Zadanie 1. Temat 3. Podatność magnetyczna cząstek respirabilnych zawartych w powietrzu, a ich właściwości mutagenne

Transkrypt

1 Zadanie 1. Temat 3. Podatność magnetyczna cząstek respirabilnych zawartych w powietrzu, a ich właściwości mutagenne Tadeusz Magiera, Zygmunt Strzyszcz, Marzena Rachwał, Barbara Janus. Sieć Naukowa Środowisko a Zdrowie 2007

2 Cel badań Określenie zawartości i charakteru cząstek o potencjalnych właściwościach mutagennych w pyłach atmosferycznych oraz korelacji pomiędzy własnościami magnetycznymi, a obecnością potencjalnie szkodliwych substancji w celu wypracowania metody wskaźnikowej alarmującej o obszarów wojwództwa śląskiego zagroŝonych endemią chorób układu sercowo naczyniowego i oddechowego.

3 Cel zadania w 2007 W roku 2007 zaplanowano wytypowanie obszarów pilotowych do prowadzenia badań w latach następnych w oparciu o analizą występujących na terenie województwa śląskiego glebowych anomalii magnetycznych o charakterze antropogenicznym, będących efektem opadu pyłów przemysłowomiejskich w minionych dziesięcioleciach.

4 Podatność magnetyczna Podatność magnetyczna κ jest wielkością fizyczną opisującą zdolność danej substancji do zmian namagnesowania pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. κ = M/H (Am -1 /Am -1 ) gdzie: M namagnesowanie H natęŝenie pola magnetycznego Podatność magnetyczna (κ) jest jednostką bezwymiarową. W glebach naturalnych przeciętne wartości podatności magnetycznej są rzędu 10-5 jednostki SI.

5 Podatność magnetyczna niektórych najpospolitszych minerałów i materiałów. ferro-, ferri-, antyferrimagnetyki paramagnetyki diamagnetyki Ŝelazo metaliczne magnetyt maghemit pirotyny ilmenit ~200 lepidokrokit 70 getyt 70 hematyt 60 (10-8 m 3 kg -1 ) oliwiny amfibole syderyt ~100 pirokseny biotyty 5 95 nontronit(utleniony chloryt) ~90 epidot ~90 piryt ~30 illit ~ 15 woda - 0,9 halit - 0,9 kwarc - 0,6 kalcyt - 0,5 skaleń - 0,5 kaolinit -2 montmorylonit ~ 5 plastiki ~ - 0.5

6 Pochodzenie minerałów magnetycznych w glebach procesy pedogeniczne in situ procesy biogeniczne procesy autogeniczne poŝary pyły lądowe pyły kosmiczne procesy antropogeniczne

7 Źródła emisji zanieczyszczeń zawierających antropogeniczne cząstki magnetyczne Metalurgia Spalanie paliw stałych Przemysł cementowy i ceramiczny Transport lądowy Składowanie odpadów Inne

8 Metodyka pomiarów Pomiar dokonywany w terenie w uprzednio wyznaczonej sieci pomiarowej Pomiar wartości κ na wykonywana na polowym czujniku Bartington MS2D Automatyczne zapisywanie współrzędnych geograficznych poprzez system GPS Pomiar w punkcie jest średnią kilkudziesięciu pomiarów dokonywanych w kole o promieniu 2 m.

9 Wyniki badań franklinit ZnFe 2 O 4 krzemionka SiO 2 magnetyt Fe 3 O 4 Analiza SEM pyłów atmosferycznych

10 Wyniki badań Współczynniki korelacji rang Spearmana (poziom ufności 95%) pomiędzy podatnością magnetyczną, a zawartością metali cięż ężkich w pyłach z terenu województwa śląskiego. Rodzaj pyłu Fe Mn Zn Pb Cd Ni Cu Metalurgicz ny Popioły lotne Cementowy 0,84 0,99 0,97 0,81 0,97 0,74 0,99 0,82 0,26 0,97 0,71 0,52-0,49 0,65 0,91 0,21 0,26-0,04 0,22 Współczynniki korelacji rang Spearmana (poziom ufności 95%) pomiędzy podatnością magnetyczną, a zawartością metali cięż ężkich w glebach województwa śląskiego. Pierwiastek Fe Mn Zn Pb Cd Ni Cu Co Cr χ 0,67 0,55 0,72 0,67 0,63 0,67 0,83 0,53 0,61

11 ZaleŜność pomiędzy opadem pyłu, a podatnością magnetyczną w GOP Dane IETU Katowice Opad pyłu 1989 (g/m 2 ) (dane IETU Katowice) Podatność magnetyczna χ (x 10-8 m 3 kg -1 )

12 Podatność magnetyczna gleb Polski

13 Wyniki badań Do dalszych badań postanowiono wytypować rejony centralnej części GOP (rejon Bytomia Rudy Śląskiej, Świętochłowic i Chorzowa Dąbrowę Górniczą, a w szczególności te dzielnice miasta, które znajdują się w bezpośrednim sąsiedztwie Huty Katowice oraz regiony Zawiercia i Częstochowy.

14 Wnioski Analiza rozmieszczenia anomalii podatności magnetycznej w górnym (organicznym) poziomie gleb na terenie województwa śląskiego pokazuje, Ŝe górna warstwa gleb na ponad 30% powierzchni wykazuje wartości wskazujące na znaczny wpływ antropopresji przemysłowej (> jednostek SI) wywołanej depozycją pyłów przemysłowo-miejskich. Na obszarach tych prawdopodobieństwo wystąpienia podwyŝszonej zawartość metali cięŝkich (głównie Pb, Zn, Cd) jest wysokie. Jako Ŝe obserwowane anomalie są efektem emisji do atmosfery, a następnie depozycji na powierzchnię gleby zanieczyszczeń pyłowych zawierających zarówno metale cięŝkie, a prawdopodobnie równieŝ zanieczyszczenia organiczne Przypuszczać naleŝy, Ŝe w pyłach zawieszonych występujących na tych obszarach obecnie, ale przede wszystkim w przeszłości stęŝenia tych zanieczyszczeń były równieŝ wysokie w tym równieŝ w obrębie frakcjach najdrobniejszych (PM 10 i 2.5).

15 Proponowana tematyka badań na rok 2008 Badania mineralogiczno-geochemiczne pyłów przemysłowowo-miejskich w tym frakcji respirabilnej (PM 2,5) oraz określenie jej podatności magnetycznej (udział frakcji magnetycznej mogącej posłuŝyć jako łatwomierzalny wskaźnik) oraz związku pomiędzy własnościami magnetycznymi, a obecnością potencjalnie szkodliwych substancji. Porównanie danych obszarowych dotyczących występowania glebowych anomalii magnetycznych z danymi SCCS i określenie czy rejony glebowych anomalii magnetycznych są powiązane obszarowo z rejonami zwiększonej częstotliwości epizodów wieńcowych w okresach maksymalnego opadu pyłów i obecnie.