Ocena toksyczności wymywanego miejskiego pyłu drogowego z wykorzystaniem testu Microtox – badanie porównawcze dla Dolnego i Górnego Śąska

• Autorzy: Wróbel Magdalena , Rybak Justyna , Rogula-Kozłowska Wioletta , Dwojak Filip

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.8123

Warianty tytułu

EN

Toxicity of urban road dust run-off using the Microtox test – a comparative study for Lower and Upper Silesia

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu przeprowadzenia badań zebrano miejski pył drogowy w siedemnastu punktach badawczych w sezonie wiosennym na terenie Dolnego i Górnego Śląska w Polsce. Są to regiony znane z podwyższonego poziomu zanieczyszczeń. Celem badań było określenie stężeń metali ciężkich w ekstraktach wodnych w obu regionach, co ma bezpośrednie przełożenie na zawartość tych metali w wodach powierzchniowych zasilanych spływami pochodzącymi z deszczu, oraz ocena toksyczności wymywanego pyłu miejskiego w odniesieniu do bakterii A. fischeri, co pozwoliło na ocenę wpływu spływów z obszarów miejskich na organizmy żywe. W wyniku badań stwierdzono, że ekstrakty wodne badanych próbek miejskiego pyłu drogowego wykazywały zróżnicowane stężenia metali ciężkich na badanych stanowiskach w obu regionach – na Dolnym i Górnym Śląsku, wskazując na istniejące zanieczyszczenie obu badanych obszarów oraz na ryzyko zanieczyszczenia wód wskutek spływu wód opadowych. Powodem tego zanieczyszczenia jest wzmożony transport miejski, przemysł oraz obecne odpady poprzemysłowe, a także sposób ogrzewania domów (niska emisja pochodząca ze spalania odpadów oraz węgla i drewna). Przeprowadzone badania toksykologiczne w odniesieniu do bakterii A. fischeri wskazują jednoznacznie na toksyczność ekstraktu wodnego pyłu miejskiego pobranego ze stanowisk K1 (Bytom), K2, K3 (tereny poprzemysłowe, Piekary Śląskie) na Górnym Śląsku oraz W1 (Wrocław, ul. Obornicka), W5 (Bielany Wrocławskie) i W6 (Wrocław, Most Grunwaldzki) na Dolnym Śląsku. Punkty K1, K2, K3 odznaczały się także podwyższonymi stężeniami większości badanych metali (Mn, Ni, Zn, As). W przypadku Dolnego Śląska punkty W1, W5 i W6 stężenia te nie były najwyższe w regionie, co sugeruje, że na toksyczność tych próbek mogą wpływać także inne związki obecne w pyle (np. WWA, dioksyny), których nie identyfikowano w tych badaniach. Jednakże, bazując na badaniach toksyczności oraz oznaczonych stężeniach metali, można jednoznacznie stwierdzić, że oba regiony są zanieczyszczone i istnieje wysokie ryzyko wpływu tych zanieczyszczeń na biocenozę wodną, a pewnie też na cały ekosystem.

EN

In the presented study, urban road dust was collected at seventeen research points in the spring season in Lower and Upper Silesia in Poland. These regions are known for their elevated levels of pollution. The aim of the study was to determine the concentration of heavy metals in water extracts in both regions, which has a direct impact on the content of these metals in surface waters derived from rainwater runoff, and to assess the toxicity of urban dust on the basis the toxicity test with bacteria A. fischeri to allow making an evaluation of the impact of runoff for living organisms. It was found that the water extracts of the tested samples of urban road dust had different concentrations of heavy metals at the studied sites in both regions, in Lower and Upper Silesia, indicating the existing pollution of both areas and the risk of water pollution due to rainwater runoff. The reason of this pollution is increased urban transport, industry and the presence of post-industrial waste and house heating systems (low emissions from burning waste, coal and wood). The toxicological studies on bacteria A. fischeri indicate the toxicity of the water extracts of urban dust samples collected from K1 (Bytom), K2, K3 (post-industrial areas, Piekary Śląskie) sites in Upper Silesia and W1 (Wrocław, ul. Obornicka), W5 (Bielany Wrocławskie) and W6 (Wrocław, Most Grunwaldzki) sites in Lower Silesia. Sites K1, K2, K3 were also characterized by increased concentrations of metals (Mn, Ni, Zn, As). In the case of Lower Silesia, sites W1, W5 and W6 were not characterised by the highest concentrations of metals in the region, which suggests that the toxicity of these samples may also be affected by other compounds present in the dust (e.g. PAHs, dioxins) that had not been identified in these studies. However, based on the toxicity studies and the concentrations of metals, both regions are polluted and therefore the high risk of the impact of these pollutants on the aquatic biocenosis and probably on the entire ecosystem does exist.

Słowa kluczowe

PL

miejski pył drogowy; spływy powierzchniowe; toksyczność; testy toksyczności; Microtox

EN

urban road dust; runoff; toxicity; toxicity tests; Microtox

• Wydawca: Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 81
• Strony: 63--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wróbel Magdalena

• Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Inżynierii Ochrony Środowiska, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0003-2992-0954

autor

Rybak Justyna

• Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Inżynierii Ochrony Środowiska, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0002-3606-4220

autor

Rogula-Kozłowska Wioletta

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej

• https://orcid.org/0000-0002-4339-0657

autor

Dwojak Filip

• Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Inżynierii Ochrony Środowiska, Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• 1. Hwang H.-M., Fiala M.J., Park D., Wade T.L., Review of pollutants in urban road dust and stormwater runoff: part 1. Heavy metals released from vehicles, “Int. J. Urban Sci.” 2016, DOI: 10.1080/12265934.2016.1193041.
• 2. Khanal R., Furumai H., Nakajima F., Characterization of toxicants in urban road dust by Toxicity Identification Evaluation using ostracod Heterocypris incongruens direct contact test, “Sci. Total Environ.” 2015, doi: 10.1016/j.scitotenv.2015.05.090.
• 3. Mulligan C.N., Yong R.N., Gibbs B.F., Remediation technologies for metal-contaminated soils and groundwater: An evaluation, “Eng. Geol.” 2001, DOI: 10.1016/S0013- 7952(00)00101-0.
• 4. Oliveira D.D., Souza-Santos L.P., Silva H.K.P., Macedo S.J., Toxicity of sediments from a mangrove forest patch in an urban area in Pernambuco (Brazil), “Ecotoxicol. Environ. Saf.” 2014, DOI: 10.1016/j.ecoenv.2014.02.004.
• 5. Jiang X. Dong, Wang G. Zhong, Li S. Jing, He J. feng, Heavy metal exposure reduces hatching success of Acartia pacifica resting eggs in the sediment, “J. Environ. Sci.” 2007, DOI: 10.1016/S1001-0742(07)60122-3.
• 6. Karlsson J., Sundberg H., Åkerman G., Grunder K., Eklund B., Breitholtz M., Hazard identification of contaminated sites-ranking potential toxicity of organic sediment extracts in crustacean and fish, “J. Soils Sediments” 2008, DOI: 10.1007/s11368-008-0015-3.
• 7. Rinawati, Koike T., Koike H., Kurumisawa R., Ito M., Sakurai S., Togo A., Saha M., Arifin Z., Takada H., Distribution, source identification, and historical trends of organic micropollutants in coastal sediment in Jakarta Bay, Indonesia, “J. Hazard. Mater”. 2012, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2012.03.023.
• 8. Khanal R., Furumai H., Nakajima F., Toxicity assessment of size-fractionated urban road dust using ostracod Heterocypris incongruens direct contact test, “J. Hazard. Mater.” 2014, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2013.10.058.
• 9. Watanabe H., Nakajima F., Kasuga I., Furumai H., Toxicity evaluation of road dust in the runoff process using a benthic ostracod Heterocypris incongruens, “Sci. Total Environ.” 2011, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2011.03.001.
• 10. Rogula-Kozłowska W., Rybak J., Wróbel M., Bihałowicz J.S., Krasuski A., Majder-Łopatka M., Site environment type – The main factor of urban road dust toxicity?, “Ecotoxicol. Environ. Saf.” 2021, 218, 112290, DOI: 10.1016/j.ecoenv.2021.112290.
• 11. Baran A., Tarnawski M., Phytotoxkit/Phytotestkit and Microtox® as tools for toxicity assessment of sediments, “Ecotoxicol. Environ. Saf.” 2013, DOI: 10.1016/j. ecoenv.2013.10.010.
• 12. Watanabe H., Nakajima F., Kasuga I., Furumai H., Application of whole sediment toxicity identification evaluation procedures to road dust using a benthic ostracod Heterocypris incongruens, “Ecotoxicol. Environ. Saf.” 2013, DOI: 10.1016/j.ecoenv.2012.12.003.
• 13. Ociepa-Kubicka A., Ociepa E., Toksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, zwierzęta i ludzi, “Inżynieria i Ochr. Środowiska” 2012, 15.
• 14. Piontek M., Fedyczak Z., Łuszczyńska K., Lechów H., Toksyczność miedzi, cynku oraz kadmu, rtęci i ołowiu dla człowieka, kręgowców i organizmów wodnych, „Inżynieria Środowiska” 2014, 155.
• 15. Duda-Chodak A., Błaszczyk U., Wpływ niklu na zdrowie człowieka, „J. Elem.” 2008, 13(4).
• 16. Loźna K., Biernat J., The occurrence of arsenc in the environment and food, „Rocz. Państwowego Zakładu Hig.” 2008, 59(1).
• 17. Siebielec S., Siebielec G., Smreczak B., Zanieczyszczenia osadów dennych rzek i zbiorników wodnych, „Stud. i Rap. IUNG-PIB” 2015, 46(20).
• 18. Heal M.R., Hibbs L.R., Agius R.M., Beverland I.J., Total and water-soluble trace metal content of urban background PM 10, PM2.5 and black smoke in Edinburgh, UK, “Atmos. Environ.” 2005, DOI: 10.1016/j.atmosenv.2004.11.026.
• 19. Voutsa D., Anthemidis A., Giakisikli G., Mitani K., Besis A., Tsolakidou A., Samara C., Size distribution of total and water-soluble fractions of particle-bound elements–assess of possible risks via inhalation, “Environ. Sci. Pollut. Res.” 2015, 22, 13412–13426, DOI: 10.1007/s11356-015-4559-7.
• 20. Feng X.D., Dang Z., Huang W.L., Yang C., Chemical speciation of fine particle bound trace metals, “Int. J. Environ. Sci. Technol.” 2009, DOI: 10.1007/BF03326071.
• 21. Hlavay J., Polyák K., Molnár Á., Mészáros E., Determination of the distribution of elements as a function of particle size in aerosol samples by sequential leaching, “Analyst”, 1998.