Zanieczyszczenia powietrza

Przydatność wybranych taksonów
roślin wyższych do oceny skażenia
SEMINARIA
środowiska przyrodniczego
IETU
dr inż. Piotr Kubiesa
Zespół Biomonitoringu
Zakład Biotechnologii Środowiskowych
Współorganizator
Przedsiębiorstwo Gospodarki Wodnej i Rekultywacji S.A.
44-335 Jastrzębie Zdrój, ul. Chlebowa 22
tel. 32 476 30 73 do 79 , faks 32 476 30 70
www.pgwir.pl
Plan seminarium
• Otwarcie seminarium, powitanie uczestników i
przedstawienie prelegenta przez Zastępcę Dyrektora
ds. Badawczo-Rozwojowych Panią dr Janinę Fudałę.
• Prezentacja.
• Pytania i dyskusja.
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
2
Cel pracy
• Określenie stopnia zanieczyszczenia powietrza
ditlenkiem siarki, ditlenkiem azotu i ozonem przy
użyciu wybranych taksonów roślin wyższych,
• Określenie udziału zanieczyszczeń pochodzących
z powietrza i gleby,
• Zbadanie przydatności taksonów roślin wyższych
do określenia ilości pierwiastków biodostępnych na
terenach zanieczyszczonych.
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Zakres prowadzonych prac
• Pomiary stężeń zanieczyszczeń gazowych powietrza (SO2,
NO2, O3),
• Fizyko - chemiczną charakterystykę opadu całkowitego
i roztworu glebowego,
• Charakterystykę gleb pod kątem zawartości metali
ciężkich (Pb, Cd),
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Zakres prowadzonych prac
• Uprawę roślin testowych (koniczyny, tytoniu
odmiany Bel W3, fasoli odmiany Lit, rzodkiewki
i sałaty) w warunkach terenowych w podłożu
ujednoliconym oraz ziemi rodzimej,
• Obserwacje uszkodzeń roślin testowych w terenie wraz
z wykonaniem dokumentacji fotograficznej,
• Pomiar parametrów biometrycznych oraz składu
chemicznego roślin testowych.
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Zastosowane taksony roślin wyższych
 Tytoń szlachetny (Nicotiana tabacum L.) odmian Bel W3
 Koniczyna (Trifolium repens L. klon S)
 Fasola zwyczajna (Phaseolus vulgaris L.) odmiana Lit
 Sałata liściasta (Lactuca sativa var. foliosa L.)
 Rzodkiewka (Raphanus sativus L. var. radicula)
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Wyniki
Zanieczyszczenia powietrza
70
60
50
3
mg/m
40
30
20
10
0
Chałupki
Chorzów
Czeladź
Katowice
ditlenek siarki - sezon weg.
Kuźnia
Nieborowicka
Piekary Śląskie
ditlenek siarki - średnie stęż. roczne
Średnie stężenia ditlenku siarki w okresie wegetacyjnym i stężenia średnioroczne
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Sławków
Zanieczyszczenia powietrza
45
40
35
3
mg/m
30
25
20
15
10
5
0
Chałupki
Chorzów
Czeladź
Katowice
ditlenek azotu - sezon weg.
Kuźnia
Piekary Śląskie
Nieborowicka
Sławków
ditlenek azotu - średnie stęż. roczne
Średnie stężenia ditlenku azotu w okresie wegetacyjnym i stężenia średnioroczne
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Zanieczyszczenia powietrza
8000
7000
6000
4000
3000
2000
1000
Kuźnia Nieborowicka
Sławków
Katowice
www.pgwir.pl
8
28
-0
8
AOT40 3000 ppb h dla roślin uprawnych
Skumulowana dawka ekspozycyjna AOT40 w okresie wegetacyjnym
www.ietu.katowice.pl
21
-0
8
14
-0
08
7-
7
31
-0
7
24
-0
7
17
-0
7
10
-0
07
3-
6
26
-0
6
19
-0
6
12
-0
06
5-
5
29
-0
5
22
-0
5
15
-0
05
8-
05
0
1-
ppb h
5000
Opad atmosferyczny
25,00
5,15
5,10
20,00
5,05
kg/ha
4,95
10,00
4,90
4,85
5,00
4,80
0,00
4,75
Bieruń Stary
Chałupki
Chorzów
Czeladź
Ładunek siarki
pH opadu
Katowice
Kuźnia
Nieborowicka
Piekary
Śląskie
Ładunek azotu
Średni odczyn opadu atmosferycznego oraz ładunki siarki i azotu
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Sławków
pH
5,00
15,00
Roczne ładunki siarki i średnioroczne stężenia ditlenku siarki
25,00
70
60
20,00
50
15,00
kg/ha
3
mg/m
40
30
10,00
20
5,00
10
0,00
0
Chałupki
Chorzów
Czeladź
Ładunek siarki
Katowice
Kuźnia
Nieborowicka
Piekary
Śląskie
ditlenek siarki - średnie stęż. roczne
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Sławków
Opad atmosferyczny
60,00
50,00
g/ha
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
Bieruń Stary
Chałupki
Chorzów
Czeladź
Pb
Katowice
Kuźnia
Nieborowicka
Cd
Ładunek rozpuszczalnych form ołowiu i kadmu
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Piekary
Śląskie
Sławków
Roztwór glebowy
0.0350
9.0
8.0
0.0300
7.0
0.0250
6.0
0.0200
pH
mg/l
5.0
4.0
0.0150
3.0
0.0100
2.0
0.0050
1.0
0.0000
0.0
Bieruń Stary 25 Bieruń Stary 50
Kuźnia
cm
cm
Nieborowicka
25 cm
Pb
Cd
Kuźnia
Nieborowicka
50 cm
Sławków 25 cm Sławków 50 cm
pH
Stężenie ołowiu i kadmu w roztworze glebowym i jego odczyn
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Uszkodzenia tytoniu Bel W3, fasoli odmiany Lit
i koniczyny wywołane przez O3
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Porównanie rozwoju roślin w różnych podłożach na
przykładzie rzodkiewki
Podłoże ujednolicone
Ziemia rodzima
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Porównanie średniej suchej masy liści rzodkiewki w
dwóch typach podłożach
1,20
1,00
g [sm]
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
Bieruń Stary
Chałupki
Chorzów
Czeladź
Ziemia rodzima
Katowice
Kuźnia
Nieborowicka
Podłoże ujednolicone
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Piekary Śląskie
Sławków
Porównanie średniej suchej masy hypokotylu
rzodkiewki w dwóch typach podłożach
3,00
2,50
g [sm]
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
Bieruń Stary
Chałupki
Chorzów
Czeladź
Ziemia rodzima
Katowice
Kuźnia
Nieborowicka
Podłoże ujednolicone
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Piekary Śląskie
Sławków
Wynik analizy wariancji dla suchej masy liści
rzodkiewki uprawianej w dwóch typach podłoża
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
Bieruń Stary
Chorzów
Czeladź
Katowice
Kuźnia
Nieborowicka
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Piekary
Śląskie
Sławków
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
-0,5
podlo:
ujedn
0,0
Chałupki
rok I
rok II
rok III
Wynik analizy wariancji dla suchej masy hypokotylu
rzodkiewki uprawianej w dwóch typach podłoża
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
Bieruń Stary
Chorzów
Czeladź
Katowice
Kuźnia
Nieborowicka
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Piekary
Śląskie
Sławków
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
podlo:
ujedn
g_rodz
-0,5
podlo:
ujedn
0,0
Chałupki
rok I
rok II
rok III
Zawartość siarki w liściach rzodkiewki uprawianej
w dwóch typach podłoża a wielkość ładunku siarki
2,00
25,00
1,80
1,60
20,00
1,40
15,00
kg/ha
% sm
1,20
1,00
0,80
10,00
0,60
0,40
5,00
0,20
0,00
0,00
Bieruń Stary
Chałupki
Chorzów
Czeladź
Ziemia rodzima
Katowice
Kużnia
Nieborowicka
Podłoże ujednolicone
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Piekary
Śląskie
Sławków
Ładunek siarki
Zawartość ołowiu w liściach rzodkiewki uprawianej
w dwóch typach podłoża
25.00
60.00
50.00
20.00
40.00
30.00
10.00
20.00
5.00
10.00
0.00
0.00
Bieruń Stary
Chorzów
Czeladź
Ziemia rodzima
Katowice
Kuźnia
Piekary Śląskie
Nieborowicka
Podłoże ujednolicone
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Ładunek Pb
Sławków
g/ha
mg/kg sm
15.00
Zawartość kadmu w liściach rzodkiewki uprawianej
w dwóch typach podłoża
3.50
12.00
3.00
10.00
2.50
2.00
6.00
1.50
4.00
1.00
2.00
0.50
0.00
0.00
Bieruń Stary
Chorzów
Czeladź
Ziemia rodzima
Katowice
Kuźnia
Piekary Śląskie
Nieborowicka
Podłoże ujednolicone
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Ładunek Cd
Sławków
g/ha
mg/kg sm
8.00
Zawartość ołowiu w hypokotylu rzodkiewki
uprawianej w dwóch typach podłoża
25.00
60.00
50.00
20.00
40.00
30.00
10.00
20.00
5.00
10.00
0.00
0.00
Bieruń Stary
Chorzów
Czeladź
Ziemia rodzima
Katowice
Kuźnia
Piekary Śląskie
Nieborowicka
Podłoże ujednolicone
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Ładunek Pb
Sławków
g/ha
mg/kg sm
15.00
Zawartość kadmu w hypokotylu rzodkiewki
uprawianej w dwóch typach podłoża
2.00
12.00
1.80
10.00
1.60
1.40
8.00
1.00
6.00
0.80
4.00
0.60
0.40
2.00
0.20
0.00
0.00
Bieruń Stary
Chorzów
Czeladź
Ziemia rodzima
Katowice
Kuźnia
Piekary Śląskie
Nieborowicka
Podłoże ujednolicone
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Ładunek Cd
Sławków
g/ha
mg/kg sm
1.20
Porównanie zawartości ołowiu w glebie i w roślinach [mg/kg]
Miejsce
Zawartość Norma w
Rzodkiewka
Koniczyna Sałata
Norma w
roślinach
w glebie
glebie
hypokotyl
Bieruń Stary
50
50
5,37
6,0
2,77
1
Chorzów
378,5
50
20,27
8,9
6,53
1
Czeladź
284,7
50
15,30
7,7
7,00
1
Katowice
85,6
50
9,67
7,8
5,47
1
33,6
50
2,97
3,9
1,43
1
Piekary Śląskie
41,4
50
15,57
9,1
4,97
1
Sławków
126,0
50
20,83
8,4
6,37
1
Kuźnia
Nieborowicka
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Porównanie zawartości kadmu w glebie i w roślinach [mg/kg]
Zawartość
Norma w
Rzodkiewka
w glebie
glebie
hypokotyl
Bieruń Stary
0,82
0,75
0,56
0,32
1,05
0,15
Chorzów
10,22
0,75
1,62
0,51
2,29
0,15
Czeladź
14,05
0,75
1,72
0,36
3,21
0,15
Katowice
3,37
0,75
1,44
1,17
2,35
0,15
0,47
0,75
0,24
0,14
0,53
0,15
Piekary Śląskie
0,67
0,75
0,72
0,72
1,58
0,15
Sławków
3,87
0,75
0,84
1,1
2,27
0,15
Miejsce
Kuźnia
Nieborowicka
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Koniczyna Sałata
Norma w
roślinach
Wnioski
Wyniki badań terenowych potwierdzają przydatność wytypowanych
taksonów roślin wyższych (roślin testowych) do oceny jakości
powietrza i gleby.
Roślinami najbardziej przydatnymi do obserwacji uszkodzeń
wywołanych przez ozon pochodzenia fotochemicznego okazały się
tytoń odmiany Bell W3 oraz fasola odmiany Lit.
Zastosowane taksony roślinne – najbardziej wrażliwy tytoń, najmniej
wrażliwa koniczyna, różniły się wrażliwością na ten sam czynnik
stresowy, jakim był ozon.
Stwierdzono zależność między stężeniem ditlenku siarki w powietrzu
a stężeniem siarki ogólnej w badanym materiale roślinnym.
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Wnioski
Analiza materiału roślinnego pozwala na określeniem poziomu
zanieczyszczenia ołowiem i kadmem środowiska przyrodniczego.
Stwierdzono statystycznie istotne różnice pomiędzy parametrami
środowiskowymi takimi jak wielkość ładunku Pb i Cd oraz ich zawartości
w glebie a wielkością ich stężeń w tkance roślin.
Zastosowanie rozwiązania standaryzacji uprawy roślin (roślina, podłoże,
stosunki wodne), zwiększają wiarygodność diagnostyczną metody.
Wykazano, iż dopuszczalne dla pasz oraz produktów spożywczych
stężenia Pb i Cd są przekraczane również w miejscach, w których stężenia
tych metali w glebie są niższe od dopuszczalnych aktualnymi przepisami.
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
Dziękuję za uwagę
Kontakt
dr inż. Piotr Kubiesa
Zespół Biomonitoringu Środowiska
Zakład Biotechnologii Środowiskowych
tel. (+48-32) 254 60 31 wew. 204
e-mail: [email protected]
www.ietu.katowice.pl
www.pgwir.pl
30