IZVORNI ZNANSTVENI RAD SIGURNOST 55 (1) 9-17 (2013) V. Vađić, S. Žužul, J. Rinkovec, G. Pehnec* METALI U SITNIM ČESTICAMA U ZRAKU ZAGREBA UDK 546.4/.6

Транскрипт

1 IZVORNI ZNANSTVENI RAD V. Vađć, S. Žužul, J. Rnkovec, G. Pehnec* METALI U SITNIM ČESTICAMA U ZRAKU ZAGREBA UDK 546.4/.6: ]( ) PRIMLJENO: PRIHVAĆENO: SAŽETAK: S praćenjem metala olova, kadmja mangana u ukupnm lebdećm započelo se u Zagrebu godne, a mjerenja su se provodla od do godne. Praćenje koncentracja olova u započelo je kao stražvačk projekt godne, na jednoj mjernoj postaj u sjevernom djelu grada. Na osnov Zakona o zaštt zraka podzakonskh propsa praćenje olova, kadmja mangana u započelo je godne, a praćenje nkla arsena u godne kao do službene mjerne mreže za praćenje kval zraka. Mjerenje se provod na pet mjernh postaja smješnh u sjevernom, zapadnom, stočnom južnom djelu u centru grada. S određvanjem olova, kadmja, mangana, nkla arsena u započelo se godne kao stražvačk projekt. Mjerenja se provode u sjevernom djelu grada. U ovom radu prkazan su prv prelmnarn rezultat mjerenja metala u tjekom sječnja veljače godne. Ključne rječ: olovo, kadmj, mangan, nkal, arsen UVOD Epdemološke studje pokazale su da velčna čestca njhov kemjsk sastav maju glavnu ulogu u negatvnom utjecaju lebdećh čestca na zdravlje ljud. Kada zrak ulaz u organzam, krupnje čestce mpaktraju se na nosnm dlačcama l talože na sluzokož nosa, ždrjela grla, nakon čega se najčešće mehančk otklanjaju khanjem l brsanjem nosa. Manje čestce prodru dublje u respratorn trakt u torakalnu regju. *Dr. sc. Vladmra Vađć (vvadjc@m.hr), dr. sc. Slva Žužul, dpl. ng. kem., Jasmna Rnkovec, dpl. ng., dr. sc. Gordana Pehnec, Insttut za medcnska stražvanja medcnu rada, Ksaverska c. 2, Zagreb. Depozcja čestca u respratornom traktu je funkcja ekvvalentnog aerodnamčkog promjera čestca. To je jedan od razloga što se odustalo od određvanja koncentracje ukupnh lebdećh čestca kao relevantnog podatka za ocjenu zdravstvenh učnaka (Šega, 2004.). U Republc Hrvatskoj ukupne lebdeće čestce njhov sastav mjerle su se prema Zakonu o zaštt zraka Uredb o preporučenm grančnm vrjednostma kakvoće zraka do kraja godne. Prema Zakonu o zaštt zraka Uredb o grančnm vrjednostma onečšćujućh tvar u zraku u službenom montorngu od godne određuju se čestce (čestce čj je aerodnamčk promjer manj od 10 mkrona) metal olovo, kadmj, mangan, nkal arsen u. U važećm propsma Republke Hrvatske postoj grančna vrjednost za čestce (čestce čj je aerodnamčk promjer manj od 2,5 mkrona), al ne postoje grančne vrjednost za metale u njma. 9

2 V. Vađć et al.: Metal u stnm... Za najstnje zbog toga najopasnje čestce (čestce čj je aerodnamčk promjer manj od 1 mkrona) u zakonskm propsma ne postoj grančna vrjednost. UZORAK I METODA Za praćenje trenda godšnjh koncentracja metala u, na pet mjernh postaja smješnh u sjevernom, zapadnom, stočnom južnom djelu u centru grada, uzorc čestca sakupljan su tjekom 24 sata z prblžnog volumena zraka od 100 m 3 na membranske fltar papre. Nakon gravmetrjskog određvanja mase čestca uzorak se otopo u koncentrranoj duščnoj kseln, a zatm je ta kselna sparla, a ostatak se otopo u 1-molarnoj otopn duščne kselne. U toj otopn metal su se analzral metodom spektrometrje atomske apsorpcje (AAS). Započelo se stražvačkm projektom na jednoj mjernoj postaj u sjevernom djelu grada Zagreba u godn s određvanjem olova, kadmja, arsena, mangana nkla u frakcj lebdećh čestca da b se odredle koncentracje metala u pojednm frakcjama lebdećh čestca. Uzorc metala u lebdećm sakupljan su na kvarcne fltre tjekom 24 sata prossavanjem oko 50 m 3 zraka. Sakupljen uzorc lebdećh čestca razoren su uz duščnu kselnu mkrovalove, a sadržaj metala određen je spektroskopjom masa uz nduktvno spregnutu plazmu (ICP-MS). Za analzu su odabran zotop mase 55 za mangan, 60 za nkal, 75 za arsen, 114 za kadmj 206 za olovo. Uzorc su analzran uz dodatak unutarnjh standarda za što su upotrjebljen skandj, germanj rodj. Donja granca određvanja bla je 0,48 ng m -3 za Mn, 0,42 ng m -3 za Pb, 0,30 ng m -3 za N, 0,090 ng m -3 za As 0,022 ng m -3 za Cd. U Republc Hrvatskoj bezolovn benzn počeo se korstt godne, a udo potrošnje bezolovnog benzna povećavao se oko 5-10 % svake godne je njegov udo godne dosegao 70 % (Fugaš, 2001.). U Republc Hrvatskoj olovn benzn vše se ne upotrebljava od sječnja godne. Uporaba bezolovnog benzna ma najveć utjecaj na padajuć trend olova u zraku Zagreba. Na slc 2 prkazan je trend srednjh godšnjh koncentracja olova u u Zagrebu od do godne zmjeren na pet mjernh postaja. Iako se od godne olovn benzn vše ne upotrebljava u Republc Hrvatskoj, dalje je zablježen lagan trend pada masenh koncentracja olova u zraku na svh pet mjernh postaja u Zagrebu. Na slc 3 prkazan je trend srednjh godšnjh koncentracja kadmja, a na slc 4 mangana u u Zagrebu od do godne na svh pet mjernh postaja. Na slc 5 prkazan je trend srednjh godšnjh koncentracja arsena, a na slc 6 nkla u u Zagrebu od do godne također na svh pet mjernh postaja. REZULTATI I RASPRAVA Na slc 1 prkazan je trend srednjh godšnjh koncentracja olova u u sjevernom djelu grada, tjekom 13 godna mjerenja. Mjerenja pokazuju zrazto padajuć trend koncentracja olova u zraku. Slka 1. Trend srednjh godšnjh koncentracja olova u u sjevernom djelu grada od do godne Fgure 1. Average annual lead concentratons n partcles n the northern part of town from 1999 to

3 V. Vađć et al.: Metal u stnm... Slka 2. Trend srednjh godšnjh koncentracja olova u u Zagrebu od do godne Fgure 2. Average annual lead concentratons n partcles n Zagreb from 2006 to 2011 S l k a 4. T r e n d s r e d n j h g o d š n j h k o n c e n t r a c j a mangana u u Zagrebu od do godne Fgure 4. Average annual manganese concentratons n partcles n Zagreb from 2006 to 2011 Slka 3. Trend srednjh godšnjh koncentracja kadmja u u Zagrebu od do godne Fgure 3. Average annual cadmum concentratons n partcles n Zagreb from 2006 to 2011 Slka 5. Trend srednjh godšnjh koncentracja arsena u u Zagrebu od do godne Fgure 5. Average annual arsenc concentratons n partcles n Zagreb from 2007 to

4 V. Vađć et al.: Metal u stnm... ljače godne na mjernoj postaj u sjevernom djelu grada. Na slc 10 prkazane su korelacje za kadmj, na slc 12 za mangan, na slc 14 za arsen na slc 16 za nkal zmeđu pojednog metala u. Slka 6. Trend srednjh godšnjh koncentracja nkla u u Zagrebu od do godne Fgure 6. Average annual nckel concentratons n partcles n Zagreb from 2007 to 2011 Srednje godšnje koncentracje mangana nkla pokazuju blag padajuć trend, dok srednje godšnje koncentracje kadmja arsena nemaju zražen trend, već samo varjacje u godšnjm koncentracjama tjekom razdoblja mjerenja. Slka 7. Masene koncentracje olova u Fgure 7. Mass concentratons of lead n and partcles Izmjerene koncentracje svh metala ble su nske, spod grančne vrjednost prema Uredb o grančnm vrjednostma onečšćujućh tvar u zraku je kvalta zraka u Zagrebu s obzrom na mjerene metale u zadovoljavala. Na slc 7 prkazane su srednje dnevne masene koncentracje olova u zmjerene tjekom sječnja veljače godne na mjernoj postaj u sjevernom djelu grada. Na slc 8 prkazana je korelacja zmeđu olova u olova u. Izmjeren statstčk obrađen podac pokazuju da se 88,5 % olova nalaz u u odnosu na olovo u, dok taj postotak za olovo u znos 56,8 % u odnosu na olovo u. Na slc 9 prkazane su srednje dnevne masene koncentracje kadmja, na slc 11 mangana, na slc 13 arsena na slc 15 nkla u zmjerene tjekom sječnja ve- Slka 8. Korelacja zmeđu olova u olova u Fgure 8. Correlaton between lead n and and lead n and partcles 12

5 V. Vađć et al.: Metal u stnm... Slka 9. Masene koncentracje kadmja u Fgure 9. Mass concentratons of cadmum n, and partcles Slka 11. Masene koncentracje mangana u, Fgure 11. Mass concentratons of manganese n and partcles Slka 10. Korelacja zmeđu kadmja u kadmja u Fgure 10. Correlaton between cadmum n and and cadmum n and partcles Slka 12. Korelacja zmeđu mangana u mangana u Fgure 12. Correlaton between manganese n and and manganese n and partcles 13

6 V. Vađć et al.: Metal u stnm... Slka 13. Masene koncentracje arsena u Fgure 13. Mass concentratons of arsenc n, and partcles Slka 15. Masene koncentracje nkla u Fgure 15. Mass concentratons of nckel n, and partcles Slka 14. Korelacja zmeđu arsena u arsena u Fgure 14. Correlaton between arsenc n and and arsenc n and partcles Slka 16. Korelacja zmeđu nkla u nkla u Fgure 16. Correlaton between nckel n and and nckel n and partcles 14

7 V. Vađć et al.: Metal u stnm... Na osnov zračunath korelacja u Tablc 1 prkazan je postotak svh mjerenh metala u u odnosu na koncentracju metala u. Tablca 1. Postotak metala u u odnosu na njhovu koncentracju u Table 1. Percentage of metals n and partcles n relaton to ther concentraton n partcles Metal Pb 88,5 56,8 Cd 86,3 61,4 As 69,5 37,4 N 60,7 42,6 Mn 44,5 24,2 Najveć postotak metala u u odnosu na je kod olova znos 88,5 %. Za kadmj taj je postotak 86,3 %, za arsen 69,5 %, za nkal 60,7 % za mangan 44,5 %. Najveć postotak metala u u odnosu na je kod kadmja 61,4 %, zatm sljed kod olova 56,8 %, nkla 42,6 %, arsena 37,4 % mangana 24,2 %. Dobven podac pokazuju da se velk postotak metala, naročto olova kadmja, nalaz u stnm koje su vrlo štne za ljudsko zdravlje. Rezultat određvanja koncentracja metala u postotak pojednog metala u prema koncentracj u u skladu je s lraturnm podacma određvanja th odnosa u Italj (Lonat et al., 2005.), na stočnom Medranu (Mamane et al., 2008.), u Švedskoj (Furusjö et al., 2007.), Irskoj (Byrd et al., 2010.), Belgj (Bencs et al., 2010.), Španjolskoj (Moreno et al., 2006.; Querol et al., 2008.) u Francuskoj (Alleman et al., 2010.). U lratur uglavnom nema radova s raznama koncentracja ponašanjem metala u, jer su se određvanja sastava tako stnh čestca k počela provodt. ZAKLJUČAK Srednje godšnje koncentracje metala mjerenh na pet mjernh postaja u Zagrebu smješnh u centru grada u njegovom sjevernom, zapadnom, stočnom južnom djelu pokazuju kod olova, mangana nkla padajuć trend koncentracja tjekom godna mjerenja. Srednje godšnje koncentracje kadmja arsena ne pokazuju zražen trend, već samo varjacje u godšnjm koncentracjama tjekom razdoblja mjerenja. Epdemološke studje pokazuju da velčna čestca njhov kemjsk sastav maju najveću ulogu u toksčnost čestca. Prv rezultat mjerenja metala u pokazuju da se kod olova 88,5 % olova nalaz u, a 56,8 % u u odnosu na olovo u. Kadmja u ma 86,3 %, a 61,4 % u u odnosu na kadmj u. Arsen se nalaz u 69,5 %, a 37,4 % u u odnosu na arsen u. U nkla ma 60,7 %, a 42,6 % u u odnosu na nkal u. Kod mangana se 44,5 % mangana nalaz u, a 24,2 % u u odnosu na mangan u. Postotak metala u u odnosu na koncentracje u može također ukazvat na zvor emsje. Zbog toga se montorng metala u nastavlja na jednoj mjernoj postaj u sjevernom djelu Zagreba. LITERATURA Alleman, L.Y. et al.: metal concentratons and source dentfcaton usng postve matrx factorzaton and wnd sectorng n a French ndustral zone, Atmospherc Research, 96, 2010., Bencs, L. et al.: Apprasal of measurement methods, chemcal composton and sources of fne atmospherc partcles over sx dfferent areas of Northern Belgum, Envronmental Polluton, 158, 2010.,

8 V. Vađć et al.: Metal u stnm... Byrd, T., Stack, M., Furey, A.: The assessment of the presence and man consttuents of partcula matr n mcrons ( ) n Irsh, rural and urban ar, Atmospherc Envronment, 44, 2010., Fugaš, M., Hršak, J.: Promet kao zvor onečšćenja zraka. U: Zbornk radova, Smpozj Ekologja medcna u prometu, Zagreb, Furusjö, E., Srnbeck, J., Cousns, A.P.: source characrzaton at urban and hghway roadsde locatons, Scence of the Total Envronment, 387, 2007., Lonat, G., Guglano, M., Bull, L.R., Tardvo, R.: Major chemcal components of PM 2.5 n Mlan (Italy), Atmospherc Envronment, 39, 2005., Mamane, Y., Perrno, C., Yossef, O., Catrambone, M.: Source characrzaton of fne and coarse partcles at the East Medrranean coast, Atmospherc Envronment, 42, 2008., Moreno, T. et al.: Varatons n atmospherc PM trace metal connt n Spansh towns: Illustratng the chemcal complexty of the norganc urban aerosol cocktal, Atmospherc Envronment, 40, 2006., Querol, X. et al.: Spatal and mporal varatons n arborne partcula matr ( and PM 2.5 ) across Span , Atmospherc Envronment, 42, 2008., Šega, K.: Lebdeće čestce (Aerosol), Gospodarstvo okolš, 66, 2004., U r e d b a o p r e p o r u č e n m g r a n č n m vrjednostma kakvoće zraka, N.N., br. 101/1996. U r e d b a o g r a n č n m v r j e d n o s t m a onečšćujćh tvar u zraku, N.N., br. 133 /2005. Zakon o zaštt zraka, N.N., br. 48/1995., 178/

9 V. Vađć et al.: Metal u stnm... MONITORING OF METALS IN FINE PARTICULATE MATTER IN ZAGREB AIR SUMMARY: Montorng of metals lead, cadmum and manganese n total suspended partcula matr stard n 1971 n Zagreb and contnued untl Montorng of lead n partcles stard n 1999 at one measurng s n the northern part of the cty as an ndependent research project. In correspondence wth the Croatan Ar Procton Acts, montorng of lead, cadmum and manganese n partcles n Zagreb stard at the begnnng of 2006, whle montorng of nckel and arsenc stard at the begnnng of 2007, as a part of the offcal ar qualty montorng network. Montorng was carred out at fve measurng ss locad n the cty centre and n the northern, southern, wesrn and easrn parts of the cty. Snce 2011 montorng of lead, cadmum, manganese, arsenc and nckel n and partcles has been gong on as an ndependent research project. Montorng s conducd at one measurng s n the northern part of the cty. The paper also presents the prelmnary results of metal montorng n, PM 2.5 and partcles from January to February Key words: lead, cadmum, manganese, nckel, arsenc Orgnal scentfc paper Receved: Accepd: