Atmospheric pollution biomonitoring of the São Paulo metropolitan region using epiphytic lichens

Devido aos crescentes problemas relacionados com a poluição atmosférica na região metropolitana de São Paulo que atingem o ambiente e a saúde das populações, toma-se de grande interesse o estabelecimento de metodologias tal como a de monitoramento da qualidade do ar usando organismos cosmopolitas. O biomonitoramento é um método experimental que permite avaliar a resposta de organismos vivos à poluição, oferecendo vantagens como custos reduzidos, eficiência no monitoramento de amplas áreas geográficas e de elementos químicos poluentes presentes em baixas concentrações no ambiente e acumulados no biomonitor ao longo de um período. No presente trabalho, o método de análise por ativação neutrônica foi aplicado à determinação de elementos acumulados em amostras do fungo liquenizado Canoparmelia texana coletadas em duas áreas distintas: (1) Parques Estaduais Carlos Botelho (PECB) e Intervales (PEI), área considerada não-poluída pertencente ao ecossistema de Mata Atlântica - SP e (2) área metropolitana de São Paulo em pontos localizados nas proximidades das estações automáticas de monitoramento da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB). Os liquens coletados dos troncos de árvores foram previamente limpos, moídos e posteriormente irradiados com nêutrons do reator IEA- R1 juntamente com os padrões sintéticos dos elementos. A precisão e exatidão dos resultados analíticos foram avaliadas por meio das análises dos materiais certificados de referência IAEA-336 LICHEN e Mixed Polish Herbs (INCT-MPH-2). Os resultados obtidos nestes materiais de referência foram concordantes com os valores certificados e apresentaram, em geral, uma boa precisão com coeficientes de variação variando de 0,9 a 14,6%. Os resultados das análises de liquens indicaram que os elementos As, Co, Cr, Cs, La, Mo, Sb, Sc, Se e U estão presentes aos níveis de ng g-1, Ba, Br, Cl, Fe, K, Mn, Na, Rb e Zn aos niveis de mg g-1 e Ca aos níveis de μg g-1. Por meio da aplicação das análises de cluster e de discriminate, aos resultados obtidos nas amostras coletadas em áreas com diferentes níveis de poluição, os pontos de amostragens foram agrupados segundo similaridades químicas no que diz respeito às suas composições elementares. Também foi observado que as amostras do PECB e do PEI separaram-se dos grupos e subgrupos formados pelas amostras da região metropolitana e este resultado indica a preservação das áreas consideradas não-poluídas. Os liquens coletados no PEI apresentaram, em geral, concentrações inferiores àquelas obtidas para a região metropolitana de São Paulo principalmente para os elementos relacionados com ações antrópicas. Os mapas de distribuição das concentrações de elementos permitiram a visualização e identificação de pontos que apresentam concentrações de elementos mais altas na região metropolitana. Estes mapas de distribuição também mostraram que a poluição na região metropolitana de São Paulo apresenta perfis diferentes devido às inúmeras fontes de emissão de poluentes. Os elementos determinados nos liquens da área metropolitana indicaram ser de origens industrial, veicular e do solo. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram a viabilidade do uso da C. texana na avaliação da poluição no biomonitoramento passivo de diversos elementos contaminantes presentes na atmosfera da região metropolitana de São Paulo.Due to the increasing problems of atmospheric pollution in the Sao Paulo metropolitan region that affect the environment and human health the application of biomonitoring methodologies using cosmopolite organisms has now become relevant. Biomonitoring is a method to evaluate the response of live organisms to pollution. This method offers advantages such as reduced costs, efficient monitoring of large geographic areas and accumulated pollutants over a large period in which low concentrations of chemicals elements in the environment can be evaluated. In the present study, neutron activation analysis method was applied to determine elements accumulated in Canoparmelia texana lichenized fungi. Samples were collected in two distinct areas: Carlos Botelho (PECB) and Intervales (PEI) State Parks that are considered as non-polluted areas and that belong to the Atlantic Forest - SP ecosystem; and Sao Paulo city metropolitan region in sites near automatic monitoring stations of the Environmental Protection Agency of the State of Sao Paulo (CETESB). The lichens collected from the bark of the trees were properly treated, and irradiated with neutrons from IEA-R1 nuclear reactor along with synthetic standards of elements. The precision and the accuracy of the results were evaluated by the analyses of IAEA-336 LICHEN and Mixed Polish Herbs (INCT -MPH-2) certified reference materials. The results obtained for these materials were in accordance with the certified values and presented good precision with variation coefficients ranging from 0.9 to 14.6%. Results obtained for lichens showed that elements As, Co, Cr, Cs, La, Mo, Sb, Sc, Se and U are present at ng g-1 levels, Ba, Br, Cl, Fe, K, Mn, Na, Rb and Zn at μg g-1 and Ca at mg g-1. By applying cluster and discriminant analyses to the results for the lichen samples from areas with different levels of pollution, the sampling sites were grouped according to their chemical similarities and their elemental composition. It was also observed that samples from PECB and PEI were separated from groups and subgroups formed by the samples from the metropolitan region. This result indicates the preservation of PECB and PEI areas considered non-polluted. The lichens collected in the PEI presented, in general, lower concentrations of the elements than those from the metropolitan region of São Paulo in regards to those elements related to anthropogenic actions. The distribution maps of element concentrations allowed identification of sites in the metropolitan region that present higher elemental concentrations. Furthermore the distribution maps also showed that the pollution in the metropolitan region presents different profiles due to many sources and different pollutant emissions. The probable sources of elements determined in lichens from the metropolitan region are industrial, vehicular and soil. Results obtained indicate that the C. texana species can be used as a passive biomonitor of element pollution in the Sao Paulo metropolitan area. This species is abundant in both polluted and non-polluted areas and thus allows to distinguish regions with distinct levels of pollution