Sažetak | Onečišćenje zraka je globalni problem koji uzrokuje brojne posljedice po ljudsko zdravlje i okoliš. Dokazano štetne učinke imaju lebdeće čestice u zraku, osobito one ekvivalentnog aerodinamičkog promjera manjeg od 10 μm (PM10) i 2,5 μm (PM2,5), koje mogu u svom sastavu sadržavati brojne toksične tvari. Policiklički aromatski ugljikovodici (PAU) su spojevi od posebnog interesa zbog svog štetnog kancerogenog djelovanja, dok poliklorirani bifenili (PCB) i organoklorovi pesticidi (OCP) pripadaju grupi postojanih organskih onečišćujućih tvari koje karakterizira postojanost, bioakumulacija i toksičnost. Atmosfersko taloženje, uključujući suho i mokro taloženje, koje je ključno za uklanjanje onečišćujućih tvari iz zraka, može imati negativne učinke na ekosustave i posredno na ljudsko zdravlje. Štetni organski spojevi dospijevaju u tlo putem prirodnih procesa taloženja i ljudskom aktivnošću kao što je izlijevanje nafte, neodgovarajuće odlaganje otpada ili uslijed požara. U prvom dijelu istraživanja provedena su preliminarna ispitivanja koja su obuhvatila različite metode priprave uzoraka za određivanje PAU-a, PCB-a i OCP-a u lebdećim česticama u zraku, ukupnoj taložnoj tvari (UTT) i tlu. Postupci kojima je bilo moguće optimalno istovremeno odrediti spojeve iz sve tri grupe primijenjeni su na uzorke UTT-a, frakcije lebdećih čestica PM10 i tla s različitih lokacija u Gradu Zagrebu i okolici. Tijekom tri godine (2020. – 2023. godina) kontinuirano su sakupljani mjesečni uzorci UTT-a na deset lokacija, a tjedni uzorci frakcije lebdećih čestica PM10 sakupljani su na jednom mjernom mjestu tijekom 2022. godine. Kompozitni uzorci površinskog sloja tla uzeti su na istim lokacijama 2022. godine te je provedena fizikalno-kemijska karakterizacija tla i određen sadržaj elemenata. Pronađene su razlike u tokovima taloženja PAU-a između mjernih mjesta, ali su se pokazale statistički značajne samo za PAU-e s četiri aromatska prstena i benzo[a]piren u UTT-u na nekim mjernim mjestima. Za PCB-e i OCP-e u UTT-u nije pronađena statistički značajna razlika između mjernih mjesta. Značajne sezonske razlike u tokovima taloženja uočene su za PAU-e, pojedine heksa- i hepta-PCB-e te izomere HCH, pri čemu su najviše vrijednosti zabilježene zimi. Masene koncentracije spojeva PAU, HCH, DDT i njegovih razgradnih produkata u frakciji lebdećih čestica PM10 bile su značajno više zimi, dok se kod PCB-a sezonski minimum i maksimum razlikovao ovisno o stupnju kloriranja kongenera. Dijagnostički omjeri PAU-a i rezultati faktorske i rojne analize te analize glavnih komponenti, pokazuju prisutnost različitih izvora onečišćenja, ovisno o mjernom mjestu i godišnjem dobu (izgaranje biomase, nafte i fosilnih goriva, emisije iz prometa), dok se prisutnost PCB-a i OCP-a povezuje s povijesnim ili prekograničnim unosima. Primijenjeni statistički alati upućuju na kompleksne međusobne odnose između spojeva te su različito grupirali mjerna mjesta, ovisno o promatranoj sastavnici okoliša. Uz karakter mjernog mjesta i lokalne izvore, na razine PAU-a, PCB-a i OCP-a utječe i sam geografski položaj mjernog mjesta, što je vjerojatno povezano s različitim režimom oborina i strujanja zraka. Značajne linearne korelacije između PAU-a u UTT-u i frakciji lebdećih čestica PM10 te između PCB-a s višim stupnjem kloriranja u UTT-u i frakciji lebdećih čestica PM10 upućuju na zaključak da suho taloženje vjerojatno ima značajnu ulogu u uklanjanju tih spojeva iz atmosfere. Odnosi između pojedinih PAU-a, PCB-a i OCP-a u tlu i UTT-u ukazuju na složene mehanizme kruženja tih spojeva u okolišu. |
Sažetak (engleski) | Air pollution is a global issue that leads to various negative outcomes to human health and the environment. Particulate matter in the air, especially that with an equivalent aerodynamic diameter of less than 10 μm (PM10) and 2.5 μm (PM2.5), has been proven to have harmful effects and can contain various toxic substances. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are compounds of particular interest due to their harmful carcinogenic effects, while polychlorinated biphenyls (PCBs) and organochlorine pesticides (OCPs) belong to the group of persistent organic pollutants characterized by persistence, bioaccumulation, and toxicity. Atmospheric deposition, including dry and wet deposition, is crucial for removing pollutants from the air, but it can have negative effects on ecosystems and, indirectly, on human health. Harmful organic compounds enter the soil through natural deposition processes, as well as due to local events such as oil spills, improper waste disposal, and fires. In the first part of this study, preliminary investigations were conducted, covering various sample preparation methods for determining PAHs, PCBs, and OCPs in particulate matter, total deposited matter (TDM), and soil. Procedures that showed optimal results for the simultaneous determination of all three groups of compounds were selected. The optimized methods were applied to samples of PM10, TDM, and soil at various polluted locations in the city of Zagreb and its surroundings. Over three years (2020–2023), monthly TDM samples were continuously collected at ten locations, and weekly samples of the PM10 fraction of airborne particles were collected at one measurement site in 2022. Additionally, composite samples of the surface soil layer were collected at the same locations in 2022, and the physical and chemical characteristics of the soil and the elements present were determined. Differences in PAHs deposition fluxes between measurement sites were found, but were statistically significant only for PAHs with 4 aromatic rings and benzo[a]pyrene in TDM at some locations.
No statistically significant difference between locations was found for PCBs and OCPs in TDM. Significant seasonal differences in deposition fluxes were observed for PAHs, some hexa- and hepta-PCBs, and HCH isomers, with the highest values recorded in winter. The mass concentrations of PAHs, HCH, DDT and its degradation products in the PM10 were significantly higher in winter, while the seasonal minimum and maximum for PCBs differed depending on the chlorination degree of the compound. The diagnostic ratios of PAHs and results of factor analysis, cluster analysis, and principal component analysis indicated the presence of different pollution sources, depending on the location and season (biomass burning, petroleum and fossil fuel combustion, traffic emissions), while PCBs and OCPs were associated with historical or transboundary inputs. The applied statistical tools indicated complex relationships between compounds and differently grouped locations depending on the observed environmental compartment. In addition to local sources, the geographical location of the measurement site also affects the levels of PAHs, PCBs, and OCPs, likely related to different precipitation regimes and airflow patterns. Significant linear correlation between PAHs in TDM and PM10, as well as between PCBs with higher degrees of chlorination in TDM and PM10, suggested that dry deposition likely played a significant role in removing these compounds from the atmosphere. Relationships between individual PAHs, PCBs, and OCPs in soil and TDM indicated the complex circulation mechanisms of these compounds in the environment. |