Biomonmitoring 

zanieczyszczeń atmosfery , 

wód i gleby

Kategorie patologicznych przejawów 

oddziaływania fluoru

  Kategorie patologicznych przejawów oddziaływania 

fluoru:   I.  Widoczne przejawy uszkodzenia  

przejawiające się w depigmentacji (chlorozie) 

nekrozie liści oraz nienormalności w tworzeniu 

płodów, owoców.

       II.  Zmiany w procesach fizjologicznych, aktywności 

metabolitycznej i strukturze komórkowej, które nie 

powodują zmian we wzroście i wyglądzie.

       III. Depresja albo stymulacja wzrostu, zmiany w 

kwitnieniu i tworzeniu owoców, redukcja ilości i 

jakości plonów.

        IV. Akumulacja fluoru w roślinach.

Widoczne przejawy 

uszkodzenia

W obrębie I kategorii- „Widoczne przejawy” wyróżnia się 

następujące objawy:

1.Depigmentacja- jest powodowana destrukcją chlorofilu, 

powoduje żółknięcie i blednięcie.

2. Nekrotyzacja- jest następstwem depigmentacji,  miejsca, 

gdzie nastąpiła destrukcja chlorofilu, nie są zdolne do 

dalszego wykonywania funkcji fizjologicznych i dlatego  

obumierają.

     W zależności od lokalizacji wyróżnia się nekrozy:

• terminalne- obejmujące tylko wierzchołek blaszki liściowej,

• literalne- nekrozy boczne alb o n a obwodowej części 

blaszki liściowej,

• między nerwami, najczęściej na parenchymie 

asymilacyjnej,

• nieprawidłowe- rozmieszczone na całej blaszce liściowej.
3. Defoliacja- może być częściowa lub totalna, następuje    od 

górnej części korony drzew ku środkowi.

Mchy jako dobre biowskaźniki

• Mchy są grupą roślin która posiada szereg cech dobrego 

biowskaźnika (Tyler, 1970, Grodziński 1980) . Są one 

następujące:

1. Wiele gatunków mchów ma szeroki zasięg geograficzny i 

występuje obficie w bardzo różnorodnych siedliskach, w lasach, 

torfowiskach, wrzosowiskach, a także w obszarach 

uprzemysłowionych i miejskich.

2. Mchy nie posiadają kutikuli i epidermy, dzięki czemu ich liście są
    łatwo przepuszczalne dla jonów metali.
3. Mchy są pozbawione korzeni i tkanek przewodzących, sole 

mineralne czerpią głównie z opadów atmosferycznych i suchej 

depozycji,

4. Aktywnie rosnąca część mchu czerpie pokarm ze stale 

obumierającej części, nie ma więc kontaktu z podłożem,

5. Niektóre gatunki, np. Hylocemium i Thuidium posiadają budowę 

piętrową, a roczne przyrosty tworzą wyraźne segmenty,

6. Pomiędzy segmentami transport składników mineralnych jest 

bardzo słaby z powodu braku tkanek przewodzących,

7. Mchy pobierają metale głównie pasywnie na drodze prostego
     procesu wymiany jonów

Czynniki modyfikujące poziom metali ciężkich w 

mchach

Poziom metali         w mchach jest uzależniony 

od wielu czynników spośród których jako 

najważniejsze należy wymienić:

•  rodzaj lub gatunek mchu
•  część mchu
•  wiek mchu
• miejsce zbioru próby
•  wielkość opadów atmosferycznych
• sposób przygotowania prób mchów do 

analizy chemicznej

• metody analityczne

Niektóre kryteria stosowane do oceny wrażliwości

 na SO

2

  epifitycznych mchów i porostów w warunkach terenowych i 

laboratoryjnych

KRYTERIA

METODY

Biomasa

Pomiar suchej masy

Zawartość chlorofilu

Ekstrakcja i oznaczenie spektrofotometryczne

Zmiany barwy

Kolorowe  fotografie

Stopień pokrycia przez 

poszczególne gatunki

Ocena wizualna, odbicie na kalce, 

planimetrowanie

Płodność 

   i reprodukcja

Kontrola protonemata u mchów oraz soredia 

   i isydia u porostów

Częstotliwość 

występowania 

poszczególnych gatunków

Zliczanie na drzewach

Wzrost i rozwój

Fotografie, kalkowanie, planimetria 

Obfitość

Ocena wizualna, biomasa

Uszkodzenia plechy

Ocena wizualna, 

    fotografie w promieniowaniu  

podczerwonym, 

    planimetrowanie zdrowej 

    i   uszkodzonej części plechy

Zawartość siarki

Analiza chemiczna

Ogólna ilość gatunków

Liczenie na drzewach

Zalety i wady zastosowania porostów nadrzewnych jako biomonitorów 

zanieczyszczenia atmosfery SO

2

Zalety

Wady

- porosty rosną powoli i żyją 
długo

- porosty można łatwo 
transplantować i łatwo się z 

nimi obchodzić
- porosty nie maja tkanek 

przewodzących i łatwo 
absorbują i akumulują siarkę z 

wodnych roztworów
- gatunki porostów różnią się 

we wrażliwości: od bardzo 
wrażliwych do bardzo 

tolerancyjnych
- porosty są bardziej wrażliwe 

na niskie stężenia SO

2

 niż 

rośliny wyższe
- obserwuje się wysoką 

korelację między 
występowaniem gatunków 

porostów a stężeniem SO

2

 w 

otaczającym je środowisku

- porosty wykazują słabe 
zdolności do regeneracji 

i mogą zamierać przy 
ekspozycji na SO

2

- porosty akumulują 

oprócz siarki także fluor 
i metale ciężkie

- porosty nie reagują 

szybko na wysokie 

stężenia SO

2

- liczenie gatunków 

porostów występujących 
w warunkach 

naturalnych jest 
żmudne

- często jest potrzebna 

specjalizacyjna wiedza o 

porostach 

Porównanie zalet i wad zastosowania roślin 

do biomonitorowania   fluoru

Wiele gatunków roślin 

wyższych i porostów jest 

wrażliwych zadziałanie  
związków fluoru 

Rośliny wrażliwe zanim zostaną 

przetransportowane w teren musza 

rosnąć w szklarni w atmosferze wolnej od 
związków fluoru

Charakterystyczne 

symptomy pojawiają się 
na roślinach przy 
znanym stężeniu fluoru

Reakcja roślin wrażliwych na fluor może 

być powolna. Rośliny muszą rosnąć 
akumulując fluor i wtedy dopiero 
wykazują symptomy

Stężenie fluoru w 

roślinach może być 
dokładnie zmierzone

Symptomy na roślinach 

skorelowane  są ze 

stężeniem F w atmosferze 

Symptomy mogą nie odzwierciedlać 

dawki fluoru:
- deszcze mogą zmywać  fluorki,
- część fluorków może być    zmieniona 
przez roślinę

    w     mniej szkodzące formy,

-stan odżywienia roślin może  wpływać na 
   wyrazistość  symptomów

Symptomy zwykle się 

nasilają gdy koncentracja 

fluoru w roślinach i 

powietrzu rośnie 

Symptomy uszkodzeń spowodowane 

związkami fluoru mogą być maskowane 
przez:
-stres wilgotnościowy

- niskie temperatury
- choroby grzybkowe ( np. Botrytis )  

Tabela bioindykacyjna ( wg Hawskwortha i Rosea, zmodyfikowana przez 

Kiszkę)

Stopi

eń

Stężenie 

SO

2

 

w μg/m

3

 

powietrza

Wyróżniające gatunki porostów

0

?

Brak epifitów

1

>170

 glon Desmococcus viridis

2

>150

Lecanora conizaeoides, glon Desmococcus viridis

3

>125

Lepraria incana, Buellia punctata, Lecanora expallens

4

>70

Hypogymnia physode, Parmelia saxatilis,Parmelia 

sulcata,Lecidea scalaris, Chaenotheca ferruginea ; u nasady pnia 

moga pojawiać się Physcia adscendens i Xanthoria parietina

5

>60

Melanelia fuliginosa, Parmeliopsis ambigua, Lecanora chlarotera, 

Calicium viride,Chrysotrix candelaris oraz zdegereowane plechy 

Ramalina  farinacea,Evernia prunastri i Platismatia glauca; na 

drzewach przydrożnych ponadto występują; Physconia grisea, 

Melanelia exasperatula, Pleurosticta acetabulum, Phaeophyscia 

orbicularis, Physcia tenella, Xanthoria calendaria

6

>50

Gatunki  z rodzajów Pertusaria, Parmelia, Lecanora, Lecidea oraz 

Graphis scripta, Pseudoevernia furfuracea, Bryoria fuscescens na 

drzewach przydrożnych ponadto: Physconia distorta, 

P.enteroxantha, Xantoria polycarpa

7

>40

Flavoparmelia caperata, Parmelina tiliacea, Anaptychia ciliralis, 

Acrocordia gemmata, Ramalina fastigiata, Can deliria concolor

8

>35

Unsea mirta, Ramalina  pollinaria, Anaptychia ciliralis z 

owocnikami

9

>30

Lobraria pulmonaria, Ramalina

Utleniacze

• Tytoń odmiany Bel W3 oraz fasola odmiany Tempo mogą być skutecznie 

użytkowane w biomonitorowaniu zanieczyszczeń ozonem. Obie te rośliny 

są jednak roślinami rocznymi i każdego roku muszą być wysadzane.

•  Odmiana tytoniu Bel wymaga ocienienia i specjalnej troski aby 

reagowała w specyficzny sposób. 

• Biała sosna może być używana jako roślina wieloletnia, o objawach 

chlorotycznej

    karłowatości. Można też oznaczać na niej oddziaływanie SO

2

.

• Winorośl zwłaszcza kultywar Ives może być dobrym biomonitorem 

wieloletnim wrażliwym na ozon. 

• Sałata włoska i fasola Pinto były stosowane do wykrywania PAN (azotanu\ 

acetylenu), ale żadna z tych roślin nie jest zbyt dobrym monitorem. 

Wieloletnie biomonitory oddziaływania PAN czekają na odkrycie.

• NO

2

 i inne tlenki azotu nie należą do zanieczyszczeń powietrza silnie 

oddziaływujących na rośliny.  Wyjątek stanowi  ich oddziaływanie na 

rośliny w szklarniach. 

• Pomidory i sałata sąużytecznymi biomonitorami Ń0x w zamkniętych 

warunkach.

• Szpilkowe i pewne drzewa liściaste, paprocie, porosty są znakomitymi 

biomonitorami zanieczyszczenia dwutlenkiem siarki.

• Istnieje także potrzeba identyfikacji większej ilości biomonitorów takich 

jak porosty, które byłyby wrażliwe na S0

2

, HF i metale ciężkie tak aby 

efekt ich oddziaływania mógł być określony oddzielnie. 

Porównanie zalet i wad zastosowania roślin 

do biomonitorowania  utleniaczy (   głównie O

3

)

Wiele gatunków roślin jest 

wrażliwych na O

3

 i inne 

utleniacze

Czynniki glebowe

 i środowiskowe mogą wpływać na 
reakcję roślin stosowanych w 
biomonitoringu  na ozon i PAN

Niektóre odmiany roślin 

reagują na O

3

  w 

środowisku

Poleganie na objawach 

symptomatologicznych może 

prowadzić do błędów w określaniu 
uszkodzeń na biomonitorach

Niektóre rośliny mają 

ściśle powiązane odmiany, 
które różnią się tylko 
wrażliwością na O

3

Dla wyciągania znaczących wniosków  

na tem,AT relacji dawka/reakcja 
potrzebna jest lepsza kwantyfikacja 
ilościowa określenia reakcji roślin na 

ozon lub PAN

Reakcje roślin można 

czasami powiązać z 

koncentracją O

3

 w 

środowisku

Potrzebne są lepsze biomonitory na 

PAN

Biomonitoring przy użyciu 

roślin jest łatwiejszy do 

wykonania i tańszy niż 
zastosowanie instrumentów 
pomiarowych w sieci 
monitoringu

Nie można wyeliminować całkowicie 

monitorowania instrumentalnego, 

niezbędna jest znajomość koncentracji 
O

3

 i PAN w środowisku

Fluorowodór , etylen i metale ciężkie

Fluorowodór

• Morele, brzoskwinie, szpilkowe, gladiole, frezje i czasami porosty są 

  bioindykatorami HF. 

• Między koncentracją HF w  powietrzu   i akumulacją F w    

tkankach      roślin stwierdzono wysoką korelację.

Etylen

• Etylen jest przenikliwym zanieczyszczeniem powietrza, który 

oddziaływuje na rośliny przy bardzo małej  koncentracji.

• Udokumentowana jest przydatność orchidei jako wrażliwych 

biomonitorrów ale nie maj a szerokiego zastosowania w praktyce.

• Trudne jest określenie epinastich reakcji na afrykańskich 

nagietkach i pomidorach.

•   Potrzebny jest dobry schemat biomonitoringu oddziaływania 

etylenu w którym stosowane byłyby wrażliwe rośliny z łatwymi do 

określenia reakcjami w warunkach polowych.

Metale ciężkie

• Najlepszymi   biomonitorami   zanieczyszczenia   metalami 

ciężkimi są mchy. Wiele pracy wymaga przeprowadzenie 

obserwacji, w których późne gatunki mchów pobierają różne ilości 

metali w różnym czasie. 

• Do dalszych badań powinny być wybrane mchy, które akumulują 

specyficzne metale ze znaną szybkością 

Porównanie zalet i wad przy zastosowaniu roślin jako biomonitory 

zanieczyszczenia powietrza metalami ciężkimi i pyłem

Zalety

Wady

- rośliny są doskonałymi 

receptorami i kolektorami 

metali ciężkich

- pyły i metale ciężkie na i 

w częściach roślin mogą 
być oznaczane metodami 

chemicznymi i fizycznymi

- mchy i porosty pobierają 

selektywnie i bezpośrednio 
metale ciężkie z powietrza i 

deszczu

- rośliny mogą być 

używane dla określenia 
lokalizacji źródeł metali 

ciężkich i pyłów oraz 
sposobu ich 

rozprzestrzeniania i 
osadzania

- rośliny wyższe pobierają 

metale ciężkie także z gleby 

nie tylko z powietrza co 
utrudnia interpretację 

wyników

- zawartość metali ciężkich 

w liściach roślin wyższych 
może odzwierciedlać tylko 

ilość wychwyconą i 
uwięzioną w 

powierzchniowym poziomie 
woskowym

- mchy i porosty są także 

wrażliwe na SO

2

 i HF i inne 

zanieczyszczenia

- 

mchy i porosty różnią się w 

reakcji na działanie metali 
ciężkich, duża liczba gatunków jest 
potrzebna do dokładnego 

biomonitoringu

Biomonitornig wód

• Przy biomonitoringu wód wykorzystywać można:
• określenie miana Coli (wskaźnikowi temu nadano rangę wskaźnika 

weryfikującego klasę czystości określoną na podstawie pozostałych 

oznaczeń),

• występowanie w jeziorze śniecią ryb lub masowej śmiertelności innych 

organizmów (toksyczne właściwości wody), także ma charakter 

weryfikujący,

• ilościowe i jakościowe badania fito- i zooplanktonu (określanie 

saprobowości wody),

• występowanie zakwitów i wzrost udziału sinic w fitoplanktonie, które 

są symptomem zaawansowania trofii, obniżających jakość wody,

• występowanie zooplanktonu (udział dużych wioślarekjest wysoki w 

warunkach wczesnej eutrofii, natomiast w gorszej jakości wód - silnie 

zeutrofizowanych, towarzyszy wzrost widłonogów),

• występowanie bentosu (próbka z dna), w miarę pogarszania się stanu 

jeziora następuje spadek udziału skąposzczetów i larw 

ochotkowatych na rzecz larw wodzieni,

• obserwacje literału (strefa przybrzeżna), jeżeli w strefie tej zauważymy 

skupiska glonów nitkowatych świadczy to o przeżyźnieniu zbiornika,

• obecność małża racicznicy -jest charakterystyczna dla jezior silnie 

zeutrofizowanych,

•  chlorofilu a -jest  wskaźnikiem           produkcji pierwotnej.

• Istnieje wprost proporcjonalna    zależność między     

koncentracją chlorofilu a   koncentracją  fitoplanktonu

Biologiczne wskaźniki 

zanieczyszczenia wód

Ksenosaprob
y

Saprobiont

y 

Oligosapro
by 

Saproso

my

Mezosapro
by 

Saprofile

Polisaproby

Saprobion

ty

                                                                   

wzrost 

zanieczyszczenia

Ryby stosowane do oceny toksyczności różnych substancji 

chemicznych

Ryby są stosowane do oceny toksyczności różnych substancji chemicznych. 
W Europie wykorzystywane są dwie grupy ryb:
- bardzo wrażliwe

• pstrąg

• koza

• kiełb

• sliz

• słonecznica

• sandacz
 - średnio wrażliwe 

• okoń

• kleń

• wzdręga

• leszcz

• karp

• ukleja

• szczebla stawowa
Bada się je w roztworach substancji zanieczyszczających w okresie 2 – 20 dni i 

ocenia śmiertelność.

• W ciągu 2 dni  śmiertelność bardzo ostra

•               5 dni  ostra

•              10 dni  średnia

•              20 dni  słaba