Ocena nara˝enia dzieci na wtórną emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi

PRACE ORYGINALNE
O R I G I N A L PA P E R S
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4, 45-54
www.medycynasrodowiskowa.pl
www.environmental-medicine-journal.eu
Ocena nara˝enia dzieci na wtórnà emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi
pochodzenia Êrodowiskowego
Assessment of children environmental exposure to secondary emission of
nickel, lead and copper
Jerzy Kwapuliƒski 1 (a, c, d), Ma∏gorzata Suflita 1 (a, b, d), Ewa Nogaj 2 (a–e),
Piotr Z. Brewczyƒski 1 (c, d), Jolanta Kowol 2 (c, e), Barbara Brodziak-Dopiera∏a 2 (b, c, e)
Krzysztof Kuêniewski 1 (d, e)
1
2
Zak∏ad Zdrowia Ârodowiskowego i Epidemiologii, Zak∏ad SzkodliwoÊci Biologicznych i Immunoalergologii, Zak∏ad Polityki Zdrowotnej,
Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Ârodowiskowego
Katedra i Zak∏ad Toksykologii, Âlàski Uniwersytet Medyczny
(a)
opracowanie koncepcji i za∏o˝eƒ
opracowanie metod
(c) przeprowadzenie badaƒ
(d) opracowanie tekstu
(e) inne prace
(b)
STRESZCZENIE
Wst´p: Sumaryczna ocena oddzia∏ywania zanieczyszczeƒ
py∏owych [ZP], obecnych w przyziemnej warstwie powietrza, nabiera ostatnio szczególnego znaczenia w szacowaniu
ryzyka zdrowotnego. Wprawdzie ZP sà przedmiotem zainteresowania wielu oÊrodków badawczych, to jednak, w dotychczas poÊwi´conych im pracach nie uwzgl´dniano prawdopodobieƒstwa wyst´powania negatywnych skutków zdrowotnych, wywo∏ywanych oddzia∏ywaniem dodatkowej ich
obecnoÊci (zjawisko wtórnego pylenia). Cel badaƒ: Celem
pracy by∏o okreÊlenie wtórnej emisji Cu, Ni i Pb mierzonej
w sàsiedztwie ulic o nasilonym – choç zró˝nicowanym – nat´˝eniu ruchu samochodowego w wielu miastach województwa Êlàskiego. Materia∏ i metody: Materia∏em do przeprowadzenia badaƒ by∏y próbki py∏u zebrane w odleg∏oÊci ok. 200
m od ruchliwych ulic miast Górnego Âlàska i Zag∏´bia w latach 2006–2010 i analizowane metodà spektrometrii plazmowej. Zjawisko wtórnego pylenia opisano wspó∏czynnikami: wtórnej emisji, wzbogacenia, kontaminacji i parametru dodatkowej masy danego metalu w ogólnym zanieczyszczeniu powietrza. Wyniki: Stwierdzono, ˝e wch∏aniana dawka Cu i Pb, zmienia si´ w zale˝noÊci od badanego obszaru
i zmniejsza si´ z wiekiem dziecka. Zmniejszanie si´ wch∏anianych dawek w zale˝noÊci od wieku t∏umaczy si´ – jak dotàd – znaczàcym przyrostem ogólnej masy cia∏a w porównaniu do uwarunkowanej wiekiem, anatomicznie okreÊlonej
wielkoÊci uk∏adu oddechowego. Równie˝ ryzyko zdrowotne
szacowane w odniesieniu do dzieci zamieszka∏ych w wybranych okolicach jest zró˝nicowane i zmniejsza si´ wraz z
dorastaniem dzieci. Okazuje si´ jednak, ˝e ryzyko zdrowotNades∏ano: 20.08.2012
Zatwierdzono do druku: 20.09.2012
ne jest ponadto determinowane wielkoÊcià wtórnej emisji
py∏ów, a do dzieci najbardziej zagro˝onych Ni nale˝à te,
które nara˝one sà w sposób szczególny na wtórnà emisj´ tego metalu. Wspomniana emisja jest niebezpieczna dla uk∏adu oddechowego i odgrywa wi´kszà rol´ ani˝eli uÊredniona
zawartoÊç tego pierwiastka w szeroko poj´tym Êrodowisku.
S∏owa kluczowe: nikiel, o∏ów, miedê, wtórne pylenie,
wspó∏czynnik wtórnej emisji, wspó∏czynnik wzbogacenia,
wspó∏czynnik kontaminacji, nara˝enie, ryzyko zdrowotne
SUMMARY
Introduction: Total rating impact of particulate matter in
ground air layer recently takes on particular significance
in evaluation of health risk. Indeed particulate matter is of
interest to many research centres, however in so far PM related works the probability of adverse health impacts were not
taken into account triggered with impact of additional
presence of particulate matter from secondary dusting. The
aim of the work: The work target was determination of secondary emission of Cu, Ni and Pb measured in streets with
high traffic volume in many towns of Silesia Voivodeship.
Materials and methods: Dust collected from the distance of
about 200 m from busy roads in Upper Silesia cities was analyzed by the method of plasma spectrophotometry. The
phenomenon of secondary dusting was defined by few
coefficients of: secondary emission, enrichment, contamination and parameter of extra mass of a given metal in widespread air pollution. Results: It was concluded that absorbed
46
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Jerzy Kwapuliƒski i wsp.: Ocena nara˝enia dzieci na wtórnà emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi pochodzenia Êrodowiskowego
dose of Cu and Pb changes depends on the area under
study and decreases along with child’s age. Decrease of
absorbed age depending doses is explained, so far, by significant increase of body mass in comparison to anatomically conditioned size of respiratory system.Also health risk
estimated in relation to children residing in selected areas is
diversified.. And it also decreases along with the children
growing older. It appears, however, that health risk is determined by the volume of secondary PM emission and to
children mostly threatened with Ni belong those who are
particularly exposed to secondary emission of this metal.
The secondary dusting is particularly dangerous for respiratory system and plays more important role than averaged
content of this chemical in the environment.
WST¢P
CEL PRACY
Py∏ zawieszony jest czynnikiem powszechnie uznanym za toksyczny dla naszego Êrodowiska [1]. Na
ogólnà jego zawartoÊç w przyziemnej warstwie powietrza sk∏adajà si´ oddzia∏ywania êróde∏ obszarowych
[2, 3], liniowych [4, 5], jak równie˝ emisje transgraniczne oraz emisje pochodzàce z lokalnych zak∏adów
przemys∏owych [6].
Powa˝nym êród∏em dodatkowej obecnoÊci biodost´pnych zwiàzków wielu metali w przyziemnej warstwie powietrza jest zjawisko wtórnego pylenia [7, 8].
Okazuje si´, ˝e wed∏ug dotychczasowych ocen nara˝enia, zjawisko to w sposób jednoznaczny oddzia∏uje na
uk∏ad oddechowy w obr´bie kompleksów leÊnych,
uprzednio zanieczyszczonych py∏ami przemys∏owymi
[9]. Ponadto zaobserwowano, ˝e wtórne pylenie wp∏ywa na obecnoÊç Pb i Cd we krwi ludzi pracujàcych
w jego zasi´gu [10]. Negatywna ocena toksykologiczna wtórnej emisji py∏ów znad powierzchni utwardzonych (asfaltowe boiska, parkingi, ulice) sprawi∏a, ˝e
przeprowadzono ju˝ badania dotyczàce rozsàdnego
planowania lokalizacji obiektów s∏u˝by zdrowia [11].
Dotychczasowy stan wiedzy o toksycznym oddzia∏ywaniu zjawiska wtórnego pylenia, upowa˝ni∏ Miros∏awskiego, Rzepk´ i Kwapuliƒskiego do udzielenia
pozytywnej odpowiedzi na pytanie, dotyczàce zagro˝enia cywilizacyjnego jakie wydaje si´ ono nieÊç dla
dzieci i m∏odzie˝y [12, 13, 14].
Okaza∏o si´, ˝e oceniane sumarycznie szkodliwe
oddzia∏ywanie zanieczyszczeƒ py∏owych, obecnych
w przyziemnej warstwie powietrza, nabiera szczególnego znaczenia w szacowaniu ryzyka zdrowotnego.
Chocia˝ zjawisko to jest przedmiotem zainteresowania wielu oÊrodków badawczych, w szacowaniu prawdopodobieƒstwa wyst´powania negatywnych skutków zdrowotnych nie uwzgl´dniano dotychczas dodatkowej obecnoÊci py∏ów b´dàcych wynikiem ich
wtórnego rozprzestrzeniania si´ [15, 16]. Znamienny
jest tak˝e fakt, ˝e wczeÊniejsze oceny wp∏ywu na szeroko rozumiane warunki zdrowotne dotyczy∏y na ogó∏
êróde∏ emisji z konkretnych zak∏adów przemys∏owych [17].
Analiza dotychczasowego piÊmiennictwa wskazuje,
˝e wtórne pylenie odgrywa – obok metod klasycznych
– istotne znaczenie w ocenie sanitarnej powietrza.
Rol´ wtórnego pylenia, jako nowego problemu
w medycynie Êrodowiskowej, scharakteryzowano za
pomocà wspó∏czynnika wtórnej emisji Stewarta [19],
wspó∏czynnika wzbogacenia [20], sformu∏owanej
przez Szymczykiewicza dodatkowej masy wybranego
metalu w ogólnym zanieczyszczeniu powietrza [21],
oraz wspó∏czynnika kontaminacji Endlera [22]. Warto
podkreÊliç, ˝e wspó∏czynniki: wtórnej emisji K oraz
wzbogacenia potwierdzajà – zgodnie z interpretacjà
Stewarta oraz Englera i wsp. [19, 20] – rzeczywistà
mo˝liwoÊç dodatkowego nara˝enia przez to zjawisko
uk∏adu oddechowego, np. u dzieci.
Wydaje si´, ˝e obecnoÊç zjawiska wtórnego pylenia
powinna byç uwzgl´dniana w szeroko rozumianych
badaniach z zakresu medycyny Êrodowiskowej, tym
bardziej, ˝e potwierdza ono ustalone w oparciu
o wzór Szymczykiewicza dodatkowe iloÊci danego
metalu w porównaniu do jego Êrodowiskowej zawartoÊci w py∏ach w przyziemnej atmosferze. IloÊci te,
stanowià nierzadko o mo˝liwych ju˝ w∏aÊciwoÊciach
toksycznych w zetkni´ciu si´ z ludzkim organizmem.
Wspomniany wy˝ej Endler [20, 22] wskazuje, ˝e dodatkowe nara˝enie zwiàzane z obecnoÊcià metali
w pyle zawieszonym w sàsiedztwie ulicy, charakteryzuje wspó∏czynnik kontaminacji jego imienia.
Celem pracy by∏o okreÊlenie roli wtórnej emisji Cu,
Ni i Pb w sàsiedztwie ulic o zró˝nicowanym nat´˝eniu
ruchu samochodowego w wielu miastach województwa Êlàskiego. Na uwag´ zas∏ugiwaç b´dzie tak˝e, porównanie dodatkowych iloÊci wyemitowanych zwiàzków badanych metali w odniesieniu do ich przeci´tnej
i maksymalnej zawartoÊci w badanym Êrodowisku.
Porównanie to b´dzie mo˝liwe w Êwietle informacji
pochodzàcych z Wojewódzkiej Stacji SanitarnoEpidemiologicznej w Katowicach oraz w odniesieniu
do poziomów Êrodowiskowych obserwowanych
w Puszczy Boreckiej [Stacja Monitoringu T∏a na przyk∏adzie Cd – 0,2 ng/m3 i Ni – 0,7 ng/m3] [18].
Key words: nickel, lead, copper, secondary pollution,
secondary emission rate, enrichment rate, contamination
rate, exposure, health risk
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Jerzy Kwapuliƒski i wsp.: Ocena nara˝enia dzieci na wtórnà emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi pochodzenia Êrodowiskowego
MATERIA¸ I METODY
Badaniami obj´to py∏y zebrane w odleg∏oÊci ok.
200 m od ulic o du˝ym nat´˝eniu ruchu. Pomiary przeprowadzono w Zabrzu, Gliwicach, Katowicach, Bytomiu, Tychach, Rybniku, Bielsku-Bia∏ej, Cz´stochowie
i w rejonie Zag∏´bia. W ka˝dej lokalizacji pobrano po
40 próbek. Do oznaczenia metali we wszystkich badanych próbkach wykorzystano metod´ indukcyjnie
sprz´˝onej plazmy (ICP-AES) – stwarzajàcà mo˝liwoÊç wykrycia ni˝szych zawartoÊci tych pierwiastków,
ani˝eli przyj´te minimalne ich wartoÊci w Êrodowisku.
Wykorzystano aparat SOLAR 2000. Zgodnie z obowiàzujàcà do niego instrukcjà fabrycznà, ustalono nast´pujàce parametry dla ka˝dego oznaczenia:
Poj´cia
Cu
Pb
Ca
Czu∏oÊç [µg/g]
0,005
0,003
0,002
Precyzja
1,4%
2,8%
2,5%
Dok∏adnoÊç [µg/g]
0,003
0,004
0,003
WykrywalnoÊç [µg/g]
0,002
0,002
0,002
Dok∏adnoÊç oznaczeƒ kontrolowano na bie˝àco za
pomocà wzorców firmy WZORMAT (Polska)
uwzgl´dniajàc co dziesiàty pomiar w serii. Precyzj´
metody opisywano wartoÊcià r40,999 i odczytywano
z krzywej kalibracyjnej. Ka˝dorazowo dla trzech próbek z danej próby py∏u, pomiar powtarzano szeÊciokrotnie, a w oprogramowaniu analitycznym aparatury
wykorzystano Êrednià z wykonanych powtórzeƒ. Zakres wzorców dobrano do obserwowanego potencjalnie zakresu zmian. Przeprowadzona walidacja z Zak∏adem Chemii Nieorganicznej Politechniki Âlàskiej
w Gliwicach, która mia∏a na celu kontrol´ dok∏adnoÊci, polega∏a na równoleg∏ym oznaczeniu st´˝eƒ Cu,
Pb i Ca w szeÊciu przygotowanych próbkach. Wyniki
oznaczeƒ w tej procedurze ró˝ni∏y si´ dla Pb, Cu i Ca
kolejno o: 2,3%; 3,5% i 1,8%
Poboru prób dokonano w ciàgu 1 godziny za pomocà aspiratora powietrza typu AP 700. Uwzgl´dniajàc
naturalnà niejednorodnoÊç py∏u, zastosowano separatory dla wy∏onienia jego poszczególnych frakcji. Zebrane sàczki py∏u o znanej masie dwukrotnie mineralizowano na goràco mieszaninà 1: 1,40% HF i 68% HNO3
w iloÊci po 1 cm3. Pozosta∏oÊç po mineralizacji rozpuszczono w 10 cm3 68% HNO3 i przenoszono iloÊciowo do
kolbek miarowych o pojemnoÊci 50 cm3, a nast´pnie
uzupe∏niano wodà re-destylowanà. PoprawnoÊç oznaczeƒ sprawdzono opierajàc si´ na równoleg∏ych analizach materia∏u referencyjnego SRM 1648 produkcji
National Institute of Standards and Technology z Gaithersburga, USA. Pomiary walidacyjne wykaza∏y ró˝nic´ w oznaczeniach rz´du 3,9% dla Pb oraz 4,3% dla
Cu. WykrywalnoÊç badanych metali wynosi∏a 0,01
47
µg/g suchej masy py∏u. Zastosowana procedura analityczna zapewni∏a odzysk Cu i Pb rz´du 98%.
IloÊç zwiàzków badanych metali obecnych w pyle
zawieszonym w danym mieÊcie, scharakteryzowano
arbitralnie, poniewa˝ sk∏ad mineralogiczny py∏ów
osiad∏ych na powierzchniach utwardzonych jest bardzo zró˝nicowany – w szczególnoÊci dotyczy to iloÊci
zawartej w nich krzemionki. Do tego celu pos∏u˝ono
si´ py∏em osiad∏ym na liÊciach. Okazuje si´ bowiem,
˝e d∏ugi okres uÊredniania opadu ca∏kowitego py∏u na
liÊciach – proporcjonalny do panujàcych warunków
anemologicznych (pr´dkoÊç i kierunek wiatrów) – powoduje swoiste i selektywne gromadzenie py∏ów drobnodyspersyjnych, znanych z ich znaczenia w procesie
wentylacji dróg oddechowych oraz potencjalnie zdolnych do wywo∏ywania zmian patologicznych w póêniejszym czasie.
Zjawisko wtórnego pylenia opisano nast´pujàcymi
parametrami:
● wspó∏czynnikiem wtórnej emisji K wed∏ug Stewarda
[19] OkreÊla on emisj´ pochodzàcà z powierzchni
utwardzonych i równy jest ilorazowi zawartoÊci py∏u zawieszonego (mg/m3) w powietrzu do zawartoÊci py∏u osiad∏ego na powierzchni liÊci (mg/m2).
● Wspó∏czynnikiem wzbogacenia U. OkreÊla on
udzia∏ wtórnego pylenia w zanieczyszczeniu przyziemnej warstwy powietrza [20]. Poni˝ej podano
wzór umo˝liwiajàcy jego wyliczenie.
U4
m11m2
m1 ¸ 100%
U – udzia∏ wtórnego pylenia w zanieczyszczeniu
przypowierzchniowych warstw powietrza, wyra˝ony w %,
m1 – masa danego metalu zawarta w 1 gramie py∏u
zawieszonego w punkcie przy ulicy, wyra˝ona
w µg,
m2 – masa danego metalu zawarta w 1 gramie py∏u
zawieszonego w powietrzu w punkcie b´dàcym poza zasi´giem oddzia∏ywania wtórnego
pylenia, wyra˝ona w µg.
● Dodatkowà masà danego metalu w ogólnym zanieczyszczeniu powietrza M [ 21]. Poni˝ej podano wzór
umo˝liwiajàcy jego wyliczenie.
M4U ¸ Xg
M – dodatkowy udzia∏ danego pierwiastka w ogólnym zanieczyszczeniu powietrza w sàsiedztwie
powierzchni utwardzonych;
U – udzia∏ wtórnego pylenia w zanieczyszczeniu
przypowierzchniowych warstw powietrza, wyra˝ony w %;
Xg – Êrednia geometryczna zawartoÊç poszczególnych pierwiastków w sàsiedztwie ulicy.
48
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Jerzy Kwapuliƒski i wsp.: Ocena nara˝enia dzieci na wtórnà emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi pochodzenia Êrodowiskowego
● Wspó∏czynnikiem kontaminacji E [22] b´dàcym ilo-
nej (RfD [mg/d ¸ kg]). WartoÊç dawki referencyjnej,
RfD zaczerpni´to z IRIS (ang. Integrated Risk Information System) [23], WartoÊç RfD dla Ni wynosi
2,0 ¸1012 [mg/d ¸ kg].
razem zawartoÊci metalu w pyle zawieszonym przy
ulicy i zawartoÊci metalu w pyle zawieszonym
w punkcie odniesienia wyra˝onymi w (µg/m3)
Komplementarny charakter powy˝szych wspó∏czynników zasugerowa∏ potrzeb´ przeanalizowania
zjawiska wtórnego pylenia w sàsiedztwie ulic o du˝ym
nat´˝eniu ruchu, lub w trakcie wyst´powania wiatrów
o pr´dkoÊci powy˝ej 5 m/s. Za∏o˝enia przeprowadzonej analizy podano w tabeli 1.
Dawk´ danego metalu w przeliczeniu na kg masy
cia∏a dziecka, obliczono wed∏ug wzoru:
WYNIKI BADA¡ I DYSKUSJA
Wyniki przeprowadzonych badaƒ zawarto w za∏àczonych tabelach (tab. I, tab. II, tab. III, tab. IV, tab. V).
Skutki zjawiska wtórnego pylenia porównywano
w 9 miastach, w których przeci´tna Êrodowiskowa zawartoÊç badanych metali w powietrzu istotnie si´ ró˝ni∏a (tab. II). I tak, iloÊç stwierdzanego w Bytomiu Pb
wynosi∏a – 174 µg/m3 a w Tychach i w Bielsku Bia∏ej
najmniej, bo kolejno 37 µg/m3 i 32 µg/m3.
Podobnie, przeci´tnie najmniejszà zawartoÊç Cu
w przyziemnej warstwie powietrza, zaobserwowano
w Tychach 60 µg/m3 i w Bielsku 68 µg/m3 oraz Cz´stochowie 38 µg/m3. Z kolei najwi´ksze iloÊci tego pierwiastka stwierdzono w Bytomiu – 226 µg/m3 i Katowicach – 204 µg/m3.
Ârodowiskowy udzia∏ Ni w ogólnym sk∏adzie
zwiàzków chemicznych w miastach z przelotowymi
ruchliwymi ulicami by∏ najwi´kszy w Zabrzu i Katowicach 49–53 µg/m3. Podobna struktura komunikacyjna Bytomia i Rybnika, przyczyni∏a si´ najpewniej
do zbli˝onej Êrodowiskowej zawartoÊci niklu równej
38 µg/m3 Najmniejsze Êrodowiskowe iloÊci niklu wyst´powa∏y w Bielsku Bia∏ej 17 µg/m3 i w Tychach 19
µg/m3, zgodnie korespondujàc z wy˝ej omówionymi
metalami.
Pomimo istnienia zró˝nicowanych poziomów zawartoÊci omawianych metali w przyziemnej warstwie
powietrza, o wypadkowym zagro˝eniu obecnoÊcià
tych pierwiastków decyduje zjawisko wtórnego pylenia. Przekonuje o tym porównanie wspó∏czynników:
wtórnej emisji K oraz wzbogacenia U. Przyk∏adem
potwierdzajàcym powy˝szà tez´ mo˝e byç sytuacja
w Bytomiu, gdzie przy wspomnianej wy˝ej Êredniej
D4(Xg ¸ W ¸ N ¸ Tn) : (M ¸ T)
Gdzie poszczególne jego wyra˝enia oznaczajà:
D – dawk´ pobranà [mg/d ¸ kg],
Xg – Êrednie st´˝enie substancji w powietrzu
[mg/m3],
W – dobowà wentylacj´ p∏uc [m3/d].
N – cz´stotliwoÊç kontaktu [d/rok],
Tn – czas trwania kontaktu [rok],
M – Êrednià mas´ cia∏a [kg],
T – okres uÊredniania [d];
Do oceny ryzyka zdrowotnego wybrano nikiel.
Uzasadnieniem dla tej decyzji by∏a dominujàca rola
tego metalu, wÊród pierwiastków charakterystycznych
dla emisji samochodowej. W scenariuszu oceny ryzyka zdrowotnego RZ, uwzgl´dniono Êrednià geometrycznà zawartoÊç niklu oraz wartoÊç dodatkowej masy obcià˝ajàcej w przyziemnej warstwie powietrza odpowiadajàcej strefie oddychania dziecka. Uzyskane
wartoÊci przedstawiono dla warunków przeci´tnych
i maksymalnych – M.
RZ4D : RfD
Gdzie: RZ – ryzyko zdrowotne, jest funkcjà nara˝enia na substancje toksyczne oceniane poprzez iloraz
dawki pobranej (D [mg/d ¸ kg]) oraz dawki referencyjTab. I. Za∏o˝enia oceny nara˝enia
Tab. I. Founding of the exposure assessment
M
TN
W
N
T
Ârednia masa
cia∏a dzieci
[kg]
Wiek dzieci
Czas trwania wch∏aniania
[lata]
Dobowa
wentylacja p∏uc
[m3/d]
Cz´stotliwoÊç
kontaktu
[d/rok]
UÊredniony okres
wp∏ywu
[d]
14
4
10
200
6400
25
7
10
200
11200
33
10
15
200
16000
40
12
15
200
19200
50
15
20
200
24000
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Jerzy Kwapuliƒski i wsp.: Ocena nara˝enia dzieci na wtórnà emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi pochodzenia Êrodowiskowego
zawartoÊci Pb w powietrzu (174 µg/m3), udzia∏ wtórnego pylenia opisuje wartoÊç 14,3%, a przy prawie
dwukrotnie mniejszej zawartoÊci tego pierwiastka
w Zabrzu i Gliwicach, wynoszàcej 86 µg/m3, rola zjawiska wtórnego pylenia jest w porównaniu do Bytomia prawie dwukrotnie wi´ksza, bowiem odnotowany
wspó∏czynnik wzbogacenia kszta∏towa∏ si´ w tych
miastach na poziomie 27%.
Kolejny przyk∏ad wskazujàcy na toksyczne znaczenie wtórnego pylenia w sàsiedztwie ruchliwych ulic,
mo˝na dostrzec w Katowicach, gdzie przeci´tna zawartoÊç Pb w powietrzu jest ni˝sza w porównaniu do
Zabrza i Gliwic o 16 µg/m3, jednak dzi´ki du˝emu nat´˝eniu ruchu samochodowego w ca∏ym mieÊcie
wspó∏czynnik wtórnej emisji Pb jest wi´kszy o oko∏o
35% w porównaniu do Zabrza. Tytu∏em zjawiska
wtórnego pylenia wspó∏czynnik wzbogacenia powietrza Pb, jest w Katowicach wi´kszy o oko∏o 7% w porównaniu do Zabrza i Gliwic.
We wspomnianych rozwa˝aniach podkreÊliç równie˝ nale˝y udzia∏ struktury przemys∏owej danego
miasta w emisji py∏ów do Êrodowiska przyrodniczego
oraz rol´ tej struktury we wp∏ywie zjawiska wtórnego
pylenia które i w tym zakresie mo˝e mieç swój wk∏ad
w ogólne zanieczyszczenie przyziemnych warstw powietrza. W Bytomiu znaczàcym êród∏em obecnoÊci
Pb sà dawne zak∏ady przetwórstwa rud o∏owiowo cynkowych oraz elektrownianych zlokalizowane w Miechowicach, a z kolei w Katowicach, zlikwidowane zak∏ady hutnicze metali kolorowych (Huta Szopienice,
Huta We∏nowiec).
O ile dane dotyczàce Bytomia Êwiadczà o przewa˝ajàcym wp∏ywie emisji przemys∏owej, o tyle w Bielsku-Bia∏ej. ZawartoÊç Pb w porównaniu do Bytomia
by∏a pi´ç razy mniejsza, chocia˝ wspó∏czynnik wzbogacenia zwiàzkami Pb w przyziemnej warstwie powietrza by∏ w porównaniu z Bytomiem wi´kszy o oko∏o
10%. Rolnicze otoczenie miasta Tychy oraz usytuowanie przelotowej drogi Katowice–Bielsko-Bia∏a na
obrze˝ach miasta sprawia, ˝e przy niskiej zawartoÊci
Pb 37 µg/m3, wspó∏czynnik wzbogacenia jest wi´kszy
i wynoszàc 16,5% wy˝szy od wartoÊci obliczonej dla
Bytomia, wynoszàcej 14,3%.
Ustalone wspó∏czynniki wtórnej emisji Stewarda
na terenie województwa Êlàskiego waha∏y si´ w granicach: od 0,3% w Bielsku-Bia∏ej; do 4,0 w Bytomiu
i 3,8 w Katowicach.
Z kolei wspó∏czynnik wzbogacenia waha∏ si´ na
ca∏ym badanym obszarze w granicach od 14,3% do
34,6%. Dla wi´kszoÊci miast dodatkowy udzia∏ zjawiska wtórnego pylenia w procesie kontaminacji Êrodowiska o∏owiem wyniós∏ 21–34%; miedzià w granicach od oko∏o 45% w Gliwicach do 60% w regionie
Zag∏´bia, zaÊ niklem w ogólnej zawartoÊci zwiàzków
49
tego metalu kszta∏towa∏ si´ na poziomie 93–99%.
Wyniki dotyczàce niklu t∏umaczy si´ wysokim stopniem nasycenia badanych obszarów przez ruch samochodowy. Trzeba bowiem pami´taç, ˝e jego zawartoÊç pochodzi z emisji uwalnianej w wyniku eksploatacji tarcz hamulcowych oraz podczas uwalniania spalin samochodowych (benzyna, ropa). Przeci´tne wspó∏czynniki wzbogacenia (U) pozwoli∏y
uszeregowaç badane miasta w kontekÊcie nara˝enia
zdrowotnego w nast´pujàcy wzrastajàcy szereg: Cz´stochowa, Bielsko-Bia∏a, Bytom, Katowice –
23–26%; Gliwice i Rybnik – 33–34%; Zabrze – 43%;
Tychy – 50%.
Te same tendencje zaobserwowano porównujàc
wspó∏czynnik wzbogacenia (U) przyziemnej warstwy
powietrza miedzià, która waha si´ w granicach 45%
w Rybniku oraz do oko∏o 50% w Tychach, Katowicach, Bytomiu i Zabrzu.
Prezentowane w tab. II wartoÊci wspó∏czynnika
wtórnej emisji (K) oraz wspó∏czynnika wzbogacenia
wyraênie przekonujà, ˝e rola zjawiska wtórnej emisji
posiada praktyczny wymiar i powinna byç uwzgl´dniana oddzielnie w przysz∏ych ocenach nara˝enia wybranych populacji ludzi ze szczególnym uwzgl´dnieniem dzieci. Zatem w podstawowych scenariuszach
nara˝enia opartego o tak zwany scenariusz mieszkaƒca, powinno si´ uwzgl´dniç przewidywany wp∏yw nara˝enia wtórnà emisjà w sàsiedztwie ulic czy te˝ powierzchni utwardzonych, np. asfaltowanych boisk
w okresie wietrznej pogody.
Oznacza to, ˝e nasze wyniki pozwalajà rozpatrywaç wielkoÊç zainhalowanej przez dziecko dawki wynikajàcej z wp∏ywu st´˝enia danego metalu, jako rezultatu emisji towarzyszàcej zjawisku wtórnego pylenia. Zatem w nast´pnej kolejnoÊci, na przyk∏adzie
wyznaczonych dodatkowych iloÊci danego metalu
w ogólnym zanieczyszczeniu powietrza (M), mo˝liwe
by∏o ukazanie bezwzgl´dnego przyrostu zawartoÊci
badanych metali spowodowanego rozwa˝anà wtórnà
emisjà. Dodatkowy udzia∏ o∏owiu spowodowa∏ jego
przekroczenia ponad poziom Êrodowiskowy, wahajàcy si´ od 2,5 do 2,9 µg/g s.m.p. w Cz´stochowie, Tychach i Bytomiu, o ponad 6,7 µg/g s.m.p. w Katowicach, o 4,8 µg/g s.m.p. w Gliwicach, o 3,5 µg/g s.m.p
w Zabrzu, o 4,0 µg/g s.m.p. w Rybniku. Z kolei zawartoÊç Cu w przyziemnej warstwie powietrza w wyniku
wtórnej emisji wzrasta∏a jedynie o oko∏o 8 µg/g s.m.p.
w Bielsku-Bia∏ej i Cz´stochowie, podczas gdy w Zabrzu, Rybniku, rejonie Zag∏´bia o rzàd
14 µg/g s.m.p. Przyrost ten mia∏ miejsce w najwi´kszym stopniu w Katowicach i Gliwicach, bowiem
by∏ tam wy˝szy w porównaniu do poziomów Êrodowiskowych wyst´powania miedzi w powietrzu o oko∏o 16 µg/g s.m.p.
50
1,30
77
1,46
13,72
23
99
0,0078
25
1,97
8,2
49,3
1,8
38
1,44
2,6
30,7
45
Cz´stochowa
–
1,35
1,31
64,91
29,76
1,50
1,51
13,99
12,12
26
24
98
97
0,04
0,0089
17
32
2,52
1,87
8,2
14,6
60,3
46,5
2,4
3,5
100
68
1,33
1,53
2,0
1,5
24,6
34,6
1,7
Bielsko-Bia∏a
0,3
74
32
Zag∏´bie
1,98
1,52
30
4,69
18,33
34
97
0,042
39
1,84
14,7
45,6
4,9
76
1,27
4,0
21,3
42
Rybnik
2,8
1,34
36,43
35
5,75
2,54
14,84
13,58
50
26
97
97
0,022
0,038
38
19
2,0
2,06
15,2
13,6
50
51,5
6,3
3,4
60
226
1,24
1,2
2,3
2,9
14,3
16,5
1,6
37
Tychy
4,0
174
Bytom
1,34
1,5
14,64
31,08
2,02
4,45
17,01
11,15
26
33
93
97
0,04
0,045
53
49
2,11
1,8
16,0
16,3
52,7
44,6
5,9
4,8
204
143
1,37
1,51
6,7
4,8
27
33,6
Katowice
3,2
86
70
Gliwice
3,8
1,75
33,48
4,73
13,84
43
97
0,042
53
1,95
14,2
48,6
5,8
143
1,36
3,5
26,5
2,8
86
[%]
[µg/m3] [10–2]
[%]
[µg/m3] [10–2]
Zabrze
[%]
[%]
[µg/m3] [10–2]
Mmin
Mmax
M
M
MiejscowoÊç/
region
Xg
K
U
[µg/g
s.m.py∏u]
E
Xg
K
U
[µg/g
s.m.py∏u]
E
Xg
K
Umax UÊrednie
Ni
Me+n
Cu
Pb
Tab. II. Charakterystyka toksycznoÊci zjawiska wtórnego pylenia w sàsiedztwie ruchliwych ulic na terenie wybranych miast woj. Êlàskiego
Tab. II. Characteristics of the toxicity of the phenomenon of secondary pollination in the vicinity of the busy streets in selected cities of the Silesian State
[µg/g
[µg/g
s.m.py∏u] s.m.py∏u]
Emax
Emin
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Jerzy Kwapuliƒski i wsp.: Ocena nara˝enia dzieci na wtórnà emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi pochodzenia Êrodowiskowego
W sposób przekonywujàcy o roli zjawiska wtórnego pylenia w tak zwanym scenariuszu mieszkaƒca
Êwiadczà wartoÊci wspó∏czynnika kontaminacji E,
które dla Pb waha∏y si´ w granicach: 1,2 w Tychach
do 1,5 w Katowicach, a dla Cu odpowiednio: 1,8
w Gliwicach i Rybniku; do 2,11 w Katowicach; 2,06
w Bytomiu i 2,0 w Tychach. Uwzgl´dniajàc interpretacj´ tego wspó∏czynnika, trzeba podkreÊliç, ˝e
wszystkie jego wartoÊci kszta∏tujàce si´ powy˝ej jednoÊci, Êwiadczà o znaczàcym wp∏ywie dodatkowo pobranych przez dziecko dawek omawianych metali
w okresie prawie ca∏orocznego nara˝enia.
Przedstawione w tab. II wyniki dotyczàce Ni potwierdzajà, w sposób wybiórczy, rol´ wtórnej emisji
py∏ów. Wybór tego pierwiastka jako charakteryzujàcego wspomnianà emisj´ jest celowy. Jak ju˝ wspomniano wy˝ej, zmiany jego wyst´powania w przyziemnej warstwie powietrza na ró˝nych obszarach sà
w g∏ównej mierze determinowane wielkoÊcià emisji samochodowej. Drobnodyspersyjne py∏y systematycznie osiadajà na powierzchniach utwardzonych, by
w sprzyjajàcych warunkach spowodowaç „dodatkowy
wk∏ad” w ogólnà zawartoÊç niklu w powietrzu. Proces
ten jest jednak znacznie wyd∏u˝ony w czasie. Oznacza
to, ˝e dziecko, które charakteryzuje si´ wi´kszà wentylacjà p∏uc jest na bie˝àco nie tylko nara˝one w sposób porównywalny z doros∏ymi, lecz tak˝e nara˝enie
jego mo˝e wynikaç jednoczeÊnie z bie˝àcej emisji samochodowej oraz wtórnej emisji wczeÊniej osiad∏ych
py∏ów. Przy obserwowanej przeci´tnej zawartoÊci Ni
w powietrzu w granicach 17–53 µg/m3, minimalna dodatkowa iloÊç w wyniku zjawiska wtórnego pylenia
wynosi od 1,5 do 2 µg/g s.m.p., przy czym maksymalne iloÊci tego typu pylenia mieszczà si´ w granicach
11,1 µg/g s.m.p. w Katowicach, do 18,3 µg/g s.m.p.
w Rybniku. PodkreÊliç nale˝y, ˝e minimalna dodatkowa przeci´tna zawartoÊç Ni na obszarze badanych
miast wynosi oko∏o 3 µg/g s.m.p. a maksymalna oko∏o 14 µg/g s.m.p. Obliczone wspó∏czynniki kontaminacji E dla wartoÊci minimalnych i maksymalnych zmienia∏y si´ kolejno od 14,6 do 64,9; minimalnie od 1,31
do 1,98. Zwracajà uwag´ wartoÊci wspó∏czynnika
E obliczone dla Bielska-Bia∏ej i ich porównanie do Bytomia, Katowic i Zabrza, które wynosi∏y Emax – 64,9;
Emin – 1,30. Oznacza to, ˝e wobec przedstawionych
wartoÊci tych wspó∏czynników dla Ni w tab. II wyraênie zaznacza si´ incydentalny wp∏yw emisji zjawiska
wtórnego pylenia na terenie Bielska-Bia∏ej. Dzieje si´
tak gdy˝ wartoÊç 64,9 w porównaniu do innych miast
jest oko∏o dwukrotnie wi´ksza, pomimo niedu˝ego
Êrodowiskowego zanieczyszczenia powietrza niklem
(17 µg/m3), a wynoszàcy 1,31 minimalny wspó∏czynnik
kontaminacji jest w tym mieÊcie podobny zarówno dla
Katowic, Bytomia, jak i regionu Zag∏´bia.
51
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Jerzy Kwapuliƒski i wsp.: Ocena nara˝enia dzieci na wtórnà emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi pochodzenia Êrodowiskowego
Przyjmujàc arbitralnie wst´pne za∏o˝enia dla potrzeb obliczeƒ wch∏anianej dawki Pb, Cu i Ni, w tab.
III i tab. IV zestawiono porównanie danych dotyczàcych dwóch spoÊród tych metali w zale˝noÊci od wieku. Reprezentacja najwi´kszych miast województwa
Êlàskiego pozwoli∏a na sformu∏owanie dwóch wa˝nych spostrze˝eƒ:
– wch∏aniana dawka Cu i Pb zmienia si´ w zale˝noÊci
od badanego obszaru i zmniejsza wraz z dorastaniem dziecka. Uwzgl´dniajàc koncepcj´ Ferreira –
Baptista [24], zmniejszenie wch∏anianych dawek
w zale˝noÊci od wieku t∏umaczy si´ znaczàcym
przyrostem ogólnej masy cia∏a w nawiàzaniu do
wiekowej anatomicznej masy uk∏adu oddechowego.
– dawka Pb wch∏aniana przez uk∏ad oddechowy
dzieci w wieku 4 lat zmienia∏a si´ w zale˝noÊci od
badanego obszaru: od 2,8 (mg/dob´/kg m.c.)
w Bielsku-Bia∏ej do 15,53 (mg/dob´/kg m.c.) w Bytomiu. W obr´bie uprzemys∏owionych miast (dzieci w wieku 4 lat) wch∏aniajà od 6,25 mg/d¸kg m.c.
(Katowice); do 7,68 mg/d ¸ kg m.c. (Zabrze, Gliwice). Analogiczne wartoÊci dawek Cu dla dzieci
z tych miast sà nast´pujàce: Katowice 18,2
mg/d¸kg m.c., Bytom 20,2 mg/d ¸ kg m.c., Zabrze
i Gliwice 12,7 mg/d ¸kg m.c., Rybnik 6,8 mg/d ¸kg
m.c., Bielsko-Bia∏a 6,07 mg/d¸kg m.c., zaÊ w regionie Zag∏´bia 8,9 mg/d ¸ kg m.c. WartoÊci te dla Pb
zmniejszajà si´ odpowiednio z wiekiem np. dla
dzieci w Bytomiu od 15,53 mg/d ¸ kg m.c. (4-latki),
8,67 mg/d¸kg m.c. (7-latki), 6,60 mg/d ¸ kg m.c. (10latki), 5,43 mg/d ¸ kg m.c. (12-latki), do 4,35
mg/d¸kg m.c. (15-latki).
Tab. III. Dawki Cu i Pb wch∏aniane przez uk∏ad oddechowy dzieci w funkcji wieku w warunkach wtórnego pylenia [mg/dob´ ¸ kg
masy cia∏a]
Tab. III. Dose of Cu and Pb absorption by the respiratory function in children-age in terms of secondary pollination [mg/day ¸ kg body
weight]
Zale˝noÊç dawek badanych metali od wieku
MiejscowoÊç/
region
Pb
Cu
4 lata
7 lat
10 lat
12 lat
15 lat
4 lata
7 lat
10 lat
12 lat
15 lat
Zabrze
7,68
4,3
3,25
2,68
2,15
12,77
7,15
5,41
4,47
3,57
Gliwice
7,68
4,3
3,25
2,68
2,15
12,77
7,15
5,41
4,47
3,57
Katowice
6,25
3,5
2,65
2,18
1,75
18,21
10,2
7,73
6,37
5,1
20,2
11,3
8,56
7,06
5,65
3
2,23
1,87
1,5
Bytom
15,53
8,7
6,60
5,43
4,35
Tychy
3,3
1,85
1,4
1,15
0,92
5,35
Rybnik
3,75
2,1
1,6
1,3
1,05
6,8
3,8
2,8
2,4
1,9
Zag∏´bie
6,6
3,7
2,8
2,3
1,85
8,9
5,0
3,78
3,1
2,5
Bielsko-Bia∏a
2,8
1,6
1,2
1,0
0,8
6,07
3,4
2,6
2,1
1,7
Cz´stochowa
4,0
2,25
1,7
1,4
1,12
3,4
1,9
1,4
1,2
0,95
12 lat
15 lat
15 lat
Dmax
DÊrednia
Dmax
Tab. IV. Dawki Ni wch∏aniane przez uk∏ad oddechowy w warunkach wtórnego pylenia dla Xg (Dg) i Xmax (Dmax)
Tab. IV. Ni dose absorbed by respiratory conditions secondary pollination for Xg and Xmax (Dg) (Dmax)
MiejscowoÊç/
region
Dawki Ni w zale˝noÊci od wieku
7 lat
10 lat
10 lat
12 lat
4 lata
4 lata
7 lat
DÊrednia
Dmax
DÊrednia
Zabrze
4,73
42,23
2,65
23,65
Gliwice
4,73
39,7
2,65
22,25
Katowice
4,37
18,03
2,45
10,1
Bytom
3,4
22,68
1,9
12,7
Tychy
1,7
51,34
0,95
28,75
0,72
21,78
0,59
17,97
0,47
14,37
Rybnik
3,48
41,87
1,95
23,45
1,48
17,76
1,22
14,65
0,97
11,72
Dmax
DÊrednia
Dmax
DÊrednia
2,0
17,9
1,65
14,8
1,32
11,8
2,0
16,85
1,65
13,9
1,32
11,12
1,86
7,65
1,53
6,3
1,22
5,05
1,44
9,62
1,19
7,93
0,95
6,35
Zag∏´bie
2,86
13,4
1,6
7,5
1,21
5,7
1,0
4,7
0,8
3,75
Bielsko-Bia∏a
1,52
13,5
0,85
7,6
0,64
5,8
0,53
4,8
0,42
3,85
Cz´stochowa
2,23
13
1,25
7,3
0,95
5,5
0,78
4,6
0,62
3,6
52
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Jerzy Kwapuliƒski i wsp.: Ocena nara˝enia dzieci na wtórnà emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi pochodzenia Êrodowiskowego
Porównanie wch∏anianych dawek Pb lub Cu przez
dzieci w okreÊlonym wieku mieszkajàce w Cz´stochowie, wyraênie potwierdza, ˝e emisja wtórnego pylenia
posiada zró˝nicowane znaczenie dla ewentualnych
skutków wynikajàcych z kontaminacji uk∏adu oddechowego tymi pierwiastkami. Zasadne b´dzie tak˝e
przeanalizowanie zmian wch∏anianych dawek Ni
w funkcji wieku, które celowo obliczono dla przeci´tnych warunków wyst´powania Pb, Cu, Ni w powietrzu (DG) i dla warunków incydentalnych (DM). Warunki incydentalne wielokrotnie przewy˝szajà swojà
ucià˝liwoÊcià przeci´tne depozycje Ni dostajàce si´ do
otoczenia tytu∏em wtórnej emisji. Przyk∏adowo incydentalna dawka przyjmowana przez dzieci
mieszkajàce w Zabrzu i Rybniku wynosi oko∏o
42 mg/dob´ ¸ kg m.c. Najwi´kszà incydentalnà dawk´
Ni otrzymywa∏y dzieci w wieku 4 lat mieszkajàce
w Tychach i wynosi∏a ona 51,3 mg/d ¸kg m.c., ulegajàc
zgodnie z ogólnie stwierdzonà zasadà obni˝eniu w kolejnych latach ich ˝ycia (w wieku: 7 lat – 28,7 mg/d¸kg
m.c., 10 lat – 21,8 mg/d ¸kg m.c., 12 lat – 17,9 mg/d¸kg
m.c., 15 lat – 14,3 mg/d¸kg m.c.). Incydentalne dawki,
jakie otrzymujà dzieci na terenie Zag∏´bia, BielskaBia∏ej, Cz´stochowy sà wielokrotnie ni˝sze we wszystkich przedzia∏ach wiekowych od dawek przyjmowanych przez badane dzieci zamieszka∏e na terenach
wysoko uprzemys∏owionych. Wyniki badaƒ Trojanowskiej i Âwietlika [25] dotyczà wielu aglomeracji
w Polsce. Ich porównanie wskazuje, ˝e dawki wch∏aniane z uwagi na wyst´powanie wtórnej emisji py∏ów
sà du˝o mniejsze w porównaniu do dawek Ni, jakie
wch∏aniajà dzieci mieszkajàce w przemys∏owych miastach województwa Êlàskiego. Autorzy ci, przyjmujàc
st´˝enie Ni Êrodowiskowego rz´du 3,2952,28 µg/m3,
obliczyli wch∏anianà dawk´ na poziomie 2,0651,43
mg/d¸ kg m.c., co jest wartoÊcià przynajmniej dwukrotnie mniejszà od przyjmowanej przez czterolatki
mieszkajàce w Zabrzu i Gliwicach, pó∏torej raza
mniejszà od czterolatków mieszkajàcych w Bytomiu
i Rybniku. Tylko dawka 4-latków mieszkajàcych
w Tychach i Bielsku-Bia∏ej by∏a ni˝sza od przeci´tnych obliczonych przez tych autorów.
W scenariuszu jaki spotyka mieszkaƒców (dzieci)
wybranych miast, przy ocenach ryzyka nara˝enia zasadne jest uwzgl´dnienie maksymalnych zawartoÊci
Ni w powietrzu.
Dzieci zamieszka∏e w wi´kszoÊci miast wch∏aniajà
w warunkach zjawiska wtórnego pylenia oko∏o 20 razy wi´ksze dawki Ni – w Tychach nawet 25 razy wi´ksze. Tylko na obszarze miast Zag∏´bia, Bielska Bia∏ej
i Cz´stochowy maksymalne wch∏aniane dawki Ni
w rezultacie wtórnej emisji sà 6,5 razy wi´ksze. Poszczególne wch∏aniane dawki Ni przez uk∏ad oddechowy u dzieci w pozosta∏ych grupach wiekowych
w warunkach incydentalnych sà wi´ksze, natomiast
dla warunków Êrodowiskowego obcià˝enia powietrza
Ni w warunkach wtórnej emisji dodatkowe wch∏anianie dawki Ni by∏y odpowiednio mniejsze, jednak
wi´ksze od ustalonych przez Trojanowskà i Âwietlik
[25]. Przyk∏adowo, kolejne przeci´tne dawki Ni wch∏aniane przez uk∏ad oddechowy dzieci mieszkajàcych
w Bielsku-Bia∏ej wynosi∏y kolejno: 1,52 mg/d¸kg m.c.
– 4-latki, 0,85 mg/d ¸kg m.c. – 7-latki, 0,64 mg/d ¸kg
m.c. – 10-latki, 0,53 mg/d¸kg m.c. – 12-latki, 0,42
mg/d¸kg m.c. – 15 latki. W przypadku najstarszych
dzieci z tego miasta wartoÊci te sà pi´ç razy mniejsze
w porównaniu do obcià˝enia Êrodowiskowego [25].
Prezentowane wy˝ej wyniki ilustrujàce toksykologiczny aspekt zjawiska wtórnego pylenia, sà podstawà
do przedstawienia towarzyszàcego ryzyka zdrowotnego na przyk∏adzie niklu. Ponownie przypomnieç nale˝y, i˝ organem krytycznym jest uk∏ad oddechowy, ze
wzgl´du na g∏ówne êród∏o emisji zwiàzków niklu podczas spalania benzyny oraz oleju nap´dowego. To
sprawia, ˝e u mieszkaƒców aglomeracji miejskich
w Polsce wielkoÊç dawki niklu pobranej drogà inhalacyjnà zmienia si´ w szerokich granicach. W przypadku kobiet wynosi od 1,0 ¸1017 do 1,35 ¸1016 mg/d¸kg
m.c., a u m´˝czyzn od 0,9 ¸1017 do 1,13 ¸1016
mg/d¸kg m.c. Najwi´kszà jednak dawk´ niklu otrzymujà dzieci. Wynosi ona bowiem od 2,10 ¸1017 do 2,
76 ¸1016 mg/d¸kg m.c. [25].
Autorzy ustalili, ˝e dla Aglomeracji GórnoÊlàskiej
ryzyko zdrowotne opisujà wartoÊci: 0,4350,29 ¸1014
(HQr) dla m´˝czyzn 0,51 ¸1014 dla kobiet i dla dzieci
2,0651,43 ¸1014 i sà one kilkakrotnie wy˝sze w porównaniu do dzieci zamieszka∏ych w Puszczy Boreckiej [18]. Ponadto, przyjmujàc do porównania ilorazy
nara˝enia HQNi uzyskane dla – traktowanej jako
uk∏ad odniesienia – Puszczy Boreckiej stwierdzono, ˝e
chocia˝ ich wartoÊci dla dzieci wynoszà 0,22 i sà wy˝sze od wartoÊci dotyczàcych kobiet i m´˝czyzn (kolejno 0,11 i 0,09) [18], dostrzec mo˝na, i˝ incydentalnie
trwajàce zjawisko wtórnego pylenia, determinowane
pr´dkoÊcià sedymentujàcych py∏ów, PM10 lub PM2,5
rz´du wynoszàcà 0,5 cm/s, stanowi wielokrotnie wi´ksze ryzyko zdrowotne, ni˝ ryzyko wynikajàce z przeci´tnej obecnoÊci niklu zawartej w tle w przyziemnej
warstwie powietrza. Wspomniane ilorazy nara˝enia
sà w przypadku 4-letnich dzieci odpowiednio wi´ksze:
o oko∏o 19 razy w Gliwicach; 21 razy w Zabrzu i Rybniku; 20 razy w Bytomiu. WartoÊci HQNi rz´du 6,7
dotyczà pozosta∏ych populacji 4-letnich dzieci. Szczegó∏owe wyliczenie dla przeci´tnych zawartoÊci Ni
w powietrzu podczas wtórnej emisji py∏ów zestawiono
w tab. IV i tab. V. Przeci´tne ilorazy nara˝enia HQNi
w poszczególnych grupach wiekowych dzieci waha∏y
si´: od 8 do 13 dla 7-latków, od 9,7 do 13,2 dla
53
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Jerzy Kwapuliƒski i wsp.: Ocena nara˝enia dzieci na wtórnà emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi pochodzenia Êrodowiskowego
10-latków, od 4,8 do 10,9 dla 12-latków, od 5,5 do 7,1
dla 15-latków. Ilorazy nara˝enia HQNi dla dzieci zamieszka∏ych w Cz´stochowie lub Bielsku-Bia∏ej, czyli
miastach po∏o˝onych poza obszarem o du˝ej koncentracji wp∏ywów przemys∏owej emisji obszarowej wynosi∏y odpowiednio: dla 4-latków 6,5–7, 7-latków
4,2–6,2, 10-latków 2,7–2,9, 12-latków 2,7–2,9; 15-latków 1,8–1,9.
Z porównania wynika, ˝e mimo zmniejszania si´
wartoÊci ilorazów nara˝enia HQNi dla dzieci wraz
z kolejnymi latami ich ˝ycia, wyraênie zaznacza si´
wi´kszy wp∏yw na ocen´ stanu ich zdrowia ze strony
wtórnej emisji – obecnej na skutek ruchu samochodowego lub wietrznej i s∏onecznej pogody (v§5 m/s) –
ani˝eli ze strony stanu rejestrowanego t∏a Êrodowiskowego (podstawowych badaƒ powietrza).
Tab. V. Ryzyko zdrowotne oddzia∏ywania dobowych iloÊci Ni w przyziemnej warstwie powietrza jako rezultat zjawiska wtórnego pylenia
Tab. V. The health risk impact the daily quantity of Ni layer in the ground as a result of the phenomenon of secondary dust-air
MiejscowoÊç/
region
4 lata
4 lata
7 lat
7 lat
DÊrednia
Dmax
DÊrednia
Dmax
Zabrze
2,36
61,80
13,2
Gliwice
2,36
76,00
13,2
Katowice
2,18
49,50
Bytom
1,70
66,00
Tychy
8,5
Rybnik
1,74
Dawki w funkcji wieku
10 lat
10 lat
12 lat
12 lat
15 lat
15 lat
DÊrednia
Dmax
DÊrednia
Dmax
DÊrednia
Dmax
34,50
10,0
26,00
8,2
21,50
6,6
17,30
42,50
10,0
32,00
8,2
26,50
6,6
21,00
1,22
28,00
9,3
21,00
7,6
17,50
6,1
14,00
9,5
37,00
7,2
28,00
5,9
23,00
4,7
18,50
60,50
4,7
34,00
3,6
25,50
2,9
21,00
2,3
17,00
82,00
9,7
46,00
7,4
34,50
6,1
28,50
4,8
23,00
Zag∏´bie
1,43
54,00
8,0
30,00
6,0
23,00
5,0
19,00
4,0
15,00
Bielsko-Bia∏a
7,6
62,50
4,2
35,00
3,2
26,50
2,6
22,00
2,1
17,50
Cz´stochowa
1,11
61,00
6,2
34,50
4,7
26,00
3,9
21,50
3,1
17,00
WNIOSKI
1. Ryzyko zdrowotne dzieci zamieszka∏ych w badanych warunkach Êrodowiskowych jest zró˝nicowane
i determinowane wielkoÊcià wtórnej emisji py∏ów –
zmniejsza si´ wraz ze wzrostem wieku dzieci.
2. SpoÊród badanej populacji najbardziej zagro˝one niklem sà dzieci, dla których wartoÊci ilorazu HQr
by∏y wielokrotnie (10–21 razy) wi´ksze w porównaniu
do ilorazu dzieci zamieszka∏ych w Puszczy Boreckiej
(obszar odniesienia).
3. Wtórna emisja niklu stanowi wi´ksze zagro˝enie
dla uk∏adu oddechowego dzieci, ani˝eli przeci´tna zawartoÊç tego pierwiastka w powietrzu atmosferycznym.
WYKAZ PIÂMIENNICTWA
1. US EPA: Risk Assessment Guidance for Superfund, Vol. I, Human Health Evaluation Manual (Part A), EPA/540/1-89/002.
Office of Emergency and Remedial Response, Washington,
D.C. 1989.
2. Kwapuliƒski J., Cyganek M., Miros∏awski J.: Intoksykacja powietrza w wyniku wtórnego pylenia w strefie oddzia∏ywania lasu. Ochrona Powietrza, 1991; 5: 109-113.
3. Kwapuliƒski J., Cyganek M., Miros∏awski J., Czomperlik B.,
Szywa∏a A.: Skutki zjawiska wtórnego pylenia lasu zanieczyszczonego toksycznymi metalami. Sylwan, 1992; 6.
4.Kwapuliƒski J., Miros∏awski J., Cyganek M.: Ocena toksycznoÊci zjawiska wtórnego pylenia w sàsiedztwie ulicy; Ochrona Powietrza, 1991; 1: 6-9.
5.Miros∏awki J., Kwapuliƒski J., Paukszto A., Rochel R., Boroƒ
M., Drabek O.: Speciation of metals in street dust; Pol J Environ Stud, 2006; 15(2a): 426-430.
6.Nowak B., Kwapuliƒski J.: Wyst´powanie wybranych metali
w pyle zawieszonym wokó∏ Elektrowni „¸agisza”; Ochrona Powietrza, 1991; 2: 38-43.
7.Miros∏awski J., Wiechu∏a D., Kwapuliƒski J., So∏tysiak G.:
Udzia∏ leÊnej emisji obszarowej w wyst´powaniu metali w przyziemnej warstwie powietrza; Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów, 2002; 36, 3: 98-102.
8.Kwapuliƒski J., So∏tysiak G.: Ekotoksykologia lasu, jako obszarowego êród∏a zjawiska wtórnego pylenia na przyk∏adzie lasu
w Koch∏owicach (woj. Âlàskie); Problemy Ekologii, 2002; 6(5):
217-221.
9.Kwapuliƒski J., Cyganek M., Miros∏awski J., Nalewajek A.: The
Estimation of the Level Contamination of the Air Near Forest
shore. Expertentagung Waldschanensforchung im östelichen
Mitteleurope und Bayern. 1990: 487-492.
10. Kwapuliƒski J., Cyganek M., Miros∏awski J.: Wyst´powanie Pb
i Cd we krwi ludzi pracujàcych w warunkach zjawiska wtórnego pylenia; Bromat Chem Toksykol, 1992; 2: 137-142.
11. Kwapuliƒski J., Miros∏awski J., Wiechu∏a D., KraÊnicka A.: Lokalizacja obiektów s∏u˝by zdrowia w aspekcie toksykologii zjawiska wtórnego pylenia; Ochrona Powietrza, 1995; 2: 43-47.
12. Miros∏awski J., Kwapuliƒski J., Brodziak B., Podleska J., Matera L., Wróbel H., Bogunia M.: Specjacja metali ci´˝kich w py∏ach w przyziemnej warstwie powietrza na terenie rekreacyjnym
(Gmina Brenna); Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów,
1999; 5: 183-189.
54
Medycyna Ârodowiskowa - Environmental Medicine 2012, Vol. 15, No. 4
Jerzy Kwapuliƒski i wsp.: Ocena nara˝enia dzieci na wtórnà emisj´ niklu, o∏owiu i miedzi pochodzenia Êrodowiskowego
13. Miros∏awski J., Rzepka J., Kwapuliƒski J.: Zjawisko wtórnego
pylenia jako zagro˝enie cywilizacyjne dzieci i m∏odzie˝y (w:)
Szymaƒska A.M., Krzy˝ak-Szymaƒska E. (red.): W kierunku
bezpiecznego ˝ycia dzieci i m∏odzie˝y. Materia∏y z V Konferencji Naukowej, Katowice, 7-8 listopada 2005 r. GórnoÊlàska
Wy˝sza Szko∏a Pedagogiczna im. Kardyna∏a Augusta Hlonda,
Mys∏owice 2007: 160-183.
14. Rzepka J., Nogaj E., Kwapuliƒski J., Rochel R., Bogunia M.:
Zjawisko wtórnej emisji Pb i Cd jako zagro˝enia cywilizacyjnego dzieci i m∏odzie˝y (w:) Szymaƒska A.M., Krzy˝ak-Szymaƒska E. (red.): W kierunku bezpiecznego ˝ycia dzieci i m∏odzie˝y.
Materia∏y z V Konferencji Naukowej, Katowice, 7-8 listopada
2005 r. GórnoÊlàska Wy˝sza Szko∏a Pedagogiczna im. Kardyna∏a Augusta Hlonda, Mys∏owice 2007; 184-195.
15. Szymczak W., Szeszenia-Dàbrowska N.: Szacowanie ryzyka
zdrowotnego zwiàzanego z zanieczyszczeniem Êrodowiska; Biblioteka Monitoringu Ârodowiska, Warszawa 1995.
16. Baraƒski B., Szymczak W.: Podstawy metody oceny ryzyka
zdrowotnego. Wyd. Instytut Medycyny Pracy, ¸ódê 1995.
17. Wcis∏o E., Ioven D., Kucharski R., Szczuj J.: Human health risk
assessment case study: an abandonem metal smelter site in Poland. Chemosphere 2002; 47: 507-515.
18. Inspekcja Ochrony Ârodowiska: Monitoring t∏a zanieczyszczenia atmosfery w Polsce dla potrzeb EMEP i GAW/WMO, Raport Syntetyczny 2008, Warszawa 2009.
19. Stewart K.: Surface Contamination (in:) B.R. Fish (ed.) Proc. of
a Symp. Healt at Gatlinburg, Pergamon Press, Oxford 1967;
63-74.
20. Endler Z., Markiwicz K., Michalczyk J., ZawartoÊç metali ci´˝kich w liÊciach, kwiatach i owocach bzu czarnego; WiadomoÊci
Zielarskie, 1989; 2, 5-6.
21. Szymczykiewicz K.: Toksykologia py∏ów. Instytut Medycyny
Pracy w PrzemyÊle W´glowym i Hutniczym, Sosnowiec 1978.
22. Endler Z., Michalczyk J., Markiwicz K.: Wp∏yw spalin pojazdów samochodowych na kumulacj´ toksycznych metali w liÊciach i owocach g∏ogu; Herba Polonica, 1987, 4, 254.
23. US EPA: Integrated Risk Information System, A-Z list of Substances, http://cfpub.epa.gov/ncea/iris/index.cfm?fuseaction=
iris.showSubstanceList (28.12.2011).
24. Ferreira-Baptista L., De Miquel E.: Geochemistry and risk assessment of street dust in Luanda, Angola: A tropical urban
environment, Atmos Environ 2005; 39: 4501-4512.
25. Trojanowska M., Âwietlik. R.: Inhalacyjne nara˝enie Êrodowiskowe mieszkaƒców miast Polski na metale ci´˝kie Kadm i nikiel oraz arsen; Medycyna Ârodowiskowa, 2012; 15, 2; 33-40.
Adres do korespondencji:
Prof. dr hab. Jerzy Kwapuliƒski
Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Ârodowiskowego
41-200 Sosnowiec, ul. KoÊcielna 13
tel. 32 266 06 40