influenţa poluării aerului cu metale grele asupra bolilor ... · aprilie - septembrie 2017 - 2018...

TEZA DE DOCTORAT

Influenţa poluării aerului cu metale

grele asupra bolilor fiziologice la

castan și tei în spațiile urbane

(REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT)

Doctorand Adriana Opincariu

Conducător de doctorat Prof.univ. dr. Ioan Oroian

Adriana Opincariu

Influenţa poluării aerului cu metale grele asupra bolilor fiziologice la castan și tei în spațiile urbane - Rezumat

I

Introducere

Substanțele chimice periculoase scapă în mediul înconjurător printr-o serie de

activități naturale și/sau antropice și pot provoca efecte adverse asupra sănătății umane

și asupra mediului. Creșterea combustiei de combustibili fosili în ultimul secol este

responsabilă de schimbarea progresivă a compoziției atmosferice. Poluanții atmosferici,

dioxidul de sulf (SO2), oxizii de azot (NOx), compușii organici volatili (COV), ozonul (O3),

metalele grele și particulele inhalabile (PM2.5 și PM10), diferă în ceea ce privește

compoziția chimică, proprietățile de reacție, emisia, timpul de dezintegrare și

capacitatea de a difuza pe distanțe lungi sau scurte. Poluarea aerului are efecte atât

acute, cât și cronice asupra sănătății umane, care afectează o serie de sisteme și organe

diferite. Acesta variază de la iritarea minoră a căilor respiratorii superioare până la

bolile respiratorii și cardiace cronice, cancerul pulmonar, infecțiile respiratorii acute la

copii și bronșita cronică la adulți, agravarea bolilor cardiace și pulmonare preexistente

sau atacurile astmatice. În plus, expunerile pe termen scurt și lung au fost, de asemenea,

legate de mortalitatea prematură și de speranța de viață redusă.

Poluarea aerului cu metale grele

Potrivit EEA (2017), poluarea aerului este o problemă esențială a mediului și a

societății în general. De asemenea este o problemă complexă care impune multiple

provocări în ceea ce privește gestionarea și atenuarea poluanților nocivi din atmosferă.

Poluanții atmosferici provin din surse antropice și naturale și sunt, prin urmare, printre

cele mai importante probleme de sănătate legate de mediu (European Environment

Agency, 2008). Metalele grele toxice, cum ar fi As, Cd, Pb și Ni, sunt principalii

responsabili de poluare a aerului. în ceea ce privește concentrația aerului, sunt mult mai

localizate decât alte contaminanți din aer. Nivelul concentrațiilor acestor poluanți în aer,

sunt strâns legate de anumite instalații industriale din zona periurbană. Concret,

concentrațiile fiecărui metal în statele membre ale UE (619 orașe din 27 de țări) în 2015

au fost după cum urmează (EEA, 2017):

Arsenic: 94% din stații au raportat o valoare sub 2,4 ng/m3 (mai mică decât

pragul de evaluare definit în legislația UE (UE, 2004EU, 2004)). Șapte stații au

raportat concentrații mai mari decât valoarea țintă (6 ng/m3) în zonele

industriale urbane din Belgia (3), Polonia (2) și Finlanda (2).

Cadmiu: 98% din stații au detectat concentrații de Cd sub 2 ng/m3 (mai mici

Adriana Opincariu

II

decât pragul de evaluare definit în legislația UE (UE, 2004)). Concentrațiile

peste valoarea țintă (5 ng/m3) au fost măsurate la 6 stații, în zonele industriale

suburbane din Belgia (3), Italia (1) și Spania (1).

Plumb: 99% din stații au raportat valori mai mici de 250 ng/m3 (mai mici decât

pragul de evaluare definit în legislația UE (UE, 2004)). Niveluri peste 0,5 mg/m3

au fost detectate numai la o stație belgiană.

Nichel: 97% din stații au raportat concentrații de Ni sub 10 ng/m3 (mai mici

decât pragul de evaluare definit în legislația UE (UE, 2004)). Concentrații de

peste 20 ng/m3 au fost detectate la o stație industrială din Norvegia și la o altă

stație în Regatul Unit.

Bolile fiziologice la plante

Tulburările fiziologice sau abiotice se deosebesc de alte tulburări prin faptul că

nu sunt cauzate de organisme vii (viruși, bacterii, insecte ciuperci etc.), ci sunt cauzate

de situații ne-vii, abiotice și determină o abatere de la creșterea normală. Acestea sunt

modificări fizice sau chimice ale unei plante din ceea ce este normal și, în general, cauzat

de un factor extern. Unele tulburări non-infecțioase sunt ușor de identificat, dar altele

sunt dificile sau chiar imposibile. Cele mai multe dintre ele nu sunt reversibile odată ce

au avut loc. Pentru a ajuta la identificarea tulburărilor fiziologice, este important de știut

că:

• Tulburările fiziologice sunt adesea cauzate de lipsa sau excesul de ceva care

susține viața sau de prezența a ceva care interferează cu viața.

• Tulburările fiziologice pot afecta plantele în toate etapele vieții lor.

• Acestea apar cu absența agenților infecțioși, prin urmare, nu pot fi transmise.

• Reacțiile plantelor la același agent variază foarte mult, de la reacția mică până

la uscare.

• Tratarea tulburărilor fiziologice înseamnă adesea tratarea consecințelor unui

eveniment trecut.

• În general, există o linie clară de delimitare a țesuturilor deteriorate și

nedeteriorate.

• Tulburările fiziologice sunt grave în sine, dar deseori servesc drept "ușă

deschisă" pentru intrarea agenților patogeni.

Obiectivele tezei de doctorat:

În vederea realizării prezentei teze de doctorat au fost urmărite următoarele

obiecticve :


III

studiul interacțiunii dintre calitatea aerului ambiental și starea de sănătate a

speciilor castan, în anul 2017


speciilor castan, în anul 2018


speciilor tei, în anul 2017


speciilor tei, în anul 2018

elaborarea de recomandări în scopul utilizării rezultatelor cercetării în practică

Material și metodă

Țesutul foliar al speciilor de arborete tei și casta a f constituit materialul biologic

luat în considerare pe parcursul realizării experimentelor aferente derulării cercetărilor

în cadrul tesei de doctorat. Au fost utiliați acizi minerali tari, concentrați, respectiv acid

azotic, acid clorhidric și acid fosforic, în vederea realizării experimentelor.

Spectrometria de absorbție atomică (AAS) a fost utilizată pentru cuantificarea Cu, Pb, Cd

și Zn din frunzele copacilor. În acest sens, a fost utilizat un spectrometru de absorbție

atomică Perkin-Elmer (Perkin-Elmer, SUA) cu cuptor cu flacără și grafit (tip Analyst

800). Înainte de analiza AAS, probele de frunze au fost digerate utilizând metodologia

digestiei cu microunde umede. Digestia a fost efectuată cu un sistem de microunde de

digerare MWS-2 Berghof (Berghof, Germania), conform metodologiei producătorului

(teoria pregătirii probelor utilizând digestia acidă, digestia sub presiune și digestia cu

microunde).

Materialelefizice utilizate sunt reprezentate de eccipamentul de laborator

sppecific realizării analuzelor de cuantificare a metalelor grele și, în prealabil de

determinare a substanței uscate, respectiv: balanță analitică cu precizia de 0,0001 g,

etuvă, echipament de digestie umedă Berghof, echipament Perkin-Elmer AAS. Partea

experimentală s-a realizat prin elaborarea unui protocol de lucru, cu mai multe

componente, respectiv cea dedicată recoltării țesutului foliar, cea dedicată recepționării

și depozitării probelor, la care se adaugă protocolalele de lucru specifice determinărilor

de substanță uscată, conținutului de Ni, Pb, Zn și Cd în țesuturile foliare și respectiv

prelucrarea statistică a datelor primare, interpretarea rezultatelor și includerea lor în

teză. Au fost efectuate statistici descriptive, coeficienții de corelație ai Spearman și

analiza clusterului, folosind pachetul de statistici IBM-SPPS Statistics.

Adriana Opincariu

IV

Rezultate şi discuţii

În conformitate cu ceea ce s-a subliniat privitor la identificarea influenței

poluării cu metale grele Cd, Ni, Pb și Zn a aerului ambiental din municipiul Cluj-Napoca,

asupra bolilor fiziologice la speciile de arborete ornamentale castan și tei precvent

întâlnite atât în spațiile verzi urbane în general și în municipiul Cluj-Napoca în

particulra, a fost analizat țesutul foliar al celor două specii de raborete din șase locații

considerate importante pentru studiul de față.

Tabelul 6.21

Statistica de bază pentru concentrația Cu în țesutul foliar al speciei Aesculus hippocastanum L. la

nivelul locațiilor experimentale analizate, pe ansamblul perioadei experimentale

aprilie - septembrie 2017 - 2018 (mg/kg substanță uscată frunză)

Specificare N X Minimum Maximum s CV, % Locația experimentală 1

240 18.50 11.00 31.00 4.70 25.40

Locația experimentală 2

240 13.80 8.00 19.00 3.71 26.85


240 13.20 7.00 21.00 3.14 23.78


240 9.90 6.00 14.00 2.38 24.02


240 10.00 7.00 13.00 2.26 22.61


240 10.90 7.00 15.00 2.69 24.64


V

Tabelul 6.23

Statistica de bază pentru concentrația Zn în țesutul foliar al speciei Aesculus hippocastanum L. la




240 44.20 19.00 70.00 11.30 25.56


240 25.70 18.00 40.00 6.42 24.98


240 36.20 20.00 51.00 10.35 28.59


240 28.00 14.00 39.00 5.98 21.35


240 35.10 25.00 60.00 10.07 28.69


240 32.40 17.00 43.00 9.23 28.48

Tabelul 6.25

Statistica de bază pentru concentrația Pb în țesutul foliar al speciei Aesculus hippocastanum L. la




240 21.59 20.33 22.97 0.98 4.52


240 23.06 20.55 24.90 1.75 7.58


240 22.36 20.12 24.15 1.57 7.01


240 9.55 8.27 10.35 0.83 8.66


240 21.16 20.15 21.82 0.54 2.53


240 13.55 12.33 14.85 0.95 7.03

Adriana Opincariu

VI

Tabelul 6.27

Statistica de bază pentru concentrația Cd în țesutul foliar al speciei Aesculus hippocastanum L. la



Specificare N X s Maximum Minimum CV, % Locația experimentală 1

240 4.65 3.45 5.25 0.61 13.17


240 3.82 3.25 4.21 0.37 9.65


240 3.96 3.45 4.32 0.31 7.94


240 2.56 2.19 2.82 0.22 8.57


240 6.15 5.90 6.35 0.15 2.52


240 3.00 2.15 3.53 0.49 16.21

Tabelul 6.29

Statistica de bază pentru concentrația Ni în țesutul foliar al speciei Aesculus hippocastanum L. la



Specificare N X s Maximum Minimum CV, %


240 2.17 1.39 2.79 0.52 24.08


240 5.57 5.25 5.82 0.21 3.69


240 2.62 2.14 2.95 0.26 10.10


240 1.16 0.82 1.45 0.22 18.93


240 2.14 1.87 2.32 0.16 7.56


240 1.23 1.05 1.42 0.12 9.91


VII

Tabelul 6.51

Statistica de bază pentru concentrația Cu în țesutul foliar al speciei Tilia cordata Mill. la nivelul

locațiilor experimentale analizate, pe ansamblul perioadei experimentale aprilie - septembrie

2017 - 2018 (mg/kg substanță uscată frunză)


240 12.90 9.00 17.00 2.38 12.90


240 10.60 8.00 14.00 2.01 10.60


240 8.20 6.00 11.00 1.40 8.20


240 7.80 4.00 12.00 2.53 7.80


240 7.90 5.00 11.00 1.91 7.90


240 9.20 6.00 13.00 2.15 9.20

Tabelul 6.53

Statistica de bază pentru concentrația Zn în țesutul foliar al speciei Tilia cordata Mill. la nivelul

locațiilor experimentale analizate, pe ansamblul perioadei experimentale aprilie - septembrie

2017 - 2018 (mg/kg substanță uscată frunză)

Specificare/Issue N X Minimum Maximum s CV, % Experimental location 1

240 53.10 40.00 65.00 8.89 53.10

Experimental location 2

240 35.60 30.00 42.00 4.60 35.60


240 54.90 45.00 61.00 5.38 54.90


240 47.30 38.00 55.00 6.29 47.30


240 55.40 50.00 63.00 4.14 55.40


240 49.90 40.00 58.00 6.14 49.90

Adriana Opincariu

VIII

Tabelul/Table 6.55

Statistica de bază pentru concentrația Pb în țesutul foliar al speciei Tilia cordata Mill. la nivelul

locațiilor experimentale analizate, pe ansamblul perioadei experimentale


Specificare N X Minimum Maximum s CV, %


240 37.70 32.00 47.00 5.03 37.70


240 38.50 33.00 49.00 5.38 38.50


240 28.50 18.00 39.00 7.99 28.50


240 28.10 15.00 41.00 10.12 28.10


240 35.40 30.00 39.00 3.27 35.40


240 37.95 35.00 41.50 2.11 37.95

Tabelul 6.57

Statistica de bază pentru concentrația Cd în țesutul foliar al speciei Tilia cordata Mill. la nivelul





240 5.26 4.00 6.10 0.71 5.26


240 5.47 4.00 7.00 0.93 5.47


240 4.37 3.00 6.00 0.87 4.37


240 3.53 2.19 5.00 0.88 3.53


240 7.17 6.00 8.20 0.77 7.17


240 3.27 2.00 4.20 0.66 3.27


IX

Tabelul 6.59

Statistica de bază pentru concentrația Ni în țesutul foliar al speciei Tilia cordata Mill. la nivelul





240 3.37 2.00 4.80 0.89 3.37


240 6.65 5.35 7.60 0.74 6.65


240 4.49 2.70 7.80 1.59 4.49


240 2.46 1.00 3.90 1.00 2.46


240 3.50 2.30 4.90 0.84 3.50


240 2.39 1.50 3.60 0.69 2.39

Concluzii

Specia Tilia cordata s-a dovedit a avea cea mai mare capacitate de bioacumulare

a cadmiului.

Specia Aesculus hippocastanum s-a dovedit a avea cea mai mare capacitate de

bioacumulare a zincului, cuprului, plumbului şi cadmiului.

Pentru zinc, specia Aesculus hippocastanum prezintă cea mai ridicată capacitate

de biomonitorizare.

Pentru plumb, la specia Aesculus hippocastanum s-a identificat a avea cea mai

ridicată capacitate de biomonitorizare.

Pentru cupru, la speciile Tilia cordata şi Aesculus hippocastanum s-au identificat

a avea cea mai ridicată capacitate de biomonitorizare.

Pentru cadmiu, speciile Tilia cordata şi Aesculus hippocastanum s-au identificat

a avea cea mai ridicată capacitate de biomonitorizare.

Adriana Opincariu

X

Recomandări

Studiile de față referitoare la la influenţa poluării aerului cu metale grele asupra

bolilor fiziologice ale speciilor forestiere ornamentale urbane Tilia cordata şi Aesculus

hippocastanum, constituie importante surse de informații cu privire la mai buna

utilizarea a acestor specii de arborete, în vederea utilizării lor atât ca agenți cu rol de

asigurare a calității aerului, cât și la capacitatea lor de rezistență lapoluarea cu metale

grele. Aceste însușiri ale speciilor de arborete menționate se datoreazsă capacității lor

de a prezenta și dezvolta boli fiziologice, în funcţie atât de starea mediuli, cât și de

particularitățile specifice speciei în prezenţa anumitor poluanţi specifici prezenţi în

aerul ambiental . De asemenea se recomandă ca în spațiile verzi în care există riscul

poluării cu Cd să fie platate arborete ornamentale din speciaq Tillia cordata datorită

capacității ridicate de bioacmulare a acestui microelement, fără a dezvolta boli

fiziologice. Se recomandă ca în spațiile verzi în care există riscul poluării cu Zn, Pb, Cd să

fie platate arborete ornamentale din specia Aesculus hippocastanum datorită capacității

ridicate de bioacmulare a acestor microelemente, fără a dezvolta boli fiziologice.

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. DONIŢĂ N., T. GEAMBAŞU, R. BRAD, 2004, Dendrologie, Editura Universităţii Vasile

Goldiş, Arad.

2. ELLER B.M., 1977, Road dust induced increase of leaf temperature, Environmental

Pollution, 137:99-107.

3. OROIAN I., OANA VIMAN, TANIA MIHĂIESCU, ANTONIA ODAGIU, LAURA PAULETTE,

2012, The air microelemental pollution and trees health status. a case study:

quantification of air pollution with Pb, using trees as bioindicators, Buletinul Universităţii

de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară Cluj-Napoca. Vol. 69(2): 461-463.

4. RAI A., K. KULSHRESHTHA, P.K. SRIVASTAVA, C.S. MOHANTY, 2010, Leaf surface

structure alterations due to particulate pollution in some common plants,

Environmentalist 30:18-23.

5. SAWIDIS T., A. MARNASIDIS, G. ZACHARIADIS, J. STRATIS, 2010, A study of air pollution

with heavy metals in Thessaloniki city (Greece) using trees as biological indicators,

Archives of environmental contamination and toxicology, 28 (1):118 –124.

6. VALLIUS M., N.A. JANSSEN, J. HEINRICH, 2005, Sources and elemental composition of

ambient PM (2.5) in three European cities, Science of the Total Environment, 33 (1-3):147-

162.

http://www.springerlink.com/content/0090-4341/

influenţa poluării aerului cu metale grele asupra bolilor ... · aprilie - septembrie 2017 - 2018...

Documents