.  Bidló  (2015):  Topsoil  investigation  on  two 

different  urban  areas  in  West  Hungary.  EGU  General 

Assembly 14. April 2015. Wien.  

 

 

Conference articles 

 

Horváth  A.,  Bidló  A.,  Szűcs  P.,  Kámán  O.  (2011):  Sopron 

város  talajainak  állapota.  In:  Lakatos  F.,  Szabó  Z. 

(szerk.):  Nyugat-magyarországi  Egyetem,  Erdőmérnöki 

Kar,  Kari  Tudományos  Konferencia  Kiadvány.  NymE 

Kiadó, Sopron, pp. 220 - 226. 

 

 



13 

 

Horváth A., Bidló A., Szűcs P., Kámán O., Németh E. (2012): 

Soil  Conditions  in  Sopron.  In:

 

Neményi,  M.,  Heil,  B., 



Kovács,  A  J.,  Facskó,  F.  (eds.)  International  Scientific 

Conference on Sustainable Development  and Ecological 

Footprint:  The  Impact  of  Urbanization,  Industrial  and 

Agricultural  Technologies  on  the  Natural  Environment, 

Sopron:  Nyugat-magyarországi  Egyetem,  p.  1-6. 

(ISBN:978-963-334-047-9) 



Horváth A., Szűcs P., Kámán O., Németh E., Bidló A. (2012): 

Dunántúli városi talajok vizsgálata. In: Fazekas I., Szabó 

V. (szerk.) A környezettudatos települések felé. pp. 253- 

259.  III.  Települési  Környezet  Konferencia.  Meridián 

Alapítvány. Debrecen (ISBN 978-963-08-5294-4)  

A. Horváth, A. Bidló (2014): The impact of land use types on 

urban soils. In: A. Polgár, T. Bazsó, G. Nagy, B. Gálos: 

Local  and  Regional  Challenges  of  Climate  Change 

Adaptation and Green Technologies, Sopron, pp. 80-84.  



Horváth  A.,  Szűcs  P.,  Bidló  A.  (2014):  Városi  talajok 

széntárolásának összehasonlítása. In: Bidló A., Horváth 



A., Szűcs P. (szerk.) IV. Kari Tudományos Konferencia: 

Konferencia kiadvány. Sopron pp. 194-197.  

ISBN:978-963-359-033-1  

 

 



Posters 

 

Horváth  A.,  Bidló  A.,  Szűcs  P.  és  Kámán  O.,  Németh  E. 

(2011):  Sopron  város  talajainak  állapota.  NymE, 

Erdőmérnöki Kar, Kari Tudományos Konferencia. 2011. 

október 5. Sopron. 



 


14 

 

A. Horváth, A. Bidló, P. Szűcs, O. Kámán, E. Németh (2012): 

Condition  of  soil  in  Sopron.  International  Scientific 

Conference  on  Sustainable  Development  &  Ecological 

Footprint  -  The  Impact  of  Urbanization,  Industrial  and 

Agricultural  Technologies  on  the  Natural  Environment, 

26 - 27 March 2012 Sopron. 

Horváth A., Kámán O., Szűcs P., Németh E., Bidló A. (2012): 

Városi  talajok  fizikai  és  kémiai  állapotának  vizsgálata 

Nyugat-Magyarországon. 

9. 


Magyar 

Ökológus 

Kongresszus, 2012. szeptember 5-7. Keszthely. 

A. Horváth, P. Szűcs, O. Kámán, E. Németh, A. Bidló (2013): 

Soil  features  in  Sopron,  Science  for  Sustainability 

International  Scientific  Conference  for  PhD  Students, 

Győr.19-20 March, 2013. 



A. Horváth, P. Szűcs, A. Bidló (2013): The diversity of urban 

soils  in  the  west-transdanubian  region,  SUITMA7, 

Torun, Poland, 16-20 September 2013. 

A.  Horváth,  A.  Bidló  (2014):  Heavy  metal  pollution  in  urban 

soils  of  Sopron,  Geophysical  Research  Abstracts,  27 

April - 2 May 2014 Wien. 

A. Horváth, A. Bidló (2014): Heavy metal investigations in the 

urban soils of a Hungarian city, 20th World Congress of 

Soil Science, 8-13 June 2014 Jeju, South Korea. AF1844 

Horváth  A.,  Bidló  A.  (2014):  Területhasználatok  hatásának 

vizsgálata  városi  talajokban,  In:  Sisák  I.,  Homor  A., 

Hernádi  H.  (szerk.)  A  talajok  térbeli  változatossága  – 

elméleti 

és 

gyakorlati 



vonatkozások: 

Talajtani 

Vándorgyűlés. Keszthely. 

 

 

 

 



15 

 

Abstracts, abstractbooks 

 

Horváth  A.,  Bidló  A.,  Szűcs  P.  és  Kámán  O.  (2011):  Sopron 

város  talajainak  állapota.  In:  Lakatos  F.,  Szabó  Z. 

(szerk.)  NymE,  Erdőmérnöki  Kar,  Kari  Tudományos 

Konferencia összefoglalók, Sopron. p. 86. 



Horváth A., Bidló A., Szűcs P., Kámán O., Németh E. (2012): 

Soil Conditions in Sopron. Abstract Papers, International 

Scientific  Conference  on  Sustainable  Development  and 

Ecological  Footprint:  The  Impact  of  Urbanization, 

Industrial  and  Agricultural  Technologies  on  the  Natural 

Environment, 

Nyugat-magyarországi 

Egyetem, 

2012.03.26-27., Sopron, p. 1-2. 

Horváth A., Szűcs P., Kámán O., Németh E., Bidló A. (2012): 

Városi  talajok  jellemzésének  lehetőségei  Sopron 

példáján.  V.  Magyar  Tájökológiai  Konferencia, 

Absztrakt kötet. 2012. augusztus 30-31. Sopron. p. 25. 



Horváth A., Szűcs P., Kámán O., Németh E., Bidló A. (2012): 

Városi  talajok  vizsgálata  a  Dunántúlon.  9.  Magyar 

Ökológus  Kongresszus  Programfüzet.  2012.  szeptember 

5-7., Keszthely. p. 53. 



A. Horváth, P. Szűcs, O. Kámán, E. Németh, A. Bidló (2013): 

Soil  features  in  Sopron,  Science  for  Sustainability 

International  Scientific  Conference  for  PhD  Students, 

Győr, 19-20 March 2013. p. 31. 



A. Horváth, O. Kámán, E. Németh, P. Szűcs, A. Bidló (2013): 

Evaluation  of  the  quality  of  urban  soils  in  Sopron, 

Geophysical  Research  Abstracts,  7-12  April  2013  Wien 

EGU2013-825 



Horváth A., Bidló A. (2013): Soproni városi talajok nehézfém 

vizsgálatának  első  eredményei,  PhD.  hallgatók 

környezettudományi Konferenciája. Budapest. 



16 

 

A. Horváth, P. Szűcs, A. Bidló (2013): The diversity of urban 

soils  in  the  west-transdanubian  region,  SUITMA7, 

Torun,  Poland,  16-20 September  2013,  Abstracts,  p.  37 

ISBN 978-83-934096-3-1 

Horváth 

A.

Bidló 


A. 

(2013): 


Sopron 

talajainak 

nehézfémtartalma. In: Bidló A., Szabó Z. (szerk.) NymE, 

Erdőmérnöki  Kar,  Kari  Tudományos  Konferencia 

összefoglalók, Sopron. p. 61. 

A.  Horváth,  A.  Bidló  (2014):  Heavy  metal  pollution  in  urban 

soils  of  Sopron,  Geophysical  Research  Abstracts,  27 

April - 2 May 2014 Wien EGU2014-248 

A. Horváth, A. Bidló (2014): Heavy metal investigations in the 

urban soils of a Hungarian city, 20th World Congress of 

Soil Science, 8-13 June 2014 Jeju, South Korea. AF1844 

Horváth  A.,  Bidló  A.  (2014):  Városi  talajok  nehézfém 

vizsgálatai  a  nyugat-dunántúli  régióban.  In:  Sisák  I., 

Homor  A.,  Hernádi  H.  (szerk.)  A  talajok  térbeli 

változatossága  -  elméleti  és  gyakorlati  vonatkozások: 

Talajtani Vándorgyűlés. Keszthely. pp. 53-54.

 

Horváth  A.,  Bidló  A.  (2014):  Területhasználatok  hatásának 

vizsgálata  városi  talajokban.  In:  Sisák  I.,  Homor  A., 

Hernádi  H.  (szerk.)  A  talajok  térbeli  változatossága  - 

elméleti 

és 


gyakorlati 

vonatkozások: 

Talajtani 

Vándorgyűlés. Keszthely, pp. 112-113. 



A.  Horváth,  A.  Bidló  (2015):  Topsoil  investigation  on  two 

different  urban  areas  in  West  Hungary,  EGU  General 

Assembly  2015.  Bécs,  Ausztria,  14  April  2015 

EGU2015- 8465 



 


Yüklə 91,23 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2023
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə