Árboles que revelan la evolución de la polución ambiental

Mediante análisis químicos en ejemplares de tipuana, científicos brasileños constatan una disminución de los niveles de contaminación por metales pesados en la zona oeste de la ciudad de São Paulo

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Al caminar o transitar por las vías más arborizadas de la ciudad de São Paulo, la mayor metrópolis de Brasil, son grandes las probabilidades de avistar o pasar al lado de un ejemplar de tipuana, tipa o palo rosa (Tipuana tipu), una especie de árbol de porte aventajado y con una amplia y densa copa que es la más común en la urbe.

La tipuana es una especie arbórea originaria de Bolivia, que empezó a plantarse en São Paulo durante la primera mitad del siglo XX. Además de aportar sombra y otros beneficios ambientales, también puede revelar la evolución de la polución atmosférica en la ciudad.

Investigadores del Instituto de Biociencias y de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (USP), en colaboración con pares de la Universidad de Campinas (Unicamp), han venido utilizando a esta especie como marcador de los niveles de contaminación por metales pesados y otros elementos químicos en la ciudad.

Al analizar la composición química de los anillos de crecimiento –los círculos concéntricos presentes en la parte interna de los troncos– y de la corteza de ejemplares de estos árboles en la ciudad, los científicos constataron una disminución de la contaminación por cadmio, cobre, níquel y plomo en la zona oeste de São Paulo durante los últimos 30 años.

Esta investigación, cuyos resultados salieron publicados en la revista Environmental Pollution, contó con el apoyo de la FAPESP en el marco de un Proyecto Temático, y también mediante una Ayuda a la Investigación – Regular y una Beca Posdoctoral.

Los investigadores del IB y de la FMUSP empezaron a evaluar durante los últimos años la posibilidad de estudiar la composición química de la corteza y de los anillos de crecimiento de ciertos árboles con el objetivo de reconstituir los niveles de contaminación ambiental de São Paulo a largo plazo. Para ello seleccionaron tres especies entre los árboles más comunes existentes en la ciudad: el aligustre o alheña (Ligustrum sp), la sebipira (Caesalpinia pluviosa) y la tipuana.

La última especie mencionada, introducida en São Paulo fundamentalmente por la empresa Companhia City –responsable de la creación de barrios planificados y arborizados en la ciudad, tales como Jardim Europa, Pacaembu y Alto de Pinheiros–, se perfiló como la mejor para realizar estudios en esta área, denominada dendroquímica.

“La tipuana surgió como la mejor especie arbórea para realizar análisis químicos tanto de sus anillos de crecimiento anual como de la corteza, a los efectos de evaluar la contaminación ambiental de la ciudad”, declaró Giuliano Maselli Locosselli, posdoctorando en el IB-USP y primer autor del estudio, a Agência FAPESP.

Este árbol, que es uno de los que más se caen en São Paulo y que por eso ha empezado a reemplazárselo por especies autóctonas, absorbe a través de sus raíces elementos químicos tales como los metales pesados presentes en la atmósfera y que son llevados al suelo por el agua de las lluvias. Estos compuestos son transportados junto con la savia a través de los vasos de la planta y permanecen almacenados en su madera, en los anillos de crecimiento, a medida que el árbol va creciendo.

Cada uno de esos anillos representa un año de vida de la planta: los mayores son los más recientes y los menores (los más internos) son los más antiguos. Al analizar su composición química, puede medirse la concentración de metales pesados existente en el suelo de un determinado ambiente correspondiente al año en que se formó el anillo. Y al comparar las concentraciones de los anillos es posible evaluar de qué manera varió la presencia de esos elementos químicos en una escala medida en décadas.

“Si un árbol tiene 50 años, por ejemplo, contará la historia de la contaminación en la ciudad durante ese período”, dijo Maselli Locosselli.

En tanto, la corteza de la tipuana permite medir la concentración de elementos químicos presentes en la atmósfera y que se depositaron pasivamente en esa parte exterior del tronco del árbol.

Al medir la concentración de elementos químicos –tales como metales pesados– en muestras de corteza de diversos árboles distribuidos por São Paulo, por ejemplo, se logra evaluar la variación espacial de dichos elementos químicos en la atmósfera de la ciudad en una escala de años.

“Como es una parte más fácil de obtenerse que los anillos de crecimiento anual, y el costo de los análisis químicos realizados en ésta es también más bajo, es posible analizar la corteza de diversos árboles y cubrir un área extensa. Esto permite ver de qué manera se distribuye por toda la ciudad la contaminación causada por metales pesados y otros elementos químicos”, dijo Maselli Locosselli.

La disminución de la concentración

Los investigadores realizaron un estudio inicial en el cual analizaron la distribución de cadmio, cobre, mercurio, níquel, sodio, plomo y zinc en anillos de dos especímenes de tipuana plantados en el jardín de la Facultad de Medicina de la USP, situada en la zona oeste de la ciudad. El objetivo de dicho estudio consistió en evaluar los cambios temporales en los niveles de contaminación por metales pesados en esa zona de la ciudad.

Para obtener muestras de los anillos de crecimiento anual de los dos árboles, de 35 años de edad, se empleó una barrena de Pressler, también conocida como barrena forestal. Este instrumento, similar a la broca de un taladro, pero con su interior hueco, es capaz de extraer una muestra cilíndrica del interior del árbol que exhibe todos sus anillos de crecimiento anual desde la corteza hasta el centro del mismo, y sin dañarlo. “Es como si se extrajese material para realizar una biopsia del árbol”, dijo Maselli Locosselli.

Las muestras de los anillos de crecimiento anual de los árboles, de 15 milímetros, se le enviaron al profesor Marco Aurelio Zezzi Arruda, del Instituto de Química de la Unicamp. Mediante el empleo de una técnica denominada ablación láser acoplada a la espectrometría de masas, fue posible escanear y generar imágenes de dichas muestras con un software y analizar la distribución de los elementos químicos en los referidos anillos.

Con base en esas imágenes, los investigadores definieron cuáles eran las células de interés y efectuaron análisis continuos de todos los anillos de crecimiento anual para determinar las concentraciones de los elementos químicos durante cada año de vida de las plantas.

Los análisis de los datos indicaron que hubo una disminución de la contaminación por cadmio, cobre, níquel y plomo durante las últimas tres décadas en la zona donde se encuentran situados las especímenes de tipuana analizados. La merma de los niveles de sodio y zinc fue menos significativa.

“La disminución de los niveles de plomo puede atribuirse a la eliminación gradual de ese elemento químico en la composición de la gasolina, en tanto que la tendencia decreciente de la contaminación por cadmio, cobre y níquel probablemente se encuentre relacionada con el aumento de la eficiencia de los vehículos y con la desindustrialización de São Paulo”, declaró Marcos Buckeridge, docente del Instituto de Biociencias de la USP y uno de los autores del estudio, a Agência FAPESP.

El tetraetilo de plomo se utilizaba en la composición de la gasolina común como aditivo, con la intención de mejorar el desempeño de los motores de los automóviles alimentados con este combustible y disminuir su desgaste.

La utilización de ese compuesto liberaba plomo a través del humo del escape de los vehículos, lo cual generaba diversos efectos perjudiciales para la salud y llevó a que Brasil prohibiese el agregado de tetraetilo de plomo a la gasolina de los vehículos terrestres en el país a partir de 1988.

En tanto, las mayores fuentes de cadmio provienen de la industria electroelectrónica, aparte de los pigmentos de esmaltes, las pinturas textiles, las baterías, la fotografía, la litografía y la pirotecnia, la fabricación de plásticos, semiconductores y células solares, la quema de combustibles, los residuos urbanos, el tratamiento del caucho y la galvanoplastia.  A su vez, las principales fuentes de emisiones de cobre son la quema de residuos urbanos e industriales, las fundiciones de aleaciones metálicas y los plaguicidas.

“Como São Paulo ha venido atravesando un período de desindustrialización desde hace algunas décadas, ha disminuido la emisión de esos elementos químicos. Por eso ha habido una merma en la concentración de esos metales en São Paulo”, dijo Maselli Locosselli.

Suscriptores de la revista Environmental Pollution pueden leer el artículo intitulado Tree rings reveal the reduction of Cd, Cu, Ni and Pb pollution in the central region of São Paulo, Brazil (doi: 10.1016/j.envpol.2018.06.098), de Maselli Locosselli y otros, en el siguiente enlace: sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749118317512.