Förutom att orsaka betydande skada på människors hälsa, luftföroreningar hämmar också tillväxten av träd, en av de faktorer som kan dämpa detta typiska urbana miljöproblem.

Forskare vid University of São Paulo (USP) i Brasilien har visat att atmosfäriska föroreningar begränsar trädens tillväxt och ekosystemtjänster från träd, såsom filtrering av föroreningar genom att absorbera luftburna metaller i barken, assimilera CO ₂ , minska värmeöeffekten genom att dämpa solstrålningen, mildra dagvattenavrinning, och kontrollera luftfuktigheten.

Studieresultaten har publicerats i tidskriften Vetenskap om den totala miljön .

"Vi fann att under år då nivåerna av partiklar i atmosfären var högre, till exempel, träden växte mindre. Som ett resultat, de började senare i sina liv att tillhandahålla ekosystemtjänster som spelar en viktig roll för att minska föroreningar i städer och mildra eller anpassa staden till klimatförändringar, " sa Giuliano Maselli Locosselli, en postdoktor vid University of São Paulo's Bioscience Institute (IB-USP) med ett stipendium från FAPESP och första författare till studien.

Att använda tipuanaträdet som modell ( Tipuana tipu ), även känd som rosenträ eller tipu, ett högt träd med en stor spridande baldakin och allestädes närvarande i staden, forskarna mätte effekten av luftföroreningar och väder på trädtillväxten i São Paulo. De analyserade prover av 41 tipuanor i medelåldern 36 år och belägna på olika avstånd från industriområdet Capuava i Mauá, en kommun i huvudstadsområdet. Capuava är ett av de mest industrialiserade distrikten i regionen, med oljeraffinaderier, cementfabriker och gödningsfabriker, samt tung lastbils- och personbilstrafik.

Prover togs från trädens tillväxtringar med hjälp av ett instrument som kallas Pressler inkrement borer, som har en ihålig skruvbit och är utformad för att extrahera en cylindrisk sektion av trävävnad från ett levande träd i hela dess radie med relativt liten skada på växten. Alla prover togs i brösthöjd, ca 1,3 m från matjorden.

Genom att analysera barkens kemiska sammansättning och storleken på tillväxtringarna, forskarna kunde mäta variationer i luftföroreningsnivåer baserat på de olika kemiska grundämnen som träden exponerades för under sin utveckling och uppskatta hur denna faktor påverkade trädtillväxten.

"Tipuanan är en utmärkt markör som tydligt representerar nivåer av luftföroreningar av tungmetaller och andra kemiska element i staden, "Sa Locosselli.

Metaller och andra kemikalier suspenderade i luften absorberas av bark. Partiklar avsätts på löv, öka deras temperatur och minska tillgången på ljus för fotosyntes. Tillväxtringar indikerar hur föroreningar har påverkat växtens liv år för år. Tjockare ringar indikerar år med kraftig tillväxt och lägre föroreningar, medan tunnare ringar indikerar det omvända.

Analys av tillväxtringar visade att dessa tipuanor växte snabbare i de varmare delarna av Capuava med högre halter av fosfor i luften. Fosfor är ett känt makronäringsämne för växter och fungerar som grunden för deras energimetabolism via fotosyntes och andning.

Å andra sidan, träd nära trafik och utsatta för höga halter av aluminium, barium och zink i samband med slitage av bildelar (som däck, bromsbelägg och kopplingsplattor) visade mindre tillväxt över tiden.

Partiklar med en diameter på upp till 10 mikrometer (PM10) som släpptes ut från fabriker och växter minskade den genomsnittliga trädtillväxten med så mycket som 37 %.

"Träd som exponerats direkt för höga föroreningsnivåer från fabrikerna i området växte mindre när det gäller utveckling av stammdiameter under hela sitt liv än växter som utsatts för medellånga och låga nivåer, " sa Locosselli. "Under normala tillväxtförhållanden, en tipuanas brösthöjdsdiameter kan nå 1 meter. "

Tidsserier för nivåer av PM10 i Capuava under en 20-årsperiod erhölls från São Paulo State Environmental Corporation (CETESB) och jämfördes med resultaten av bark- och lövanalysen.

Forskarna fann att PM10-nivåer stod för 41 % av variabiliteten i trädets tillväxthastighet mellan år, med högre nivåer av föroreningar under de torraste månaderna (april-september) vilket minskar tillväxttakten.

"Diametern ökar mycket snabbt när trädet växer normalt men ändras lite när tillväxten är långsam, ", sa Locosselli. "Omfattningen av de ekosystemtjänster som tillhandahålls av ett högt träd kan vara 70 gånger större än för ett litet träd."

Effekter på träd

Enligt författarna till studien, tungmetaller och partiklar påverkar trädets tillväxt genom att ändra de optiska egenskaperna hos bladytor. Såsom nämnts, dessa föroreningar höjer temperaturen och minskar tillgängligheten av ljus för fotosyntes. De kan också minska gasutbytet på grund av ackumulering på bladstomata (porer som öppnas och stängs för att tillåta intag av koldioxid och utsläpp av syre).

"Vi planerar att försöka ta reda på om föroreningar också påverkar livslängden för dessa träd. Med tanke på att föroreningar begränsar olika fysiologiska system, hämmar växternas tillväxt, det gör dem förmodligen också mer sårbara för effekter som leder till åldrande, sa Marcos Buckeridge, professor i IB-USP och huvudutredare för forskningsprojektet.

Stadsföroreningar skadar förmodligen också andra arter i samma familj som tipuana som finns i São Paulo, som rapphöns ( Caesalpinia pluviosa ) och järnved ( C. leiostachya ).

"Åtgärder för att minska luftföroreningar, som att främja användning av biobränsle, elektrifiering av transporter och utveckling av material för att minska utsläppen av tungmetaller, kan förbättra underhållet av dessa träd och de ekosystemtjänster de tillhandahåller, sa Buckeridge.