Διερεύνηση της επίδρασης της θερμοκρασίας αέρος και της ρύπανσης του εδάφους με μόλυβδο στη σύνθεση της βλάστησης περιοχών της Λαυρεωτικής χερσονήσου

Abstract

In regions intensely polluted with heavy metals, the vegetation is usually sparse, its synthesis changes, the liveliness of plants are decreased and it is possible in certain plant species morphological differentiations to be observed. Nevertheless as decades are passing by, many spontaneous plant species accomplish to evolve suitable metal tolerance mechanisms (by accumulating heavy metals in their tissues or by limiting the transport of metals to their above ground biomass), facilitating the revegation of metal contaminated sites. In Greece, a highly contaminated region due to the mining and metallurgical activities that took place there at times and during a period of 2.700 years is the Lavreotiki peninsula which is situated on the southeast of Attica Prefecture. During this study, an extensive research took place aiming to investigate the lead (Pb) concentration in soils and spontaneous plants, in order to assess their potential tolerance to Pb and/or their ability to accumulate Pb in their tissues, under the dry and warm environmental conditions of Lavreotiki peninsula. It was also investigated the synthesis of vegetation and the vegetation cover of the area according to the concentration of Pb in soil and under the specific microclimatic conditions of the area. Soil samples (71) and plant samples (253) were collected from the study area and their level of Pb concentration, both in their roots and shoots, was determined through laboratory analysis. Then, sampling sites with different Pb soil levels were determined. The plant species that were growing there, during a three year period, were specified and registered and the total percentage vegetation covers of the experimental/sampling sites as well as the percentage cover of their dominant plant species were estimated. The results were mainly evaluated in accordance with the pollution level of the sampling sites, but also according to the thermometric conditions during the conduction of the study. It was found out that the 93% of soils and the 99% of plant species were exceptionally polluted with Pb because of the high concentrations of available Pb in soils, even if the soil conditions do not encourage its uptake by plants (the 96% of soils are alkaline and the 73,6% are limy). Besides, the Pb soil level influences significantly its total vegetation cover, which is decreased as the Pb concentration is increased, whereas the different thermometric conditions among the sampling sites did not influence significantly their total vegetation cover. However their thermometric differentiation resulted to a slight time change of the beginning, duration and end of flowering of studied plant species. The vegetation cover of plant species that were studied is significantly influenced by the Pb concentration in soil. With the increase of its concentration in soil, their cover is decreased in the 87% of plant species. In the plant species ballota acetabulosa, Piptatherum miliaceum and Thymus capitata was not found out significant difference of cover among the four levels of pollution, a fact that influences the vegetation synthesis in regions with increased concentrations of Pb, as when the Pb concentration in soil is increased no significant reduction of vegetation cover was found out at these plant species, in contrary to the rest of the studied plant species. In soils with available Pb concentration higher than 800 mg/kg, which is an exceptionally toxic level that discourages the growth of most plant species, the species Glaucium flavum, Silene colorata and Matthiola fruticulosa dominated with high percentage of vegetation cover and good liveliness This means that in soils with very high Pb concentrations, it is influenced not only the total percentage of vegetation cover but also the vegetation synthesis of the area.

Σε περιοχές έντονα ρυπασμένες με βαρέα μέταλλα, η βλάστηση είναι συνήθως αραιή, η σύνθεσή της αλλάζει, η ζωτικότητα των φυτών μειώνεται και σε ορισμένα φυτικά είδη είναι δυνατόν να παρατηρηθούν ακόμη και μορφολογικές διαφοροποιήσεις. Παρόλα αυτά με το πέρασμα δεκάδων ετών, πολλά αυτοφυή φυτικά είδη, καταφέρνουν ν’ αναπτύξουν κατάλληλους μηχανισμούς αντοχής στη ρύπανση (είτε συσσωρεύοντας βαρέα μέταλλα στους ιστούς τους είτε περιορίζοντας τη μεταφορά αυτών προς το υπέργειο τμήμα τους) και έτσι επιτυγχάνεται η επιβίωσή τους σε τέτοιες περιοχές. Στην Ελλάδα μια τέτοια περιοχή πολύ ρυπασμένη εξαιτίας των μεταλλευτικών και μεταλλουργικών δραστηριοτήτων που έλαβαν χώρα κατά διαστήματα σε για μια χρονική περίοδο 2.700 χρόνων, είναι η Λαυρεωτική χερσόνησος, η οποία βρίσκεται στο νοτιοανατολικό άκρο του Νομού Αττικής. Στο πλαίσιο αυτής της μελέτης, έγινε μια εκτενής έρευνα με στόχο τη διερεύνηση της επιβάρυνσης του εδάφους και της αυτοφυούς βλάστησης με μόλυβδο (Pb), προκειμένου να εκτιμηθεί η ανθεκτικότητα των φυτών στο Pb ή/και η ικανότητα τους να τον συσσωρεύουν, στο ξηροθερμικό περιβάλλον της Λαυρεωτικής χερσονήσου. Επίσης διερευνήθηκε η σύνθεση της βλάστησης και της φυτοκάλυψης της περιοχής σε σχέση με την επιβάρυνση του εδάφους με Pb και με τις ιδιαίτερες μικροκλιματικές συνθήκες που επικρατούν σ’ αυτή. Αναλύθηκαν 71 εδαφικά δείγματα ως προς την επιβάρυνσή τους σε Pb και ταυτόχρονα συλλέχθηκαν 253 δείγματα αυτοφυών φυτικών ειδών, τα οποία επίσης αναλύθηκαν ως προς την περιεκτικότητα, τόσο του ριζικού τους συστήματος όσο και του υπέργειου τμήματός τους, σε Pb. Στη συνέχεια ορίστηκαν δειγματοληπτικές επιφάνειες, με διαφορετικές συγκεντρώσεις Pb στο έδαφος. Έγινε προσδιορισμός και καταγραφή των φυτικών ειδών που αναπτύσσονταν εκεί επί τρία συνεχή έτη, καταγράφηκε το συνολικό ποσοστό πληθοκάλυψης των πειραματικών/δειγματοληπτικών επιφανειών καθώς και το ποσοστό πληθοκάλυψης των επικρατέστερων φυτικών ειδών και τα αποτελέσματα αξιολογήθηκαν κυρίως σε συνάρτηση με το επίπεδο ρύπανσης των δειγματοληπτικών επιφανειών αλλά και ως προς τις θερμοκρασιακές συνθήκες που επικράτησαν κατά το χρονικό διάστημα διεξαγωγής της μελέτης. Διαπιστώθηκε ότι το 93% του εδάφους και το 99% των φυτικών ειδών είναι εξαιρετικά επιβαρυμμένα με Pb λόγω των υψηλών συγκεντρώσεων διαθέσιμου Pb στα εδάφη, παρόλο που οι εδαφικές συνθήκες δεν ευνοούν την πρόσληψή του (το 96% των εδαφών είναι αλκαλικά και το 73,6% ασβεστώδη). Επίσης, το επίπεδο ρύπανσης του εδάφους με Pb επηρεάζει σημαντικά τη συνολική του πληθοκάλυψη, η οποία μειώνεται καθώς αυξάνεται η συγκέντρωσή του στο έδαφος ενώ οι διαφορετικές θερμοκρασιακές συνθήκες που διαμορφώθηκαν σε κάθε περιοχή δεν επηρέασαν σημαντικά το ποσοστό της συνολικής πληθοκάλυψης των δειγματοληπτικών επιφάνειων. Η θερμομετρική όμως διαφοροποίησή τους, είχε ως αποτέλεσμα μικρή χρονική μετάθεση της έναρξης, διάρκειας και λήξης της άνθησης των φυτικών ειδών που μελετήθηκαν. Το ποσοστό πληθοκάλυψης των φυτικών ειδών που μελετήθηκαν επηρεάζεται σημαντικά από τη συγκέντρωση Pb στο έδαφος. Με την αύξηση της συγκέντρωσής του στο έδαφος μειώνεται το ποσοστό πληθοκάλυψης στο 87% των φυτικών ειδών. Στα φυτικά είδη ballota acetabulosa, Piptathenm miliaceum και Thymus capitata μεταξύ των τεσσάρων επιπέδων ρύπανσης δε διαπιστώθηκε σημαντική διαφορά πληθοκάλυψης, γεγονός που επηρεάζει τη σύνθεση της βλάστησης στις περιοχές με αυξημένες συγκεντρώσεις Pb, καθώς όταν αυξάνεται η συγκέντρωση Pb στο έδαφος δεν παρατηρείται σημαντική μείωση της πληθοκάλυψης των ανωτέρω φυτών, όπως συμβαίνει στα υπόλοιπα μελετώμενα φυτικά είδη. Σε εδάφη με συγκέντρωση διαθέσιμου Pb στο έδαφος μεγαλύτερη από 800 mg/kg, δηλαδή σε εξαιρετικά τοξικά επίπεδα, τα οποία αποτελούν αποτρεπτικό παράγοντα για την ανάπτυξη των περισσότερων φυτικών ειδών επικράτησαν τα είδη Glaucium flavum, Silene colorata και Matthiola fruticulosa σε μεγάλο ποσοστό πληθοκάλυψης και με καλή ζωτικότητα. Αυτό σημαίνει ότι σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις Pb στο έδαφος, επηρεάζεται όχι μόνο η συνολική πληθοκάλυψη αλλά και η σύνθεση της βλάστησης. Τα φυτικά είδη ballota acetabulosa, Piptathenm miliaceum, Thymus capitata Glaucium flavum, Silene colorata και Matthiola jruticulosa μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην αποκατάσταση του εδάφους μέσω της φυτοθεραπείας (phytoremediation), δεδομένου ότι έχουν κατάλληλους μηχανισμούς για να επικρατήσουν άλλων φυτικών ειδών σε συνθήκες εξαιρετικά αυξημένης ρύπανσης του εδάφους με βαρέα μέταλλα. Η μελέτη τέτοιων φυτικών πληθυσμών και η κατάλληλη διαχείρισή τους, μπορούν να συμβάλλουν στην αποκατάσταση επιβαρυμμένων με βαρέα μέταλλα περιοχών σε ξηροθερμικό περιβάλλον.