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Jul 05, 2023

Ritenzione del particolato fogliare e accumulo di oligoelementi tossici di sei specie di piante lungo la strada in una città subtropicale

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 12831 (2023) Cita questo articolo 222 Accessi Dettagli parametri Come una delle principali fonti di inquinamento atmosferico, particolato (PM) e tracce tossiche associate

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Essendo una delle principali fonti di inquinamento atmosferico, il particolato (PM) e gli oligoelementi tossici associati rappresentano minacce potenzialmente gravi per la salute umana e la sicurezza ambientale. Come è noto, le piante possono ridurre l'inquinamento atmosferico da particolato. Tuttavia, la relazione tra PM di diverse dimensioni e oligoelementi tossici nel PM fogliare non è ancora chiara. Questo studio è stato condotto per esplorare l'associazione tra PM di diverse dimensioni (PM2,5, PM10, PM>10) e oligoelementi tossici (As, Al, Cu, Zn, Cd, Fe, Pb) nonché la correlazione tra oligoelementi di sei specie di piante lungo la strada (Cinnamomum camphora, Osmanthus fragrans, Magnolia grandiflora, Podocarpus macrophyllus, Loropetalum chinense var. Rubrum e Pittosporum tobira) a Changsha, provincia di Hunan, Cina. I risultati hanno mostrato che P. macrophyllus aveva la più alta capacità di trattenere il PM, mentre C. camphora eccelleva nel trattenere il PM2,5. Si consiglia vivamente di piantare la combinazione di P. macrophyllus e C. camphora nelle città subtropicali per ridurre efficacemente il PM. Gli oligoelementi tossici accumulati nel PM fogliare variavano a seconda delle specie vegetali e delle dimensioni del PM. L'ANOVA a due vie ha mostrato che la maggior parte degli oligoelementi tossici erano significativamente influenzati dalle specie vegetali, dalle dimensioni del PM e dalle loro interazioni (P < 0,05). Inoltre, le analisi di regressione lineare e di correlazione hanno ulteriormente dimostrato l'omologia della maggior parte degli oligoelementi tossici nel PM fogliare, confermando cioè le piante come predittori delle fonti di PM e del monitoraggio ambientale. Questi risultati contribuiscono al controllo dell’inquinamento atmosferico urbano e all’ottimizzazione della configurazione del paesaggio.

L’inquinamento da particolato (PM) nell’atmosfera sta diventando sempre più grave con l’intensificarsi dell’urbanizzazione e dell’industrializzazione, che rappresenta una grave minaccia per la salute umana e la sicurezza ambientale, per questo ha attirato molta attenzione1,2,3,4,5. Il PM è il particolato respirabile sospeso nell'aria, che può essere classificato come PM2,5 (inferiore o uguale a 2,5 μm), PM10 (maggiore di 2,5 μm e inferiore a 10 μm) e PM>10 (maggiore o uguale a 10 μm) in base alla dimensione delle particelle6,7,8.

Le piante lungo le strade hanno il potenziale di trattenere il particolato atmosferico e migliorare la qualità dell'aria9,10,11,12. Negli ultimi anni, i ricercatori si sono concentrati sui meccanismi di ritenzione del PM nelle piante e sui fattori che influenzano la ritenzione del PM. Per la pianta stessa, la micromorfologia della superficie fogliare ha influenzato la capacità di ritenzione del PM13,14. Le ultime ricerche hanno scoperto che il cambiamento microclimatico causato dall’evapotraspirazione sulla superficie delle foglie delle piante ha avuto un effetto significativo sulla ritenzione di PM2.515. La capacità delle piante di trattenere il particolato può essere influenzata dai modelli di impianto e dalle strutture di configurazione tridimensionali16. Altrettanto importanti sono stati gli effetti dei fattori meteorologici sulla ritenzione del PM nelle piante, ad esempio precipitazioni e vento17.

Fatta eccezione per la loro capacità di trattenere il PM, il ruolo delle piante nel monitoraggio ambientale non può essere ignorato18,19. Grandi quantità di oligoelementi tossici sono presenti nel PM20,21 atmosferico e il PM contenente oligoelementi tossici può fluttuare in altri ecosistemi22 e quindi arricchirsi negli organismi, mettendone così a repentaglio la salute20. Pertanto, lo studio degli oligoelementi tossici nel PM ha implicazioni significative per la valutazione del rischio e il monitoraggio ambientale. Uno studio recente ha dimostrato che il particolato fogliare delle piante può riflettere sostanzialmente la composizione degli oligoelementi tossici presenti nell’ambiente23. Tuttavia, c’è ancora molta confusione sul PM fogliare e sugli oligoelementi tossici associati. Qual è la composizione degli oligoelementi tossici nel PM di diverse dimensioni trattenuti dalle piante? È possibile che le specie vegetali influenzino il PM di diverse dimensioni per trattenere oligoelementi tossici? Chi determina la concentrazione di oligoelementi tossici nel PM fogliare?

In questo studio, sono state studiate sei piante lungo la strada a Changsha, nella provincia di Hunan, una tipica città subtropicale della Cina. Abbiamo misurato il contenuto di PM in frazioni di diverse dimensioni sulle foglie e gli oligoelementi tossici associati. Abbiamo anche analizzato l'associazione tra PM di diverse dimensioni e oligoelementi tossici, nonché la correlazione tra oligoelementi tossici, che raramente si vede negli studi precedenti. Gli obiettivi di questo studio erano (1) valutare la capacità di diverse piante di trattenere particolato di frazioni di dimensioni diverse nonché oligoelementi tossici, (2) analizzare i fattori determinanti del contenuto di oligoelementi tossici nel particolato e (3) rivelare potenziali associazioni tra oligoelementi tossici provenienti dal particolato. I nostri risultati possono contribuire alla conoscenza della capacità delle comuni piante lungo le strade di trattenere il particolato, gli oligoelementi tossici e le loro potenziali associazioni nell’area subtropicale. Allo stesso tempo, il nostro studio può fornire una base teorica per la configurazione degli impianti nelle cinture verdi urbane e l'applicazione degli impianti nel monitoraggio ambientale. Inoltre, il nostro lavoro può fornire prospettive innovative per lo studio della PM fogliare.