Mosses as biomonitor of air pollution with analytes originating from tobacco smoke

• Autorzy: Rajfur M. , Świsłowski P. , Nowainski F. , Śmiechowicz B.

Identyfikatory

DOI

10.1515/cdem-2018-0008

Warianty tytułu

PL

Mchy jako biomonitor zanieczyszczenia powietrza analitami pochodzącymi z dymu papierosowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the carried out research was the assessment of the possibility to use a popular bioindicator - Pleurozium schreberi mosses as a biosensor of the air pollution in living quarters with the analytes originating from tobacco smoke. The moss bag method of active biomonitoring, popular in environmental studies, was applied; the method is based on exposing mosses collected in clean areas in the locations polluted with, for example, heavy metals. However, this experiment involved exposing mosses in living quarters, in which approximately 10 cigarettes were smoked daily (first room - kitchen). For the purpose of comparison, moss samples were also placed in another room (bedroom), which was potentially not polluted. After three months of exposure, the following heavy metals were determined in mosses: Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb and Hg, using the atomic absorption spectrometry method. Additionally, these analytes were also determined in hair samples from the persons smoking in the room and from other smokers; the determined metal concentrations were compared with the results of the studies carried out using hair samples collected from non-smokers. On the basis of carried out research it was confirmed that, among others, the mosses exposed in living quarters accumulate heavy metals, such as Ni, Zn, Pb and Hg, which originate from tobacco smoke. Higher heavy metal concentrations were determined in hair samples from smokers, compared to hair samples from non-smokers.

PL

Celem przeprowadzonych badań była ocena możliwości wykorzystania popularnego bioindykatora mchów z gatunku Pleurozium schreberi jako bioczujnika zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych analitami pochodzącymi z dymu tytoniowego. Zastosowano popularną w badaniach środowiskowych metodę woreczkową biomonitoringu aktywnego (moss bag), polegającą na eksponowaniu mchów pobranych z terenów czystych na obszarach zanieczyszczonych np. metalami ciężkimi. Jednak w tym eksperymencie mchy eksponowano w lokalu mieszkalnym, w którym codziennie wypalanych było około 10 papierosów (pierwsze pomieszczenie - kuchnia). Dla porównania, próbki mchów były również umieszczone w drugim pomieszczeniu (w sypialni) - w pomieszczeniu potencjalnie niezanieczyszczonym. W mchach po trzymiesięcznej ekspozycji oznaczono metale ciężkie: Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb i Hg metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej. Dodatkowo anality te również oznaczono w próbkach włosów osoby palącej w tym pomieszczeniu oraz innych osób palących, a stężenia metali w nich oznaczone porównano z wynikami badań przeprowadzonych z wykorzystaniem próbek włosów pobranych od osób niepalących. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono m.in., że mchy eksponowane w pomieszczeniach mieszkalnych akumulują metale ciężkie, m.in. Ni, Zn, Pb i Hg, pochodzące z dymu tytoniowego. Oznaczono większe stężenia metali ciężkich w próbkach włosów palaczy w porównaniu do próbek włosów pobranych od osób niepalących.

Słowa kluczowe

EN

Pleurozium schreberi mosses; hairs; heavy metals; cigarette smoke; biomonitoring

PL

mchy Pleurozium schreberi; włosy; metale ciężkie; dym papierosowy; biomonitoring

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 23, NR 1-2
• Strony: 127--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Rajfur M.

• Institute of Biotechnology, University of Opole, ul. kard. B. Kominka 6, 45-032 Opole, Poland, phone [phone]

autor

Świsłowski P.

• Institute of Biotechnology, University of Opole, ul. kard. B. Kominka 6, 45-032 Opole, Poland, phone [phone]

autor

Nowainski F.

• Institute of Biotechnology, University of Opole, ul. kard. B. Kominka 6, 45-032 Opole, Poland, phone [phone]

autor

Śmiechowicz B.

• Atmoterm S.A. ul. J. Łangowskiego 4, 46-020 Opole, Poland, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Iversen L. Dlaczego palimy? (Why do we smoke?). In: Gilman LS, Xun Z, editors. Dym. Powszechna historia palenia (Smoke. Common history of smoking). Kraków: TAiWPN Universitas Kraków; 2009:318-325. ISBN: 9788324209330.
• [2] Ortells MO, Barrantes GE. Tobacco addiction: A biochemical model of nicotine dependence. Medical Hypotheses. 2010;74:884-894. DOI: 10.1016/j.mehy.2009.11.004.
• [3] Ortells MO, Arias HR. Neuronal networks of nicotine addiction. Internat J Biochem Cell Biology. 2010;42:1931-1935. DOI: 10.1016/j.biocel.2010.08.019.
• [4] Pelit FO, Demirdöğen RE, Henden E. Investigation of heavy metal content of Turkish Tobacco leaves, cigarette butt, ash, and smoke. Environ Monit Assess. 2013;185:9471-9479.
• [5] Karbon MH, Ali FH, Hasan EJ, Znad DE, Zamil SK, Lafi AF. Evaluation of the level of some heavy metals in tobacco of domestic and imported cigarette brands used in Iraq. Baghdad Sci J. 201;12(3):582-590. https://www.iasj.net/iasj?func=fulltext&aId=104551.
• [6] Iodice P, Adamo P, Capozzi F, Di Palma A, Senatore A, Spagnuolo V, et al. Air pollution monitoring using emission inventories combined with the moss bag approach. Sci Total Environ. 2016;541:1410-1419. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.10.034.
• [7] Di Palma A, Capozzi F, Spagnuolo V, Giordano S, Adamo P. Atmospheric particulate matter intercepted by moss-bags: Relations to moss trace element uptake and land use. Chemosphere. 2017;176:361-368. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.02.120.
• [8] Di Palma A, Crespo Pardo D, Spagnuolo V, Adamo P, Bargagli R, Cafasso D, et al. Molecular and chemical characterization of a Sphagnum palustre clone: Key steps towards a standardized and sustainable moss bag technique. Ecoll Indicat. 2016;71:388-397. DOI: 10.1016/j.ecolind.2016.06.044.
• [9] Varela Z, García-Seoane R, Arróniz-Crespo M, Carballeira A, Fernández JA. Evaluation of the use of moss transplants (Pseudoscleropodium purum) for biomonitoring different forms of air pollutant nitrogen compounds. Environ Pollut. 2016;213:841-849. DOI: 10.1016/j.envpol.2016.03.056.
• [10] Cortis P, Vannini C, Cogini A, De Mattia F, Bracale M, Mezzasalma V, Labra M. Chemical, molecular, and proteomic analyses of moss bag biomonitoring in a petrochemical area of Sardinia (Italy). Environ Sci Pollut Res. 2016;23:2288-2300. DOI: 10.1007/s11356-015-5393-7.
• [11] Kosior G, Dołhańczuk-Śródka A, Ziembik Z. The use of moss Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt. as bioindicator of radionuclide contamination in industrial areas of Upper Silesia. Ecol Chem Eng S. 2017;24(1):19-29. DOI: 10.1515/eces-2017-0002.
• [12] Capozzi F, Giordano S, Aboal J.R, Adamo P, Bargagli R, Boquete T, et al. Best options for the exposure of tradiotional and innovative moss bags: A systematic evaluation on three European countries. Environ Pollut. 2016;214:363-373. DOI: 10.1016/j.envpol.2016.04.043.
• [13] Vulković G, A Aničić Urošević M, Škrivanj S, Milićević T, Dimitrijević D, Tomašević M, et al. Moss bag biomonitoring of airbone toxic element decrease on a small scale: A street study in Belgrade, Serbia. Sci Total Environ. 2016;542:394-403. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.10.091.
• [14] Salo H, Paturi P, Mäkinen J. Moss bag (Sphagnum papillosum) magnetic and elemental properties for characterising seasonal and spatial variation in urban pollution. Int J Environ Sci Technol. 2016;13:1515-1524. DOI: 10.1007/s13762-016-0998-z.
• [15] Zinicovscaia I, Aničić Urošević M, Vergel K, Vieru E, Frontasyeva MV, Povar I, et al. Active moss biomonitoring of trace elements air pollution in Chisinau, Republic of Moldova. Ecol Chem Eng S. 2018;25(3):361-372. DOI: 10.1515/eces-2018-0024.
• [16] Arndt J, Friedrich-Planer B. Moss bag monitoring as screening technique to estimate the relevance of methylated arsine emission. Sci Total Environ. 2018;610-611:1590-1594. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.06.123.
• [17] Capozzi F, Giordano S, Di Palma A, Spagnuolo V, De Nicola F, Adamo P. Biomonitoring of atmospheric pollution by moss bags: Discriminating urban-rural structure in a fragmented landscape. Chemosphere. 2016;149:211-218. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.01.065.
• [18] Salo H, Berisha A-K, Mäkinen J. Seasonal comparison of moss bag technique against vertical snow samples for monitoring atmospheric pollution. J Environ Sci. 2016;41:128-137. DOI: 10.1016/j.jes.2015.04.021.
• [19] Capozzi F, Adamo P, Di Palma A, Aboal JR, Bargagli R, Fernandez JA, et al. Sphagnum palustre clone vs native Pseudoscleropodium purum: A first trial in the field to validate the future of the moss bag technique. Environ Pollut. 2017;225:323-328. DOI: 10.1016/j.envpol.2017.02.057.
• [20] Czapiński J. Nikotynizm w Polsce (Nicotinism in Poland). Warszawa: Raport dla WHO; 2011. http://www.rtoz.org.pl/dokumenty/Nikotynizm_w_Polsce.pdf.
• [21] Molina-Villalba I, Lacasaña M, Rodríguez-Barranco M, Hernández AF, Gonzalez-Alzaga B, Aguilar-Garduño C, et al. Biomonitoring of arsenic, cadmium, lead, manganese and mercury in urine and hair of children living near mining and industrial areas. Chemosphere. 2015;124:83-91. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.11.016.
• [22] Czora M, Rajfur M, Kłos A, Wacławek M. Wykorzystanie ludzkich włosów w bioanalityce (The use of human hair in bioanalysis). Chem Dydakt Ekol Metrol. 2010;15(2):149-154. http://yadda.icm.edu.pl/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-814ee042-5107-41b6-a9f5-80eafce2d0c8?printView=true.
• [23] Rashed MN, Hossam F. Heavy metals in fingernails and scalp hair of children, adults and workers from environmentally exposed areas at Aswan, Egypt. Environ Bioindicat. 2007;2:131-145. DOI: 10.1080/15555270701553972.
• [24] iCE 3000 Series AA Spectrometers Operators Manuals. Cambridge: Thermo Fisher Scientific; 2011. http://photos.labwrench.com/equipmentManuals/9291-6306.pdf.
• [25] Milićević T, Aničić Urošević M, Vulković G, Škrivanj S, Relić D, Frontasyeva MV, et al. Assessment of species-specific and temporal variations of major, trace and rare earth elements in vineyard ambient using moss bags. Ecotoxicol Environ Safet. 2017;144:208-215. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2017.06.028.
• [26] Maniecka-Bryla I, Drygas W, Bryla M, Dziankowska-Zaborszczyk E. Determinants of self-rated health among the elderly living in a big city environment. Polish J Environ Stud. 2011;20(3):691-699. https://www.researchgate.net/publication/263734176_Determinants_of_Self-Rated_Health_among_the_Elderly_Living_in_a_Big_City_Environment.

Uwagi

PL

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