GeochemicalatlasKavadarci.pdf

1
Трајчe Стафилов, Роберт Шајн, Блажо Боев, Јулијана Цветковиќ, Душко Мукаетов, Марјан Андреевски
ГЕОХЕМИСКИ АТЛАС НА КАВАДАРЦИ И НЕГОВАТА ОКОЛИНА
Trajče Stafilov, Robert Šajn, Blažo Boev, Julijana Cvetković, Duško Mukaetov, Marjan Andreevski
GEOCHEMICAL ATLAS OF KAVADARCI AND THE ENVIRONS

2
Faculty of Natural Sciences and Mathematics – Skopje
Faculty of Natural and Technical Sciences – Štip
Institute of Agriculture – Skopje
Trajče Stafilov, Robert Šajn, Blažo Boev, Julijana Cvetković,
Duško Mukaetov, Marjan Andreevski
GEOCHEMICAL ATLAS OF KAVADARCI
AND THE ENVIRONS
Skopje
2008

3
Природно-математички факултет – Скопје
Факултет за природни и технички науки – Штип
Земјоделски институт – Скопје
Трајчe Стафилов, Роберт Шајн, Блажо Боев, Јулијана Цветковиќ,
Душко Мукаетов, Марјан Андреевски
ГЕОХЕМИСКИ АТЛАС НА КАВАДАРЦИ
И НЕГОВАТА ОКОЛИНА
Скопје
2008

4
Автори:
Трajчe Стафилов, Институт за хемија, Природно-математички факултет, Скопје, Република Македонија
Robert Šajn, Geološki zavod Slovenije, Ljubljana, Slovenia
Блажо Боев, Факултет за природни и технички науки, Штип, Република Македонија
Јулијана Цветковиќ, Душко Мукаетов, Марјан Андреевски, Земјоделски институт, Скопје, Република Македонија
,
Authors:
Trajče Stafilov, Institute of Chemistry, Faculty of Natural Sciences and Mathematics, Skopje, Republic of Macedonia
Robert Šajn, Geological Survey of Slovenia, Ljubljana, Slovenia
Blažo Boev, Faculty of Natural and Technical Sciences, Štip, Republic of Macedonia
Julijana Cvetković, Duško Mukaetov, Marjan Andreevski, Institute of Agriculture, Skopje, Republic of Macedonia
Рецензенти:
Акад. Ѓорѓи Филиповски, Македонска академија на науките и уметностите, Скопје, Република Македонија
Prof. d-r Josip Halamić, Hrvatski geološki institut, Zagreb, Hrvatska
Reviewers:
Acad. Gјorgјi Filipovski, Macedonian Academy of Sciences and Arts, Skopje, Republic of Macedonia
Prof. Josip Halamić, PhD, Croatian Geological Survey, Zagreb, Croatia
ISBN 978-9989-668-74-4

– 5 –
СОДРЖИНА CONTENT
СПИСОК НА ТАБЕЛИ ...........................................7
СПИСОК НА СЛИКИ.............................................8
СПИСОК НА КАРТИ............................................10
1. ВОВЕД.........................................................15
2. ГЕОГРАФСКИ ОПИС................................17
3. ГЕОЛОШКИ ОПИС ...................................21
4. ПЕДОЛОШКИ ОПИС................................24
4.1. Автоморфни почви .....................................24
4.2. Хидроморфни почви...................................28
5. МАТЕРИЈАЛ И МЕТОДИ .........................29
5.1. Земање примероци......................................29
5.2. Подготовка...................................................29
5.3. Хемиски анализи.........................................30
5.4. Веродостојност на добиените
резултати од хемиските анализи ...............30
6. ОБРАБОТКА НА ПОДАТОЦИТЕ И
ИЗРАБОТКА НА КАРТИТЕ......................32
6.1. Матрица на податоци..................................32
6.2. Основна статистика и нормализација
на податоците..............................................33
6.3. Бивариjатна статистика (корелации
помеѓу хемиските елементи) .....................34
6.4. Метод на мултиваријатна анализа.............34
6.5. Фактор на збогатување...............................34
6.6. Карта на дистрибуција на елементите
во испитуваното подрачје ..........................35
7. ЗАСТАПЕНОСТ НА ХЕМИСКИ
ЕЛЕМЕНТИ ВО ПОЧВИТЕ ОД
КАВАДАРЦИ И НЕГОВАТА
ОКОЛИНА...................................................35
7.1. Природна дистрибуција на елементите.......36
7.1.1. Геохемиска асоцијација
Al–Fe–Ga–Sc–V...........................................36
7.1.2. Геохемиска асоцијација Co–Cr–Mg–Ni.......37
7.1.3. Геохемиска асоцијација Ba–La–Th–U.......37
7.1.4. Геохемиска асоцијација Ca–Sr...................38
7.2. Антропогена распределба на
хемиските елементи....................................38
7.2.1. Геохемиска асоцијација Cd–Hg–Pb–Zn.......39
7.2.2. Геохемиска асоцијација As–Sb–Tl.............39
7.2.3. Геохемиска асоцијација K–P......................39
8. ПОДРАЧЈЕ НА ЗАГАДЕНОСТ
СО ТЕШКИ МЕТАЛИ................................40
БЛАГОДАРНОСТ .................................................55
ЛИТЕРАТУРА .......................................................55
ПРИЛОГ
Карти на просторна распределба
на елементите во површинскиот
и долниот слој од почвата.....................................61
LIST OF TABLES.....................................................7
LIST OF FIGURES ...................................................8
LIST OF MAPS.......................................................10
1. INTRODUCTION.........................................15
2. GEOGRAPHIC DESCRIPTION ..................17
3. GEOLOGYCAL DESCRIPTION.................21
4. PEDOLOGYCAL DESCRIPTION ..............24
4.1. Automorphic soils .........................................24
4.2. Hydromorphic soils.......................................28
5. MATERIAL AND METHODS ....................29
5.1. Sampling .......................................................29
5.2. Preparation ....................................................29
5.3. Chemical analyses.........................................30
5.4. Reliability of chemical analyses....................30
6. DATA PROCESSING
AND DRAWING OF MAPS........................32
6.1. Data matrix....................................................32
6.2. Basic statistics and normality
of distribution................................................33
6.3. Bivariate statistics (correlations
between chemical elements)..........................34
6.4. The multivariate statistical method ...............34
6.5. Enrichment ratio............................................34
6.6. Map of areal chemical elements distribu-
tions...............................................................35
7. CHEMICAL ELEMENTS IN SOILS OF
THE KAVADARCI AREA ..........................35
7.1. Natural distributions of elements ..................36
7.1.1. Geochemical association
Al–Fe–Ga–Sc–V ...........................................36
7.1.2. Geochemical association Co–Cr–Mg–Ni.........37
7.1.3. Geochemical association Ba–La–Th–U ........37
7.1.4. Geochemical association Ca–Sr....................38
7.2. Anthropogenic distribution of chemical
elements.........................................................38
7.2.1. Geochemical association Cd–Hg–Pb–Zn.........39
7.2.2. Geochemical association As–Sb–Tl..............39
7.2.3 Geochemical association K–P.......................39
8. AREAL POLLUTION WITH HEAVY
METALS.......................................................40
ACKNOWLEDGEMENTS.....................................55
REFERENCES ........................................................55
APENDIX
Maps of spatial distribution of the elements in
topsoil and subsoil.....................................................61

– 7 –
СПИСОК НА ТАБЕЛИ LIST OF TABLES
Tабела 1. Долни граници на детекција
со ISP-MS (ACME, 2007)
Табела 2. Основна статистика на мерењата
(n = 344)
Табела 3. Средни вредности за елементите спо-
ред литолошкиот состав на повр-
шинскиот слој од почвата (0–5 cm)
Табела 4. Средни вредности за елементите спо-
ред литолошкиот состав на долниот
слој од почвата (20–30 cm)
Табела 5. Матрица на корелационите коефи-
циенти (n = 344, 24 избрани елемен-
ти)
Табела 6. Матрица на оптоварување на доми-
нантните ротирани фактори (n =
344, 24 избрани елементи)
Table 1. Lower detection limits of determinations
by ICP-MS (ACME, 2007)
Table 2. Descriptive statistics of measurements
(n = 344)
Table 3. Average of the chemical elements ac-
cording to basic lithological units – top-
soil (0–5 cm)
Table 4. Average of the chemical elements ac-
cording to basic lithological units – sub-
soil (20–30 cm)
Table 5. Matrix of correlation coefficients (n =
344, 24 selected elements)
Table 6. Matrix of dominant rotated factor load-
ings (n = 344, 24 selected elements)

– 8 –
СПИСОК НА СЛИКИ LIST OF FIGURES
Сл. 1. Распределба на хемиските елементи
во примероците од почвата (длабочина
0–5 cm и 20–30 cm) во испитуваното
подрачје (n = 344)
Fig. 1. Distribution of chemical elements in soil
samples (depth 0–5 cm and 0–30 cm) of
study area (n = 344)
Сл. 2. Збогатување на почвите од Kaвaдaрци
и неговата околина (длабочина 0–30 cm)
во однос на средните вредности на
европските површински слоеви почва
[52]
Fig. 2. Enrichment ratios of Kavadarci soils
(depth 0–30 cm) versus European topsoil
average [52]
Сл. 3. Распределба на вредностите за фактор
1 (Al, Fe, Ga, Sc и V) во слоеви почва
(длабочина 0–5 и 20–30 cm) според
литолошкиот состав
Fig. 3. Distribution of Factor 1 scores (Al, Fe,
Ga, Sc and V) in topsoil (depth 0–5 cm)
and subsoil (20–30 cm) according to ba-
sic lithological units
Сл. 4. Средни вредности на збогатување за
Al, Fe, Ga, Sc и V во слоеви почва
(длабочина 0–5 и 20–30 cm) во однос на
средните вредности за почвите од
Kaвaдaрци и неговата околина (таб. 5)
според литолошкиот состав
Fig. 4. Average enrichment ratios of Al, Fe, Ga,
Sc and V in topsoil (depth 0–5 cm) and
subsoil (20–30 cm) versus soil average
of Kavadarci (Tab. 5) regarding to basic
lithological units.
2 (Co, Cr, Mg и Ni) во слоеви почва
(длабочина 0–5 и 20–30 cm) според ли-
толошкиот состав
Fig. 5. Distribution of Factor 2 scores (Co, Cr,
Mg and Ni) in topsoil (depth 0–5 cm)
Сл. 6. Средни вреднсти на збогатување за Co,
Cr, Mg и Ni во слоеви почва (длабочина
0–5 и 20–30 cm) во однос на средните
вредности за почвите од Kaвaдaрци и
неговата околина (таб. 5) според лито-
лошкиот состав
Fig. 6. Average enrichment ratios of Co, Cr,
Mg and Ni in topsoil (depth 0–5 cm) and
lithological units.
3 (Ba, La, Th и U) во слоеви почва
Fig. 7. Distribution of Factor 3 scores (Ba, La,
Th and U) in topsoil (depth 0–5 cm) and
subsoil (20–30 cm) according to basic
lithological units
Ba, La, Th и U во слоеви почва (длабо-
чина 0–5 и 20–30 cm) во однос на
средните вредности за почвите од
Kaвaдaрци и неговата околина (таб. 5)
според литолошкиот состав
Fig. 8. Average enrichment ratios of Ba, La, Th
and U in topsoil (depth 0–5 cm) and
lithological units
Сл. 9 Распределба на вредностите за фактор
4 (Ca и Sr) во слоеви почвата (длабочи-
на 0–5 и 20–30 cm) според литолочкиот
состав
Fig. 9. Distribution of Factor 4 scores (Ca and
Sr) in topsoil (depth 0–5 cm) and subsoil
(20–30 cm) according to basic lithologi-
cal units
Сл. 10. Средни вредности на збогатување за Ca
и Sr во слоеви почва (длабочина 0–5 и
20–30 cm) во однос на средните вред-
ности за почвите од Kaвaдaрци и него-
вата околина (таб. 5) според литолош-
киот состав
Fig. 10. Average enrichment ratios of Ca and Sr
in topsoil (depth 0–5 cm) and subsoil
(20–30 cm) versus soil average of
Kavadarci (Tab. 5) regarding to basic
lithological units

– 9 –
5 (Cd, Hg, Pb и Zn) во слоеви почва
Fig. 11. Distribution of Factor 5 scores (Cd, Hg,
Pb and Zn) in topsoil (depth 0–5 cm)
Cd, Hg, Pb и Zn во слоеви почва (длабо-
чина 0–5 и 20–30 cm) во однос на сред-
ните вредности за почвите од Kaвaдaр-
ци и неговата околина (таб. 5) според
литолошкиот состав
Fig. 12. Average enrichment ratios of Cd, Hg, Pb
and Zn in topsoil (depth 0–5 cm) and
lithological units
6 (As, Sb и Tl) во слоеви почва (дла-
бочина 0–5 и 20–30 cm) според литоло-
шкиот состав
Fig. 13. Distribution of Factor 6 scores (As, Sb
and Tl) in topsoil (depth 0–5 cm) and
subsoil (20–30 cm) according to basic
lithological units
As, Sb и Tl во слоеви почва (длабочина
0–5 и 20–30 cm) во однос на средните
Fig. 14. Average enrichment ratios of As, Sb and
Tl in topsoil (depth 0–5 cm) and subsoil
(20–30 cm) versus soil average of
Kavadarci (Tab. 5) regarding to basic
lithological units
7 (K и P) во слоеви почвата (длабочина
0–5 и 20–30 cm) според литолошкиот
состав
Fig. 15. Distribution of Factor 7 scores (K and P)
in topsoil (depth 0–5 cm) and subsoil
(20–30 cm) according to basic lithologi-
cal units
Сл. 16. Среднитете вредности на збогатување
за K и P во слоеви почва (длабочина 0–
5 и 20–30 cm) во однос на средните
Fig. 16. Average enrichment ratios of K and P in
topsoil (depth 0–5 cm) and subsoil (20–
30 cm) versus soil average of Kavadarci
(Tab. 5) regarding to basic lithological
units

– 10 –
СПИСОК НА КАРТИ LIST OF MAPS
Карта 1. Локација на испитуваното подрачје Map 1. Location of study area
Карта 2а. Карта според употребата на земјиш-
тето во Кавадарци и неговата околи-
на
Map 2a. Land use map of the Kavadarci area
Карта 2б. Карта според употребата на земјиш-
тето во Кавадарци и неговата околи-
на (дигитален теренски модел)
Map 2b. Land use map of the Kavadarci area
(digital elevation model)
Карта 3а. Литолошка карта на Кавадарци и не-
говата околина
Map 3a. Litiologic map of the Kavadarci area
Карта 3б. Литолошка карта на Кавадарци и не-
говата околина (дигитален теренски
модел)
Map 3b. Litologic map of the Kavadarci area
Карта 4a. Педолошка карта на Кавадарци и не-
говата околина
Map 4a. Pedologic map of the Kavadarci area
Карта 4б. Педолошка карта на Кавадарци и не-
говата околина (дигитален теренски
модел)
Map 4b. Pedologic map of the Kavadarci area
Карта 5a. Локации на земање примероци почва
во Кавадарци и неговата околина
Map 5a. Soil samples locations in the Kavadarci
area
Карта 5б. Локации на земање примероци почва
во Кавадарци и неговата околина
(дигитален теренски модел)
Map 5b. Soil samples locations in the Kavadarci
area (digital elevation model)
Карта 6a. Просторна распределба на вреднос-
тите за фактор 1 (Al, Fe, Ga, Sc и V)
во површинскиот и долниот слој од
почвата
Map 6a. Spatial distribution of Factor 1 scores
(Al, Fe, Ga, Sc and V) in topsoil and bot-
tom soil
Карта 6б. Просторна распределба на вреднос-
тите за фактор 1 (Al, Fe, Ga, Sc и V)
почвата (дигитален теренски модел)
Map 6b. Spatial distribution of Factor 1 scores
(Al, Fe, Ga, Sc and V) in topsoil and bot-
tom soil (digital elevation model)
тите за фактор 2 (Co, Cr, Mg и Ni) во
површинскиот и долниот слој од
почвата
(Co, Cr, Mg and Ni) in topsoil and bot-
tom soil
тите за фактор 2 (Co, Cr, Mg и Ni) во
(Co, Cr, Mg and Ni) in topsoil and bot-
тите за фактор 3 (Ba, La, Th и U) во
почвата
(Ba, La, Th and U) in topsoil and bottom
soil
тите за фактор 3 (Ba, La, Th и U) во
(Ba, La, Th and U) in topsoil and bottom
soil (digital elevation model)
Карта 9а. Просторна распределба на вреднос-
тите за фактор 4 (Ca и Sr) во повр-
шинскиот и долниот слој од почвата
(Ca and Sr) in topsoil and bottom soil

– 11 –
тите за фактор 4 (Ca и Sr) во повр-
(Ca and Sr) in topsoil. and bottom soil
тите за фактор 5 (Cd, Hg, Pb и Zn) во
почвата
(Cd, Hg, Pb and Zn) in topsoil and bot-
tom soil
Карта 10б.Просторна распределба на вреднос-
тите за фактор 5 (Cd, Hg, Pb и Zn) во
Map 10b.Spatial distribution of Factor 5 scores
(Cd, Hg, Pb and Zn) in topsoil and bot-
тите за фактор 6 (As, Sb и Tl) во
почвата
(As, Sb and Tl) in topsoil and bottom soil
тите за фактор 6 (As, Sb и Tl) во
Map 11b.Spatial distribution of Factor 6 scores
(As, Sb and Tl) in topsoil and bottom soil
тите за фактор 7 (K и P) во повр-
Map 12a. Spatial distribution of Factor 7 scores (K
and P) in topsoil and bottom soil
тите за фактор 7 (K и P) во повр-
Map 12b.Spatial distribution of Factor 7 scores (K
and P) in topsoil and bottom soil (digital
elevation model)
Карта 13. Просторна распределба на алумини-
ум во површинскиот и долниот слој
од почвата
Map 13. Spatial distribution of aluminum in top-
soil and bottom soil
Карта 14. Просторна распределба на калциум
почвата
Map 14. Spatial distribution of calcium in topsoil
and bottom soil
Карта 15. Просторна распределба на железо во
почвата
Map 15. Spatial distribution of iron in topsoil and
bottom soil
Карта 16. Просторна распределба на калиум во
почвата
Map 16. Spatial distribution of potassium in top-
Карта 17. Просторна распределба на магнези-
ум во површинскиот и долниот слој
од почвата
Map 17. Spatial distribution of magnesium in top-
Карта 18. Просторна распределба на натриум
почвата
Map 18. Spatial distribution of sodium in topsoil
and bottom soil
Карта 19. Просторна распределба на фосфор
почвата
Map 19. Spatial distribution of phosphorus in top-
Карта 20. Просторна распределба на титан во
почвата
Map 20. Spatial distribution of titanium in topsoil
and bottom soil
Карта 21. Просторна распределба на арсен во
почвата
Map 21. Spatial distribution of arsenic in topsoil
and bottom soil

– 12 –
Карта 22. Просторна распределба на злато во
почвата
Map 21. Spatial distribution of gold in topsoil and
bottom soil
Карта 23. Просторна распределба на бариум во
почвата
Map 23. Spatial distribution of barium in topsoil
and bottom soil
Карта 24. Просторна распределба на кадмиум
почвата
Map 24. Spatial distribution of cadmium in top-
Карта 25. Просторна распределба на кобалт во
почвата
Map 25. Spatial distribution of cobalt in topsoil
and bottom soil
Карта 26. Просторна распределба на хром во
почвата
Map 26. Spatial distribution of chromium in top-
Карта 27. Просторна распределба на бакар во
почвата
Map 27. Spatial distribution of copper in topsoil
and bottom soil
Карта 28. Просторна распределба на галиум во
почвата
Map 28. Spatial distribution of gallium in topsoil
and bottom soil
Карта 29. Просторна распределба на жива во
почвата
Map 29. Spatial distribution of mercury in topsoil
and bottom soil
Карта 30. Просторна распределба на лантан во
почвата
Map 30. Spatial distribution of lanthanum in top-
Карта 31. Просторна распределба на манган во
почвата
Map 31. Spatial distribution of manganese in top-
Карта 32. Просторна распределба на молибден
почвата
Map 32. Spatial distribution of molybdenum in
topsoil and bottom soil
Карта 33. Просторна распределба на никел во
почвата
Map 33. Spatial distribution of nickel in topsoil
and bottom soil
Карта 34. Просторна распределба на олово во
почвата
Map 34. Spatial distribution of lead in topsoil and
bottom soil
Карта 35. Просторна распределба на антимон
почвата
Map 35. Spatial distribution of antimony in top-
Карта 36. Просторна распределба на скандиум
почвата
Map 36. Spatial distribution of scandium in top-
Карта 37. Просторна распределба на строн-
циум во површинскиот и долниот
слој од почвата
Map 37. Spatial distribution of strontium in top-
Карта 38. Просторна распределба на ториум во
почвата
Map 38. Spatial distribution of thorium in topsoil
and bottom soil
Карта 39. Просторна распределба на талиум во
почвата
Map 39. Spatial distribution of thallium in topsoil
and bottom soil

– 13 –
Карта 40. Просторна распределба на ураниум
почвата
Map 40. Spatial distribution of uranium in topsoil
and bottom soil
Карта 41. Просторна распределба на ванадиум
почвата
Map 41. Spatial distribution of vanadium in top-
Карта 42. Просторна распределба на волфрам
почвата
Map 42. Spatial distribution of tungsten in topsoil
and bottom soil
Карта 43. Просторна распределба на цинк во
почвата
Map 43. Spatial distribution of zinc in topsoil and
bottom soil
Карта 44a. Критично загаден површински и
долeн слој од почвата во Кавадарци
и неговата околина
Map 44a. Critically polluted topsoil and subsoil in
the Kavadarci area
Карта 44б.Критично загаден површински и
долeн слој од почвата во Кавадарци
и неговата околина (дигитален те-
ренски модел)
Map 44b.Critically polluted topsoil and subsoil in
the Kavadarci area (digital elevation
model)

– 15 –
1. ВОВЕД
Почвите значително се разликуваат според
нивните својства поради геолошките и климатски-
те промени до кои доаѓа на различни места и во
различно време. Дури и така едноставно својство
како што е дебелината на почвениот слој може да
се движи од неколку сантиметри до повеќе метри,
а зависи од интензитетот и времетраењето на из-
ложеноста на атмосферските услови, епизодите на
депозиција и ерозија на почвата, како и од еволу-
цијата на формирањето на пределот. Сепак, на-
спроти овие фактори, почвите имаат уникатна
структурна карактеристика со која тие се разли-
куваат од едноставниот земјен материјал и која
претставува основа за нивно класифицирање: вер-
тикална низа слоеви добиени со комбинирано вли-
јание на исцедните води и живите организми [1, 2].
Почвите се динамична и отворена средина за
живеење која им обезбедува на растенијата фи-
зичка поддршка, вода, нутриенти и воздух за нив-
ното растење. Почвите исто така поддржуваат
голем број микроорганизми (бактерии и габи), кои
од своја страна ги рециклираат хемиските елемен-
ти, посебно јаглеродот и азотот, како и токсични-
те елементи. Меѓутоа, голем интерес претставува
присуството на елементи кои не се природно про-
изведени од биолошките видови. Имено, за многу
од овие хемиски супстанции е утврдено дека се
канцерогени или пак можат да се акумулираат во
средината со токсични ефекти врз екосистемите.
Иако изложеноста на човекот на овие супстанции
е главно преку дишењето или водата за пиење, поч-
вите играат важна улога, бидејќи тие влијаат на мо-
билноста и биолошките текови на овие токсини.
Застапеноста на тешките метали во почвите
драматично е зголемена со зголеменото користе-
ње на минералите и фосилните горива, како и со
воведувањето на високотехнолошките индустрис-
ки процеси. Проблемот со деградацијата на еко-
системите како резултат на загадувањето стана
многу актуелен во последните децении од ХХ век.
Повеќето од метали обично се застапени во води-
те со многу ниски концентрации и затоа тие се
нарекуваат елементи во траги. Меѓутоа, со разво-
јот на технологиите за производство на метали
доаѓа до брзо зголемување на концентрацијата на
овие метали во животната средина. Ваквите нагли
промени ја доведуваат биосферата до дестабили-
зација, затоа што организмите немаат развиено
биохемиски механизам за детоксификација од
овие метали кога тие се присутни во високи кон-
центрации. Истото објаснување може да се одне-
сува и на органските токсични супстанции.
1. INTRODUCTION
Soils differ widely in their properties because
of geologic and climatic variation over distance
and time. Even a simple property, such as the soil
thickness, can range from a few centimeters to
many meters, depending on the intensity and
duration of weathering, episodes of soil deposition
and erosion, and the patterns of landscape evolu-
tion. Nevertheless, in spite of this variability, soils
have a unique structural characteristic that distin-
guishes them from mere earth materials and serves
as a basis for their classification: a vertical sequen-
ce of layers produced by the combined actions of
percolating waters and living organisms (1, 2).
Soils are dynamic, open habitats that provide
plants with physical support, water, nutrients, and
air for growth. Soils also sustain an enormous
population of microorganisms such as bacteria and
fungi that recycle chemical elements, notably
carbon and nitrogen, as well as elements that are
toxic. The presence of substances in soil that are
not naturally produced by biological species is of
great public concern. Many of these chemicals
have been found to be carcinogens or may accumu-
late in the environment with toxic effects on the
ecosystems. Although human exposure to these
substances is primarily through inhalation or
drinking water, soils play an important role
because they affect the mobility and biological
impact of these toxins.
The abundance of heavy metals in soil has
been increased dramatically by the accelerated rate
of extraction of minerals and fossil fuels and by
highly technological industrial processes. The
problems of the degradation of the ecosystems due
to pollution became increasingly acute during the
latter decades of the 20th century. Most of the
metals were typically found at very low total con-
centrations in pristine waters – for this reason they
often are referred to as trace metals. Rapid inc-
reases of trace metal concentrations in the environ-
ment are commonly coupled to the development of
exploitative technologies. This kind of sudden
change exposes the biosphere to a risk of destabili-
zation, since organisms that developed under con-
ditions with low concentrations of a metal present
have not developed biochemical pathways capable
of detoxifying that metal when it is present at high
concentrations. The same line of reasoning applies
to the organic toxic compounds.

– 16 –
Присуството на елементите во траги во поч-
вите е од различно потекло [1]: литогените еле-
менти потекнуваат директно од литосферата, пе-
догените елементи се од литогено потекло, но
нивната содржина и дистрибуција во почвените
слоеви се променети поради педогените процеси,
антропогените елементи се депонираат во почвата
директно или индиректно како резултат на чове-
ковите активности. Однесувањето на елементите
во траги и соодветно на тоа и нивната биорас-
положливост зависи од нивното потекло. Меѓу-
тоа, јасно е укажано на фактот дека, без оглед на
видот, фиторасположливоста на антропогените
тешки метали во почвата е значително поголема
отколку на оние од педогеното потекло.
Урбаното загадување со тешки метали е
предмет на многу студии [2–15]. Регионалното за-
гадување на почвите се јавува главно во индус-
триски области и во центри со големи населени
места, каде што фабриките, сообраќајот и кому-
налниот отпад се главни извори на загадувањето
со металите [1]. Поради разновидните и континуи-
рани промени во урбаните области, неопходно е
прво да се утврдат нивната природна распределба
и методите за утврдување на промените во приро-
дата предизвикани од човековата активност.
Важно е да се напомни дека и содржината на ниво
на фонот на металите сама по себе е променлива.
Сепак, често има случаи индустриските објекти,
посебно рудници и металуршки фабрики кои се
наоѓаат во близина на населени места, значително да
го зголемат ова загадување. Од литературните пода-
тоци објавени во последните години јасно се гледа
дека работата на рудниците и металуршките фабрики
доведува до енормно загадување на почвите [16–28],
вклучувајќи го и загадувањето на почвите од
работата на топилниците за производство на никел
или други индустриски активности [7–9, 12, 14, 15,
18, 29–34].
Целта на оваа студија е да се прикажат ре-
зултатите од првото систематско испитување на
просторната распределба на различни елементи во
површинскиот слој на почвите во Кавадарци и во
неговата околина, област позната од неодамна по
производството на фероникел. Во литературата
досега се презентирани резултатите од неколку
испитувања на почвите, како и на зеленчук и
овошје произведени во оваа област, но тие се од-
несуваат главно на загадувањето со никел, кобалт и
хром [35]. Други елементи не се определувани
иако е познато дека минерали на многу други ток-
сични метали (As, Cd, Cu, Sb, Se итн.) се присутни
во рудата која се преработува во топилницата за
производство на фероникел [29, 31–39]. Резулта-
тите од проучувањето на атмосферската депози-
ција на елементи во траги во Република Македо-
нија укажаа на најзагадените области со можните
Soils contain trace elements of various origin
[1]: lithogenic elements which are directly in-
herited from the lithosphere, pedogenic elements
which are of lithogenic origin, but their concentra-
tion and distribution in soil layers and soil particles
are changed due to pedogenic processes or anthro-
pogenic elements which are all those deposed into
soil as direct or indirect results of man's activities.
The behaviour of trace elements in soil and in con-
sequence their bioavailability differs as to their
origin. However, regardless of the forms of the
anthropogenic heavy metals in soil, their phyto-
availability is significantly higher than those of
pedogenic origin.
Urban pollution with heavy metals has re-
cently become a subject of many studies [3–15].
The regional contamination of soil occurs mainly
in industrial regions and within centres of large
settlements where factories, motor vehicles and
municipal wastes are the most important sources of
trace metals [1]. Because of heterogeneity and
ceaseless changing of urban areas, it is necessary
first to understand the natural distribution and the
methods for distinguishing man-made anomalies in
nature. The natural background itself is variable,
which means that higher concentrations of some
elements can be normal for one region but anoma-
lous for the other. However, there are cases when
the industrial enterprises, especially mining and
metallurgical plants, situated near cities can in-
crease the pollution. It is obvious from the papers
published recently that mining and metallurgical
activities lead to enormous soil contamination [16–
28], including soil contamination due to nickel
smelter plants or another industrial activities [7–9,
12, 14, 15, 18, 29–34].
The subject of this study is to present the re-
sults of a first systematic study of spatial distribu-
tion of different chemical elements in surface soil
over of the Kavadarci region known for its ferro-
nickel industrial activity in the nearest past. There
were several investigations of soil, vegetables and
fruits produced in this region but they were mainly
concerned with contamination by nickel, iron, co-
balt and chromium [35]. Other elements were not
determined though it is known that the minerals of
many other heavy metals (As, Cd, Cu, Sb, Se, etc.)
are present in iron-nickel ores used for the produc-
tion of nickel in the smelter plants [29, 31–39].
The study on the atmospheric deposition of trace
metals over the entire territory of the Republic of
Macedonia identified the most polluted areas and
characterize different pollution sources [40, 41].
However, it was found that the most important

– 17 –
извори на загадувањето [40, 41]. Најдено е дека
најголемиот извор на загадување на воздухот со
некои елементи претставуваат топилниците за
производство на челик и обоени метали, вклучу-
вајќи ја и областа на Кавадарци и неговата око-
лина. Затоа во рамките на оваа студија е извршено
определување на содржината на 36 макроелемен-
ти и елементи во траги во почвите од Кавадарци и
од неговата околина, за да се процени големината
на подрачјето во кое е присутно влијанието од
работата на топилницата за фероникел.
Целото испитувано подрачје (360 km2
) беше
опфатено со мрежа за земање примероци од
2×2 km2
, со тоа што во урбаната зона и во подрач-
јето околу топилницата за фероникел (117 km2
)
мрежата за земање примероци почва беше погус-
та, 1×1 km2
. На вкупно 172 локации се земени 344
примероци почва. На секое место примероците се
земани на две длабочини: во површинскиот слој
на длабочина од 0 до 5 cm и на длабочина од 20
до 30 cm (долниот слој). Со примена на масената
спектрометрија со индуктивно спрегната плазма
(ISP-MS) се определени вкупно 36 елементи
(Ag, Al, As, Au, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe,
Ga, Hg, K, La, Mn, Na, Mg, Mo, Ni, P, Pb, S, Sb, Sc,
Se, Sr, Th, Tl, Ti, U, V, W и Zn).
sources of trace metal deposition are ferrous and
non-ferrous smelters including the area of
Kavadarci and its surroundings. For this reason,
the goal of this work was to determine the content
of 36 major and trace elements in the soil from the
town of Kavadarci and its surroundings and to as-
sess the size of the area eventually affected by the
ferronickel smelter plant situated near the town.
The complete investigated region (360 km2
) is
covered by a sampling grid of 2×2 km2
; in the ur-
ban zone and around the ferronickel smelter plant
(117 km2
) the sampling grid is denser, 1×1 km2
.
All together, in 172 locations 344 soil samples
were collected. At each sampling point were col-
lected soil samples at two depths, topsoil (0–5 cm)
and bottom (20–30 cm) soil. Inductively coupled
plasma – mass spectrometric (ICP-MS) determina-
tions of 36 elements (Ag, Al, As, Au, B, Ba, Bi,
Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hg, K, La, Mn, Na,
Mg, Mo, Ni, P, Pb, S, Sb, Sc, Se, Sr, Th, Tl, Ti, U,
V, W and Zn) was performed.
2. ГЕОГРАФСКИ ОПИС
Градот Кавадарци се наоѓа во Тиквешката
Долина, околу 100 km јужно од главниот град
Скопје (карта 1). Кавадарци е познат во Маке-
донија и во многу европски земји по своите ло-
зови насади и производството на грозје, а тик-
вешките вина се извезуваат насекаде во светот.
Оваа област претставува главен извор за произ-
водството на вино во Македонија. Општината
Кавадарци (38.741 жители; 992,44 km2
) ја сочи-
нуваат градот Кавадарци (28.000 жители) и 39
други населени места.
Урбаното подрачје се наоѓа на надморска
височина од 200 до 300 m. Градот е обиколен од
двете страни на долината со ридови од различна
надморска височина (од околу 300 m до 770 m).
На левата страна на долината се наоѓаат ридо-
вите Љубаш, Дабов Врв и планината Клепа и
селата Росоман, Сирково, Трстеник, Манасти-
рец, Возарци, Камен Дол, Дреново и Шивец. На
десната страна од долината се наоѓа планината
Серта, а во јужниот дел висорамнината Витаче-
во и планината Кожуф.
Климата во Кавадарци е континентална со
делумно медитеранска клима, со топли лета и
ладни зими. Средната годишна температура из-
2. GEOGRAPHIC DESCRIPTION
Town Kavadarci is located in Tikveš valley,
about 100 km south from the capital Skopje (Map
1). The city is well known and famous by its
vineyards, all over Macedonia and also in many
European countries, where the Tikveš wines are
exported. It is main vine production region in
Macedonia. The municipality of Kavadarci (38,741
inhabitants; 992.44 km2
) is made of the town of
Kavadarci (28000 inhabitants) and 39 settlements.
The urban area is located on 200–300 m alti-
tude, surrounded with hills from east and south
sides of the valley with height difference approxi-
mately between 300 and 770 m. The west side of
the valley is surrounded by the hills Ljubaš, Dabov
Vrv and Klepa Mountain, with villages of Roso-
man, Sirkovo, Trstenik, Manastirec, Vozarci,
Kamen Dol, Drenovo, Šivec. The east side of the
valley is surrounded by the mountain of Serta and
on the south with upland Vitačevo and the Kožuf
Mountain.
The climate in Kavadarci is of a continental
type of climate with a reduced Mediterranean cli-
mate and with hot summer and cold winter. The
mean annual temperature is 13.6 o
C. The average
winter temperature is 3.2 o
C and the absolute

– 18 –
несува 13,6 o
C. Средната температура во зима
изнесува 3,2 о
C со апсолутна минимална темпе-
ратура од –22 о
C. Наспроти тоа, летните темпе-
ратури се многу високи. Средната температура
во јули е 24,7 o
C со апсолутна максимална тем-
пература од 42 o
C. Средната годишна вредност
на врнежите изнесува 477 mm [42]. Главниот
правец на ветерот е од север и северозапад.
Иако градот Кавадарци за прв пат е споме-
нат во 1823 година, тиквешкиот регион бил на-
селен многу порано. Многу археолошки наоди
од оваа област потекнуваат од праисториско
време. Такви се бронзени и керамички предме-
ти најдени на археолошките наоѓалишта близу
до стариот град Стоби, кои потекнуваат од VI и
VII век п.н.е. Римски монети со портрети на
Ромул и Рем и римската волчица се најдени во
селото Манастирец; римски споменик и пишани
документи се најдени во селото Марена, како и
гробови, фундаменти и системи за водоснабду-
вање во селото Домовица. Во VII век оваа об-
ласт била населена со Словени, кои зазеле гра-
дот Дукена, изграден близу до стариот антички
град Стоби (близу до Градско). Тиквешката
Котлина го добила своето име по старата на-
селба на вливот на реката Тиквешица во Црна
Река. По завладувањето на областа од страна на
Отоманската Империја во XIV век, областа
била раселена. Во 1875 година, кога Кавадарци
имал 2000 жители и потпаѓал под Битолскиот
пашалак, била изградена повардарската желез-
ница, што довело до економски развој. Градот
бил дел од Отоманската Империја од 1371 до
1912 година, а по Втората светска војна (во
1944) е дел од Република Македонија.
Во 1968 година на Црна Река е изградено
Тиквешкото Езеро, со брана во близина на се-
лото Возарци, 12 km оддалечено од Кавадарци.
Тоа претставува најголемо вештачко езеро во
Македонија (14 km2
, 26 km долго, волумен од
475.000.000 m3
). Водата се користи за наводну-
вање и за производство на електрична енергија.
Кавадарци и Тиквешката Котлина претста-
вуваат главен винарски центар во Македонија и
Југоисточна Европа. Производството на вино
ангажира речиси 85 % од населението на Кава-
дарци. Винарската визба „Тиквеш“ е основана
во 1946 година и со годишното производство од
околу 35 милиони литри вино од околу 55 милио-
ни kg грозје, со застапеноста на над 30 видови
грозје и 24 видови вино, е најголема во Југоис-
точна Европа. Најпознати вина се Смедеревка,
Траминец и Темјаника од белите и Кратошија,
Вранец, Теран и Станeшина од црвените вина.
minimal temperature recorded was –22 o
C. The
summer time is characterized with high tem-
peratures. The average temperature in July is
24.7 o
C with the absolute maximum temperature
recorded of 42 o
C. The means annual precipitations
is estimated at 477 mm [42]. The major wind di-
rection is from the north and northwest.
Although the town of Kavadarci was mentio-
ned for the first time only in 1823, the Tikveš re-
gion was settled much earlier. In the Tikveš region
near Kavadarci, many artifacts and structures have
been discovered dating back to prehistoric times.
Bronze and ceramic artifacts were discovered at an
archaeological site in the nearby town of Stobi
dating back to the VIth and VIIth century BC.
Roman coins portraying Remus, Romulus and the
Roman she-wolf were found in the village of
Manastirec; a Roman monument and writings were
excavated in Marena, as were tombs, foundations
and water supplying system in Domovica. In the
VIIth century, the area was colonized by the Slavs,
who suppressed the town of Dukena, itself built on
the site of the former town of Stobi (near the
today's municipality of Gradsko. The region of
Tikveš is named after an old settlement built at the
confluency of the rivers Tikvešica and Crna. After
the Ottoman conquest in the XIVth century, the
area was resettled. In 1875, Kavadarci was a 2,000
inhabitants town belonging to the pashalik of
Bitola; the building of the Vardar railway at that
time boosted the economy. The city was a part of
the Ottoman Empire (1371–1912) and after Second
World War (in 1944) it is a part of the Republic of
Macedonia.
The Lake Tikveš was formed on the river
Crna in 1968, with its dam near the village of Vo-
zarci, 12 km south of Kavadarci. It is the biggest
reservoir in Macedonia (14 km2
, 26 km in length,
475,000,000 m3
in volume). The water is used for
irrigation and electricity production, whereas the
lake is a popular summer vacation place.
Kavadarci, along with the surroundings is the
main center of wine production in Macedonia and
south-eastern Europe. Wine industry employs
85 % of the population of Kavadarci. The Tikveš
winery, established in 1946, is the biggest in south-
eastern Europe. Every year it produces 35 millions
liters of wine from 55 million kg of grapes, using
30 grape varieties for 24 types of wine. The most
popular local varieties are Smederevka, Traminec
and Temjanika (white) and Kratošija, Vranec,
Teran and Stanešina (red). Kavadarci also has in-
dustry, such as the FENI ferronickel complex.

– 19 –
Испитуваното подрачје зафаќа 18 km (W–
E) × 20 km (S–N) (картите 1–3) и се наоѓа во
централниот јужен дел од Македонија,
ограничено со следните координати (Gauss
Krueger zone 7): 7574000 (W) – 7592000 (E) и
4582000 (S) – 4602000 (N). Вкупната површина
на испитуваното подрачје изнесува 360 km2
, од
кои површинските води (реки и езера) покриваат
6 km2
(2 %), обработливите површини 221 km2
(61 %), необработливите (главно шуми) 120 km2
(33 %) и урбаното подрачје (населени места,
индустриска зона, археолошки локалитети,
каменоломи и депонии) 13 km2
(4 %).
The study area is large 18 (W-E)×20 (S-N)
km (Maps 1–3) and is located in the south-central
part of Macedonia, which is limited with coor-
dinates (Gauss Krueger zone 7) 7574000 (W) –
7592000 (E) and 4582000 (S) – 4602000 (N). Of
the total 360 km2
of the study area, the water sur-
face (rivers and lakes) covers 6 km2
(2 %), cultiva-
ble land 221 km2
(61 %), non-cultivable area
(mainly forests) 120 km2
(33 %) and urbanized
area (settlements, industry zones, archaeological
sites, quarries and tailings) 13 km2
(4 %).
Карта 1. Локација на испитуваното подрачје
Map 1. Location of the study area

– 20 –
Карта 2a. Карта според употребата на земјиштето во Кавадарци и неговата околина
Map 2a. Land use map of the Kavadarci area

– 21 –
Карта 2б. Карта според употребата на земјиштето во Кавадарци и неговата околина
Map 2b. Land use map of the Kavadarci area (digital elevation model)
3. ГЕОЛОШКИ ОПИС
Геолошкиот опис (картите 3a и 3b) е напра-
вен според Rakićević и соработниците [43] и
Hristov и соработниците [44].
Најстарите формации имаат правец NW-SE
и припаѓаат на внатрешниот дел на вардарската
зона. Подолниот палеозојски (Pz) метаморфен
комплекс е претставен со две серии: амфибол-
ски и амфиболски-хлоритни шкрилци, со мер-
мери и кварцно-серицитни шкрилци со мермери
и филитски слоеви. По должината на пукнати-
ните во вардарската зона, во облик на тенок
појас, е присутен серпентин. Крајниот дел од
југозападниот дел од испитуваната област е по-
криен со мермери и доломити, веројатно со
девонска старост.
3. GEOLOGY DESCRIPTION
The geological description (Maps 3a and 3b)
was written according to Rakićević еt al. [43] and
Hristov еt al. 1965 [44].
The oldest formations have direction NW-SE
and belong to the inner parts of the Vardar zone.
The Lower Paleozoic (Pz) metamorphic complex is
present with two series: amphibole and amphibole-
chlorite schists, with marbles and quartz-sericite
schists with marbles and phylite layers. Serpen-
tinite is present in the form of the narrow belts
along the ruptures inside the Vardar zone. The ut-
termost part in the SW of the study zone is covered
with marbles and dolomites probably from Devo-
nian ages.

– 22 –
Над палеозојските се развиени мезозојски-
те (Mz) формации, главно од доцниот креден
период. Туронските (K2) песочници, конгломе-
рати и масивни варовници се простираат кон
југозападниот и западиот дел од испитуваната
област. Дијабазните и субмаринските изливи на
спилити се чести и во подолните делови од оваа
секвенција, каде исто така се појавуваат и
помали маси од габрови. Палеозојските и
мезозојските стени опфаќаат речиси 39 km2
во
југозападниот и западниот дел од испитуваното
подрачје.
Комплекс од терцијарни и кватерннарни
седименти опфаќа поголем дел од испитуваното
подрачје. Горноеоценски (4
E3) флишни седи-
менти и жолти песочници се појавуваат по
должината на долините на реките Вардар, Црна
Река и Луда Мара, како и во мал дел од тиквеш-
киот басен. Овие седименти со длабочина и до
3500 m опфаќаат околу 34 km2
главно во
северниот дел од испитуваното подрачје.
Тиквешкиот басен го пополнуваат плио-
ценски (Pl) седименти, граничејќи се со реката
Вардар на север, и палеозојско-мезозојска фор-
мација, која се распростира во правец северо-
запад-југоисток. Ова подрачје главно е претста-
вено со песочни серии. Песочните серии се
хомогени, содржат предимно жолт песок со
ниска содржина на крупна песоклива глина (ча-
калесто песокливи глини) и финозрнест сив пе-
сочник, сиромашен со фосилни остатоци. Плио-
ценските (Pl) седименти покриваат најголем дел
(околу 182 km2
) од централниот дел на испиту-
ваното подрачје.
Југоисточно од Кавадарци се наоѓаат
кватернарни (Q) пирокластични вулканити со
туфови, бречи и агломерати, кои опфаќаат
околу 25 km2
.
Кватернарниот период е претставен со де-
лувиум (d), речни тераси (t) и алувиум (al). Де-
лувијалните седименти (12 km2
) содржат груб
материјал од околните стени, измешан со гли-
несто песочен материјал. По должината на ре-
ките Вардар, Црна Река и Луда Мара се форми-
рани терасни седименти (23 km2
). Терасите
содржат чакал, песок и глини. Алувијалните се-
дименти (40 km2
) покриваат поплавните рам-
нини на реките Вардар, Црна Река и Луда Мара
и содржат главно песок и глина.
Over the Paleozoic are developed Mesozoic
(Mz) formations, mainly from Late Cretaceous
ages. The Turonian (K2) sandstones, conglomerates
and massive limestones are spread in the SW and
W side of the study area. Diabase and spilite sub-
marine flows are frequent in the lower parts of this
sequence, where the minor masses of gabbros, oc-
cur as well. Paleozoic and Mesozoic rocks cover
approximately 39 km2
in the SW and W part of the
investigated area.
Complexes of Tertiary and Quaternary sedi-
ments cover the most of the study area. The Upper
Eocene (4
E3) flysch sediments and yellow sand-
stones are developed along Vardar, Crna Reka and
Luda Mara valleys and marginal part of the Tikveš
basin. Those sediments with depth up to 3500 m
cover approximately 34 km2
mainly in the N part
of investigation area.
The Pliocene (Pl) sediments fill the Tikveš
basin, limited with the Vardar on the North, and
Paleozoic-Mesozoic formations that have direction
NW-SE. This sequence is represented mainly with
sandy series. The sandy series is homogenous, con-
tains mostly yellow sandstone with low percent
gravelly sandy claystone and fine grained grey
sandstone, end it is poor with fossils. Pliocene (Pl)
sediments cover the biggest part (about 182 km2
)
in the central part of the investigated area.
SE from the Kavadarci are found the Quater-
nary (Q) pyroclastic vulcanites represented with
tuffs, breccias and agglomerates, which cover ap-
proximately 25 km2
.
Quaternary ages, represented with the deluvi-
um (d), river terraces (t) and alluvium (al). Delu-
vial sediments (12 km2
) contain rugged material
from surrounding rocks, mixed with clay-sandy
material. Along the rivers Vardar, Crna Reka and
Luda Mara terraces sediments are formed (23
km2
). Terraces contain gravels, send and clay. Al-
luvial sediments (40 km2
) cover the flood planes of
the Vardar, Crna Reka and Luda Mara rivers and
contain mainly sand and clay.

– 23 –
Карта 3a. Литолошка карта на Кавадарци и неговата околина
Map 3a. Lithological map of the Kavadarci area

– 24 –
Карта 3b. Литолошка карта на Кавадарци и неговата околина (дигитален теренски модел)
Map 3b. Lithological map of the Kavadarci area (digital elevation model)
4. ПЕДОЛОШКИ ОПИС 4. PEDOLOGICAL DESCRIPTION
4.1. Автоморфни почви 4.1. Automorphyc soils
Литосоли, со профил од типот (A)-R1-R2.
Тоа се неразвиени или слабо развиени почви со
максимална длабочина на солумот од 20 cm,
формирани на цврста или слабо распукана сте-
на. Овие почви имаат ниска продуктивна спо-
собност како резултат на плиткиот солум, ви-
соката содржина на скелет и ниската содржина
на глина. Овие почви немаат значење за земјо-
делското производство.
Lithosols with (A)-R1-R2 type of soil profile
are undeveloped or weakly developed soils with
maximum soil depth of 20 cm, formed on a solid
or slightly defragmented rock. These soils have a
low productive capability, due to the shallow
solum and small amount of clay and have no im-
portance for agricultural production.
Регосоли со профил од типот (A)-C. Се
образуваат на растресити седименти. Се форми-
раат со забрзана ерозија на почвениот профил
на претходно развиените почви и со иницијални
процеси на педогенеза која води кон создавање
на слабо развиен хор. (А). Овие почви се под-
ложни на ерозија, така што се препорачуваат
противерозивни заштитини мерки. Регосолите
се карактеризираат со пониска плодност во спо-
редба со соседните почви од кои настанале по
пат на ерозија.
Regosols with (A)-C type of soil profile are
formed on a loose substrates. They are formed with
severe erosion of the soil profile of the formerly
developed soils and with an initial process of pe-
dogenesis which leads to formation of an undevel-
oped top layer (A). These soils are prone to surface
or dice erosion, so antierosive measures should be
implemented. Regosols are characterized with low
soil fertility in comparison with the adjacent soil
types, which were transformed into regosols with
severe erosion.

– 25 –
Карта 4a. Педолошка карта на Кавадарци и неговата околина
Map 4a. Pedologic map of the Kavadarci area

– 26 –
Карта 4б. Педолошка карта на Кавадарци и неговата околина (дигитален теренски модел)
Map 4b. Pedologic map of the Kavadarci area (digital elevation model)
Почвен комpлекс реgосоли и лиtосоли.
Во Тиквешкиот регион овие два почвени типа
се јавуват во комплекс и е многу тешко да се
издвојат како посебни картографски единици.
Застапени се на понаклонети терени западно од
Тиквешкото Езеро, во атарите на с. Дебриште,
Камен Дол и Крушевица и северозападно од с.
Долно Чичево.
Soil complex: regosols-lithosoil. In the Tik-
veš region these two soil types alter on a very
small distances and it’s very difficult to delineate
then as separate cartographic units. This complex
is spread on sloppy terrains west of the Tikveš
Lake in the districts of Debrište, Kamen Dol and
Kruševica villages and north-west of Dolno Čičevo
village.
Почвен комpлекс лиtосоли, реgосоли и
рендзини. Доста често се забележува и серија
од литосоли, регосоли и рендзини. Литосолите
се забележуваат на највисоките делови од тере-
нот. Многу често на површина избива цврста
стена. Регосолите се јавуаат на понаклонетите
терени каде што по пат на ерозија солумот пос-
тојано се подмалдува, додека рензините се јаву-
ваат на порамните терени и во подножјето на
ридиштата и се менуваат со регосолите на
многу мали растојанија. Овој почвен комплекс е
распространет во атарот на с. Дреново, потоа во
атарите на с. Сирково, Камен Дол, Мрзен Орео-
вец, Дебреште и источно од населбата Градско
на левата страна на реката Вардар.
Soil complex: lithosoil, regosols and
rendzinas. Series of lithosoil-regosols-rendzinas
can be often noticed in the region of Tikveš valley.
Lithosols occupy the highest parts of the terrain.
Very often the solid rock can be noticed on the sur-
face. Regosols are developed on inclined terrains
where due to the erosion processes the solum is
constantly in its initial phase of development,
while the rendzinic soils are developed on amore
flat terrains at foothills and are altering with re-
gosols on very small distances. This soil complex
is extended over the districts of Drenovo, Sirkovo,
Kamen Dol, Mrzen Oreovec, Debrešte and east of
Gradsko settlement on the left side of river Vardar.

– 27 –
Почвен комpлекс лиtосоли, реgосоли и
ранкери. Оваа серија е издвоена на висорамни-
ната Витачево, во непосредна близина на Кава-
дарци. Литосолите и ранкерите се образувани
од компактни вулкански стени, а регосолите се
настанати со еродирање на хумусноакумулатив-
ниот хоризонт на ранкерите.
Soil complex: Lithosols, regosols and rank-
ers. This series is delineated on the highland Vita-
čevo, nearby Kavadarci. Lithosols and rankers are
formed on compact volcanic rocks, while regosols
are developed with erosion processes and degrada-
tion of the top soil of rankers.
Делувијални (колувијални) pочви. Делуви-
јалните почви се дефинирани како неразвиени и
слабо развиени почви со можен хоризонт (A)
или Ар. Имаат едноставна градба на профилот
од типот (А)-С. Образувани се со еродирање и
транспортирање на супстратот и почвите од по-
високите терени со површинските води и со во-
дите на поројните текови и со современа седи-
ментација на така еродираниот материјал во под-
ножјето на тие терени. Хор. (А) содржи нешто по-
голема количина хумус отколку хор. C, но сепак
не постојат видливи знаци на образување струк-
турни агрегати. Делувијалните почви имаат го-
лема хоризонтална и вертикална (по длабочина
на профилот) хетерогеност на сите својства. Во
споредба со алувијалните почви со кои гра-
ничат, имаат пониска продуктивна способност.
Deluvial (coluvial) soils with (A)-C type of
soil profile, are undeveloped or weakly developed
soils with (A) or Ap top layer, formed with erosion
of the material from the upper part of the terrain
with surface and torrent erosion and its deposition
in the foothill. The hor. (A) contains a bit higher
amounts of organic matter than hor. C, but still
there are no obvious signs of formations of soil
structure. Deluvial soils posses big spatial and ver-
tical (in depth soil profile) heterogeneity of all its
properties. In comparison with the bordering allu-
vial soils, deluvial soils have lower productivity.
Рендзина, со профил од типот А-АС-С. Се
образува врз растресит силикатно-карбонатен
супстрат со моличен хор. А. Длабочината на ху-
мусниот хоризонт изнесува до 40 cm, има тем-
носива, темнокафеава до црна боја со добро из-
разена структура. Карбонатите се јавуваат од
површината или на извесна длабочина. Најго-
лем дел од рендзините интензивно се користат
во земјоделството, а еден дел е под пасишта. На
картата се претставени како комплекс на ренд-
зини и регосоли и комплекс на литосоли, рего-
соли и рендзини. Комплексот на рендзини и ре-
госоли зафаќа најголема површина од испитува-
ното подрачје.
Во околината на с. Долно Чичево на мали
површини се сретнува комплекс од циметни
шумски почви и регосоли.
Rendzinic soil with an A-AC-C type of pro-
file are formed on a loose silicate-carbonate sub-
strate, with mollic A horizon. The depth of the top
soil is up to 40 cm, with dark gray, dark brown or
black color with well developed soil structure.
Carbonates are present from the surface or deeper
in the soil profile. The major part of these soils is
used for intensive agricultural production, while a
small part is under pastures. On the soil map these
soil are indicated as a complex of lithosols-rego-
sols-rendzinas. The complex of rendzinas and re-
gosols covers the biggest part of the investigated
area.
In the area of vi;age Dolno Čičevo on a small
area a complex of cinnamonic forest soils and re-
gosol is presented.
Смолници. Тоа се почви образувани врз
глинести седименти (главно карбонатни) со по-
веќе од 30 % глина, што им дава својство на
бабрење (смектити), или врз базични и ултраба-
зични стени, со чие распаѓање се добива многу
глина од таков тип. Смолниците од испитувано-
то подрачје се образувани врз глинести терци-
eрни седименти на слабобрановиден релјеф со
мал пад. Имаат тип на профил А-АС-С. Почвата
содржи повеќе од 30 % глина и хоризонтот А има
вертични својства: пукнатини и карактеристична
призматична структура. Површините на овие
агрегати се сјајни и избраздени (“slickensides”).
Vertisols are formed on a clay sediment
(mostly carbonate) with more than 30 % of clay
content with ability for swealing (smectites) or on
basic or ultrabasic rocks which with decaying de-
rives such type of clay. Vertisols at the examined
area are formed on clay tercier sediment on moder-
ately wavy landscape with small inclination. The
profille type is A-AC-C. The soil contains more
than 30 % clay and hor. A hase vertical character:
cracks, and specific prismatic structure. The aggre-
gate surface is shiny („slickensides”). Hor. A is
deaper than 30 cm, while the AC hor. is on 20–30
cm deepth. In the examined area vertisols are de-

– 28 –
Хоризонтот А е подлабок од 30 cm, а хоризонтот
АС обично е длабок 20–30 cm. Во испитуваното
подрачје смолниците се издвоени на картата
како самостоен почвен тип. Распространети се
во непосредната околина на селата Рибарци,
Трстеник и Возарци и северно од Кавадарци.
tached as a separate soil type. This soils are
spreaded in the adjacent surroundings of the Ri-
barci, Trstenik and Vozarci northern of the city of
Kavadarci.
Чернозем. Черноземот е почвен тип на се-
миаридните степски региони со типичен моли-
чен хоризонт Аmo подебел од 40 cm и со пре-
оден хоризонт АС (25–30 cm). Содржи СаСО3
најчесто од површината и во долниот дел на
хор. А или АС. Хоризонтот А има добро изразе-
на стабилна зрнеста структура. Во испитувано-
то подрачје черноземите најчесто содржат
карбонати од самата површина, а во дел од про-
филите се промиени на извесна длабочина во
солумот. Черноземите се картирани како посеб-
на картографска единица (карта 4а). На картата
поголеми површини се издвоени северно од с.
Росоман, а помали површини се наоѓаат ис-
точно од с. Паликура и помеѓу селата Тимјаник
и Долни Дисан.
Chernozems are commonly developed in
semi-arid stepic regions with typical molic hor.
Amo thicker than 40 cm and an intermediate hor.
AC (25–30 cm). This soils contains carbonates
which appears from the soil surface, in some cases
from the lower part of hor. A or from hor. AC.
Hor. A has a well developed, stabile granular soil
structure. In the examined area chernozems con-
tains carbonates at its surface, while in some cases
carbonates are washed out at certain depth of the
soil profile. Chernozems are delineated as a sepa-
rate carthographic unit (Map 4a). On the soil map a
big areas are detached north from Rosoman vil-
lage, and some small units east from Palikura vil-
lage and between villages Timjanik and Dolni
Disan.
Цимеtни шумски pочви со профил од ти-
пот Ap-(B)-C или Ap-(B)-(B)C-C. Се одликуваат
со камбичен хоризонт (В), кој лежи меѓу хори-
зонтите А и С. Камбичниот хоризонт (В) секогаш
содржи повеќе глина од хор. А. Тој е позбиен, со
намалена капиларна порозност, намалена стабил-
ност на структурните агрегати и намалена водо-
пропустливост. Производната способност на овие
почви е средна. Главни недостатоци на овие поч-
ви се влошена структура, ниска содржина на ху-
мус, недоволна содржина на хранливи материи,
ерозија на понаклонети терени и др.
Cinnamonic forest soils with Ap-(B)-C or
Ap-(B)-(B)C-C, are characterized with the pres-
ence of clay cambic hor. (B). The cambic hor. (B)
always contains more clay than the hor. A. It is
denser with reduced capillary porosity and stability
of the structural aggregates and lower water con-
ductivity. Production capability is medium due to
the bad soil structure, low humus content, insuffi-
cient quantities of nutrients and appearance of ero-
sion on sloppy terrains.
4.2. Хидроморфни почви 4.2. Hydromorphic soils
Алувијалните почви се современи (рецент-
ни) речни или езерски наноси со слоеви, а мо-
жат да имаат и хоризонт (А) или (А)р, па и G.
За разлика од делувијалните почви, се одли-
куваат со добра сортираност. Суспендираниот
материјал од кој се образуваат овие почви има
хетероген минералошко-петрографски состав.
Според механичкиот состав тоа се лесни почви.
Макроструктурата е слабо изразена, и затоа фи-
зичките својства зависат од механичкиот сос-
тав. Имаат добар воден, воздушен и топлотен
режим. Тоа се многу плодни почви и на нив се
одвива интензивно земјоделско производство.
Застапени се како самостоен почвен тип по те-
чението на реките Вардар, Црна Река и Луда
Мара.
Alluvial soils are recent layers of river or lake
sediments, and usually have hor. (A) or Ap and in
some cases hor. G. Unlike deluvial soils, they have
good fractionation of the parent material. The allu-
vial sediments which serve as a parent material for
formation of this soil have heterorganic minera-
logical composition. In terms of its mechanical
composition these are light soils, with weakly em-
phasized soil structure and high dependence of the
physical characteristic to the mechanical composi-
tion. They are characterized with good air, water
and temperature regime. These are very fertile soils
with intensive agricultural production. They are
represented as a separate soil type along the river
beads of the rivers Vardar, Crna Reka and Luda
Mara.

– 29 –
5. МАТЕРИЈАЛ И МЕТОДИ 5. MATERIAL AND METHODS
5.1. Земање на примероци
Примероците од природните површински
почви во градот Кавадарци и неговата околина
се земани според Европското упатство за истра-
жувања на загадување на почвите [45], како и
според нашето претходно искуство [47–50].
Целото испитувано подрачје (360 km2
) е
покриено со мрежа за земање примероци со гус-
тина од 2×2 km2
, но во урбаното подрачје на Ка-
вадарци и во непосредната околина на топилни-
цата за фероникел (117 km2
) мрежата за земање
примероци е погуста, 1×1 km2
(картите 5a и 5b).
Од вкупно 172 локации се земени 344 примеро-
ци почва.
На секое место за земање примероците се
земани на две длабочини, од површинскиот слој
(0 до 5 cm) и од долниот слој со длабочина од
20 до 30 cm. Можниот органски слој од почвата
е отстрануван. Секој примерок претставува
композит од материјал земен од 5 места (едно
во средина и четири во точките оддалечени по
10 m во правец на север, исток, југ и запад). Ма-
сата на вака земениот примерок изнесуваше
околу 1 kg [51].
Според основните литолошки единици, 24
локации за земање примероци се наоѓаат во
областа на палеозојските и мезозојските стени
(39 km2
), 10 во горноеоценските флишни зони
(34 km2
), 90 на плиоценските песокливи серии
(182 km2
), 29 на плеистоценскиот туф, холо-
ценскиот делувиум и холоценскиот алувиум на
реката Луда Мара (46 km2
), 10 на холоценските
речни тераси (23 km2
) и 9 на холоценскиот
алувиум на реките Црна Река и Вардар (21 km2
).
5.1. Sampling
Samples of natural surface soils in the town of
Kavadarci and the surrounding region were col-
lected according to the European guidelines for
soil pollution studies [45, 46], and also according
to our experience [47–50].
The complete investigated region (360 km2
)
was covered by a sampling grid 2×2 km2
, but in
urban zone of Kavadarci and around the ferro-
nickel smelter plant (117 km2
), the sampling grid
was denser, 1×1 km2
(Maps 5a & 5b). Altogether
344 soil samples were collected from 172 loca-
tions.
In each sampling point soil samples were
collected at two depths, topsoil (0–5 cm) and sub-
soil (20–30 cm). The possible organic horizon was
excluded. One sample represents the composite
material collected at the central sample point itself
and at least four points within the radius of 10 m
around it towards N, E, S, and W. The mass of
such composite sample was about 1 kg [51].
With regard to the basic lithological units, 24
location of sampling are located on the area of
Paleozoic and Mesozoic rocks (39 km2
), 10 on the
Eocene upper flysch zone (34 km2
), 90 on the
Pliocene sandy series (182 km2
), 29 on the Pleisto-
cene tuff, Holocene delluvium and Holocene allu-
vium of the river Luda Mara (46 km2
), 10 on the
Holocene river terraces (23 km2
) and 9 on the
Holocene alluvium of the rivers Crna and Vardar
(21 km2
).
5.2. Подготовка
Земените примероци почва се сушени на
воздух во сенка околу 2 недели. Потоа матери-
јалот е внимателно дробен и ситнет и просеан
низ сито со отвори од 2 mm [52, 53]. Потоа
одредено количество од просеаниот материјал е
мелено во ахатен млин до големина на зрната
под 0,125 mm.
5.2. Preparation
The soil samples were air dried indoors at
room temperature for about two weeks. Then they
were gently crushed, cleaned from extraneous ma-
terial and sifted through a plastic sieve with 2 mm
mesh [52, 53]. The shifted mass was quartered and
milled in agate mill to an analytical grain size be-
low 0.125 mm.
5.3. Хемиски анализи
Определувањето на 36 елементи е изврше-
но со примена на масената спектрометрија со
индуктивно спрегната плазма (ИСП-МС) во
5.3. Chemical analyses
Mass spectrometry with inductively coupled
plasma (ICP-MS) determination of 36 elements
was performed in the laboratory of ACME Ltd. in

– 30 –
лабораторијата на ACME Ltd. во Ванкувер,
Канада, по растворање на примероците почва со
"царска вода" (раствор од HCl и HNO3 на
температура од 95 °C – метод 1DX). Определе-
ни се следните елементи: Ag, Al, As, Au, B, Ba,
Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hg, K, La, Mn, Na,
Mg, Mo, Ni, P, Pb, S, Sb, Sc, Se, Sr, Th, Tl, Ti, U,
V, W и Zn. Растворливоста на некои елементи е
ограничена поради можно присуство на некои
нивни нерастворливи минерални форми.
Vancouver, Canada, after aqua regia digestion
(mixture of HCl, HNO3 and water at 95°C – 1DX
method). The following 36 elements were analy-
zed: Ag, Al, As, Au, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu,
Fe, Ga, Hg, K, La, Mn, Na, Mg, Mo, Ni, P, Pb, S,
Sb, Sc, Se, Sr, Th, Tl, Ti, U, V, W and Zn.
Solubility of some elements was limited by the
mineral species present.
5.4. Веродостојност на добиените резултати
Сите примероци и нивни дупликати се
испратени во лабораторијата по случаен ред.
Оваа постапка обезбедува избегнување грешки
при третманот на примероците и случајна рас-
пределба на евентуалните промени на анали-
тичките услови за сите примероци.
Осетливоста во смисла на долната граница
на детекција е соодветна за 31 од 36 анализирани
елементи [53]. Пет елементи (Ag, B, Bi, S и Se)
се исклучени од понатамошните статистички
анализи, бидејќи нивните содржини во повеќето
од анализираните примероци беа под долната
граница на детекција или на границата на детек-
ција на аналитичкиот метод (таб. 1). Утврдено е
дека веродостојноста на аналитичката постапка
е соодветна за користење на определените сод-
ржини на елементите во понатамошните статис-
тички анализи.
5.4. Reliability of chemical analyses
All samples and their replicates were sub-
mitted to the laboratory in a random order. This
procedure assured unbiased treatment of samples
and random distribution of possible drift of analyti-
cal conditions for all samples.
The sensitivity in regards to the lower limit of
detection was adequate for 31 out of 36 determined
chemical elements [53]. Five elements (Ag, B, Bi,
S and Se) were removed from further statistical
analysis because their content in the majority of
analyzed samples was below (or at) the lower
detection limit of the analytical method or on
detection limit of the analytical method (Table 1).
The reliability of the analytical procedures was
considered adequate for using the determined ele-
mental contents in further statistical analyses.
Tабела 1. Долни gраници на деtекција со ИСП-МС (ACME, 2007)
Table 1. Lower detection limits of determinations by ICP-MS (ACME, 2007)
Елементи – Elements Граница на детекција – Detection limit
Au 0.5 µg/kg
Hg 0.01 mg/kg
Ag, Cd, Co, Bi, Cu, Mo, Ni, Pb, Sb, Sc, Th, Tl, U, W 0.1 mg/kg
As, Se 0.5 mg/kg
B, Ba, Cr, Ga, La, Mn, Sr, Zn 1 mg/kg
V 2 mg/kg
Na, P, Ti 0.001 %
Al, Ca, Fe, K, Mg, 0.01 %
S 0.05 %

– 31 –
Карта 5a. Локации на земање примероци почва во Кавадарци и неговата околина
Map 5a. Soil samples locations in the Kavadarci area

– 32 –
Карта 5б. Локации на земање примероци почва во Кавадарци и неговата околина
Map 5b. Soil samples locations in the Kavadarci area (digital elevation model)
6. ОБРАБОТКА НА ПОДАТОЦИТЕ
И ИЗРАБОТКА НА КАРТИТЕ
6. DATA PROCESSING AND DRAWING
OF MAPS
Анализата на податоците и изработката на
картите се извршени со PC со примена на раз-
лични софтвери: Paradox (ver. 9), Statistica (ver.
6.1), AutoDesk Map (ver. 2008) и Surfer (ver.
8.09).
Data analysis and production of maps were
performed on a PC using the Paradox (ver. 9), Sta-
tistica (ver. 6.1), AutoDesk Map (ver. 2008) and
Surfer (ver. 8.09) software.
6.1. Матрица на податоци
Сите податоци од теренот, од анализите и
мерењата се внесени во матрица на податоци.
За секој примерок има 45 променливи: број за
идентификација на примерокот, вид на земени-
от материјал, географски координати (X, Y, Z),
вид на анализа, намена на земјиштето, основни
литолошки карактеристики, ниво на загаденост
на почвата и определување на 36 анализирани
елементи (Ag, Al, As, Au, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Co,
Cr, Cu, Fe, Ga, Hg, K, La, Mn, Na, Mg, Mo, Ni, P,
Pb, S, Sb, Sc, Se, Sr, Th, Tl, Ti, U, V, W and Zn)
со методот IСP-MS (n = 344).
6.1. Data matrix
All field observations, analytical data and
measurements were introduced to the data matrix.
For each observation there are 45 variables: sample
identification number, sampling material type, geo-
graphic coordinates (X, Y, Z), kind of analysis,
land use, basic lithological units, level of soil pol-
lution and determination of 36 analyzed elements
(Ag, Al, As, Au, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe,
Ga, Hg, K, La, Mn, Na, Mg, Mo, Ni, P, Pb, S, Sb,
Sc, Se, Sr, Th, Tl, Ti, U, V, W and Zn) with ICP-
MS method (n = 344).

– 33 –
6.2. Основна статистика и нормализација
на податоците
За обработка на податоците сe користени
методите на параметриска и непараметриска
статистика [54, 55]. Врз основа на резултатите
од тестовите за нормализација и од визуелна
проверка на дистрибуционите хистограми, за
сите елементи е користен логаритам на содржи-
ните за нормална дистрибуција. Основните ста-
тистички податоци за 31 елемент (Al, As, Au,
Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hg, K, La, Mn, Na,
Mg, Mo, Ni, P, Pb, Sb, Sc, Sr, Th, Tl, Ti, U, V, W
и Zn) и средните вредности за елементите спо-
ред основните литолошки единици во површин-
скиот (0–5 cm) и одолниот слој (20–30 cm) се
дадени во табелите 2, 3 и 4 и на сл. 1.
6.2. Basic statistics and normality
of distribution
The methods of parametric and nonparametric
statistics were used for the data analysis [54, 55].
On the basis of the results of the normality tests
and visual inspection of the distribution histograms
the logarithms from the content for the normal dis-
tribution was used for all elements. The basic sta-
tistics data for the 31 selected chemical elements
(Al, As, Au, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hg,
K, La, Mn, Na, Mg, Mo, Ni, P, Pb, Sb, Sc, Sr, Th,
Tl, Ti, U, V, W and Zn) and the average of ele-
ments with regards to the basic lithological units in
topsoil (0–5 cm) and subsoil (20–30 cm) are shown
in Tables 2, 3 and 4 and Fig. 1.
Концентрација - Concentration (mg/kg)
Хемиски
елементи
-
Chemical
elements
0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 100000
Ca
Fe
Al
Mg
K
Mn
P
Ti
Ba
Na
Ni
Sr
Zn
Cr
V
Cu
Pb
Co
La
As
Th
Ga
Sc
U
Cd
Mo
Sb
Tl
W
Hg
Au
Сл. 1. Распределба на хемиските елементи во примероците од почвата (длабочина 0–5 cm и 20–30 cm)
во испитуваното подрачје (n = 344). Линиите означуваат опсег, поголемите правоаголници квартилен опсег
(25–75 перцентили), квадратчињата медијани
Fig. 1. Distribution of chemical elements in soil samples (depth 0–5 cm and 0–30 cm) of study area (n = 344).
Lines signify range, boxes quartile range, squares medians

GeochemicalatlasKavadarci.pdf

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

En vedette

En vedette (20)

GeochemicalatlasKavadarci.pdf