KIELECKIE TOWARZYSTWO NAUKOWE

Transkrypt

1 KIELECKIE TOWARZYSTWO NAUKOWE OCENA ZANIECZYSZCZENIA POWIETRZA W KIELCACH W 2011 ROKU NA PODSTAWIE BIOMONITORINGU JAKO ELEMENTU MONITORINGU PRZYRODNICZEGO W REALIZACJI EKOROZWOJU ORAZ ZARZĄDZANIA ŚRODOWISKIEM MIASTA Wersja skrócona Opracowanie: Dr Małgorzata Anna Jóźwiak Prof. dr hab. Marek Jóźwiak Kielce, 2011

2 Wprowadzenie W miastach, ze względu na duże skażenie powietrza metalami ciężkimi, dwutlenkiem siarki, tlenkami azotu i WWA występowanie porostów jest bardzo ograniczone. Istnieje możliwość wykorzystania tych biowskaźników do oceny zanieczyszczenia powietrza metodą transplantacji badania stosowane. Polega ona na przenoszeniu żywych plech porostów z terenu czystego w tereny silnie zanieczyszczone. Powszechnie stosowanym w lichenoindykacji porostem jest pustułka pęcherzykowata [Hypogymnia physodes (L.) Nyl.], która ze względu na szerokie rozpowszechnienie w Europie, stosunkowo dużą odporność na zanieczyszczenia i dobre zdolności akumulacji jest bardzo dobrym naturalnym wskaźnikiem stopnia zanieczyszczenia środowiska. METODYKA BADAŃ Badania przeprowadzono w roku Porost (Hypogymnia physodes) przywożono każdorazowo z Puszczy Boreckiej (NE Polska), gdzie pozyskiwano go wraz z małymi gałązkami. Gałązki te przyczepiano do drzew w wytypowanych 12 punktach w mieście (ryc. 1). Były to miejsca: liniowo-obszarowe - osiedla: Ślichowice, Świętokrzyskie, Barwinek - parki: Stadion, Nad Zalewem, Park im. Staszica - place: Plac Konstytucji 3 Maja, Rynek, Sienkiewicza/Solna-Żelazna skrzyżowania: Jesionowa/Warszawska/Świętokrzyska, Seminaryjska/Bohaterów Warszawy, Źródłowa/Jeziorańskiego/Sandomierska 2

3 Ryc. 1 Rozmieszczenie punktów pomiarowych w Kielcach Objaśnienia: 1. Skrzyżowanie Warszawska/Jesionowa/Świętokrzyska, 2. Skrzyżowanie Źródłowa/Solidarności/Sandomierska 3. Osiedle Świętokrzyskie 4. Rynek 5. Plac Konstytucji 3-go Maja 6. Plac Artystów 7. Osiedle Ślichowice 8. Skrzyżowanie Seminaryjska/Bohaterów Warszawy 9. Osiedle Barwinek 10.Stadion 11.Nad Zalewem 12. Park im. Staszica Porosty eksponowane były na działanie zanieczyszczeń zawartych w powietrzu w trzech okresach. Pierwszy okres ekspozycji przypadał na r. (I termin), drugi to: r. (II termin) i trzeci: r.(III termin). Dla każdej serii wykonywano próbę zerową. W zebranych porostach po ich przygotowaniu oznaczano: S, WWA oraz metale ciężkie Pb, Zn, Cu, Cd, Cr. Analizy chemiczne wykonywanow laboratorium Katedry Ochrony i Kształtowania Środowiska Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w Kielcach. 3

4 Uzyskane wyniki poddano analizie. Wyrażają one wartości netto, to jest wartość jaka powstała z różnicy między zawartością badanego parametru w plechach porostu poddanego ekspozycji po odjęciu wartości próby O. WYNIKI Istotne znaczenie w rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym odgrywają warunki meteorologiczne. Temperatura, wielkość opadów w ciągu miesiąca oraz wilgotność względna powietrza mają duży wpływ na tempo akumulacji zanieczyszczeń w pechach porostów. Charakterystyka warunków meteorologicznych W okresie przyjętym do badań średnie miesięczne temperatury powietrza wahały się od - 4,4 o C w lutym do 19 o C w sierpniu 2011 roku, przy średniej za okres 10 miesięcy wynoszącej 10,4 o C (ryc. 2). Wilgotność względna powietrza wynosiła od 64,44% w kwietniu do 88,96% w lutym (ryc. 3). Suma opadów w ciągu 10 miesięcy (luty-listopad 2011r.) wyniosła 427,20 mm, przy czym dominowały opady w lipcu - 210,50 mm, najmniej deszczu spadło w marcu (7,8 mm) i w listopadzie (0,3 mm) - Ryc. 4. Ryc. 2 Średnie miesięczne temperatury powietrza w okresie r. 4

5 Ryc. 3 Średnia miesięczna wilgotność względna powietrza w okresie r. Ryc.4 Miesięczne sumy opadów w okresie r. Wyniki ekspozycji porostu Hypogymnia physodes Na podstawie składu chemicznego plech porostu Hypogymnia physodes stwierdzono, że stężenia metali ciężkich wahają się od 8,54 mg*kg -1 s.m. do 20,84 mg*kg -1 s.m.. W ogólnym stężeniu oznaczonych w porostach metali ciężkich znajdowało się Zn (33,68%), Pb (31,84%), Cu (20,89%), Cr (10,42%) i Cd (3,31%) - Ryc. 5. 5

6 Ryc. 5 Procentowy udział badanych metali w eksponowanych w porostach Analiza badanych zanieczyszczeń WWA Rozkład zanieczyszczeń wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA) w okresie 9 miesięcy przyjętych do badań w Kielcach przedstawia Rycina 16. Ryc. 6 Rozkład zanieczyszczeń WWA w Kielcach w 2011 roku Kadm (Cd) Średnie stężenie kadmu w plechach porostów eksponowanych w Kielcach w trzech terminach w roku 2011 wynosiło 2,47 mg*kg -1 s.m. W okresie przyjętym do badań najwięcej kadmu 6

7 stwierdzono na skrzyżowaniach 3,157 mg*kg -1 s.m., z maksymalną wartością 3,599 mg*kg - 1 s.m na skrzyżowaniu Warszawska/Jesionowa/Świętokrzyska. Na osiedlach stężenie kadmu wynosiło 2,512 mg*kg -1 s.m. Przestrzenny rozkład zanieczyszczenia powietrza kadmem w Kielcach w roku 2011 przedstawia Rycina 17 Ryc. 7 Rozkład zanieczyszczeń kadmem (Cd) w Kielcach w 2011 roku Ołów (Pb) Średnie stężenie ołowiu w plechach porostów eksponowanych w Kielcach w 2011 roku wynosiło 23,76 mg*kg -1 s.m. i było wyższe od notowanego w 2010 roku o 0,300 mg*kg -1 s.m. Najwyższe średnie stężenia notowano na skrzyżowaniach (18,080 mg*kg -1 s.m.), następnie na osiedlach (15,387 mg*kg -1 s.m.) i placach (13,318 mg*kg -1 s.m.). Spośród skrzyżowań najwyższym średnim stężeniem wyróżnia się sk. Źródlowa/Jeziorańskiego/Sandomierska (29,516 mg*kg -1 s.m.), wśród osiedli oś. Świętokrzyskie (34,918 mg*kg -1 s.m.), w kategorii Placów Pl. Konstytucji 3-go Maja (19,950 mg*kg -1 s.m.) Przestrzenny rozkład zanieczyszczenia powietrza ołowiem w Kielcach w roku 2010 przedstawia Rycina 18. 7

8 Ryc. 8 Rozkład zanieczyszczeń ołowiem (Pb) w Kielcach w 2011 roku Cynk (Zn) Średnie stężenie cynku w plechach porostów eksponowanych w Kielcach w roku 2011 roku wynosiło 25,030 mg*kg -1 s.m. i było niższe od notowanego w roku 2010 o 1,755 mg*kg -1 s.m.. Obszarem o najwyższych stężeniach tego metalu były skrzyżowania ze średnią za 9 miesięcy 33,270 mg*kg -1 s.m. Na osiedlach stężenie cynku wahało się od 17,770 mg*kg -1 s.m. (oś Ślichowice) do 27,681 mg*kg -1 s.m. (oś. Barwinek), przy średniej 22,548 mg*kg -1 s.m. Wśród kategorii Place dominował Plac Konstytucji 3 Maja (29,362 mg*kg -1 s.m.). Przestrzenny rozkład zanieczyszczenia powietrza cynkiem w Kielcach w roku 2010 przedstawia Rycina 19. Ryc. 9 Rozkład zanieczyszczeń cynkiem (Zn) w Kielcach w 2011Miedź (Cu) 8

9 Średnie stężenie miedzi w plechach porostów eksponowanych w Kielcach w roku 2011 wynosiło 15,59 mg*kg -1 s.m., wahaniami od 13,318 mg*kg -1 s.m. notowane na Placach do 18,080 mg*kg -1 s.m na skrzyżowaniach. Przestrzenny rozkład zanieczyszczenia powietrza miedzią w Kielcach w roku 2011 przedstawia Rycina 20 Ryc. 10 Rozkład zanieczyszczeń miedzią (Cu) w Kielcach w 2011 roku Chrom (Cr) Średnie stężenie chromu w Kielcach za okres 9 miesięcy wynosiło 7,780 mg*kg -1 s.m., przy najwyższych stężeniach na skrzyżowaniach (10,300 mg*kg -1 s.m.), osiedlach (7,367 mg*kg -1 s.m.) i placach (5,665 mg*kg -1 s.m.). Przestrzenny rozkład zanieczyszczenia powietrza chromem w Kielcach w roku 2011 przedstawia Rycina 21. Ryc. 11 Rozkład zanieczyszczeń chromem (Cr) w Kielcach w 2011 rok 9

10 Siarka (S) W Kielcach w roku 2011 stężenie siarki w powietrzu oznaczone na podstawie jej kumulacji w plechach porostu pustułki pęcherzykowatej (Hypogymnia physodes) było niewielkie i wynosiło 1,490 mg*kg -1 s.m. Najwyższe było na skrzyżowaniach (1,717 mg*kg -1 s.m), następnie na osiedlach (1,515 mg*kg -1 s.m), i na placach (1,240 mg*kg -1 s.m.) Przestrzenny rozkład zanieczyszczenia powietrza siarką w Kielcach w roku 2011 przedstawia Rycina 22 Ryc. 12 Rozkład zanieczyszczeń siarka (S) w Kielcach w 2011 roku Podsumowanie Na podstawie badań wykonanych w ciągu 9 miesięcy 2011 roku uzyskano informacje, które pozwalają na wyciągnięcie następujących wniosków: 1. największe obciążenie środowiska w mieście są ze strony metali ciężkich w kolejności Zn>Pb>Cu>Cr>Cd>S>WWA 2. spośród obszarów zaprojektowanych do badania najwyższe stężenia występują w kolejności na: skrzyżowaniach, osiedlach i placach. Jest to prawidłowość związana z intensywnością ruchu samochodowego w mieście 3. do najbardziej zanieczyszczonych miejsc w mieście należą: - w kategorii osiedla: oś. Świętokrzyskie - w kategorii skrzyżowania: Warszawska/Jesionowa/Świętokrzyska. Skrzyżowania: Źródłowa/Jezioranskiego/Sandomierska i Seminaryjska/Bohaterów Warszawy mają 10

11 podobne obciążenia metalami ciężkimi i WWA w związku z położeniem na tej samej trasie - w kategorii place dominuje Pl. Konstytucji 3-go Maja, ze wzgledu na sąsiedztwo bardzo obciażonej ruchem kołowym ul. IX wieków Kielc 4. na terenie Kielc powinien być kontynuowany biomonitoring przy wykorzystaniu metody transplantacji porostów, który pozwala na obszarową ocenę wielkości zanieczyszczenia. 11