Plantas e monitoramento da qualidade do ar

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Referência : Oliveira, R. L., Costa, F. V., Junior, J. C. F. M., (2024) Plantas e monitoramento da qualidade do ar, Rev. Ciência Elem., V12(3):035
Autores: Ricardo Larroyed de Oliveira, Fábio Voigt da Costa e João Carlos Ferreira de Melo Junior
Editor: João Nuno Tavares
DOI: [https://doi.org/10.24927/rce2024.035]
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[editar] Resumo

A poluição atmosférica representa um desafio à saúde humana, contribuindo anualmente para milhões de mortes prematuras. Neste cenário, as plantas surgem como sentinelas silenciosas, oferecendo uma perspetiva ecológica e economicamente viável para entender, monitorar e combater esse problema. A capacidade das plantas em absorver gases tóxicos e poluentes do ar, bem como seu papel como bioindicadores, torna-as aliadas na luta contra a poluição.


A poluição do ar é um problema global que afeta a saúde de todos, sendo responsável por cerca de 4,2 milhões de mortes prematuras em todo o mundo. É o segundo maior fator de risco para doenças não transmissíveis, com destaque para as doenças cardíacas, acidente vascular cerebral, câncer de pulmão e problemas respiratórios graves[1]. Para entender como a poluição do ar afeta a saúde humana, os cientistas geralmente utilizam métodos complexos, que envolvem análises físicas e químicas com o uso de máquinas para filtrar o ar[2]. No entanto, as plantas também podem fornecer informações importantes sobre a poluição do ar. Quando expostas a poluentes, as plantas podem adoecer, exibir sinais de injúria ou simplesmente acumular os poluentes manifestando macroscopicamente, ou apenas microscopicamente seus efeitos[3]. Essas alterações são identificáveis e podem ser usadas como ferramentas para sinalizar áreas poluídas. Esta abordagem, conhecida como monitoramento biológico ou biomonitoramento, é mais económica e ecológica, já que as plantas são, de forma geral, extremamente sensíveis e responsivas à poluição[4].

As plantas têm a capacidade de absorver gases nocivos, como dióxido de carbono e dióxido de enxofre, além de outros poluentes como os metais pesados. Embora a maioria das plantas seja sensível aos metais pesados, algumas conseguem crescer mesmo em locais muito contaminados, porque desenvolveram maneiras de evitar que esses metais prejudiquem seu crescimento e reprodução. Essas, plantas resistentes aos metais pesados, utilizam estratégias como imobilizar esses metais na parede celular, bloquear a sua entrada nas células ou criar substâncias que os neutralizam. Além disso, as plantas também podem armazenar esses metais em partes específicas de tecidos e células ou expulsá-los ativamente. Esses mecanismos ilustram a sua capacidade de sobrevivência ou resistência, mesmo em ambientes muito poluídos por metais pesados[5].

O biomonitoramento com o uso de plantas para avaliar a qualidade do ar, pode ser realizado por dois tipos de métodos: passivo e ativo6. No método passivo observam-se plantas que crescem naturalmente em uma área, sendo este método mais utilizado para observar impactos de longo prazo[6]. No método ativo, realiza-se o transplante de plantas cultivadas em ambientes controlados, como estufas, para uma determinada área que poderá estar contaminada. Nesse método, é possível padronizar e monitorar os organismos transplantados, controlar o tempo de exposição e a distribuição geográfica das plantas[7]. Essas características permitem o desenvolvimento de índices atmosféricos com base nas alterações observáveis nas plantas e na concentração de agentes poluentes dentro e fora das plantas[8].

Diversas espécies de plantas podem ser utilizadas no biomonitoramento de acordo com suas características, tais como a capacidade de bioacumulação de substâncias químicas e a habilidade de indicar a presença ou ausência de poluentes[9]. No Brasil, cientistas observaram que plantas nativas da Mata Atlântica apresentam alterações em sua morfoanatomia e fisiologia quando expostas a agentes poluentes, tais como redução da massa e espessura das folhas, perda de tecido fotossintético, alterações estomáticas, diminuição dos níveis de clorofila, entre outros. Essas modificações indicam a presença de agentes poluentes, tornando essas plantas indicadoras de poluentes atmosféricos[10]. As folhas têm a capacidade de captar e acumular diretamente poluentes do ar (FIGURA 1), incluindo o material particulado[11], que é composto por uma mistura de partículas sólidas microscópicas e gotículas líquidas suspensas no ar[12].


FIGURA 1. A) Handroanthus chrysotrichus (Mart. ex A.DC.) Mattos (Bignoniaceae). B) Eletromicrografia de material particulado registrado por microscopia eletrônica de varredura na superfície foliar do ipê (Handroanthus chrysotrichus – Bignoniaceae). Ampliação: 300 vezes. Fotos: A) Maurício Mercadante. B) Laboratório de Morfologia e Ecologia Vegetal - Univille. Arte: Louise Nardelli de Oliveira.

Em Portugal, também foram conduzidos estudos de biomonitoramento com o uso de plantas, abrangendo a pesquisa dos efeitos de pesticidas em folhas de pinheiros[13], da presença de metais pesados em cascas de árvores[14] e musgos[15], bem como os impactos nas concentrações de dióxido de enxofre (SO2) em líquens e briófitas[16]. Os líquens podem armazenar metais pesados, como ferro[17], coletar microfibras antropogênicas (partículas sintéticas feitas de celulose ou polímeros derivados de petroquímicos)[18] e exibem atividade mutagênica em resposta a substâncias poluentes[19].

As algas verdes ou clorofíceas, sensíveis à presença de poluentes no ar e na água, são utilizadas para detecção de ozônio e material particulado em ambientes urbanos[20], além de serem empregadas em estudos de biomonitoramento de poluição em ambientes marinhos[21]. Plantas avasculares, tais como musgos e hepáticas, são plantas que não apresentam uma camada cerosa na superfície e não possuem raízes, o que significa que conseguem absorver nutrientes diretamente do ar. Isso as torna capazes de acumular elementos químicos, especialmente metais pesados, em grandes quantidades[22].

No geral, as plantas superiores acumulam substâncias químicas e exibem sinais visíveis de danos (FIGURA 2), manifestando lesões e alterações na estrutura, tais como elementos lenhosos mais curtos e estreitos, além de uma redução na frequência de vasos, quando expostas à poluição[23].


FIGURA 2. A) Estrutura anatômica foliar de Inga edulis Mart (Fabaceae) nas áreas poluída e controle. B). Barra de escala = 100μm. Ampliação: 100 vezes. (C): Inga edulis Mart (Fabaceae) Fotos: A e B) Laboratório de Morfologia e Ecologia Vegetal - Univille. C) Maurício Mercadante.

Segundo as diretrizes do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) para o biomonitoramento da qualidade do ar por meio de plantas, a escolha das espécies vegetais deve considerar diversos aspectos[24]. Primeiro, é importante que as plantas sejam fáceis de identificar no campo, para facilitar a sua localização durante as atividades de monitoramento. Também é crucial que elas mostrem uma resposta clara, indicando como a espécie ou o ecossistema vai reagir ao estresse ambiental. As plantas escolhidas devem estar distribuídas em muitas partes da área afetada pela poluição, para representar bem o espectro da poluição. Para lidar com as mudanças ao longo do tempo, é sugerido que elas sejam amostradas várias vezes durante o ano ou que todas as coletas sejam feitas na mesma estação para evitar erros de interpretação, ao passo a sazonalidade é precursora de mudanças na estrutura foliar. Por último, é essencial considerar o custo, garantindo que as plantas escolhidas sejam financeiramente viáveis no projeto de monitoramento[25].

Além de seu papel no monitoramento, as plantas destacam a responsabilidade coletiva de preservar o meio ambiente. Ao proteger as plantas e entender como elas alertam sobre a poluição, não apenas em relação à saúde, mas também ao equilíbrio do ecossistema. A colaboração entre a natureza e a ciência fomenta a esperança de um futuro em que a qualidade do ar seja um direito fundamental, assegurado pelas sentinelas silenciosas do nosso planeta: as plantas.

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[editar] Referências

  1. ↑ https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health.
  2. ↑ MAUNG, T. Z. et al., Indoor Air Pollution and the Health of Vulnerable Groups: A Systematic Review Focused on Particulate Matter (PM), Volatile Organic Compounds (VOCs) and Their Effects on Children and People with Pre-Existing Lung Disease, Int J Environ Res Public Health, 19, 14, 8752. 2022.
  3. ↑ CARRERAS, H. A. et al., Assessment of the relationship between total suspended particles and the response of two biological indicators transplanted to an urban area in central Argentina, Atmos Environ, 43, 18, 2944–9. 2009.
  4. ↑ MULGREW, A. & WILLIAMS, P., Biomonitoring of air quality using plants. 2000.
  5. ↑ DALCORSO, G. et al., An overview of heavy metal challenge in plants: from roots to shoots, Metallomics, 5, 9, 1117-32. 2013.
  6. ↑ https://www.sigles-sante-environnement.fr/en/environmental-health/biomonitoring-with-plants-and-fungi/.
  7. ↑ GARCÍA-SEOANE, R. et al., Biomonitoring coastal environments with transplanted macroalgae: A methodological review, Marine pollution bulletin, 135, 988-999. 2018.
  8. ↑ MULGREW, A. & WILLIAMS, P., Biomonitoring of air quality using plants. 2000.
  9. ↑ MULGREW, A. & WILLIAMS, P., Biomonitoring of air quality using plants. 2000.
  10. ↑ HEERDT, S. T. et al., Avaliação do efeito da poluição atmosférica em populações urbanas de Handroanthus chrysotrichus (Bignoniaceae) em Joinville, SC, Rev Bras Geogr Fís, 16, 4, 1861-1877. 2023.
  11. ↑ XU, Y. et al., Quantifying particulate matter accumulated on leaves by 17 species of urban trees in Beijing, China, Environmental Science and Pollution Research, 25, 13, 12545–56. 2018.
  12. ↑ TAN, Z., Air Pollution and Greenhouse Gases, Singapore: Springer Singapore. 2014.
  13. ↑ RATOLA, N. et al., Biomonitoring of pesticides by pine needles--chemical scoring, risk of exposure, levels and trends, Sci Total Environ, 476-477, 114-24. 2014.
  14. ↑ BRIGNOLE, D. et al., Chemical and magnetic analyses on tree bark as an effective tool for biomonitoring: A case study in Lisbon (Portugal), Chemosphere, 195, 508–14. 2018.
  15. ↑ PIAIRO, H. et al., Spatial modeling of factor analysis scores: The case of heavy metal biomonitoring in mainland Portugal, Environmental Science and Pollution Research, 21, 23, 13420–33. 2014.
  16. ↑ SIM-SIM, M. et al., Cryptogamic epiphytes as indicators of air quality around an industrial complex in the Tagus valley, Portugal. Factor analysis and environmental variables, Cryptogam Bryol, 21, 2, 153–70. 2000.
  17. ↑ MARIÉ, D. C. et al., Magnetic biomonitoring of airborne particles using lichen transplants over controlled exposure periods, SN Appl. Sci., 2, 104. 2020.
  18. ↑ CAPOZZI, F. et al., Optimizing Moss and Lichen Transplants as Biomonitors of Airborne Anthropogenic Microfibers, Biology, 12, 10, 1278. 2023.
  19. ↑ KÄFFER, M. I. et al., Use of bioindicators to evaluate air quality and genotoxic compounds in an urban environment in Southern Brazil, Environ Pollut, 163, 24–31. 2012.
  20. ↑ FREYSTEIN, K. et al., Algal biofilms on tree bark to monitor airborne pollutants, Biologia, 63, 6, 866–72. 2008.
  21. ↑ GARCÍA-SEOANE, R. et al., Biomonitoring coastal environments with transplanted macroalgae: A methodological review, Marine pollution bulletin, 135, 988-999. 2018.
  22. ↑ CAVALARRO, R. et al., Avaliação do efeito da poluição atmosférica em populações urbanas de Inga edulis Mart. (Fabaceae) por meio do método de biomonitoramento passivo, Connection line, 20, 104-126. 2019.
  23. ↑ MAHMOODUZZAFAR, H. S. et al., Anatomical changes in the wood of Syzygium cumini exposed to coal-smoke pollution, Journal of Food, Agriculture & Environment, 88, 3, 959-964. 2010.
  24. ↑ https://www.sigles-sante-environnement.fr/en/environmental-health/biomonitoring-with-plants-and-fungi/.
  25. ↑ https://www.sigles-sante-environnement.fr/en/environmental-health/biomonitoring-with-plants-and-fungi/.

Criada em 20 de Dezembro de 2023
Revista em 14 de Maio de 2024
Aceite pelo editor em 15 de Dezembro de 2024

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