I en artikel publicerad i tidskriften Miljöförorening , Brasilianska forskare har visat att trädslag Tipuana tipu framgångsrikt har använts som en markör för atmosfärisk förorening av tungmetaller och andra kemiska föreningar i Sao Paulo, Brasiliens största metropol.

Denna inhemska art från Bolivia, allmänt känd som tipuanaträdet, är allestädes närvarande i staden. Forskare vid University of São Paulo's Bioscience Institute (IB-USP) och Medical School (FM-USP), i samarbete med kollegor vid University of Campinas (IB-UNICAMP), har ansett T. tipu som det mest lämpliga trädet för att mäta miljöföroreningsnivåer i São Paulo på lång sikt genom att analysera den kemiska sammansättningen av trädbark och tillväxtringar.

Tester utfördes för att jämföra prestandan hos tre av de vanligaste trädarterna i staden:liguster (Ligustrum sp.), sibipiruna eller rapphöns (Caesalpinia pluviosa), och tipuana. Forskningen noterade en minskning av föroreningsnivåerna av kadmium, koppar, nickel och bly i den västra delen av staden under de senaste 30 åren.

Tipuanaträdets rötter absorberar tungmetaller och andra kemikalier som finns i atmosfären och faller till marken i regnvatten. Dessa kemikalier transporteras i sav av trädets xylemceller och lagras i träet på dess tillväxtringar - de koncentriska cirklarna som är synliga i ett tvärsnitt av stammen.

Varje tillväxtring representerar ett år av trädets liv. De nyare ringarna är bredare och längre från centrum. De som ligger närmast centrum är smalare. Den kemiska sammansättningen av trädets tillväxtringar återspeglar halterna av tungmetaller i jorden år för år, och resultaten kan jämföras för att fastställa hur denna typ av föroreningar har varierat på en skala av decennier.

"Om ett träd är 50 år gammalt, till exempel, det kommer att berätta historien om föroreningar i staden under den perioden, " sa Giuliano Maselli Locosselli, en postdoktor vid IB-USP och första författare till studien.

Allt medan Tipuana barkanalys visar nivåerna av atmosfäriska kemikalier som har deponerats passivt i denna yttre del av stammen. Genom att mäta nivåerna av tungmetaller i prover av bark från träd som fortfarande står i olika stadsdelar i staden, forskarna kan kartlägga rumsliga variationer i dessa nivåer på en årsskala.

"Det är lättare att få prover av bark än årliga tillväxtringar, och den kemiska analysen av bark är mindre kostsam, så att vi kan analysera prover från många träd och täcka ett stort område, ", sa Locosselli. "Resultatet är en karta över föroreningar från tungmetaller och andra kemiska element i hela staden."

Fallande nivåer av föroreningar från tungmetaller

Forskarna genomförde en första studie där de mätte nivåerna av kadmium, koppar, kvicksilver, nickel, natrium, bly och zink i ringar från två tipuanaexemplar som växer i trädgårdarna vid University of São Paulos Medical School i västra delen av stadens centrala region. Deras mål var att analysera de tidsmässiga förändringarna i nivåerna av tungmetallföroreningar i denna del av São Paulo.

De två träden som användes i denna studie var 35 år gamla. Prover togs från deras tillväxtringar med hjälp av ett instrument som kallas en Pressler inkrementborr, som har en ihålig skruvborr och är utformad för att extrahera en cylindrisk sektion av trävävnad från ett levande träd genom hela dess radie med relativt mindre skada på själva växten.

"Proceduren kan jämföras med en trädbiopsi, sa Locosselli.

De 15 mm årliga tillväxtringproverna skickades till Marco Aurelio Zezzi Arruda, en professor vid University of Campinas's Chemistry Institute (IQ-UNICAMP). Där, proverna skannades med laserablation kopplat med masspektrometri, generering av mjukvarubearbetade bilder för kemisk analys.

Forskarna valde ut de intressanta cellerna och gjorde en kontinuerlig analys av alla årsringar för att mäta nivåerna av tungmetaller som absorberas av träden under varje år av deras liv.

Dataanalysen pekade på en betydande minskning av kadmiumföroreningar, koppar, nickel och bly under de senaste tre decennierna i den del av staden som bebos av tipuanaträden, samt en mer måttlig minskning av nivåerna av natrium och zink.

"De sjunkande blyhalterna återspeglade den gradvisa eliminering av detta kemiska element från sammansättningen av brasiliansk bensin, sa Marcos Buckeridge, medansvarig utredare vid FAPESP Thematic Project och medförfattare till studien.

"Den nedåtgående trenden inom kadmium, koppar- och nickelföroreningar återspeglar förmodligen förbättrad fordonseffektivitet och avindustrialisering i São Paulo, sa Buckeridge.

Tetraetylbly användes över hela världen som ett knackningsförhindrande medel i bilbensin under stora delar av 1900-talet för att förbättra motorns prestanda och minska slitaget. Det resulterande utsläppet av bly till atmosfären via fordonets avgaser var en allvarlig hälsorisk. Brasilien förbjöd tillsatsen av tetraetylbly till bilbensin 1988.

De viktigaste källorna till kadmium i luftföroreningar är elektronikindustrin, pigment som används i färg och färg, batterier, fotografi, litografi, fyrverkeri, plast, halvledare, solceller, bränslen, stadsskräp, däckgummi och galvanisering. De huvudsakliga källorna till kopparutsläpp är förbränning av stads- och industriavfall, metallegeringsgjutning, och bekämpningsmedel.

"Nivåerna av dessa kemiska grundämnen i São Paulos omgivande luft har sjunkit under de senaste decennierna på grund av avindustrialiseringen, sa Locosselli.