ZAWARTOŚĆ RTĘCI W POROSTACH REZERWATU WRZOSOWISKA CEDYŃSKIE

Transkrypt

1 rtęć, porosty, rezerwat Wrzosowiska Cedyńskie Olga MORAWIN-WAWRZYŃCZYK* ZAWARTOŚĆ RTĘCI W POROSTACH REZERWATU WRZOSOWISKA CEDYŃSKIE Artykuł dotyczy bardzo popularnego materiału badawczego, jakim są porosty. Ze względu na ich szczególne znaczenie w bioindykacji. Organizmy te są niezwykłe, z uwagi na swoją budowę. Składają się z dwóch tworzących obligatoryjną symbiozę części: grzyba oraz glonu. Takie rozwiązanie pozwala porostom na rozwój w bardzo jałowym i nieprzyjaznym dla roślin wyższych środowisku. Lichenes wchłaniają substancje odżywcze wprost z powietrza atmosferycznego. Jest to niekorzystne, ponieważ plecha wraz z pokarmem pobiera również znajdujące się w pyłach i gazach związki trujące, w tym metale ciężkie. Wrażliwość tych organizmów na czynniki zewnętrzne pozwala stwierdzić w jakiej kondycji jest dany ekosystem, jaki jest kierunek oraz stopień nasilenia zmian w środowisku. Celem pracy było sprawdzenie czy plechy badanych grzybów prostokształtnych, kumulują metal przejściowy, jakim jest rtęć. Ocenę zawartości tego pierwiastka w porostach oraz wierzchniej warstwie gleby wykonano na podstawie analizy zebranych w październiku 2012 roku 15 próbek. Materiał badawczy pobrany został na obszarze północno-zachodnich skłonów czołowomorenowych wzniesień, zajmowanych przez rezerwat Wrzosowiska Cedyńskie. Zgromadzone porosty zostały zakwalifikowane do rodzaju: Cladonia sp., a następnie poddane suszeniu i rozdrobnieniu w młynku. Analizę materiału badawczego na zawartość rtęci przeprowadzono przy pomocy analizera AMA-254 MercuryAnalizer. Otrzymane wyniki charakteryzowały się niewielkim zawartościami tego pierwiastka, zarówno w porostach, jak i w glebie. Uzyskane zakresy dla porostów to: od 0,037 do 0,081 ppm. a dla gleb: od 0,008 do 0,168 ppm. W żadnej z badanych prób nie została przekroczona wartość dopuszczalna rtęci: 0,5 ppm. Dzięki przeprowadzonemu doświadczeniu można stwierdzić, że rezerwat Wrzosowiska Cedyńskie mimo bliskiego sąsiedztwa z główna drogą biegnąca od Cedyni do Osinowa Dolnego oraz Siekierek, jest ekosystemem wolnym od rtęci. * Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, ul. Słowackiego 17, Szczecin, olga.morawin@zut.edu.pl

2 432 O. MORAWIN-WAWRZYŃCZYK 1. WPROWADZENIE 1.1. CHARAKTERYSTYKA RTĘCI Rtęć to srebrnobiały metal o silnym połysku, należący do grupy cynkowców, bloku d układu okresowego [3]. Jej gęstość wynosi 13,55 g cm-3, zaś masa atomowa 200,59 u. Jako jedyny pierwiastek metaliczny posiada ciekły stan skupienia w temperaturze pokojowej. Wrze w 356 C, topi w 39 C [5]. Uważana jest za osobliwy pierwiastek, ze względu na szczególnie silną aktywność chemiczną oraz biologiczną, jak również na zmienny charakter występowania. Hg można zaobserwować w dwóch stanach skupienia: ciekłym i gazowym [4]. Posiada ona zdolność do tworzenia związków o zróżnicowanych właściwościach, dzięki czemu jest włączana w różne cykle przyrodnicze. Najważniejsze z nich, w których pierwiastek ten ma istotne znaczenie, to obieg: atmosferyczny i hydrobiologiczny. Pomimo, że występuje ona w środowisku w śladowych ilościach, to jej duża aktywność biochemiczna i geochemiczna stanowi ogromne zagrożenie dla organizmów żywych [4]. Pierwiastek ten jest silnie rozproszony w skałach. Największe jego stężenia znajdują się w utworach posiadających zwiększone właściwości sorpcyjne i są to np.: łupki węglanowe czy też bitumiczne, a także gleby gliniaste oraz torfowe. W glebach naturalna zawartość Hg mieści się w granicach 0,05 0,3 ppm [6]. Zdolność przechodzenia rtęci w różne formy, powoduje że z niesamowitą łatwością jest ona przenoszona na bardzo duże odległości od źródła pochodzenia. Przy czym sprzyja temu również długi okres trwania Hg w atmosferze, wynoszący 360 lat. Ponadto jest jednym ze śladowych pierwiastków, który posiada największy współczynnik kumulacji w środowisku oraz organizmach żywych [5]. Odmienne zachowanie się rtęci w zależności od rodzaju ekosystemu, sprawia że bardzo trudno przewidzieć ekologiczne i zdrowotne skutki zanieczyszczenia tym pierwiastkiem [5]. Metal jakim jest rtęć, stanowi % masy skorupy ziemskiej. Zajmuje 63 miejsce wśród pierwiastków pod względem rozpowszechnienia. Chociaż jej zawartość jest niewielka, to może ona tworzyć rudy, a głównym minerałem jest tzw. cynober (HgS) [4] CHARAKTERYSTYKA POROSTÓW Porosty (Lichenes) chociaż są bardzo pospolite, to jednak mało znane.[15] Pomimo, że wyglądają jak jeden organizm, to są one, jak twierdzi Hawskworth: stabilną,

3 Zawartośc rtęci w porostach rezerwatu Wrzsosowisk Cedyńskich 433 samowystarczalną asocjacją mikobionta i fotobionta, w której mikobiont jest partnerem zewnętrznym.[2,15] Zlichenizowane grzyby stanowią wspólnotę życiowa składającą się z dwóch komponentów: mikobionta z autotroficznym składnikiem fotobiontem.[2,13] Partnerem fotosyntetyzującym są najczęściej jednokomórkowe lub nitkowate formy sinic (Cyanobacteria) albo zielenic (głównie Chlorophyta). Zaś grzybami, które najczęściej łączą się z glonami są workowce (Ascomycota). W nielicznych przypadkach, w zaledwie 2%, spotyka się związki z grzybami z gromady podstawczaków (Basidiomycota).[2,13,15] Zróżnicowanie porostów pod względem anatomicznym jest niewielkie. Lichenes tworzą tzw. plechy, które są przymocowane do podłoża za pomocą fałd lub zmarszczek, bądź też dzięki strzępką podplesza płytek uczepowych lub chwytników. Wyróżniamy dwa zasadnicze typy plech. W pierwszym przypadku strzępki grzyba oraz komórki glonów są ze sobą poprzeplatane, luźno splecione i nieregularnie rozmieszczone w całym przekroju. Taka plecha nazywana jest niewarstwowąną (homeomeryczną). Drugi typ tworzy wyraźne warstwy w przekroju porosta i jest to plecha warstwowana zwana również heteromeryczną.[2,8] Obecnie znanych jest około gatunków grzybów zlichenizowanych, które charakteryzują się różnorodnym ubarwieniem, kształtem oraz wielkością. Wyróżniamy cztery główne formy morfologiczne plech: skorupiaste, łuseczkowate, listkowate oraz krzaczkowate.[2,15] Porosty są organizmami rozwijającymi się w różnych siedliskach, dzięki czemu możemy je podzielić na: epifity porosty nadrzewne, epigeity porosty naziemne, epility porosty naskalne, epiksyle porosty rosnące na murszejącym drewnie, epifile porosty nalistne, epilichenofityczne porosty żyjące na plechach innych porostów, epibryofityczne porosty żyjące na martwych łodyżkach i listkach mchów, ubikwistyczne porosty podłoży specyficznych (metal, szkło, eternit, itp.). [2,8] Pod względem ekologicznym porosty są bardzo ważne. Uważane są za organizmy pionierskie, ponieważ dzięki dużej odporności na ekstremalne warunki siedliskowe (susze, niewielkie ilości substancji pokarmowych, niskie i wysokie temperatury, itd.), są wstanie występować w różnych ekosystemach nawet w tych najbardziej nieprzyjaznych i ubogich w pokarm, tj. pustynie, tereny wysokogórskie, itp. Za zwyczaj zajmują one siedliska ubogie, w których inne organizmy, w szczególności rośliny wyższe nie są wstanie się prawidłowo się rozwijać.[2] Porosty są również uważane za dobre biowskaźniki i na szeroką skalę stosowane w biomonitoringu. Spowodowane jest to w głównej mierze sposobem pobierania pokarmu przez Lichenes. Grzyby prostokształtne absorbują bowiem substancje mineralne głównie z powietrza i wody deszczowej, tylko nieliczne mogą je pobierać także z podłoża. Jednak organizmy te nie są wstanie wydalać na zewnątrz pobranych pierwiastków, w tym szkodliwych metali ciężkich, przez co są one tak wrażliwe na substancje toksyczne. Zanikanie porostów na danym terenie wskazuje na silnie jego zanieczyszczenie, w szczególności powietrza atmosferycznego.[15]

4 434 O. MORAWIN-WAWRZYŃCZYK 1.4. CHARAKTERYSTYKA TERENU BADAŃ Badania przeprowadzone zostały na obszarze zajmowanym przez Rezerwat Wrzosowiska Cedyńskie. Według regionizacji fizycznograficznej Polski Kondrackiego obszar ten położony jest: w mezoregionie Pozaalpejska Europa Środkowa, prowincji Niżu Środkowoeropejskiego, podprowincji Pojezierza Południowobałtyckiego, makroregionie Pojezierza Południowopomorskie i w mezoregionie Pojezierza Myśliborskiego.[12] Zgodnie z podziałem administracyjnym obiekt zlokalizowany jest w: województwie zachodniopomorskim, powiecie gryfińskim, gminie Cedynia.[7] Rezerwat w całości znajduje się w Cedyńskim Parku Krajobrazowym i przynależy do Nadleśnictwa Mieszkowice, obręb Łysogórki, oddział 227. Utworzony został dla ochrony wrzosowisk pokrywających tzw. Karpaty Cedyńskie, czyli północnozachodnie, pagórkowate zbocza doliny Odry.[11] Rezerwat ten jest drugim co do wielkości w CPK, ma powierzchnię 71,61 ha. Powstał 11 kwietnia 1985 roku, powołany Zarządzeniem Ministra Leśnictwa i Przemysłu Drzewnego.[1] Rys. 1. Granica rezerwatu Wrzosowiska Cedyńskie [14] 2. MATERIAŁY I METODY BADAŃ 2.1. MATERIAŁY Badaniem objęte zostały porosty zakwalifikowane do rodzaju Cladonia sp. oraz gleba (wierzchnia warstwa) należąca do gleb lekkich (piaski).

5 Zawartośc rtęci w porostach rezerwatu Wrzsosowisk Cedyńskich 435 Wykorzystany w analizie rtęci materiał glebowy oraz grzyby zlichenizowane pobrano w październiku 2012 roku z 15 stanowisk, rozmieszczonych w różnych częściach rezerwatu Wrzosowiska Cedyńskie (Rys. 2), Rys. 2. Lokalizacja stanowisk poboru prób [14] 2.2. METODY BADAŃ Zebrany materiał po przywiezieniu do laboratorium oczyszczono ze wszystkich zanieczyszczeń, a następnie poddano samoczynnemu suszeniu. Po uzyskaniu pozbawionych wilgoci próbek, porosty zmielono w młynku, a glebę utarto w moździerzu. Następnie na wadze analitycznej wykonano naważki w zakresie od 50 do 100 mg. Tak przygotowany materiał poddano analizie poprzez umieszczenie go w analizerze AMA-254 MercuryAnalizer WYNIKI BADAŃ Wyniki badań zawartości rtęci w porostach oraz wierzchniej warstwie gleby zebrano i przedstawiono w tabeli nr 1.

6 436 O. MORAWIN-WAWRZYŃCZYK Tabela 1. Zawartość Hg w porostach oraz glebie Lp. Zawartość Hg w porostach [ppm] Lp. Zawartość Hg w glebie [ppm] 1 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , OMÓWIENIE WYNIKÓW BADAŃ Otrzymane podczas analizy wyniki wskazują na niewielką zawartość rtęci w badanych próbkach zarówno porostów, jak i gleby. Uzyskane zakresy dla chrobotków zawierają się w przedziale od 0,037 do 0,081 ppm, a w przypadku gleby od 0,008 do 0,168 ppm. Według następujących rozporządzeń: Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi (Dz.U.2002, Nr 165, poz. 1359) oraz Rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 21 marca 2002 r. w sprawie dopuszczalnych stężeń metali ciężkich zanieczyszczających glebę (DZ.U.2002.Nr38, poz. 452) Załącznik 1 poz. 334, stwierdza się, że w żadnej z badanych próbek nie została przekroczona dopuszczalna zawartość rtęci, która wynosi 0,5 ppm. Dzięki przeprowadzonym analizie wynika, że rezerwat Wrzosowiska Cedyńskie jest ekosystemem wolnym od rtęci. 3. PODSUMOWANIE Lichenes są organizmami, które znajdują się w grupie najlepszych biowskaźników. Stosowane są powszechnie, w monitoringu powietrza atmosferycznego. Wykorzystuje

7 Zawartośc rtęci w porostach rezerwatu Wrzsosowisk Cedyńskich 437 się je m.in. do wyznaczania kierunków rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń, jak również wpływu terenów zurbanizowanych i pojedynczych jednostek emitujących na środowisko naturalne.[9] Badany ekosystem charakteryzował się niewielkimi zawartościami rtęci (porosty: od 0,037 do 0,081 ppm, gleby: od 0,008 do 0,168 ppm). W porównaniu z innymi terenami rezerwat Wrzosowiska Cedyńskie nie jest zanieczyszczony Hg. Znacznie wyższe zawartości tego pierwiastka w porostach występują na obszarach geotermalnych Toskanii w okolicy Piancastagnato w we Włoszech, które wynoszą średnio 0,490 ppm.[10] Zaś w przypadku powierzchniowych warstw gleb leśnych Karkonoskiego Parku Krajobrazowego w okolicy Szklarskiej Poręby, całkowita ilość Hg zawierała się w zakresie od 0,039 do 0,640 ppm.[6] LITERATURA [1] BUDZISZ M., BIADUŃ L., RYGIELSKI T., ZIARNEK K., Walory przyrody nieożywionej i gleb Cedyńskiego Parku Krajobrazowego, WFOŚiGW, Szczecin 1999, 29. [2] GRUSZKA W., WOJTKOWSKI K., GROCHOWSKI P., Chronione porosty nadrzewne zadrzewień przydrożnych. Klucz do oznaczania i opis gatunków, Drukarnia i Wydawnictwo ProDRUK, Poznań 2012,5-10. [3] ( r.) [4] ( r.) [5] ( r.) [6] ( r.) [7] ( r.) [8] ( r.) [9] ( r.) [10] ( r.) [11] JASNOWSKA J., MARKOWSKI S., Operat geobotaniczny ochrony ekosystemów torfowiskowych oraz lądowych ekosystemów nieleśnych do planu ochrony Cedyńskiego Parku Krajobrazowego, WFOŚiGW, Szczecin 1999, [12] KONDRACKI J., Geografia regionalna Polski, PWN, Warszawa [13] KREMER B. P., MUHLE H., Porosty, mchy, paprotniki. Leksykon przyrodniczy, Świat Książki, Warszawa 1998, 8. [14] maps.google.pl/maps?hl=pl&tab=wl [15] SALOMON E.P, BERG L. R., MARTIN D. W., VILLE C. A., Biologia, MULTICO Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2000, THE CONTENT OF MERCURY IN THE LICHEN OF CEDYNIA S MOOR NATURE RESERVE The article refers to a very popular research material which is lichen. On the account of their importance as biological indicators. These living organisms are unusual because of their structure. They consist of two parts forming an obligatory symbiosis: a fungus (the mycobiont) and an alga (the photobiont). A solution likes this lets lichen develop in an environment considered very barren and hostile for Vascular plants (also known as tracheophytes or higher plants). Lichen absorb nutrients directly

8 438 O. MORAWIN-WAWRZYŃCZYK from the atmosphere. It is considered unfavourable as the photobiont may absorb toxic substances present in dust and gases including heavy metals together with the nutrient supplies. Sensitivity to specific atmospheric pollutants helps to establish the state of a given ecosystem together with the direction and the escalation of changes in the environment. The aim of the research was to test whether the photobiont of the said rectangle lichen is able to accumulate transitory metal like mercury. The evaluation of the content of the said element in lichen and in the top layer of the soil was carried out on the basis of an analysis of 15 samples collected in October The research material was collected on the northwestern area of a terminal moraine slope, also called end moraine of the hills which constitute the Cedynia s moor reserve. The lichen collected were classified as Cladonia sp. species. Next they were dried and ground in a grinder. The analysis for mercury presence was carried out by means of an analyzer AMA-254 MercuryAnalizer. The obtained results showed a low content of mercury both in lichen and in the soil. The obtained scope for lichen amounted from 0,037 to 0,081 ppm. and for the soil from 0,008 to 0,168 ppm. None of the examined sample exceeded the acceptable value of 0,5 ppm. Thanks to the findings of the conducted experiment it can be stated that Cedynia s moor reserve is an ecosystem free of mercury despite its proximity to a major road running from Cedynia to Osinów Dolny and Siekierki.