Projekt NCN (nr.: 2016/23/B/ST10/02789)

Przemiany wybranych pierwiastków (metali i metaloidów) podczas migracji na drodze emitor - powietrze - gleba

Kierownik: Wioletta Rogula-Kozłowska

Projekt zakończony

W wyniku depozycji atmosferycznej zanieczyszczenia emitowane do powietrza atmosferycznego z procesów spalania paliw oraz z przemysłu migrują do wód i gleb, skąd są pobierane przez rośliny, a następnie wraz z pożywieniem trafiają do organizmów zwierząt i człowieka. Raz wprowadzone do środowiska metale ulegają ciągłym przemianom fizycznym i chemicznym, które wpływają na formy ich występowania  oraz decydują o ich toksyczności. Intensyfikacja procesów wymywania podchmurowego w wyniku zakwaszenia opadów oraz nasilenie bezpośredniej antropopresji przyczyniają się do wzrostu ilości metali wymywanych z PM, obserwowanego zwłaszcza w warunkach stagnacji atmosferycznej, bądź inwersji temperaturowej sprzyjających kumulacji PM blisko gruntu. Mechanizm transportu metali związanych z bardzo drobnymi cząstkami pyłu w środowisku oraz predykcja wielkości ich prawdopodobnej depozycji w środowisku glebowym jest trudna do oszacowania z uwagi na fakt, że pył drobny w przeciwieństwie do cząstek grubych przez długi czas utrzymuje się w stanie zawieszonym, a wraz z masami powietrza migruje na bardzo duże odległości. O ile w przypadku pyłu grubego czynnikiem warunkującym w największym stopniu dostępność metali z pyłu dla pozostałych komponentów środowiska jest jego depozycja, o tyle, w przypadku ziaren drobnych, w większym stopniu warunkować ją może forma chemiczna, w jakiej metale te występują w atmosferze.

Realizacja projektu pozwoliła przede wszystkim na uzyskanie zupełnie oryginalnych rezultatów kompleksowych badań środowiskowych, w tym zwłaszcza porównanie ilości mobilnych form pierwiastków w pyle zawieszonym (PM), depozycji i w glebie, w zależności od panujących warunków meteorologicznych, środowiskowych i zmienności sezonowej emisji, czy struktury fizycznej ziaren pyłu (wielkość cząstek PM, morfologia). Rozpoznano formy i struktury chemiczne, w jakich pierwiastki związane z PM opuszczają środowisko atmosferyczne, docierając do gleby i wód powierzchniowych, a niektóre do korzeni roślin, czy wód gruntowych. Nie do przecenienia jest efekt projektu w postaci poszerzenia aktualnego stanu wiedzy o faktyczne i rzetelne dane o mobilności metali zawartych w drobnym PM oraz o głównych procesach i czynnikach warunkujących ich biodostępność. Wyniki prowadzonych badań pozwoliły przede wszystkim na przeprowadzenie kwantyfikacji udziału poszczególnych źródeł PM w kształtowaniu nie tylko stężeń ale również mobilności środowiskowej pierwiastków w wybranym receptorze.

Zrealizowany projekt badawczy, w którym uzyskano i przeanalizowano wyniki oryginalnych i interdyscyplinarnych badań wzbogacą dotychczasową wiedzę na temat stopnia wpływu zmiany struktury emisji na poziom zanieczyszczenia środowiska glebowego niektórymi metalami i metaloidami w skali światowej. Realizacja projektu przyczyniła się tym samym do rozwoju dziedziny badań i postępu naukowego w zakresie własności i oddziaływania aerozoli atmosferycznych na środowisko i zdrowie. Uzyskane w projekcie wyniki są przedmiotem dalszych badań, w tym przede wszystkim kilku poważnych artykułów naukowych zasięgu międzynarodowym. Wypracowano i zwalidowano nową procedurę analityczną do ekstrakcji sekwencyjnej pierwiastków. W najbliższym czasie dopracowana będzie już i opisana procedura badawczo - obliczeniowa, która posłuży jako światowy standard dla identyfikacji pochodzenia PM w skomplikowanym pod względem emisyjnym środowisku miejsko- przemysłowym. Uzyskane wyniki badań można również wykorzystać do tworzenia zupełnie nowych scenariuszy narażenia ludzi i ekosystemów na oddziaływanie toksycznych pierwiastków śladowych.

Ponadto, zaobserwowane toku badań związki arsenianów ołowiu w pyle zawieszonym są niewątpliwie unikalną fazą, która do tej pory nie była opisywana w literaturze. Szczegółowa analiza zebranych wyników być może przyczyni się do wyjaśnienia występowania tego związku w powietrzu atmosferycznym. Przemiany i formy występowania ołowiu na drodze emitor – powietrze- gleba przyczyni się do lepszego zrozumienia obiegu tego toksycznego pierwiastka w środowisku.

 

Kontakt

Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk w Zabrzu

41-819 Zabrze, ul. M. Skłodowskiej-Curie 34
tel.: +48 32 271 64 81
tel.: +48 32 271 70 40
e-mail: ipis@ipispan.edu.pl
NIP: 648-000-67-20