Geneza pyłu PM1 i PM2.5 w zurbanizowanym rejonie nadmorskim


Pył zawieszony (PM) jest jednym z najważniejszych czynników przyczyniających się do zanieczyszczenia powietrza. Jego drobne (PM2.5) i ultra-drobne (PM1) frakcje, ze względu na penetrację dolnych dróg oddechowych mogą prowadzić do niekorzystnych skutków zdrowotnych.

Pomiary stężeń pyłów atmosferycznych wnoszą jedynie informację ilościową (dużo/mało), nie dając informacji jakościowej (skąd/dlaczego/kiedy). Analiza składu chemicznego tych aerozoli (węgiel organiczny [OC], węgiel pierwiastkowy [EC] i jony rozpuszczalne w wodzie) uzupełniona o ich sygnatury izotopowe węgla (δ13CTC), parametry meteorologiczne, wsteczne trajektorie mas powietrza HYSPLIT i modelowanie receptorowe PCA-MLRA może pozwolić rozpoznać istotne różnice w sezonowych stężeniach obu frakcji aerozoli i zidentyfikować potencjalne źródła/procesy, które wpłynęły na ich skład chemiczny.

Przeprowadzone badania w Gdyni (północna Polska) w okresie styczeń–marzec i wrzesień–październik 2022 wykazały zmienność sezonową i wpływ zarówno źródeł antropogenicznych, związanych głównie ze spalaniem paliw i działalnością rolniczą/nawozową, jak i źródeł naturalnych, w szczególności terygenicznych. Pomimo lokalizacji stacji pomiarowej w pobliżu strefy przybrzeżnej morza, w analizowanym okresie nie stwierdzono, aby woda morska była dominującym źródłem aerozoli w obu frakcjach wielkościowych, przyczyniając się odpowiednio do 9.2% i 4.6% całkowitej masy PM1 i PM2.5. Analiza PCA-MLRA wykazała, że spalanie paliw stanowiło średnio 77.9% i 83.7% całkowitej masy PM1 i PM2.5, podczas gdy działalność rolnicza stanowiła 9.5% i 9.1%. Niezależnie od pory roku kilka wskaźników – OC/EC, EC/TC, K+/TC i TC/SO42- – potwierdziło istotny wpływ spalania węgla, przy mniej istotnym wkładzie spalania biomasy. Istotne były również wtórne procesy w atmosferze. W przypadku aerozoli PM1 zauważono wyraźne wzbogacenie w izotop 13C w okresie grzewczym, co potwierdził IMB (wykres Keelinga, -25.05 ‰ ±0.21 ‰ i -25.90 ‰ ±0,28 ‰ odpowiednio w sezonie grzewczym i wegetacyjnym). Było to związane z wysokim zużyciem węgla na cele grzewcze. W przypadku aerozoli PM2.5 takiej wyraźnej tendencji nie zaobserwowano (-25.37‰ ±0.22 ‰ w sezonie grzewczym i -25.32 ‰ ±0.40 ‰ w sezonie wegetacyjnym). W okresie grzewczym stwierdzono również znaczny udział źródła mobilnego (stosunek NO3/nss SO42- równy 1.14). Z kolei w sezonie wegetacyjnym większe znaczenie było ze źródeł stacjonarnych (stosunek NO3/nss SO42- równy 0.34) i rolnictwa (około 2-krotnie wyższe stężenia K+ i Cl). Stężenia PM2.5 przekroczyły wytyczne WHO 34 razy, 18 razy w sezonie grzewczym i 16 razy w sezonie wegetacyjnym. Na podstawie charakterystyki chemicznej i danych meteorologicznych stwierdzono, że epizody wysokich stężeń PM1 i PM2.5 były prawdopodobnie spowodowane nakładaniem się lokalnych źródeł emisji (głównie związanej z celami grzewczymi, rolnictwem i transportem) oraz dalekiego transportu zanieczyszczonych mas powietrza z południowej Polski.


dr hab. Maciej Górka – profesor uczelni w Zakładzie Petrologii Eksperymentalnej, Instytutu Nauk Geologicznych zajmuje się naukowo szeroko rozumianą izotopową geochemią środowiskową, ukierunkowaną na badania zanieczyszczeń atmosferycznych i interakcji innych sfer z atmosferą. Jego zainteresowania badawcze koncentrują się między innymi na badaniach zanieczyszczeń gazowych (w tym GHGs), pyłowych i jonów wnoszonych z opadem do środowiska oraz wpływem antropopresji na jego stan wykorzystując do tego również niekonwencjonalne bioindykatory (jak sieci pajęcze, liście czy porosty).

Więcej informacji o artykule:

Górka M., Bezyk Y., Malinowska M., Sówka I., Rezler M., Lewandowska A., 2025, Chemical and isotopic genesis of fine and ultra-fine aerosols in the coastal urban atmosphere, Science of The Total Environment, 967 (2025) 178823

Projekt "Zintegrowany Program Rozwoju Uniwersytetu Wrocławskiego 2018-2022" współfinansowany ze środków Unii Europejskiej z Europejskiego Funduszu Społecznego

NEWSLETTER