Polycyclic aromatic hydrocarbons in two sedimentary environments of the Tertiary Krepoljin coal basin

Abstract

In the present study, statistical correlation analysis and multivariate statistical techniques (PCA/FA) were employed to investigate polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sediments, such as illite-montmorillonite (IM) and calcite (Ct), from two sedimentary environments of the Tertiary Krepoljin brown coal basin in Serbia. The coal and sediment layers were formed in fresh-water bogs during the Lower Miocene period. The total amount of extractable PAHs was determined by gas chromatography with a triple quad mass detector (GC-MS-MS), and it ranged from 449 to 10585 μg l−1 in all sediments. Eight of the total 16 PAHs, which ranged from 175.17 to 658.42 μg l−1, include benzo[a]anthracene, chrysene, benzo[b]fluoranthene, benzo[k]fluoranthene, benzo[a]pyrene, dibenzo[a,h]anthracene, benzo[g,h,i]perylene, and indeno[1,2,3-cd]pyrene, which are regarded as potentially carcinogenic, indicating a higher possibility of adverse ecological effects. Medium molecular-weight (MMW) PAHs were found to be predominant in all sediments. PAH concentrations are affected by several factors, such as carbon content, H/C mole ratio, and (less significant) O/C mole ratio. The non-existence of a correlation between the N/C ratio and other parameters indicates unspecific changes which accompany the original organic matter. The lower-sulfur Ct sediment samples were found to have a higher PAH content than higher sulfur IM samples, leading to the conclusion that the PAH content of sediments may be related to the depositional environment.

Во оваа студија се применети статистичка корелациона анализа и мултиваријантни статистички техники (PCA/FA) за да се истражат полицикличните ароматични јаглеводороди (PAHs), како што се илит-монтморилонит (IM) и калцит (Ct) во седименти, од две седиментни средини на терцијарниот креполински базен на лигнит во Србија. Јагленот и седиментните слоеви се формирани во слатководни мочуришта за време на периодот на долен миоцен. Вкупното количество на PAHs што можат да се екстрахираат беше одредено со гасна хроматографија со масен детектор со трократен квадрупол (GC-MS-MS) и беа во опсегот од 449 до 10585 μg l−1 во сите седименти. Осум од вкупно 16 PAHs рангирани од 175,17 до 658,42 μg l−1 содржат бензо[a]антрацен, хризен, бензо[b]флуорантен, бензо[k]флуорантен, бензо[a]пирен, дибензо[a,h] антрацен, бензо[g,h,i]перилен и индено[1,2,3-cd]пирен; Сите тие се сметаат за потенцијално канцерогени, укажувајќи на поголема веројатност за настанување несакани еколошки ефекти. Беше утврдено дека во сите седименти преовладуваат PAHs со средни молекулски тежини (MMW). Концентрациите на PAHs зависат од повеќе фактори, како што се содржината на јаглерод, молскиот однос на Н/С и (помалку значајно) молскиот однос на О/С. Непостоењето на корелација меѓу односот на N/C и други параметри укажува на неспецифични промени што ја придружуваат оригиналната органска материја. Беше утврдено дека седиментните примероци на калцит со помала содржина на сулфур имаат поголема содржина на PAHs од примероците на IM со повисока содржина на сулфур што наведува на заклучок дека содржината на PAHs во седиментите може да е поврзана со опкружувањето при таложењето.