In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Milieuvervuiling , Braziliaanse onderzoekers hebben aangetoond dat boomsoorten Tipuana tipu met succes zijn gebruikt als een marker van luchtvervuiling door zware metalen en andere chemische verbindingen in Sao Paulo, De grootste metropool van Brazilië.

Deze in Bolivia geboren soort die algemeen bekend staat als de tipuana-boom, is alomtegenwoordig in de stad. Onderzoekers van het Bioscience Institute (IB-USP) en de Medical School (FM-USP) van de Universiteit van São Paulo, in samenwerking met collega's van de Universiteit van Campinas (IB-UNICAMP), hebben T. tipu beschouwd als de meest geschikte boom voor het meten van milieuvervuilingsniveaus in São Paulo op de lange termijn door de chemische samenstelling van boomschors en jaarringen te analyseren.

Er werden tests uitgevoerd om de prestaties van drie van de meest voorkomende boomsoorten in de stad te vergelijken:liguster (Ligustrum sp.), sibipiruna of patrijshout (Caesalpinia pluviosa), en tipuana. Het onderzoek constateerde een vermindering van de verontreinigingsniveaus van cadmium, koper, nikkel en lood in het westen van de stad in de afgelopen 30 jaar.

De wortels van de tipuana-boom absorberen zware metalen en andere chemicaliën die in de atmosfeer aanwezig zijn en vallen in regenwater op de grond. Deze chemicaliën worden in sap getransporteerd door de xyleemcellen van de boom en opgeslagen in het hout van de jaarringen - de concentrische cirkels die zichtbaar zijn in een dwarsdoorsnede van de stam.

Elke jaarring staat voor een jaar van het leven van de boom. De meer recente ringen zijn breder en verder van het centrum. Die het dichtst bij het centrum zijn smaller. De chemische samenstelling van de jaarringen van de boom weerspiegelt de niveaus van zware metalen in de bodem van jaar tot jaar, en de resultaten kunnen worden vergeleken om te bepalen hoe dit soort vervuiling op een schaal van tientallen jaren heeft gevarieerd.

"Als een boom 50 jaar oud is, bijvoorbeeld, het vertelt het verhaal van de vervuiling in de stad in die periode, " zei Giuliano Maselli Locosselli, een postdoctoraal onderzoeker bij IB-USP en eerste auteur van de studie.

Al die tijd toont de analyse van de Tipuana-schors de niveaus van atmosferische chemicaliën die passief zijn afgezet in dit externe deel van de stam. Door de niveaus van zware metalen te meten in monsters van schors van bomen die nog in verschillende buurten van de stad staan, de onderzoekers kunnen ruimtelijke variaties op deze niveaus op een schaal van jaren in kaart brengen.

"Het is gemakkelijker om bastmonsters te nemen dan jaarringen, en de chemische analyse van schors is minder kostbaar, zodat we monsters van veel bomen kunnen analyseren en een groot gebied kunnen bestrijken, " zei Locosselli. "Het resultaat is een kaart van vervuiling door zware metalen en andere chemische elementen in de stad."

Dalende niveaus van vervuiling door zware metalen

De onderzoekers voerden een eerste studie uit waarin ze de niveaus van cadmium, koper, kwik, nikkel, natrium, lood en zink in ringen van twee tipuana-specimens die groeien in de tuinen van de medische faculteit van de Universiteit van São Paulo in het westen van de centrale regio van de stad. Hun doel was om de tijdelijke veranderingen in de niveaus van vervuiling door zware metalen in dit deel van São Paulo te analyseren.

De twee bomen die in dit onderzoek zijn gebruikt, waren 35 jaar oud. Er werden monsters genomen van hun jaarringen met behulp van een instrument dat een Pressler-incrementboor wordt genoemd, die een holle boor heeft en is ontworpen om een ​​cilindrisch stuk houtweefsel te extraheren uit een levende boom over de hele straal met relatief kleine schade aan de plant zelf.

"De procedure kan worden vergeleken met een boombiopsie, ' zei Locosselli.

De jaarlijkse groeiringmonsters van 15 mm werden naar Marco Aurelio Zezzi Arruda gestuurd, een professor aan het Chemistry Institute van de Universiteit van Campinas (IQ-UNICAMP). Daar, de monsters werden gescand door laserablatie in combinatie met massaspectrometrie, het genereren van software-verwerkte beelden voor chemische analyse.

De onderzoekers selecteerden de cellen van belang en voerden een continue analyse uit van alle jaarringen om de niveaus van zware metalen te meten die door de bomen in elk jaar van hun leven werden opgenomen.

De data-analyse wees op een significante vermindering van de vervuiling door cadmium, koper, nikkel en lood in de afgelopen drie decennia in het deel van de stad dat werd bewoond door de bemonsterde tipuana-bomen, evenals een meer gematigde daling van de niveaus van natrium en zink.

"De dalende niveaus van lood weerspiegelden de geleidelijke verwijdering van dit chemische element uit de samenstelling van Braziliaanse benzine, " zei Marcos Buckeridge, hoofdonderzoeker bij het FAPESP Thematic Project en co-auteur van de studie.

"De neerwaartse trend in cadmium, koper- en nikkelvervuiling weerspiegelt waarschijnlijk de verbeterde voertuigefficiëntie en de-industrialisatie in São Paulo, ' zei Buckeridge.

Tetraethyllood werd gedurende een groot deel van de 20e eeuw wereldwijd gebruikt als antiklopmiddel in autobenzine om de motorprestaties te verbeteren en slijtage te verminderen. De resulterende lozing van lood in de atmosfeer via uitlaatgassen van voertuigen was een ernstig gevaar voor de gezondheid. Brazilië verbood de toevoeging van tetra-ethyllood aan autobenzine in 1988.

De belangrijkste bronnen van cadmium in de luchtvervuiling zijn de elektronische apparatenindustrie, pigmenten gebruikt in verf en kleurstof, batterijen, fotografie, lithografie, vuurwerk, plastic, halfgeleiders, zonnepanelen, brandstoffen, stedelijk afval, bandenrubber en galvaniseren. De belangrijkste bronnen van koperemissies zijn de verbranding van stedelijk en industrieel afval, afgietsel van metaallegering, en pesticiden.

"De niveaus van deze chemische elementen in de omgevingslucht van São Paulo zijn de afgelopen decennia gedaald als gevolg van deïndustrialisatie, ' zei Locosselli.