Magneettinen biomonitorointi liikenneperäisten ilmansaasteiden kartoittamisessa Turun ja Salon välisellä moottoritiellä

Abstract

Kasvavat liikennevirrat ja niistä aiheutuvat päästöt aiheuttavat vahinkoa luonnolle ja ihmisille kaupungeissa ja niiden välisillä liikennealueilla. Ilmanlaadun tutkimiseen on kehitetty perinteisten mittausasemien rinnalle uusia menetelmiä, kuten siirrännäiskasvien ja paikallisten kasvien magneettinen biomonitorointi. Tässä tutkimuksessa on tarkoitus selvittää jäkälien (Hypogymnia physodes) ja sammalpallojen (Sphagnum papillosum) magneettisen massasuskeptibiliteetin ja kemiallisen analyysin avulla miten kauas liikenneperäinen kuormitus ulottuu, mitkä ympäristötekijät vaikuttavat päästöjen leviämiseen sekä vertailla sammalpallojen ja in situ –kerättyjen jäkälien soveltuvuutta ilmanlaadun tutkimiseen. Tutkimusalueena on Turun ja Salon välinen moottoritieosuus. Moottoritien varrella on neljä tutkimuslinjaa sekä tien etelä- että pohjoispuolella, eli yhteensä kahdeksan linjaa. Tutkimuslinjat ovat 250 metrin mittaisia ja kullakin linjalla on viisi tutkimuspistettä. Sammalpallot altistuivat ilmansaasteille noin viiden viikon ajan. Molemmista näytetyypeistä määritettiin magneettinen massasuskeptibiliteetti sekä erikseen määritetyiltä näytteiltä alkuainepitoisuudet kemiallistesti, joiden perusteella arvioitiin ilmanlaatua tutkimuslinjoilla. Sammalpallojen magneettinen suskeptibiliteetti tutkimuspisteiden välillä vaihteli -0,65 – 10,75 suskeptibiliteetin ollessa korkeinta lähempänä tietä. Jäkälänäytteiden suskeptibiliteetti vaihteli -1,3 – 42. Myös jäkälänäytteissä suskeptibiliteetti oli korkeinta tien läheisyydessä ja pienintä kaukana tiestä. Alkuaineista näytteissä oli eniten kalsiumia, kaliumia, rautaa, natriumia ja titaania. Raskasmetalleista myös sinkkiä ja kuparia löytyi näytteistä paljon. Jäkälänäytteissä oli alkuaineita sammalpalloja selvästi enemmän natriumia lukuun ottamatta. Sammalpallot altistuivat liian lyhyen ajan ilmansaasteille, eivätkä ne ehtineet kerätä ilmansaasteita riittävästi. Jäkälät keräsivät tehokkaasti ilmansaasteita, mutta niiden avulla ei saatu yhtä hyvä spatiaalista resoluutiota kuin sammalpalloilla. Tulosten perusteella magneettisen suskeptibiliteetin avulla voidaan kartoittaa liikenneperäisiä ilmansaasteita. Liikenneperäinen kuormitus tutkimusalueella ulottui yli 250 metrin päähän, mutta voimakkain kuormitus ulottui 150 metrin päähän. Seuraavat alkuaineet voidaan tutkimuksen perusteella todeta olevan liikenneperäisiä: kupari, nikkeli, koboltti, rauta, kadmium, kromi, titaani ja natrium. Ympäristötekijöistä tuuli vaikutti selvästi tuloksiin. Puustolla ja pinnanmuodoilla ei ollut vaikutusta päästöjen leviämiseen tämän tutkimuksen perusteella.

Increasing traffic flows and the resulting emissions cause damage to nature and people in cities and traffic areas between them. New methods have been developed for the study of air quality alongside traditional monitoring stations, such as magnetic biomonitoring of transplant plants and local plants. The aim of this study is to find out through the magnetic mass-specific susceptibility and chemical analysis of lichens (Hypogymnia physodes) and moss bags (Sphagnum papillosum) how far the traffic-related pollution load extends, the environmental factors affecting the dispersion of emissions and to compare how suitable moss bags and in situ harvested lichens are in air quality research. The study area is the highway section between Turku and Salo. There are four transects along the highway both south side and north side of the road, eight lines together. Transects are 250 meters long and each line has five sampling points. Moss bags exposed to air pollutants for about five weeks. Magnetic mass-specific susceptibility and chemical tests for defining element concentrations made for both sample types, which were used to estimate air quality on transects. The magnetic mass-specific susceptibility of the moss bags between the sampling points varied from -0.65 to 10.75 where the susceptibility was highest at the closest to the road. Mass-specific susceptibility of lichen samples varied from -1.3 to 42. Lichen samples also had highest susceptibility at the closest to the road and the smallest distant from the road. Calcium, potassium, iron, sodium and titanium had the highest element concentrations. Zinc and copper had the highest heavy metal concentrations in both samples. Lichen samples had higher element concentrations in all elements than moss bags, except in sodium. Moss bags exposed to air pollution for too short time and did not sufficiently collect air pollutants. Lichens effectively collected air pollutants, but they did not produce as good spatial resolution as moss bags. Based on the results of this study, magnetic susceptibility can be used for map traffic-related air pollution. Traffic-related pollution dispersed in the study area over 250 meters, but significant load reached 150 meters. The following elements can be found to be traffic-related: copper, nickel, cobalt, iron, cadmium, chromium, titanium and sodium. On the environmental aspect, wind had a clear impact on the results. Woods and surface forms had no effect on the dispersion of emissions according this study.