Chemizm soku brzozy jako indykator zanieczyszczenia środowiska wodno-glebowego. Dr Włodzimierz Łukasik

Transkrypt

1 Chemizm soku brzozy jako indykator zanieczyszczenia środowiska wodno-glebowego Dr Włodzimierz Łukasik

2 Brzoza rosnąca na hałdzie i sposób pobierania soku

3 Teren badań - wiosna

4 Teren badań - lato

5 Teren badań zdjęcie satelitarne

6 Teren badań wiosna rowy zasilające ekosystem w pierwiastki wymywane z hałdy

7 Teren badań wiosna brzozy na hałdzie

8 Teren badań wiosna brzozy na wale osadnika

9 L o k l a i z a c j a p u n k t ó w p o b o r u p o s z c z e g ó l n y c h g a t u n k ó w r o ś l i n Mol_Ce Mol_Ce Mol_Ce Mol_Ce Arabsp Mol_Ce Mol_Ce Pin_Sy Epi_Pa Ver_Ta Cha_An Bet_Ve Bet_Ve Mol_Ce Ver_Ta BeVer_ metry rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie punkt poboru materiału

10 Wykaz gatunków pobranych w pierwszym etapie badań I zestawienie zestandaryzowanej zawartości wybranych pierwiastków w materiale roślinnym /standaryzacja w średniej/ PUNK T SIEDLIS KO GATUNEK MAT. As B Ba Cd Cu Pb Sr Zn 80 LAS Molinia coreulea PIN Molinia coerulea PIN Molinia coerulea PIN Molinia coerulea PIN Molinia coerulea PIN Molinia coerulea PIN Molinia coerulea PIN Calamagrostis epigejos PIN Calamagrostis epigejos PIN Calamagrostis epigejos TOR Molinia coerulea PA3 TOR Calamagrostis epigejos Woda3 TOR Calamagrostis epigejos Wylew TOR Arabis sp Wylew TOR Calamagrostis epigejos

11 Calamagrostis epigejos Betula verucosa Salix cinerea Oenothera biennis Calamagrostis epigejos Verbacsum tapsus Pinus sylvestris Epilobium plaustre Chamenerion angustifolium Calamagrostis epigejos Betula verucosa Salix cinerea Calamagrostis epigejos Betula verucosa Calamagrostis epigejos Salix cinerea Calamagrostis epigejos Betula verucosa Molinia coerulea Calamagrostis epigejos ped Betula verucosa Betula verucosa Verbacsum tapsus kor Verbacsum tapsus 11 Zn Sr Pb Cu Cd Ba B As MAT. GATUNEK SIEDL. PKT.

12 PUNKT SIEDLISKO GATUNEK MAT. As B Ba Cd Cu Pb Sr Verbacsum tapsus Mol_Ce kor Verbacsum tapsus metry Betula verucosa Betula verucosa Calamagrostis epigejos Molinia coerulea Betula verucosa Calamagrostis epigejos Salix cinerea Calamagrostis epigejos Betula verucosa Calamagrostis epigejos Mol_Ce Mol_Ce Salix cinerea Betula verucosa Calamagrostis epigejos Chamenerion angustifolium Epilobium plaustre Pinus sylvestris Verbacsum tapsus Calamagrostis epigejos Oenothera biennis Salix cinerea Betula verucosa Calamagrostis epigejos ped Pin_Sy Mol_Ce Mol_Ce Epi_Pa Cha_An Ve r_ta Bet_Ve Bet_Ve Mol_Ce Ara bs p Mol_Ce Ve r_ta BeVer_ Zawartość pierwiastków w roślinach rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany 2.22 wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie Zawartość As w roslinach 6,7 do 10,9 (2) 2,5 do 6,7 (3) 1 do 2,5 (5) 0,6 do 1 (5) 0,3 do ,6 (12) 0,1 do 0,3 (12) Zn

13 Mol_Ce metry Mol_Ce Ara bs p Mol_Ce Mol_Ce Mol_Ce Mol_Ce Pin_Sy Epi_Pa Cha_An Ve r_ta Bet_Ve Bet_Ve Mol_Ce Zawartość pierwiastków w roślinach rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy Ve r_ta teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie Zawartość Ba w roślinach do (5) BeVer_ 260 do (11) 150 do 260 (5) 90 do 150 (4) 40 do 90 (7) 20 do 40 (7)

14 Mol_Ce metry Mol_Ce Ara bs p Mol_Ce Mol_Ce Mol_Ce Mol_Ce Pin_Sy Epi_Pa Cha_An Ve r_ta Bet_Ve Bet_Ve Mol_Ce Zawartość pierwiastków w roślinach rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy Ve r_ta teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie Zawartość Pb w roslinach 107 do 108 (1) BeVer_ 7 do 107 (7) 5 do 7 (6) 3 do 5 (6) 2 do 3 (11) -2 do 2 (8)

15 Z a w a r t o ś ć Z n w r o ś l i n a c h Mol_Ce Mol_Ce Mol_Ce Mol_Ce Arabsp Mol_Ce Mol_Ce Pin_Sy Epi_Pa Ver_Ta Cha_An Bet_Ve Bet_Ve Mol_Ce Ver_Ta BeVer_ metry Z a w a r t o ś ć p ie r w ia s t k ó w w r o ś lin a c h rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie do (1) 750 do (3) 410 do 750 (6) 110 do 410 (9) 40 do 110 (15) 10 do 40 (5)

16 A A metry Punkty poboru gleby z dwu poziomów: rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy 185 teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie punkt poboru gleby

17 Z a w a r t o ś ć A s w g l e b i e metry A 004A Z a w a r t o ś ć p ie r w ia s t k ó w w g le b ie z d w u p o z io m ó w : rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie 85 42,5 8,5 As 0-10 cm As cm

18 A004A metry Zawartość pierwiastków w glebie z dwu poziomów: rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu 185 łąka na chałdzie Zawartoś ć Ba w glebie Ba 0-10 cm Ba cm

19 A004A metry 094 Zawartość pierwiastków w glebie z dwu poziomów: rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu 185 łąka na chałdzie Zawarto ś ć Pb w g le bie Pb cm Pb cm

20 A004A metry 094 Zawartość pierwiastków w glebie z dwu poziomów: rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu 185 łąka na chałdzie Zawarto ś ć Zn w g le bie Zn 0-10 cm Zn cm

21 A004A metry Lokalizacja stanowisk poboru C.epigejos 089 Zawartość pierwiastków w glebie z dwu poziomów: rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie punkty poboru C.epigejos do analiz

22 A004A metry Zawartość pierwiastków w glebie z dwu poziomów: Lokalizacja stanowisk poboru C.epigejos rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie Zawartoś ć As w C.epigejos 0,54 0,27 0,054 As

23 A004A metry Lokalizacja stanowisk poboru C.epigejos 089 Zawartość pierwiastków w glebie z dwu poziomów: rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie Zawartoś ć Ba w C. epigejos Ba

24 A004A metry Lokalizacja stanowisk poboru C.epigejos 089 Zawartość pierwiastków w glebie z dwu poziomów: rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie Zawartoś ć Pb w C.epigejos ,6

25 A004A metry Zawartość pierwiastków w glebie z dwu poziomów: Lokalizacja stanowisk poboru C.epigejos rowy odwadniające cieki powierzchniowe drogi gruntowe wyschnięte rowy odwadniające oczka wodne hałda teren zalewany wysięk z hałdy stawy teren studni głębinowej łąka na torfowisku niskim łąka na terenie spalonego lasu łąka na chałdzie Zawarto ś ć Zn w C.e pig e jo s Zn

26 Dlaczego Brzoza? Brzoza brodawkowata /Betula pendula Roth/ jest gatunkiem o bardzo szerokiej skali występowania. Skromnymi wymaganiami nie ustępuje nawet tak mało wymagającemu gatunkowi jak sosna zwyczajna /Pinus Sylvestris/ Jednak przewyższa ja znacznie jeżeli uwzględni się jej odporność na zanieczyszczenie zarówno gleby jak i powietrza. Jako gatunek pionierski zasiedla siedka skrajne i zdewastowane. Powszechnie występuje na całym obszarze Polski nizinnej, obficie występuje w piętrze pogórza. W górach powszechnie występuje w reglu dolnym i pojawia się w reglu górnym. Występuje zarówno na glebach mineralnych jak i organogenicznych. Preferuje gleby kwaśne, jednak występuje również na glebach alkalicznych - choć mniej licznie. Jest gatunkiem znoszącym zarówno okresowe przesuszenie jak i znaczny wzrost wilgotności gleby.

27 Jako jeden z nielicznych gatunków /rodzajów/ umożliwia pobieranie soku drzewnego. Sok ten pozyskuje się w okresie wiosennym po zejściu śniegów a przed rozwinięciem przez drzewo liści. Pobór soku możliwy jest mniej więcej przez okres 4-5 tygodni w roku. Obserwacje autora nie potwierdziły możliwości poboru soku drzewnego z brzozy pod koniec okresu wegetacyjnego. Kolejną istotną cechą tego gatunku jest intensywna fotosynteza i transpiracja. Pod względem intensywności transpiracji gatunek ten ustępuje jedynie topoli białej /Populus alba/.

28 Teren badań: Głównym obszarem objętym badaniami jest rejon składowiska odpadów poprodukcyjnych po Zakładach Chemicznych Tarnowskie Góry w likwidacji. Teren te wybrano z następujących względów: szerokie spektrum emitowanych przez to składowisko odpadów; emisja ze składowiska pierwiastków nie występujących powszechnie w środowisku wodno-glebowym; brak innych obiektów tego typu w sąsiedztwie; rozległe obszary położone na północ od składowiska, porośnięte lasami, w których powszechnie występuje brzoza brodawkowata;

29 Zmienność wynikająca z metod analitycznych: W celu określenia jak metodyka analiz wpływa na uzyskane wyniki 1 próbę soku rozlano do 10 naczyń i poddano analizie jako niezależne próbki. Wyniki podzielono na dwie grupy i wykonano analizę wariancji dla poszczególnych pierwiastków.

30 Wynik analizy wariancji: Pierwiastek F p Ba 2,5119 0, Sr 1, , B 2, , Mn 2, , Fe 2, , Ca 2,3918 0, Zn 2, , Pb 1, , Cd 2, , Mimo iż pomiędzy próbkami wystąpiły różnice, na podstawie analizy statystycznej można powiedzieć iż całą próbkę można uznać za materiał jednorodny.

31 Zmienność wywołana porą /dnia/ pobrania materiału do analiz Zmienność w materiale pochodzącym z jednego drzewa pobranym w odstępach 3 godzinnych analizowano po 3 próbki z każdej serii /teren IETU Katowice/.

32 Wynik analizy wariancji: Pierwiastek F p Ba 3, , Sr 4, , B 2, , Mn 1, , Fe 0, , Ca 2, , Zn 0, , Pb 1, ,2837 Cd 1, ,25112 Mimo iż pomiędzy próbkami wystąpiły różnice, na podstawie analizy statystycznej można powiedzieć iż całą próbkę można uznać za materiał jednorodny.

33 Wpływ terminu pobrania próby na jej skład Kolejnym elementem źródłem zmienności może być termin poboru prób. Dlatego w okresie 10 dni pobierano próby z jednego drzewa i analizowano czy tak zebrany materiał można uznać za materiał jednorodny

34 Wynik analizy wariancji: Pierwiastek F p Ba 2,5119 0, Sr 1, , B 2, , Mn 2, , Fe 2, , Ca 2,3918 0, Zn 2, , Pb 1, , Cd 2, , Mimo iż pomiędzy próbkami wystąpiły różnice, na podstawie analizy statystycznej można powiedzieć iż całą próbkę można uznać za materiał jednorodny.

35 Wpływ zmienności osobniczej na zawartość analizowanych pierwiastków w soku drzewnym. Porównanie zróżnicowania zawartości poszczególnych pierwiastków w soku z drzew rosnących w bezpośrednim sąsiedztwie analizowano zawartość badanych pierwiastków w soku drzewnym pobranym z trzech rosnących bko siebie drzew /średnia z 3 prób. teren IETU Katowic/.

36 Wynik analizy wariancji: Pierwiastek F p Ba 3, , Sr 2, , B 2, ,18687 Mn 4,6985 0, Fe 0, , Ca 0, , Zn 3, , Pb 2, , Cd 1, , Mimo iż pomiędzy próbkami wystąpiły różnice, na podstawie analizy statystycznej można powiedzieć iż całą próbkę można uznać za materiał jednorodny.

37 Wnioski wynikające z analizy źródeł zmienności 1. Na podstawie przeanalizowania czterech elementów wpływających na jakość uzyskanych wyników największy wpływ wydaje się mieć zmienność osobnicza oraz element, który można określić jako niedoskonałość aparatury analitycznej. 2. Najcenniejszym wnioskiem jest to, iż w analizowanym okresie czynnik czasu odgrywa najmniejszą role. Pozwala to na rozciągniecie w czasie poboru prób bez wpływu tego czynnika na uzyskane wyniki. 3. Dodatkowo podkreślić należy fakt że sok drzewny /brzozy/ eliminuje szereg innych czynników takich jak metody mineralizacji, metody ekstrakcji itp. wpływających na wyniki analiz w powszechnie stosowanych obserwacjach monitoringu przyrodniczego.

38 Kod Lokalizacja Kod Lokalizacja S1 Hałda Z12 Hałda S1A Hałda Z13 Hałda S2 Hałda Z11 Hałda S1B Hałda Z2 Teren hałdy Pd S3 Rów odwadniający Z3 Teren hałdy Pd S4 Rów odwadniający Z4 na Wsch od hałdy S5 Łąka za PA Z5 na Wsch od hałdy S6 las za PA Z6 na Wsch od hałdy S7 las za PA Z7 Podnóże hałdy S8 las koło leśn. Pniowiec Z8 na Pn-Wsch od hałdy S9 las za Pniowcem Z14 Podnóże hałdy S10 Droga pod hałdą Z15 Łąka na Zach od hałdy S11 las przed PA Z16 łąka na Zach od hałdy S12 Staw pod hałda Z9 las za PA Z10 las za Pa Z17 las na Zach. od hałdy Z18 las na Zach. od hałdy Z19 las za PA na Zach Z20 las za PA na Zach Z21 las koło leśn. Pniowiec Z22 las za Pniowcem

39 Lokalizacja drzew W rejonie Tarnowskich Gór

49 PCA Hal Czynnik2 0.4 Z2Z4 S12 Z21 S10 Z3 Mn S8 S5 Z12 S11 S9 0.2 Z5 Z17 Z7 Z15 Z16 S7 S4 Z14 Z6 S1B B Z22 Z20 Z13 Z10 S Z Cd Zn Z18 Z9 S6-0.2 S2 Row lakapa LasPA Las3 podhal Las1 Ca Z S1 S1A Hal2 lakawsch Pb -0.7 Fe Ba Sr Z11 lakazach Las2-0.9 Vector scaling: 1,68 Czynnik 1

50 Median Z19 (Las2) Z8 (lakawsch) Z10 (LasPA) Z18 (Las2) S7 (LasPA) S6 (LasPA) Z22 (Las3) Z9 (LasPA) Z20 (Las2) S9 (Las3) Z6 (lakawsch) S3 (Row) S1A (Hal) Z3 (Hal2) Z2 (Hal2) Z4 (lakawsch) S1 (Hal) S10 (podhal) Z13 (Hal) S1B (Hal) Z21 (Las3) S8 (Las3) Z15 (lakazach) Z16 (lakazach) Z5 (lakawsch) Z14 (podhal) S5 (lakapa) Z17 (Las2) S11 (Las1) Z7 (podhal) S4 (Row) S12 (podhal) Squared Euclidean

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60 Dziękuję za uwagę