Træer afslører udviklingen af ​​miljøforurening

I en artikel offentliggjort i tidsskriftet Miljøforurening , Brasilianske forskere har vist, at træarter Tipuana tipu med succes er blevet brugt som markør for atmosfærisk forurening af tungmetaller og andre kemiske forbindelser i Sao Paulo, Brasiliens største metropol.

Denne bolivia-indfødte art, almindeligvis kendt som tipuana-træet, er allestedsnærværende i byen. Forskere ved University of São Paulo's Bioscience Institute (IB-USP) og Medical School (FM-USP), i samarbejde med kolleger ved University of Campinas (IB-UNICAMP), har betragtet T. tipu som det bedst egnede træ til at måle miljøforureningsniveauer i São Paulo på lang sigt ved at analysere den kemiske sammensætning af træbark og vækstringe.

Test blev udført for at sammenligne ydeevnen for tre af de mest almindelige træarter i byen:liguster (Ligustrum sp.), sibipiruna eller agerhønstræ (Caesalpinia pluviosa), og tipuana. Forskningen bemærkede en reduktion i forureningsniveauet af cadmium, kobber, nikkel og bly i den vestlige del af byen gennem de sidste 30 år.

Tipuanatræets rødder absorberer tungmetaller og andre kemikalier, der er til stede i atmosfæren og falder til jorden i regnvand. Disse kemikalier transporteres i saft af træets xylemceller og opbevares i træet af dets vækstringe - de koncentriske cirkler, der er synlige i et tværsnit af stammen.

Hver vækstring repræsenterer et år af træets levetid. De nyere ringe er bredere og længere fra midten. Dem tættest på centrum er smallere. Den kemiske sammensætning af træets vækstringe afspejler niveauet af tungmetaller i jorden år for år, og resultaterne kan sammenlignes for at bestemme, hvordan denne type forurening har varieret på en skala af årtier.

"Hvis et træ er 50 år gammelt, for eksempel, det vil fortælle historien om forurening i byen i den periode, " sagde Giuliano Maselli Locosselli, en postdoc-forsker ved IB-USP og førsteforfatter af undersøgelsen.

Alt imens Tipuana barkanalyse viser niveauerne af atmosfæriske kemikalier, der er blevet passivt aflejret i denne ydre del af stammen. Ved at måle niveauerne af tungmetaller i prøver af bark fra træer, der stadig står i forskellige kvarterer i byen, forskerne kan kortlægge rumlige variationer i disse niveauer på en skala af år.

"Det er nemmere at få prøver af bark end årlige vækstringe, og den kemiske analyse af bark er billigere, så vi kan analysere prøver fra mange træer og dække et stort område, " sagde Locosselli. "Resultatet er et kort over forurening fra tungmetaller og andre kemiske elementer i hele byen."

Faldende forureningsniveauer af tungmetaller

Forskerne gennemførte en indledende undersøgelse, hvor de målte niveauerne af cadmium, kobber, kviksølv, nikkel, natrium, bly og zink i ringe fra to tipuana-eksemplarer, der vokser i haverne ved University of São Paulo's Medical School i den vestlige del af byens centrale region. Deres mål var at analysere de tidsmæssige ændringer i niveauerne af tungmetalforurening i denne del af São Paulo.

De to træer, der blev brugt i denne undersøgelse, var 35 år gamle. Prøver blev taget fra deres vækstringe ved hjælp af et instrument kaldet en Pressler inkrementborer, som har et hult sneglebor og er designet til at udtrække en cylindrisk sektion af trævæv fra et levende træ i hele dets radius med relativt mindre skade på selve planten.

"Proceduren kan sammenlignes med en træbiopsi, " sagde Locosselli.

De 15 mm årlige vækstringprøver blev sendt til Marco Aurelio Zezzi Arruda, en professor ved University of Campinas's Chemistry Institute (IQ-UNICAMP). der, prøverne blev scannet ved laserablation koblet med massespektrometri, generering af softwarebehandlede billeder til kemisk analyse.

Forskerne udvalgte de interesserede celler og udførte en kontinuerlig analyse af alle de årlige vækstringe for at måle niveauet af tungmetaller, der absorberes af træerne i hvert år af deres liv.

Dataanalysen pegede på en betydelig reduktion i forurening med cadmium, kobber, nikkel og bly i de sidste tre årtier i den del af byen, der er beboet af tipuana-træerne, samt et mere moderat fald i niveauerne af natrium og zink.

"De faldende niveauer af bly afspejlede den gradvise eliminering af dette kemiske element fra sammensætningen af ​​brasiliansk benzin, " sagde Marcos Buckeridge, coprincipal investigator ved FAPESP Thematic Project og medforfatter af undersøgelsen.

"Den nedadgående tendens inden for cadmium, kobber- og nikkelforurening afspejler sandsynligvis øget køretøjseffektivitet og afindustrialisering i São Paulo, " sagde Buckeridge.

Tetraethylbly blev brugt over hele verden som et antibankemiddel i bilbenzin i det meste af det 20. århundrede for at forbedre motorens ydeevne og reducere slid. Den resulterende frigivelse af bly til atmosfæren via køretøjets udstødning var en alvorlig sundhedsfare. Brasilien forbød tilsætning af tetraethylbly til bilbenzin i 1988.

De vigtigste kilder til cadmium i luftforurening er elektronikindustrien, pigmenter brugt i maling og farvestoffer, batterier, fotografering, litografi, fyrværkeri, plast, halvledere, solceller, brændstoffer, byaffald, dækgummi og galvanisering. De vigtigste kilder til kobberemissioner er afbrænding af by- og industriaffald, støbning af metallegeringer, og pesticider.

"Niveauerne af disse kemiske grundstoffer i São Paulos omgivende luft er faldet i de seneste årtier på grund af afindustrialisering, " sagde Locosselli.