Biomonitoring of Heavy Metal Air Pollution in Warsaw Using Two Moss Species Pleurozium schreberi and Sphagnum palustre

The aim of the study was to assess air pollution with heavy metals in Warsaw, on the basis of the concentrations of selected elements in moss samples. The active biomonitoring method (moss-bag technique) was applied using two moss species Pleurozium schreberi and Sphagnum palustre. Moss samples were collected in the Kampinos National Park, and the prepared moss bags were distributed and exposed on seven sites in Warsaw. The analysis of metals accumulated in mosses was performed twice in 2020, after two (August-September) and four months (August-November) of exposure. The concentrations of seven heavy metals (Cr, Cu, Pb, Ni, Fe, Cd and Zn) in the mosses were determined, using an Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer (ICP OES). Our results showed a clear dependence of heavy metal accumulation in the mosses on the location of the exposition site and the exposure period. Both species of mosses were found to accumulate the most metals in the vicinity of pollutant emitters, such as the ArcelorMittal Warsaw smelter, exit roads or roads in the city with heavy traffic, petrol stations, or construction works. After 4 months of exposure, in both moss species, the highest increases in the concentrations were found for four elements: Cr, Pb, Ni and Cd.  Higher concentrations of some heavy metals in the mosses in 2020, as compared to previous studies, indicate a negative influence of progressing urbanisation on air pollution in Warsaw.

Celem przeprowadzonych badań była ocena zanieczyszczenia powietrza metalami ciężkimi w Warszawie na podstawie przyrostów stężeń wybranych pierwiastków w tkankach mchów. Zastosowano metodę biomonitoringu aktywnego (moss-bag technique) wykorzystując dwa gatunki mchów Pleurozium schreberi (rokietnik pospolity) oraz Sphagnum palustre (torfowiec błotny). Próbki mchów pobrano w Kampinoskim Parku Narodowym, a przygotowane z nich pakieciki wyeksponowano na siedmiu stanowiskach na terenie Warszawy. Analizę metali zakumulowanych w mchach wykonano dwukrotnie w 2020 roku, po dwóch (sierpień-wrzesień) i czterech miesiącach (sierpień-listopad) ekspozycji. Zawartość metali ciężkich (Cr, Cu, Pb, Ni, Fe, Cd and Zn) w mchach oznaczono stosując technikę atomowej spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie indukowanej (ICP OES). Stwierdzono wyraźną zależność kumulacji metali ciężkich w mchach od lokalizacji stanowiska oraz terminu ekspozycji. Oba gatunki mchów kumulowały najwięcej metali w pobliżu emitorów zanieczyszczeń takich jak: huta ArcelorMittal Warszawa, drogi wylotowe lub drogi w mieście o dużym natężeniu ruchu, stacje paliw czy prace budowlane. Po 4 miesiącach ekspozycji, u obu gatunków mchów, największe przyrosty stężeń stwierdzono dla czterech pierwiastków: Cr, Pb, Ni i Cd. Wyższe koncentracje niektórych metali ciężkich w mchach w 2020 roku, w porównaniu z wcześniejszymi badaniami, wskazują na negatywny wpływ postępującej urbanizacji na zanieczyszczenie powietrza w Warszawie.