Measurement of Ambient Air Pollution with SO2 Applying Lichens and Passive Samplers

Paliulis, D.; Bradulienė, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Measurement of Ambient Air Pollution with SO2 Applying Lichens and Passive Samplers

Autorzy

Paliulis D. , Bradulienė J.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Pomiar zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego SO2 z zastosowaniem porostów i próbników pasywnych

Języki publikacji

Abstrakty

It is possible to analyse a negative impact on environmental air quality by using living organism’s bio indicative reaction to pollutants. Lichens (Lichenes L.) are very sensitive to gaseous pollutants so may be used to evaluate air pollution. Thirteen points in Raseiniai district were selected for measurements of sulphur dioxide concentrations in ambient air using lichens and passive samplers for comparing. Measured values of SO₂ concentrations were compared with limit values set for this pollutant in ambient air according to 2008/50/EC and 2000/69/EC directives. SO₂ concentrations determined with lichens was bigger than determined with passive samplers, but in both cases, they were low and did not reach permissible limitary values in ambient air. Further from, the main pollution sources (main industrial enterprises in Raseiniai district) values of SO₂ concentration in the ambient air gradually decreased. Average SO₂ concentrations in ambient air of Raseiniai district did not reach permissible limitary values set for ambient air (125 μg/m³) during the study period in August 2016. The study results show that the highest concentration of SO₂ in the ambient air determined applying lichens was in Raseiniai district (41±2.0 µg/m³) and its surroundings (Gabšiai (40±2.0 µg/m³), Andrušaičiai (41±2.0 µg/m³) and Gruzdiškės (39±2.0 µg/m³). The study results show that the highest concentration of SO₂ in the ambient air determined applying passive samplers was in Raseiniai district (5.1±0.50 µg/ m³) and its surroundings (Gabšiai (4.0±0.39 µg/ m³), Andrušaičiai (4.3±0.41 µg/ m³) and Gruzdiškės (3.5 µg/ m³)). The lowest concentration of SO₂ was determined in the Nemakščiai and Viduklė elderships where, respectively, the concentration of SO₂ was 4±2.0 µg/m m³ and 16±2.0 µg/m m³ determined applying lichens and 2.0±0.18 µg/m m³ and 2.7±0.26 µg/m m³ applying passive samplers. There were signiﬁcant statistical relationships between measured SO₂ concentrations with both methods when Pearson's correlation matrix was applied to the variables at a 95% conﬁdence interval. A strong positive correlation (r = 0.84) between concentrations of SO₂ measured with lichens and passive samplers indicates that lichens can be applied for approximation evaluation of SO₂ concentrations in ambient air. The lowest concentrations in investigated elderships are influenced by the fact that they are distant from the major industrial enterprises and energetic objects.

Możliwe jest przeanalizowanie negatywnego wpływu na jakość powietrza w środowisku poprzez zastosowanie bio-indykatywnej reakcji żywych organizmów na zanieczyszczenia. Porosty (Lichenes L. ) są bardzo wrażliwe na zanieczyszczenia gazowe, więc można je wykorzystać do oceny zanieczyszczenia powietrza. Trzynaście punktów w okręgu Raseiniai zostało wybranych do pomiarów stężenia dwutlenku siarki w powietrzu z użyciem porostów i próbników pasywnych dla porównania. Zmierzone wartości stężeń SO₂ porównano z wartościami granicznymi ustalonymi dla tego zanieczyszczenia w powietrzu zgodnie w dyrektywach 2008/50/WE i 2000/69/WE. Stężenia SO₂ określone za pomocą porostów porostów były wyższe niż uzyskane za pomocą próbników pasywnych, ale w obu przypadkach były one niskie i nie osiągały wartości granicznych w powietrzu. Im dalej od górnych źródeł zanieczyszczeń (główne przedsiębiorstwa przemysłowe w okręgu Raseiniai) tym wartości stężenia SO₂ w powietrzu spadały. Średnie stężenia SO₂ w powietrzu w rejonie Raseiniai nie osiągnęły dopuszczalnych wartości granicznych dla powietrza atmosferycznego (125 μg/m³) w okresie badania (w sierpniu 2016 r.). Wyniki badań wskazują, że najwyższe stężenie SO₂ w powietrzu określone z użyciem porostów były w rejonie Raseiniai (41±2,0 µg/m³) i jego otoczeniu (Gabsiai (40±2,0 µg/m³), Andrušaičiai (41±2,0 µg/m³) i Gruzdiškės (39±2,0 µg/m³). Najwyższe stężenie SO₂ w powietrzu zmierzone próbnikami pasywnymi było w rejonie Raseiniai (5,1±0,50 μg/m³) i jego otoczeniu (Gabšiai (4,0±0,39 μg/m³), Andrušaičiai (4,3±0,41 μg/m³) i Gruzdiškės (3,5 μg/m³). Najniższe stężenie SO₂ zmierzono z zastosowaniem porostów w Nemakščiai i Viduklė (4±2,0 μg/m³ i 16±2,0 μg/m³) i 2,0±0,18 μg/m³ oraz 2,7±0,26 μg/m³ z zastosowaniem próbników pasywnych. Stwierdzono istotne zależności statystyczne między zmierzonymi stężeniami SO₂ stosując obie metody. Zastosowano macierz korelacji Pearsona dla zmiennych w przy 95% przedziale ufności. Silna dodatnia korelacja (r = 0,84) między stężeniami SO₂ mierzonymi za pomocą porostów i próbników pasywnych wskazuje, że porosty można stosować do oceny stężeń SO₂ w powietrzu. Najniższe stężenia w badanych starostwach spowodowane są ich odległością od głównych zakładów przemysłowych i obiektów energetycznych.

Słowa kluczowe

air pollution lichens Lichenes L. sulphur dioxide bioindicators passive samplers Raseiniai district

zanieczyszczenie powietrza porosty Lichenes L. dwutlenek siarki wskaźniki biologiczne próbniki pasywne powiat Raseiniai

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2018

Tom

Tom 20, cz. 1

Strony

89--108

Opis fizyczny

Bibliogr. 37 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Paliulis D.

Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania

autor

Bradulienė J.

Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania

Bibliografia

1. Adema, E. H., Heeres, P., Rahayuningsih, H. A., Rineksa, S. (2012). The determination of ozone in ambient air with free hanging filters as passive samplers. Water, Air, Soil Pollut., 223, 5719-5725.
2. Amato, F., Cassee, F. R., van der Gon, H. A. D., Gehrig, R., Gustafsson, M., Hafner, W., Harrison, R. M., Jozwicka, M., Kelly, F. J., Moreno, T., Prevot, A. S. H., Schaap, M., Sunyer, J., Querol, X. (2014). The challenge of traffic non-exhaust emissions. J. Hazard. Mater., 275, 31-36.
3. Attanayaka, A. N. P. M., Wijeyaratne, S. C. (2013). Corticolous lichen diversity, a potential indicator for monitoring air pollution in tropics. Journal of the National Science Foundation of Sri Lanka, 41(2), 131-140.
4. Byanju, R. M., Gewali, M. B., Manandhar, K., Pradhan, B. B., Dangol, P., Ferm, M. (2012). Urban air quality assessment of Kathmandu by passive sampling technique. J. Environ. Sci. Eng. A., 1, 467-483.
5. Caballero, S., Esclapez, R., Galindo, N., Mantilla, E., Crespo, J. (2012). Use of a passive sampling network for the determination of urban NO2 spatiotemporal variations. Atmos. Environ., 63, 148-155.
6. Caiazzo, Fabio, et al. (2013). Air pollution and early deaths in the United States. Part I: Quantifying the impact of major sectors in 2005. Atmospheric Environment, 79, 198-208.
7. Chen, R., Huang, W., Wong, C. M., Wang, Z., Thach, T. Q., Chen, B., Kan, H. (2012). Short-term exposure to sulfur dioxide and daily mortality in 17 Chinese cities: the China air pollution and health effects study (CAPES). Environ. Res., 118, 101-106.
8. Estellano, V. H., Pozo, K., Harner, T., Corsolini, S., Focardi, S. (2012). Using PUF disk passive samplers to simultaneously measure air concentrations of persistent organic pollutants (POPs) across the Tuscany Region, Italy. Atmosp. Pollut. Res., 3, 88-94.
9. Fridh, S., Stuart, A. L. (2014). Spatial variation in ambient benzene concentration over a city park. J. Environ. Health., 76, 86-91.
10. Gerdol, R., Marchesini, R., Iacumin, P., Brancaleoni, L. (2014). Monitoring temporal trends of air pollution in an urban area using mosses and lichens as biomonitors. Chemosphere, 108, 388-395.
11. Giordani, P., Brunialti, G., Alleteo, D. (2002). Effects of atmospheric pollution on lichen biodiversity (LB) in a Mediterranean region (Liguria, northwest Italy). Environmental Pollution, 118(1), 53-64. ISSN 0269-7491.
12. Gries, C. (2003). Lichens as indicators of air pollution. Lichen biology, Cambridge: Uviversity Press, 255.
13. Guttikunda, S. K., Jawahar, P. (2012). Application of SIM-air modeling tools to assess air quality in Indian cities. Atmos. Environ., 62, 551-561.
14. Hien, P. D., Hangartner, M., Fabian, S., Tan, P. M. (2014). Concentrations of NO2, SO2, and benzene across Hanoi measured by passive diffusion samplers. Atmos. Environ., 88, 66-73.
15. Kan, H., Chen, R., Tong, S. (2012). Ambient air pollution, climate change, and population health in China. Environ. Int., 42, 10-19.
16. Kłos, A., Rajfur, M., Wacławek, M. (2011). Application of enrichment factor (EF) to the interpretation of results from the biomonitoring studies. Ecological Chemistry and Engineering, 18(2), 171-172.
17. Król, S., Zabiegała, B., Namieśnik, J. (2012). Measurement of benzene concentration in urban air using passive sampling. Anal. Bioanal. Chem., 403, 1067-1082.
18. Landis, M. S., Pancras, J. P., Graney, J. R., Stevens, R. K., Percy, K. E., Krupa, S. (2012). Receptor modeling of epiphytic lichens to elucidate the sources and spatial distribution of inorganic air pollution in the Athabasca Oil Sands Region. In Developments in Environmental Science, 11, 427-467.
19. López-Aparicio, S., Hak, C. (2013). Evaluation of the use of bioethanol fueled buses based on ambient air pollution screening and on-road measurements. Sci. Total Environ., 452, 40-49.
20. Madrigal-González, J., Zavala, M. A. (2014). Competition and tree age modulated last century pine growth responses to high frequency of dry years in a water limited forest ecosystem. Agricultural and forest meteorology, 192, 18-26.
21. Motiejūnaitė, J. (2007). Epiphytic lichen community dynamics in deciduous forests around a phosphorus fertilizer factory in Central Lithuania. Environmental Pollution, 146, 341-349.
22. Oksanon, I. (2006). Ecological and biotechnological aspects of lichens. Applied Microbiology and Biotechnology, 73(4), 723-34.
23. Pekey, B., Yılmaz, H. (2011). The use of passive sampling to monitor spatial trends of volatile organic compounds (VOCs) at an industrial city of Turkey. Microchem. J., 97, 213-219.
24. Pescott, O. L., Simkin, J. M., August, T. A., Randle, Z., Dore, A. J., Botham, M. S. (2015). Air pollution and its effects on lichens, bryophytes, and lichen- feeding Lepidoptera: review and evidence from biological records. Biological Journal of the Linnean Society, 115(3), 611-635.
25. Přibylová, P., Kareš, R., Borůvková, J., Čupr, P., Prokeš, R., Kohoutek, J., Holoubek, I., Klánová, J. (2012). Levels of persistent organic pollutants and polycyclic aromatic hydrocarbons in ambient air of Central and Eastern Europe. Atmosp. Pollut. Res., 3, 494-505.
26. Raseinių rajono savivaldybės aplinkos monitoringo 2009-2014 metų programa [Raseiniai Region Municipality Environmental Monitoring Programme for 2009-2014]. (2008). Raseiniai. 100.
27. Raseiniai district municipality ambient air monitoring program for 2016-2021 year. (2015). file:///C:/Users/10/Downloads/1017543656raseiniu-monitoringo- programa-2016-2021-metams2016-01-20.pdf
28. Raseinių seniūnijos istorija [History of Raseiniai subdistrict] [online]. (2009). Available from Internet: <http://www.raseiniai.lt/index.php?2227297180>.
29. Research of ambient air quality with passive sorbents in Anykščiai city. (2018). 21 p. https://www.anyksciai.lt/doclib/gnqfeci6ofegbycv1xukp91gdyze7283
30. Salo, H., Bućko, M. S., Vaahtovuo, E., Limo, J., Mäkinen, J., Pesonen, L. J. (2012). Biomonitoring of air pollution in SW Finland by magnetic and chemical measurements of moss bags and lichens. Journal of Geochemical Exploration, 115, 69-81.
31. Sierra-Vargas, M. P., Teran, L. M. (2012). Air pollution: Impact and prevention. Respirology, 17(7), 1031-1038.
32. Stravinskienė, V. (2005). Bioindikaciniai Aplinkos vertinimo metodai [Bio indicative environment evaluation methods]. Kaunas: VDU. 215.
33. Stravinskienė, V. (2010). Medžių būklės stebėsena ir vertinimas Kauno miesto aplinkoje [Monitoring and assessment of tree health condition in Kaunas city environment]. Journal of Environmental Engineering and Landscape Management, 18(3), 217-225.
34. Sumida, A., Miyaura, T., Torii, H. (2013). Relationships of tree height and diameter at breast height revisited: analyses of stem growth using 20-year data of an even-aged Chamaecyparis obtusa stand. Tree physiology, 33(1), 106-118.
35. Šerevičienė V., Baltrėnas P., Baltrėnaitė E., Marčiulaitienė E., Paliulis, D. (2014). Investigation of NO2 behaviour in the temperate continental climate road environment. Water, Air, Soil Pollut., 225, 1-10.
36. Visaginas municipality ambient air monitoring report for 2017 year. (2017). 34 p. file:///C:/Users/10/Downloads/2017metaiVisaginasRAW.pdf
37. Zielinska, B., Campbell, D., Samburova, V. (2014). Impact of emissions from natural gas production facilities on ambient air quality in the Barnett Shale area: A pilot study. J. Air Waste Manage. Assoc., 64, 1369-1383.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-2027f7e6-f017-454b-a998-fdfb78b566eb