Sofre i metalls pesants en fulles de Platanus x hybrida com a indicadors de la contaminació atmosfèrica a Barcelona

O sis, 5: 61-76 (1990) So e i me alls pesan s en ulles de Pla anus x hyb ida com a indicado s de la con aminació a mos 6 ica a Ba celona Ma ga ida Pa és* Cen e de Rece ca Ecoldgica i d'Aplicacions Fo es als. Uni e si a Au onoma de Ba celona 08193 Bella e a (Ba celona). Key wo ds: ai pollu ion. hea y me als, indus y, Pla anus x hib ida, sulphu , a ic, zoning. Abs ac . Sulphu and hea y me a1 con en in Pla anus x hyb ida lea es as indica o s o ai pollu- ion in Ba celona. Resul s a e p esen ed € om de measu emen o he con en o sulphu and o i e hea y me als ound in Pla anus x hyb ida lea samples ga he ed € om 37 s a ions h oughou he ci y o€ Ba celona in 1986. The means ound o he elemen s a e (mg kg-' dw): S, 5366; Fe, 216: Zn. 51; Pb, 27; Cu. 21; Cd. 0.15. The ela ionship is analyzed be ween hese a iables and he u ban a ic a iable as an indica o o he emission o pollu an s. This analysis is done based on he cons uc ion o simple linea eg ession models. In he case o lead, an exponencial unc- ion is p oposed. Subsequen ly, he da a ob ained is syn hesized in wo ac o s ( a ic and indus- y) by means o ac o analysis o he co ela ions. I has been concluded ha he beha iou o he samples om he a ious s a ions wi h espec o hese ac o s, is consis en wi h he ype o emission o pollu an s p edomina ing in he espec i e a eas. Finally, by means o clus e analy- sis, he deg ee o simila i y be ween he s a ions is quan i ied, and he s a ions a e b oken down in o g oups acco ding o simila beha iou o samples. Resum. Es p esen en els esul a s de les mesu es dels con ingu s de so e i cinc me alls pesan s, en mos es olia s de Pla anus x hyb ida ecollides el 1986 a 37 es acions de mos eig de la ciu a de Ba celona. Les mi janes obades pels elemen s són, en mg kg-', pes sec: S. 5366; Fe, 216; Zn, 51; Pb, 27; Cu, 21; Cd. 0.15. S'anali za la elació en e aques es a iables i el ansi u ba com a i dicado d'emissió de con aminan s mi jan~an eg essions lineals simples, i es p oposa una un- ció loga í mica pe al cas del plom. A con inuació, la in o mació disponible és sin e i zada en dos ac o s ( ansi i indús ia). mi jan~an una anhlisi ac o ial de co elacions. Es conclou que el compo amen de les es acions de mos eig espec e als esmen a s ac o s és cohe en amb el ipus d'emissió de con aminan s que p edomina en cada zona. Finalmen , una analisi de g ups (clus- e ), quan i ica el g au de simili ud en e les es acions i les ag upa en conjun s de compo amen semblan . In oducció La u ili zació dels ege als com a bioindicado s de con aminació a mos e ica es basa en el e conegu que aques s són in eg ado s en el emps dels con ami- " Ad e~a ac ual: ea de Salu Pública. Ajun amen de Ba celona. Pla~a Lesseps, 1.08023 Ba - celona. nan s de I'ai e i, pe an , que les anilisis mos en l'ambien al qual han es a so mesos en una epoca ecen (uns mesos en el cas dels caduci olis), i no sola- men el del momen . Aques és, pe an , un ipus de ece ca complemen a ia del con ol u ina i de la con aminació de I'ai e mi janqan les xa xes de mesu- a, I'in e ks del qual és el coneixemen de l'e olució dia ia dels ni ells d'im- missió. A aques a ca ac e ís ica p bpia dels bioindicado s de pol-lució de l'ai e, s'hi ha d'a egi el e que pe me en una desc ipció ca og i ica apida de la si- uació a un cos ela i amen baix, ja que no és necessa is una xa xa ins- al-lada de p esa de mos es. D'al a banda el nomb e d'es acions de mos eig es po ele a pe damun del nomb e d'es acions de mesu a d'immissió, la qual cosa pe me disposa d'un coneixemen més de alla de la dis ibució de la con aminació a la ciu a . L'objec iu d'aques eball és l'es udi de la elació en e els alo s obse - a s d'alguns bioindicado s de pol.luci6 a mos k ica i l'emissió, mi janqan l'a- nalisi de mos es ege als i la ca og a ia dels alo s ob ingu s. L'espkcie ege- al seleccionada ha es a Pla anus x hyb ida, pa icula men ben ep esen ada a la nos a ciu a . Els indicado s escolli s són les concen acions olia s de cinc me alls pe- san s (plom, cadmi, cou e, zinc i e o) i de so e. Aques s con aminan s in e- essen pe la se a oxici a , que causa e ec es ad e sos en la salu humana i en els ésse s ius en gene al. En el cas de la ciu a de Ba celona, l'in e es del co- neixemen dels me alls pesan s p o é, a més, del e que el 1986 no exis ien enca a dades dels ni ells d'immissió en l'ai e, de la majo ia d'aques s ele- men s (ac ualmen ja es mesu a el plom i el cadmi en algunes es acions), i am- poc no es enia una isió gene al de l'es a de la ege ació. Un dels elemen s es udia s que é més in e es és el plom, ja que les dades esul an s esde ind an, en un u u ela i amen immedia , his o iques, i un pun de e e encia pe a la comp o ació de la millo a ambien al que s'ha de p odui pe a I'aplicació del Reial Dec e igen a Espanya, pel qual es ebaixa de 0.6 g L-' a 0.4 g L-' el con ingu de plom a les gasolines, enin en comp e que aques da e és el maxim pe mes pe la CEE. D'al a banda, el Consell de Minis es a ap o a en da a 10 de desemb e de 1988 el nou con ingu maxim accep a , que passa de 0.4 g L-' a 0.15 g L-', egulació que en a 5 en igo 1'1 de juny de 1991. Pel que a a les ca ac e ís iques dels con aminan s es udia s, el so e es oba a l'a mos e a u bana, sob e o en o ma de SO2. En can i, els me alls pesan s es oben majo i a iamen en o ma solida, pa icu- lada, i o men pa dels anomena s ae osols. Una pa d'aques es pa icules enen mides comp eses en e 0.1 i 1 pm i omanen suspeses en l'a mos e a du- an pe íodes lla gs. Aquells ae osols o ma s pe pa ícules majo s a 1 pm es an subjec es a una signi ica i a deposició g a i acional i eben el nom de sedimen ables, ja que omanen en suspensió en l'ai e du an pe iodes de emps ela i amen cu s. El SO2 p o é sob e o de p ocessos indus ials i, a I'hi e n, de la u ili zació de combus ibles en cale acció. L'apo ació dels ehicles és SOFRE I METALLS PESANTS 63 meno , enca a que aquells que u ili zen gas-oil en p odueixen o qa més que els que u ili zen gasolina. Pel que a als me alls pesan s, aques s es gene en de o mes di e ses. La causa més impo an de la p eskncia del plom a l'a mos e a és, sens dub e. la combus ió de gasolines en ehicles, ja que aques o ma pa de l'addi iu an i- de onan emp a a 1'Es a espanyol. La p oducció de plom augmen a amb la eloci a i és més impo an en gasolines de majo oc ana ge. El gas-oil no en con é. Al es on s de Pb són els p ocessos emp a s en algunes indús ies i els p oduc es que en esul en, com és el cas de ba e ies de co xes, pin u es an ico - osi es (mini) i colo an s, p oduc es que apo en una pa no gens menysp ea- ble del Pb p esen a l'ai e u ba. El cadmi é o ígens indus ials mol di e sos, pe d és p odui' ambé en ce a mesu a pel ansi , ja que es oba als pneuma ics, adiado s, ba e ies, conduccions, e c. Una cosa semblan passa amb el cou e i amb el zinc. El p ime és ampliamen u ili za en la indús ia (ace s, conduccions elkc i- ques, e c.) pe o ambé és o igina pel ansi en o ma pa dels ens i de les conduccions elkc iques. El zinc, en can i, es gene a en els p ocessos de ab i- cació, de ecupe ació i d'ús de pneuma ics, de pas illes de e i de gal ani za s. Finalmen , el e o és un me all ampliamen u ili za i és pe aixo que se'l con- side a ubiqüi a i. Cal, a més, conside a al es ocus gene ado s de o ipus de me alls, com pe exemple les indús ies de e alla i undició i els incine ado s d'escomb a- ies; a Ba celona aques s ocus es oben a San And eu, la Ve neda i el Poble- nou. D'al a banda, els co xes són p oduc o s de me alls mol di e sos ja que aques s o men la se a ca osse ia, són addi ius dels olis lub ican s, e c. Els co xes de gas-oil p odueixen més pa icules que els de gasolina (en igual a de condicions de 30 a 100 egades més). El e que o els me alls puguin se p o- du'i s an pel ansi com pe la indús ia no in o ma del ipus d'o igen p edo- minan pe a cada me all a la ciu a de Ba celona; aques ac o depen sob e- o dels ipus d'ac i i a s indus ials que es donin i de la se a impo ancia. Les zones amb ansi dens enen una g an quan i a de pa icules en l'ai e, malg a que pa d'aques es no hagin es a di ec amen gene ades pels ehi- cles, sinó impo ades. Aixo és a causa de la capaci a dels ehicles d'ele a les pa icules diposi ades a les supe ícies ei'nes, i de e o na -les a l'a mos e a. Mos eig El eball de camp es a eali za en dues e apes. La p ime a ecollida de ulles de pla an d'omb a es a e a inal de juliol de 1986 (dies 26 al 31), i la segona a p incipi de no emb e del ma eix any (dies 6 al 8). El pla de mos eig p e enia ob eni in o mació sob e ulles de pla ans d'omb a, ei'ns d'es acions de mesu- a de con aminació de l'ai e, de 1'Ajun amen de Ba celona, i sob e l'es a de les ulles de pla an de o a l'a ea geog a ica ocupada pe la ciu a , mi an d'as- soli la cobe u a d'un maxim de zones di e en s (indús ia, u bani zació, zones e des, e c.) i d'a ees amb olums de ansi ben di e sos. Les mos es de ulles de pla ans d'omb a es an p end e escollin un a b e pe es ació i a una alqada ap oximada de 4 m. Aques c i e i a se segui amb les limi acions e iden s que el po de cada a b e compo a. Les ulles ecolli- des es a en comple amen desen olupades. Es. an p end e ulles d'un o al de 37 es acions de mos eig, la locali zació de les quals es mos a a la Figu a 1 i a ja Taula 1, jun amen amb els olums de ansi als quals es an so meses. Analisis químiques Les mos es s'asseca en a l'es u a a 80 OC, es i u a en i s'incine a en a la mu la, a 400 "C. Les cend es ob ingudes pe aques ac amen es an dige i amb acid ní ic 1 N; a con inuació es an il a i dilui ins a 25 mL. Així la mos a queda p epa ada pe llegi -ne les concen acions mi janqan kcniques espec o o omk iques, i es a u ili za la kcnica del plasma d'inducció pe a Pb i Cd i l'abso ció a omica pe a Cu, Zn i Fe. Pel que a a les limi acions de les kcniques emp ades, cal assenyala que el Figu a I. Si uació de les es acions de mos eig a la ciu a de Ba celona. SOFRE I METALLS PESANTS Taula 1. Es acions: locali zació i olums de ansi . Núm. Locali zació Volums de ansi " I c/Josep Canale a (San Ge asi) 2000 2 Plaga A ós (Sa ii) 9800 3 cNo di Gi ona (Ped albes) '12100 4 c/Angel Guime a (Les T es To es) 2000 5 Plaga Comas (Les Co s) 2500 6 Plaqa Comas (Les Co s) 2000 7 Via Augus a (Sa i&) 23000 8 Plaga Lesseps (G acia) 43000 9 C a. de San s (San s) 32000 10 A da. Roma (Eixample) 100000 11 Plaqa D Fe e Cajigal (Eixample) 30000 12 C/ U gell (Esc. Ind.) (Eixample) 5000 13 C/ Balmes (La Bonano a) 23000 14 C/ A agó (Eixample) 1 16000 15 C/ B uc (Eixample) 97000 16 Plaga Ca alunya (Eixample) 93000 17 C/ Vila i Vila (El Poble Sec) 5000 18 Pla del Palau (Ciu a Vella) 50000 19 Pg. Ci cum al.lació (Ciu a Vella) 39000 20 Pg. Lluís Companys (Ciu a Vella) 13700 2 1 C/ F ancesc A anda (Fo Pius) 2500 22 Pg. Ca les I (Fo Pius) 15000 23 C/ Pau Cla is (Eixample) 48000 24 C/ Ma ina (Sag ada Família) 31000 25 C/ San A. M. Cla e (Guina dó) 47500 26 Plaga Valen í Almi all (El Clo ) 2000 27 C/ And ade (La Ve neda) 2000 28 cl Flu ii (E1 Poblenou) 3000 29 Plaga D J. T ue a (EI Poblenou) 13500 30 C/ Ma esme (Ba i del Besbs) 5000 31 C/ Llull (Ba i del Besbs) 6000 32 Plaga O ila (San And eu) 23500 33 Plaga O ila (San And eu) 23500 34 Plaga Fon de la Mulassa (Ho a) 2000 35 C/ Modolell (San Ge asi) 10000 36 Pg. Lluís Companys (Ciu a Vella) 13700 37 Pa c de la Ciu adella (Ciu a Vella) 2000 " Vehicles dia-' a les es acions de mos eig, 1986. S'ha assigna el alo de 2000 a les es acions amb alo s in e io s a 2000 ehicles dia-'. Elabo a segons dades de ~'A ea de T anspo s i Ci culació de I'Ajun amen de Ba celona. cadmi és un me all mol ola il i que aques e , jun amen amb les baixes con- cen acions p esen s a les ulles, en di icul a la in e p e ació. Pel que a a l'analisi del so e, un cop les ulles assecades i i u ades, es a p ocedi a la incine ació de la mos a amb mic ocama a de combus ió d'oxi- gen emp an una solució d9H202 com a cap ado a pe e passa o el so e a la o ma de SO2. El con ingu o al de so e s'anali za pe u bidime ia amb clo u de ba i. Com que no s'ha aplica a les ulles cap p océs de en a , les mesu es de me alls i so e an e e kncia als con aminan s diposi a s damun la supe ície olia i als elemen s que es oben als eixi s in e ns. Analisi es adís ica Pe a la consecució dels objec ius ja esmen a s s'han u ili za la eg essió lineal simple i l'analisi mul i a ian , en conc e l'analisi ac o ial de co elacions i l'analisi de g ups (clus e ). Les a iables amb que s'ha eballa en la eg essió són els ni ells de plom, cadmi, e o, cou e, zinc i so e (en mg kg-' pes sec) en les mos es olia s, com a a iables dependen s, i la a iable ansi com a explica i a (mi jana dia ia de ehicles en una es ació, el 1986). Pe calcula el olum de ansi al qual ha es a so mesa una es ació de p esa de mos es ege als, s'ha ingu en comp e el e que les pa ícules me a1.liques p odui'des o aixecades pels co xes a ec en sob e o una anja de 40 m, comp a s des del ocus. Pe an , en casos jus i ica s s'ha a egi al olum de ansi de la ia de I'es ació d'es udi, el olum de ansi de la ia p ope a. S'han assaja al es a iables explica i es, com a a els ni ells d'immissió de ums i SO2 a les es acions municipals de mesu a de con aminació de I'ai e, pe o els esul a s són més limi a s, en pa p obablemen a causa que el nom- b e d'obse acions disponibles pe al ac amen es adís ic es edueix conside- ablemen (de 72 a 21). No ha es a possible u ili za dades d'immissió de me alls pesan s en I'ai e u b8, ja que el 1986 només es mesu a a el Pb en dues es acions de la ciu a . Com que els me alls són un dels componen s dels ums, els ni ells d'immissió d'aques s hau ien de se una bona a iable explica i a dels me alls pesan s en mos es olia s, pe o exis eix la limi ació ci ada. El ansi s'ha imposa , pe la se a condició de p oduc o d'una pa mol impo an dels ums de la ciu a , com la a iable indicado a de me alls més adequada. En la cons ucció de les eg essions s'ha eballa amb un maxim de 72 ob- se acions, i s'han ac a conjun amen les dades de juliol i les de no emb e co esponen s a les 36 es acions de mos eig de les quals es disposa de dades. A més de les eg essions que elacionen cada me all i el so e amb la a iable ansi s'han cons ui' models de eg essió en e me alls, pe al d'anali za -ne les co elacions pe pa elles. Pel que a a l'analisi ac o ial i a l'analisi de g ups (clus e ), aques es s'han eali za amb qua e a iables de me alls pesan s, excloen el Cd de l'analisi un cop conegu el seu alo de comunali a , la qual cosa mani es a que una bona pa de la in o mació queda als esidus. Es p esen en dues analisis ac o- ials, una que inclou o es les dades i una al a que inclou exclusi amen les del SOFRE I METALLS PESANTS 67 mes de no emb e, ja que en aques a millo en els esul a s. Pe al que els ac- o s esul in més ben ep esen a s s'ha eali za una o ació de ipus Va imax. Les pun uacions esul an s de l'analisi ac o ial són u ili zades pe e l'a- nalisi de g ups, eali zada pe un p ocedimen de ipus je a quic acumula iu. amb dis ancia euclidiana i pel me ode d'anilisi de simili uds en e els g ups (a e age linkage be ween g oups). - Resul a s i discussió Desc ip o s de les a iables Segons els desc ip o s esul an s de les dades ob ingudes (Taula 2). els di e- en s me alls enen abundancies ela i es mol di e en s. A enen les mi ja- nes, esul en de més a menys pes: Fe, Zn, Pb, Cu i Cd. Les concen acions dels elemen s oscil.len en e ma ges o qa amplis: pe cou e i cadmi la elació és d'l a 38 i d'l a 37, espec i amen . Pel plom és de 1 a 22, d'l a 12 pel Zn i d'l a 11 pel Fe. En el cas del S és de 1 a 7. Els ni ells oba s pe al es au o s d'elemen s es udia s en ege als con- ex uali zen els esul a s de Ba celona. Conc e amen pel que a al S es egis- a en alo s en e 7850 i 920 mg kg-' pes sec, en ulles de Pinus syl es is, se- gons la dis ancia a la cen al k mica de 'Ce cs (Fe és 1986). El Fe i el Zn han . es a mesu a s en Que cus ilex al Mon seny; els alo s de Fe oscil-Ien (segons eda s olia s) en e 118 i 223 mg kg-', pes sec, i els de Zn, en e 22 i 49 mg kg-' , pes sec (Ca i a 1986). D'al a banda, a la ciu a de B ussel.les (Denaeye e al. 1978) es oba en alo s de 77 mg kg-', pes sec, pe a Pb i de 20 mg kg-I , pes sec, pe a Cu, en Que cus obu . Finalmen , pe Cd es an obse a alo s comp esos en e 0.04 i 0.30 mg kg-', pes sec, en g amínies dels ol an s de les au opis es de Mad id (Rod íguez & Ma iño 1980). Taula 2. Concen acions d'elemen s en ulles de pla an d'omb a a Ba celona". En mg kg-' (pes sec). Va iable Valo Valo Mi jana Des iació N. d'obse - maxim mínim ípica acions a Els alo s de les mi janes i de les des iacions ípiques es donen amb in e als, ja que s'han calcula segons el nomb e d'obse acions de cada cas. Vehicles dia-'. " S'ha assigna el alo 0.02 a o es aquelles es acions amb alo s C0.05. Taula 3. Reg essions en e les concen acions de me alls pesan s en ulles de pla an a Ba celona (y. en mg kg-') i la in ensi a de ansi (x, en ehicles dia-'). El model és y=a+bx. Elemen . - -- a P obabili a del es F. En aques a eg essió, la a iable independen és el loga i me de la in ensi a de an- si . Taula 4. Es adís ica dels models de eg essió amb les a iables me alls pesan s com a dependen s. Model 2 N. obs. Model 2 N. obs. Models de eg essió A la Taula 3 es p esen en els esul a s dels models de eg essió es udia s, p e- nen com a a iable explica i a el ansi , i a la Taula 4, els esul a s dels mo- dels en que les a iables p edic o es són els ma eixos me alls. La p e ensió de I'analisi eali zada ou comp o a l'exis hcia d'una co elació posi i a en e ansi i me alls i so e, i desc iu e la o qa d'aques a associació, com ambé la o ma. De momen es a & e e kncia conjun a als dos models e e i s al Pb i desp és s'anali za an sepa adamen . Una p ime a dada a obse a , a la Taula 3, és la conco danqa en e els sig- nes espe a s dels coe icien s de eg essió i els ob ingu s. Pel e de se o s ells posi ius, con i men la hipb esi que, com més ansi , més me alls a l'a mos e a pe a o s els casos. Pel que a als coe icien s de co elació 1-2, aques s posen de mani es que, pe al plom, un 56-58% del o al de la a iabili a és explicada pe la a iable p edic o a. El cadmi, el cou e i el so e queden escassamen explica s pe la a iable insi , i Zn i Fe queden en un es adi in e medi. Els coe icien s de eg essió són signi ica i amen di e en s de ze o en els SOFRE I METALLS PESANTS T ans l x 1000 (V h cl s / dial Log Plom Lag. T ansi I PbNo I - Cu No 3-ZnNo 4 -Fe NO" Figu es 2-4. 2) Nú ol de pun s i ec a de eg essió en e plom i insi . 3) Nú ol de pun s i ec a de eg essió en e log-plom i log- insi . 4) Si uació dels me alls pesan s espec e als ac o s ( ac o 1. abcissa; ac o 2, o denada). ambé la cu a en la eali zació de les anilisi químiques a M. Ab il, P. Comin i T. Co ellano i de les igu es a LI. Duelo. També s'han de e cons a les acili a s pe eali za I'es udi i la in o mació que ens an p opo ciona el Se ei de Pa cs i Ja dins, el Se ei d'o dena~ió i Segu e a Vial de I'A ea de T anspo s i Ci culació. i el Se ei de Vigilincia Ambien al de I'A ea de Salu Pública, o s ells de ['Ajun amen de Ba celona. La eali zació d'aques es udi ha es a! possible g acies a un Aju a la Rece ca de la Caixa de Ba celona, con oca b ia de I'any 1985. Bibliog a ia Denaeye , S., Kumme , J., & Rondia, D. 1978. La pollu ion a mosphé ique dans I'e- cosys i me u bain b uxellois. Eche ina de I1En i onnemen . Agglomé a ion de B uxelles. B uxelles. Fe és, L. 1986. E ec es de les emissions de SO2 de la cen al k mica de Ce cs (Al Be guedi) sob e els boscos de Pinus syl es is L. O sis 2: 97-102. Rod íguez, J., & Ma iño, M. 1980. Es udio de la con aminación de suelos y plan as po me ales pesados en 10s en o nos de las au opis as que con luyen en Mad id. 111. Con aminación de plan as. Anales de Eda ologia y Ag obiologia 12: 2117- 2126. Manusc i ebu el ma G de 1989.