Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului...

24
TEZA DE DOCTORAT Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a speciilor forestiere ornamentale urbane (REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT) Doctorand Narcisa Peneghi (Marian) Conducător de doctorat Prof.univ. dr. Ioan Oroian

Transcript of Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului...

Page 1: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

TEZA DE DOCTORAT

Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a speciilor forestiere ornamentale urbane

(REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT)

Doctorand Narcisa Peneghi (Marian)

Conducător de doctorat Prof.univ. dr. Ioan Oroian

Page 2: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Peneghi (Marian)

Page 3: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice ale speciilor forestiere ornamentale urbane

I

INTRODUCERE

Controlul calităţii aerului reprezintă procesul de observare şi măsurare

cantitativă, calitativă şi repetitivă a concentraţiei unuia sau mai multor constituenţi.

Datele obţinute din rețeaua de monitorizare permit calculul indicatorilor de calitate a

aerului, identificarea zonelor poluate, compararea cu valorile limită de calitate stabilite

de reglementări şi luarea rapidă a măsurilor de combatere a poluării şi mai ales de

prevenire a acesteia. Amplasarea reţelei de supraveghere a calităţii aerului trebuie astfel

aleasă încât să urmărească efectul cumulat al industriei, traficului, a încălzirii spaţiilor

de locuit şi comerciale (PROOROCU şi colab., 2008).

Bolile fiziologice ale arboretelor ornamentale urbane și contaminații din aer

reprezentați de macro și microelemente

Există multe substanțe gazoase în aer care pot slăbi sănătatea plantelor și a

animalelor (inclusiv oamenii) sau de a reduce vizibilitatea. Acestea pot proveni atât din

procese naturale cât și antropice (AXELROD şi colab., 1980).

Specii forestiere cu potențial în utilizare în calitate de agenți de

biomonitorizare

Speciile forestiere utilizate în studiul de faţă sunt: Pinus nigra Aesculus

hippocastanum Tilia cordata Acer platanoides Acer pseudoplatanus

Obiective urmărite

În studiul de faţă, au fost vizate următoarele obiective:

Estimarea calităţii aerului din municipiul Cluj – Napoca, din punct de vedere a

conţinutului în dioxid de sulf (SO2) şi oxizi de azot (NOx)

Cuantificarea capacităţii de biomonitorizare a poluării cu micro şi macroelemente a

arboretelor utilizate în scop ornamental în spaţiile urbane

Studiul interacţiunii dintre conţinutul de sulf şi azot în ţesutul foliar/acicular al

arboretelor studiate

Testarea interacţiunilor dintre conţinutul de sulf şi azot în ţesutul foliar/acicular

al arboretelor studiate şi conţinutul NOx şi SO2 în aerul ambiental

Identificarea interrelației dintre manifestările bolilor fiziologice şi capacitatea de

biomonitorizare a arboretelor

Formularea de recomandări, în scopul integrării datelor experimentale în practica

protecţiei plantelor

Page 4: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Ioana Peneghi (Marian)

II

Rezultate şi discuţii

Evoluţia concentrațiilor oxizilor de azot şi a dioxidului de sulf pe parcursul

perioadei experimentale este variabilă la nivelul celor patru situri de monitorizare (Fig. 1).

Fig. 1. Evoluţia concentraţiilor SO2 şi NOx în aer, la nivelul siturilor experimentale localizate

în Cluj – Napoca, 2014 - 2015

Concentraţiile macro şi microelementelor în ţesutul foliar şi/sau acicular al

speciilor de arborete ornamentale în siturile experimentale prezintă variaţii demne de luat

în considerare (Fig. 2 -9), iar acolo unde acestea depăşesc limitele admise, produc boli

fiziologice, aserțiune susținută de aspectele ţesuturilor foliare/aciculare (Fig. 10).

75.5

83.5

65.8

42.4

8.2

21.417.89

7.76

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

CLU-1 CLU-2 CLU-3 CLU-4

Mic

rog

ram

/m

c

Locaţia

NOx SO2

Page 5: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice ale speciilor forestiere ornamentale urbane

III

Fig. 2. Evoluţia concentraţiilor sulfului în ţesutul foliar al speciilor Tilia cordata, Pinus nigra, Aesculus

hippocastanum, Acer platanoides şi Acer pseudoplatanus, la nivelul siturilor experimentale localizate

în Cluj – Napoca, 2014 - 2015

Fig. 3. Evoluţia concentraţiilor azotului în ţesutul foliar al speciilor Tilia cordata, Pinus nigra,

Aesculus hippocastanum, Acer platanoides şi Acer pseudoplatanus, la nivelul siturilor experimentale

localizate în Cluj – Napoca, 2014 - 2015

84.87

129.81

113.39126.41

64.47

104.13

71.54

90.5671.99

50.11

101.34

125.85

0

20

40

60

80

100

120

140

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Locaţia/LocationTilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanum

Acer platanoides Acer pseudoplatanus

20.8 20.96

17.43

20.39

16.23

22.18

13.8416.8

16.58

31.89

29.2

23.96

0

5

10

15

20

25

30

35

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

g/

kg

Locaţia

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanum

Acer platanoides Acer pseudoplatanus

Page 6: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Ioana Peneghi (Marian)

IV

Fig. 4. Evoluţia concentraţiilor siliciului în ţesutul foliar al speciilor Tilia cordata, Pinus nigra,

Aesculus hippocastanum, Acer platanoides şi Acer pseudoplatanus, la nivelul siturilor experimentale

localizate în Cluj – Napoca, 2014 - 2015

Fig. 5. Evoluţia concentraţiilor aluminiului în ţesutul foliar al speciilor Tilia cordata, Pinus nigra,

Aesculus hippocastanum, Acer platanoides şi Acer pseudoplatanus, la nivelul siturilor experimentale

localizate în Cluj – Napoca, 2014 - 2015

684.3

41.18

974.12

228.77

478.66

616.87

13.84

703.38

656

95.74

908.99

223.78

0

200

400

600

800

1000

1200

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Locaţia

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanumAcer platanoides Acer pseudoplatanus

159.68

47.27 45.09

61.86

122.85

65.88

56.2

52.02 61.15

32.61 32.75

47.14

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Locaţia

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanumAcer platanoides Acer pseudoplatanus

Page 7: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice ale speciilor forestiere ornamentale urbane

V

Fig. 6. Evoluţia concentraţiilor zincului în ţesutul foliar al speciilor Tilia cordata, Pinus nigra, Aesculus

hippocastanum, Acer platanoides şi Acer pseudoplatanus, la nivelul siturilor experimentale localizate

în Cluj – Napoca, 2014 - 2015

Fig. 7. Evoluţia concentraţiilor cuprului în ţesutul foliar al speciilor Tilia cordata, Pinus nigra,

Aesculus hippocastanum, Acer platanoides şi Acer pseudoplatanus, la nivelul siturilor experimentale

localizate în Cluj – Napoca, 2014 - 2015

18.91

5.42 7.149.41

13.96

87.4

9.33

5.54

50.18

5.3 6.3

31.73

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Locaţia

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanumAcer platanoides Acer pseudoplatanus

11.12 8.063.46

66.84

11.46

66.04

42.08

3

99.71

2.3 6.15

0

20

40

60

80

100

120

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Locaţia

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanumAcer platanoides Acer pseudoplatanus

Page 8: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Ioana Peneghi (Marian)

VI

Fig. 8. Evoluţia concentraţiilor plumbului în ţesutul foliar al speciilor Tilia cordata, Pinus nigra,

Aesculus hippocastanum, Acer platanoides şi Acer pseudoplatanus, la nivelul siturilor experimentale

localizate în Cluj – Napoca, 2014 - 2015

Fig. 9. Evoluţia concentraţiilor cadmiului în ţesutul foliar al speciilor Tilia cordata, Pinus nigra,

Aesculus hippocastanum, Acer platanoides şi Acer pseudoplatanus, la nivelul siturilor experimentale

localizate în Cluj – Napoca, 2014 - 2015

22.23

17.11 16.65

30.13

16.06

23.26

28.67

15.04

33.9

20.8319.47

34.52

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

LocaţiaTilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanumAcer platanoides Acer pseudoplatanus

2.41

3.71

1.77

2.97

3.22

2.97

2.55

1.47

3.45

2.132.34

2.85

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Locaţia

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanum

Acer platanoides Acer pseudoplatanus

Page 9: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice ale speciilor forestiere ornamentale urbane

VII

Aesculus

hippocastanum - Si

Tilia cordata - Al

Acer platanoides – N

Acer pseudoplatanus – Pb

Tilia cordata – S, Cd

a - CLU-1 b - CLU-2

Acer platanoides - N

Tilia cordata – Si

Pinus nigra - Zn, Cu

Tilia cordata – S

Aesculus hippocastanum - Si, Zn, Cu, Pb, Cd

c - CLU-3 d - CLU-4

Fig. 10. Manifestări ale bolilor fiziologice la nivelul ţesutului foliar/acicular al arboretelor

monitorizate în siturile experimentale, Cluj – Napoca, 2014 - 2015

Page 10: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Ioana Peneghi (Marian)

VIII

Concluzii şi recomandări

În ceea ce priveşte evoluţia SO2, pe ansamblul perioadei experimentale

aprilie – septembrie, 2014 şi 2015, în situl experimental localizat în

proximitatea stației de monitorizare de tip urban CLU – 2, s-au înregistrat cele

mai mari valori ale concentrațiilor SO2 (21,4 μg/m3), în timp ce valorile minime

s-au înregistrat în situl experimental localizat în proximitatea stației de

monitorizare de tip industrial CLU - 4, respectiv 7,76 μg/m3 .

Pe ansamblul perioadei experimentale aprilie – septembrie, 2014 şi

2015, în ceea ce priveşte evoluţia NOx, în situl experimental localizat în

proximitatea stației de monitorizare de tip urban CLU – 2, s-au înregistrat cele

mai mari valori ale concentrațiilor NOx (83,50 μg/m3), în timp ce valorile

minime s-au înregistrat în situl experimental localizat în proximitatea stației de

monitorizare de tip industrial CLU - 4, respectiv 42,4 μg/m3 NOx.

Rezultatele cercetărilor de faţă, demonstrează astfel, că speciile Tilia

cordata şi Acer platanoides se înregistrează cele mai mari capacități de retenţie

a azotului şi sulfului, în timp ce la speciile Pinus nigra, şi Aesculus hippocastanum

se înregistrează cele mai reduse capacități de retenţie a azotului şi sulfului.

Specia Tilia cordata s-a dovedit a avea cea mai mare capacitate de

bioacumulare a siliciului (974,12 ppm, CLU – 3), aluminiului (159,68 ppm, CLU

– 1) şi cadmiului (3,71 ppm, CLU – 24).

Specia Pinus nigra s-a dovedit a avea cea mai mare capacitate de

bioacumulare a siliciului (122,85 ppm, CLU – 1), zincului (87,4 ppm, CLU – 3) şi

cuprului (66,04 ppm, CLU – 3).

Specia Aesculus hippocastanum s-a dovedit a avea cea mai mare capacitate

de bioacumulare a siliciului (908,99 ppm, CLU – 1), zincului (50,18 ppm, CLU – 3),

cuprului (99,71 ppm, CLU – 4), plumbului (33,9 ppm, CLU – 4) şi cadmiului (3,45

ppm, CLU – 4).

Page 11: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice ale speciilor forestiere ornamentale urbane

IX

Specia Acer platanoides s-a dovedit a avea cea mai mare capacitate de

bioacumulare a siliciului (908,99 ppm, CLU – 3).

Specia Acer pseudoplatanus s-a dovedit a avea cea mai mare capacitate

de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4).

Recomandări

În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare de tip urban CLU – 2, localizate

în centrul municipiului Cluj – Napoca, unde se înregistrează cea mai mare poluare cu

oxizi de azot şi sulf, se recomandă plantarea unui număr cât mai mare a arborete

ornamentale aparținând speciilor Tilia cordata şi Acer platanoides, care s-au dovedit a

poseda cea mai mare capacitate de retenţie a acestor elemente.

Conform studiului de faţă, se recomandă plantarea speciilor castan (Aesculus

hippocastanum) şi tei (Tilia cordata) în zonele urbane în care există riscul poluării cu

metale grele şi de asemenea, cu sulf şi azot, ca urmare a capacităţii lor ridicate de

monitorizare a poluării aerului cu marea majoritate a acestor tipuri de poluanţi.

Page 12: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Ioana Peneghi (Marian)

X

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. AZID A., H. JUAHIR, M.E. TORIMAN, M. KHAIRUL A. KAMARUDIN, A. SHAKIR, M. SAUD, C.

NORAINI, C. HASNAM, N. AZLINA, A. AZIZ, F. AZAMAN, M.T. LATIF, S.F. ZAINUDDIN, M.R.

OSMAN, M. YAMIN, 2014, Prediction of the level of air pollution using principal

component analysis and artificial neural network techniques: a case study in malaysia,

Water Air Soil Pollut (2014) 225:2063.

2. BOLEA V., D. CHIRA, 2005, Atlasul poluării în Braşov, Editura Silvodel. Braşov, ISBN 973-

86714-5-0.

3. BOLEA V., D. CHIRA, 2008, Flora indicatoare a poluării, Editura Silvică, Bucureşti, ISBN

978-973-88938-2-5.

4. DARINKA G., T. KADIFKOVA-PANOVSKA, K. BACEVA, T. STAFILOV, 2011, Assessment of

heavy metal pollution in Republic of Macedonia using a plant assay, Arch Environ Contam

Toxicol (2011) 60:233–240.

5. DONIŢĂ N., T. GEAMBAŞU, R. BRAD, 2004, Dendrologie, Editura Universităţii Vasile

Goldiş, Arad

6. GHIDRA V., 2004, Ecotoxicologie şi monitorizarea principalilor agenţi poluanţi, Editura

Studia. Cluj-Napoca. ISBN 973-8390-25-7.

7. GOODALE CHRISTINE and J.D. ABER, 2001, The long-term effects of land-use history on

nitrogen cycling in northern hardwood forests, Complex Systems Research Center,

University of New Hampshire, Durham.

8. HONGWEI L.U., Y. ZHANG, X. WANG, H. LI, 2014, A semiparametric statistical approach

for forecasting SO2 and NOx concentrations, Environ Sci Pollut Res, 21:7985–7995,

9. OROIAN I., OANA VIMAN, TANIA MIHĂIESCU, ANTONIA ODAGIU, LAURA PAULETTE,

2012, The air microelemental pollution and trees health status. a case study:

quantification of air pollution with Pb, using trees as bioindicators, Buletinul Universităţii

de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară Cluj-Napoca. Vol. 69(2):461-463.

10. PENEGHI NARCISA, I. OROIAN, ANTONIA ODAGIU, I. COVRIG, 2015, Monitoring

Physiopaties Development in Ornamental Trees Located in High Traffic Urban Areas,

Buletin of University Of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine, Cluj-Napoca,

Agriculture, Vol 72(2):467-473

11. PENEGHI NARCISA, I. OROIAN, ANTONIA ODAGIU, I. COVRIG, 2015, Nitrogen and

Sulphur Pollution in Cluj-Napoca, Using Ornamental Trees as Biomonitors,

ProEnvironment, Vol 8(23):481-484

12. PRAJAPATI S.K., B.D. TRIPATHI, 2008, Seasonal variation of leaf dust accumulation and

pigment content in plant species exposed to urban particulate pollution, Journal of

Environmental Quality 37: 865-870.

13. RAI A., K. KULSHRESHTHA, P.K. SRIVASTAVA, C.S. MOHANTY, 2010, Leaf surface

structure alterations due to particulate pollution in some common plants,

Environmentalist 30:18-23.

14. SAWIDIS T., A. MARNASIDIS, G. ZACHARIADIS, J. STRATIS, 2010, A study of air pollution

with heavy metals in Thessaloniki city (Greece) using trees as biological indicators,

Archives of environmental contamination and toxicology, 28 (1):118 –124.

Page 13: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

PhD THESIS

The influence of the air quality on

the physiological diseases of the

urban ornamental forestry species

(THE SUMMARY OF THE PhD THESIS)

PhD student Narcisa Peneghi (Marian)

Scientific coordinator Professor Ioan Oroian PhD

Page 14: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Peneghi (Marian)

Page 15: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

The influence of the air quality on the physiological diseases of the urban ornamental forestry species

I

Introduction

The air quality control is the process of the quantitative, qualitative and

repetitive observation and measurement of the concentration of one or several air

constituents. The data delivered by the monitoring network allow the calculation of the

indicators of the air quality, identification of the polluted areas, comparisons with

threshold values of air quality established by regulation and rapid measurements of

fight against pollution and prevention of pollution. The placement of the network of

surveillance of the air quality must be selected in a manner that it is possible to monitor

the cumulated effect of industry, traffic, warming of houses, and commercial spaces

(PROOROCU et al., 2008).

The physiological diseases of the urban ornamental trees and air contaminants

represented by macro and microelements

There are several gaseous substances in air that could affect the plants’ and

animals’ (including humans) health, or that could reduce visibility. These pollutiants

may have origin from both natural and anthropic processes (AXELROD et al., 1980).

Forestry species with potential in using as biomonitoring agents

The forestry species used in present study are: Pinus nigra Aesculus

hippocastanum, Tilia cordata Acer platanoides Acer pseudoplatanus

The objectives

In this study, the following objectives are aimed:

The estimation of the air quality in the municipality of Cluj – Napoca, from the

point of view of the content in sulphur dioxide (SO2) and nitrogen oxides (NOx)

The quantification of the biomonitoring capacity of the trees, used in ornamental aim

in urban spaces, for pollution with macro and microelements

The study of the interaction between the sulphur and nitrogen contents in

foliar/needle tissue of the studied trees

Testing the interactions between the sulphur and nitrogen contents in foliar/needle

tissue of the studied trees and air content in NOx and SO2

The identification of the interrelationships between the manifesting of the

physiological diseases and the tree capacity of biomonitoring

Page 16: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Ioana Peneghi (Marian)

II

The formulation of recommendations with the aim of experimental data integration

in the practice of plant protection.

Results and discussions

The evolution of the nitrogen oxides and sulphur dioxide concentrations during the

entire experimental period is variable within all four monitoring sites (Fig. 1).

Fig. 1. The evolution of SO2 and NOx air concentrations, in experimental sites localized

in Cluj – Napoca, 2014 - 2015

The concentrations in macro and microelements from the foliar/needle tissue of

the ornamental trees used in experimental sites recorded variations that must be taken

into consideration (Fig. 2 -9), and where these are over the allowed limits, they produce

physiological diseases, affirmation that can be sustained by the aspects of the foliar/needle

tissues aspects (Fig. 10).

75.5

83.5

65.8

42.4

8.2

21.417.89

7.76

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

CLU-1 CLU-2 CLU-3 CLU-4

Mic

rog

ram

/m

c

Locaţia

NOx SO2

Page 17: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

The influence of the air quality on the physiological diseases of the urban ornamental forestry species

III

Fig. 2. The evolution sulphur concentrations, in foliar tissue of Tilia cordata, Pinus nigra, Aesculus

hippocastanum, Acer platanoides and Acer pseudoplatanus, in experimental sites localized in

Cluj – Napoca, 2014 - 2015

Fig. 3. The evolution of nitrogen concentrations, in foliar tissue of Tilia cordata, Pinus nigra, Aesculus

hippocastanum, Acer platanoides and Acer pseudoplatanus, in experimental sites localized in Cluj –

Napoca, 2014 – 2015

84.87

129.81

113.39

126.41

64.47

104.13

71.54

90.5671.99

50.11

101.34

125.85

0

20

40

60

80

100

120

140

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Location

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanum

Acer platanoides Acer pseudoplatanus

20.8 20.96

17.43

20.39

16.23

22.18

13.8416.8

16.58

31.89

29.2

23.96

0

5

10

15

20

25

30

35

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

g/

kg

/Location

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanumAcer platanoides Acer pseudoplatanus

Page 18: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Ioana Peneghi (Marian)

IV

Fig. 4. The evolution of silica concentrations, in foliar tissue of Tilia cordata, Pinus nigra, Aesculus

hippocastanum, Acer platanoides and Acer pseudoplatanus, in experimental sites localized in Cluj –

Napoca, 2014 – 2015

Fig. 5. The evolution of aluminium concentrations, in foliar tissue of Tilia cordata, Pinus nigra,

Aesculus hippocastanum, Acer platanoides and Acer pseudoplatanus, in experimental sites localized in

Cluj – Napoca, 2014 - 2015

684.3

41.18

974.12

228.77

478.66

616.87

13.84

703.38

656

95.74

908.99

223.78

0

200

400

600

800

1000

1200

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Location

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanumAcer platanoides Acer pseudoplatanus

159.68

47.27 45.09

61.86

122.85

65.88

56.2

52.02 61.15

32.6132.75

47.14

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Location

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanumAcer platanoides Acer pseudoplatanus

Page 19: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

The influence of the air quality on the physiological diseases of the urban ornamental forestry species

V

Fig. 6. The evolution of zinc concentrations, in foliar tissue of Tilia cordata, Pinus nigra, Aesculus

hippocastanum, Acer platanoides and Acer pseudoplatanus, in experimental sites localized in Cluj –

Napoca, 2014 – 2015

Fig. 7. The evolution of copper concentrations, in foliar tissue of Tilia cordata, Pinus nigra, Aesculus

hippocastanum, Acer platanoides and Acer pseudoplatanus, in experimental sites localized in Cluj –

Napoca, 2014 – 2015

18.91

5.42 7.149.41

13.96

87.4

9.335.54

50.18

5.3 6.3

31.73

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

LocationTilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanum

Acer platanoides Acer pseudoplatanus

11.128.06

3.46

66.84

11.46

66.04

42.08

3

99.71

2.3 6.15

0

20

40

60

80

100

120

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Location

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanumAcer platanoides Acer pseudoplatanus

Page 20: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Ioana Peneghi (Marian)

VI

Fig. 8. The evolution of lead concentrations, in foliar tissue of Tilia cordata, Pinus nigra, Aesculus

hippocastanum, Acer platanoides and Acer pseudoplatanus, in experimental sites localized in Cluj –

Napoca, 2014 – 2015

Fig. 9. The evolution of cadmiumconcentrations, in foliar tissue of Tilia cordata, Pinus nigra, Aesculus

hippocastanum, Acer platanoides and Acer pseudoplatanus, in experimental sites localized in Cluj –

Napoca, 2014 – 2015

22.23

17.11 16.65

30.13

16.06

23.26

28.67

15.04

33.9

20.8319.47

34.52

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Location

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanum

Acer platanoides Acer pseudoplatanus

2.41

3.71

1.77

2.97

3.22

2.97

2.55

1.47

3.45

2.132.34

2.85

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Clu-1 Clu-2 Clu-3 Clu-4

pp

m

Location

Tilia cordata Pinus nigra Aesculus hippocastanum

Acer platanoides Acer pseudoplatanus

Page 21: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

The influence of the air quality on the physiological diseases of the urban ornamental forestry species

VII

Aesculus

hippocastanum - Si

Tilia cordata - Al

Acer platanoides – N

Acer pseudoplatanus – Pb

Tilia cordata – S, Cd

a - CLU-1 b - CLU-2

Acer platanoides - N

Tilia cordata – Si

Pinus nigra - Zn, Cu

Tilia cordata – S

Aesculus hippocastanum - Si, Zn, Cu, Pb, Cd

c - CLU-3 d - CLU-4

Fig. 10. Aspects of physiological diseases of foliar/needle tissues in monitored trees from

the experimemtal sites, Cluj – Napoca, 2014 - 2015

Page 22: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Ioana Peneghi (Marian)

VIII

Conclusions and recommendations

Concerning the evolution of the SO2, during the assembly of the

experimental period April – September, 2014 and 2015, in experimental site

located in the proximity of the monitoring station of urban type CLU – 2, were

reported the biggest values of the SO2 concentrations (21.4 μg/m3), while the

minimal values were reported in the experimental site located in the proximity

of the monitoring station of industrial type CLU - 4, 7.76 μg/m3, respectively.

During the assembly of the experimental period April – September,

2014 and 2015, concerning the evolution of the NOx, in experimental site

located in the proximity of the monitoring station of urban type CLU – 2,

respectively, there were reported the biggest values of the NOx concentrations

(83.50 μg/m3), while the minimal values were reported in the experimental site

located in the proximity of the monitoring station of industrial type CLU - 4, r

42.4 μg/m3 NOx, respectively.

The results of the present research, demonstrate, in this way, that in

species Tilia cordata and Acer platanoides are reported the biggest capacities of

sulphur and nitrogen bioaccumulation, while in the species Pinus nigra, and

Aesculus hippocastanum are reported the lowest capacities of sulphur and

nitrogen bioaccumulation.

The Tilia cordata specie has proofed that has the biggest capacity of

bioaccumulation of silica (974.12 ppm, CLU – 3), aluminum (159.68 ppm, CLU

– 1) şi cadmium (3.71 ppm, CLU – 24).

The Pinus nigra specie has proofed that has the biggest capacity of

bioaccumulation of silica (122.85 ppm, CLU – 1), zinc (87.4 ppm, CLU – 3) and

copper (66.04 ppm, CLU – 3).

The Aesculus hippocastanum specie has proofed that has the biggest

capacity of bioaccumulation of silica (908.99 ppm, CLU – 1), zinc (50.18 ppm, CLU

– 3), copper (99.71 ppm, CLU – 4), lead (33.9 ppm, CLU – 4) and cadmium (3.45

ppm, CLU – 4).

Page 23: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

The influence of the air quality on the physiological diseases of the urban ornamental forestry species

IX

The Acer platanoides specie has proofed that has the biggest capacity of

bioaccumulation of silica (908.99 ppm, CLU – 3).

The Acer pseudoplatanus specie has proofed that has the biggest

capacity of bioaccumulation of lead (34.52 ppm, CLU – 4).

Recommendations

Within the studied areal, in the proximity of the monitoring station of urban type

CLU – 2, located in the center of the Cluj – Napoca municipality, where there is recorded

the biggest pollution with nitrogen oxides and sulphur dioxide, we recommend the

plantation of a bigger number of ornamental trees belonging to the species Tilia cordata,

and Acer platanoides, species that have the biggest capacity of retention of these

elements.

According to the results of our study, we recommend the plantation of the

chestnut (Aesculus hippocastanum) and linden (Tilia cordata) species in urban areas

where there the risk of heavy metal pollution may be encountered, and also the risk of

pollution with sulphur and nitrogen. This recommendation is based on the high capacity

of the above mentioned tree species to monitor the air pollution with the greatest

majority of these pollutants.

Page 24: Influenţa calităţii aerului asupra bolilor fiziologice a ... · de bioacumulare a plumbului (34,52 ppm, CLU – 4). Recomandări În arealul studiat, la nivelul stației de monitorizare

Narcisa Ioana Peneghi (Marian)

X

SELECTIVE BIBLIOGRAPHY

1. AZID A., H. JUAHIR, M.E. TORIMAN, M. KHAIRUL A. KAMARUDIN, A. SHAKIR, M. SAUD, C.

NORAINI, C. HASNAM, N. AZLINA, A. AZIZ, F. AZAMAN, M.T. LATIF, S.F. ZAINUDDIN, M.R.

OSMAN, M. YAMIN, 2014, Prediction of the level of air pollution using principal

component analysis and artificial neural network techniques: a case study in malaysia,

Water Air Soil Pollut (2014) 225:2063.

2. BOLEA V., D. CHIRA, 2005, Atlasul poluării în Braşov, Editura Silvodel. Braşov, ISBN 973-

86714-5-0.

3. BOLEA V., D. CHIRA, 2008, Flora indicatoare a poluării, Editura Silvică, Bucureşti, ISBN

978-973-88938-2-5.

4. DARINKA G., T. KADIFKOVA-PANOVSKA, K. BACEVA, T. STAFILOV, 2011, Assessment of

heavy metal pollution in Republic of Macedonia using a plant assay, Arch Environ Contam

Toxicol (2011) 60:233–240.

5. DONIŢĂ N., T. GEAMBAŞU, R. BRAD, 2004, Dendrologie, Editura Universităţii Vasile

Goldiş, Arad

6. GHIDRA V., 2004, Ecotoxicologie şi monitorizarea principalilor agenţi poluanţi, Editura

Studia. Cluj-Napoca. ISBN 973-8390-25-7.

7. GOODALE CHRISTINE and J.D. ABER, 2001, The long-term effects of land-use history on

nitrogen cycling in northern hardwood forests, Complex Systems Research Center,

University of New Hampshire, Durham.

8. HONGWEI L.U., Y. ZHANG, X. WANG, H. LI, 2014, A semiparametric statistical approach

for forecasting SO2 and NOx concentrations, Environ Sci Pollut Res, 21:7985–7995,

9. OROIAN I., OANA VIMAN, TANIA MIHĂIESCU, ANTONIA ODAGIU, LAURA PAULETTE,

2012, The air microelemental pollution and trees health status. a case study:

quantification of air pollution with Pb, using trees as bioindicators, Buletinul Universităţii

de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară Cluj-Napoca. Vol. 69(2):461-463.

10. PENEGHI NARCISA, I. OROIAN, ANTONIA ODAGIU, I. COVRIG, 2015, Monitoring

Physiopaties Development in Ornamental Trees Located in High Traffic Urban Areas,

Buletin of University Of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine, Cluj-Napoca,

Agriculture, Vol 72(2):467-473

11. PENEGHI NARCISA, I. OROIAN, ANTONIA ODAGIU, I. COVRIG, 2015, Nitrogen and

Sulphur Pollution in Cluj-Napoca, Using Ornamental Trees as Biomonitors,

ProEnvironment, Vol 8(23):481-484

12. PRAJAPATI S.K., B.D. TRIPATHI, 2008, Seasonal variation of leaf dust accumulation and

pigment content in plant species exposed to urban particulate pollution, Journal of

Environmental Quality 37: 865-870.

13. RAI A., K. KULSHRESHTHA, P.K. SRIVASTAVA, C.S. MOHANTY, 2010, Leaf surface

structure alterations due to particulate pollution in some common plants,

Environmentalist 30:18-23.

14. SAWIDIS T., A. MARNASIDIS, G. ZACHARIADIS, J. STRATIS, 2010, A study of air pollution

with heavy metals in Thessaloniki city (Greece) using trees as biological indicators,

Archives of environmental contamination and toxicology, 28 (1):118 –124.