Ricardo Marcondes Bulgarelli
Os “espirros” da floresta e a complexidade do ar que respiramos
Entre as substâncias emitidas pela vegetação à atmosfera estão os compostos orgânicos voláteis biogênicos (COVB). Tais compostos participam da comunicação entre as plantas e entre elas e o meio, como também oferecem defesas contra o agentes estressores. Na atmosfera, principalmente na troposfera (camada mais baixa da nossa atmosfera, literalmente o ar que respiramos), estes compostos possuem um papel importante, pois são capazes de entrar em reações químicas que participam da formação de partículas secundárias, interferindo na formação de nuvens e até no clima da superfície terrestre, e produção fotoquímica de O3, um gás que pode ser considerado tóxico (um poluente) tanto para as plantas como diretamente aos seres humanos.
No dia 22 de abril de 2019, o aluno do programa de Pós-graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Botânica de São Paulo (IBt), Ricardo Marcondes Bulgarelli (bolsista CAPES), defendeu sua dissertação de mestrado intitulada: “Caracterização de Compostos Orgânicos Voláteis Biogênicos em Florestas Ombrófilas Densas Sob Influências Antrópicas”. A caracterização dos COVB pode fomentar consideravelmente as estimativas dos padrões regionais de emissão e auxiliar em estratégias para reduzir os níveis de O3 troposférico, tornando a implementação de políticas públicas de qualidade do ar mais bem-sucedida.
Da direita à esquerda, a banca examinadora foi composta pelas pesquisadoras Dr.ª Claudia Boian (UFABC), Dr.ª Silvia Ribeiro de Souza (orientadora/IBt) e Dr.ª Christine Bourotte (USP).
Caracterização de Compostos Orgânicos Voláteis Biogênicos em Florestas Ombrófilas Densas Sob Influências Antrópicas
ABSTRACT
Regional inventories of biogenic volatile organic compound (BVOC) emissions are essential for estimating their impacts on the troposphere, such as the formation of secondary organic aerosols and tropospheric ozone. Forests in urban environments, such as the Metropolitan Region of São Paulo (MRSP), can be stressful to plants and contribute to changes in the emissions of BVOC to the troposphere. This study is characterized in different seasons (dry and wet): i) atmospheric concentrations of volatile organic compounds (VOC), mainly emitted by plants (COVB), in two fragments of urban forests, Parque Estadual das Fontes do Ipiranga (PEFI) and the Cidade Universitária complex (USP), and relates the emissions signature with the meteorological variations;
ii) the leaf blades emissions of young individuals of Croton floribundus Spreng. (Euphorbiaceae) planted in the ecological restoration area of the PEFI, with the purpose of analyzing its field performance and its contribution of volatiles to the local atmosphere. The samplings of the atmosphere (TA) were made in four periods during the day, with height of approximately 11 m. The leaf blade samplings (AF) have been done in the morning and during 1 h. The samplings of VOC (AT and AF) were subjected to gas chromatography coupled to the mass spectrometer (GC-MS) and were organized by chemical classes. Altogether, 67 chemical species of VOCs were detected in the AT, with predominance of Green Leaf Volatiles (GLV) and OTHERS. The similarity in VOC concentrations and diversity, even with large differences in the size of forested areas, can represent distinct levels of anthropic impact over the fragments. Furthermore, the lower concentrations detected at dusk can characterize different sources of VOC, in addition to biogenic sources. Among the meteorological variations, the main significant relationship found is between the irradiance and air relative humidity and the total Sesquiterpenes (SESQUI) sampled. In AF, 56 different compounds were detected, ordered according to the predominance of chemical class emissions: Green Leaf Volatiles (VFV)> Methyl Salicylate (MeSA) > Sesquiterpenes (SESQUI) > Monoterpenes (MONO). In the wet season, the different relationships of C. floribundus with the environment could have influenced the emissions of MeSA and VFV, in this class, with predominance of 3-Hexen-1-ol, acetate, (Z)-, 3-Hexen-1- ol, cis-3-Hexenyl butyrate and 1-Hexanol, 2-ethyl-. Decanal (OTHERS) has presented a significant relationship with irradiance and temperature. The individuals sampled had had the lowest emission average in the station with less possibility of water stress, 2017 dry. Emissions of MONO, concentrated in β-cis-Ocimene, α-Pinene, M-Cymene, and Sabinene compounds, are opposed to the mean values of relative air humidity. Variations in VOC concentrations and emission rates at different seasons demonstrate the importance of the VOC balance in the regional troposphere and the emission performance of C. floribundus in loco.
Key words: organic volatiles compounds, troposphere, Metropolitan Region of São Paulo, urban forests, native species
RESUMO
Inventários regionais de emissões de compostos orgânicos voláteis biogênicos (COVB) são fundamentais para estimar seus impactos na troposfera, tais como a formação de aerossóis orgânicos secundários e ozônio troposférico. Florestas de ambientes urbanos, como da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), podem ser estressantes aos vegetais e contribuir para alterações nas emissões de COVB à troposfera. Este estudo caracteriza, em diferentes estações (seca e úmida): i) as concentrações atmosféricas dos compostos orgânicos voláteis (COV), emitidos principalmente por plantas (COVB), em dois fragmentos de florestas urbanas, o Parque Estadual das Fontes do Ipiranga (PEFI) e o complexo da Cidade Universitária (USP), e relaciona a assinatura de emissões com as variações meteorológicas; ii) as emissões de lâminas foliares de indivíduos jovens de Croton floribundus Spreng. (Euphorbiaceae) plantados em área de restauração ecológica do PEFI, com intuito de analisar seu comportamento de emissões em campo e sua contribuição de voláteis na atmosfera local. As amostragens da atmosfera (AT) foram realizadas em quatro períodos ao longo do dia, com altura de aproximadamente 11 m. Já as amostragens da lâmina foliar (AF) foram realizadas no período da manhã e com duração de 1 h. Os COV das amostragens (AT e AF) foram dessorvidos termicamente em nitrogênio gasoso, automaticamente analisados em cromatografia gasosa acoplada ao espectrômetro de massas (CG-EM) e ordenados por classes químicas. Ao todo, 67 espécies químicas de COV foram detectados nas AT dos sítios amostrais, com predominância de Voláteis de Folhas Verdes (VFV) e OUTROS. A semelhança nas concentrações e diversidade de COV amostrados nos fragmentos, mesmo com grande diferença no tamanho das áreas florestadas, pode representar diferentes níveis de impactos antrópicos sobre os fragmentos. Além disso, as menores concentrações detectadas ao entardecer podem caracterizar fontes diversas de COV, além das fontes biogênicas. Dentre as variações meteorológicas, a principal relação significativa encontrada está entre a irradiância e umidade relativa do ar com o total de Sesquiterpenos (SESQUI) amostrados. Em AF, foram detectados 56 compostos diferentes, ordenados conforme a predominância nas emissões por classe química: Voláteis de Folhas Verdes (VFV) > Metil Salicilato (MeSA) > Sesquiterpenos (SESQUI) > Monoterpenos (MONO). Na estação úmida, as diferentes relações do C. floribundus com o ambiente podem ter influenciado nas emissões de MeSA e VFV, esta última classe teve predominância de Acetato de (Z)-3-Hexen-1-ol, 3-Hexen-1-ol, cis-3-Hexenil butirato e 1-Hexanol, 2-etil-. O Decanal (OUTROS) apresentou relação significativa com a irradiância e a temperatura. Os indivíduos amostrados apresentaram a menor média de emissão na estação com menor possibilidade de estresse hídrico, seca de 2017. As emissões de MONO, concentrados nos compostos β-cis-Ocimeno, α-Pineno, M-Cimeno, e Sabineno, são opostas aos valores médios de umidade relativa do ar. As variações nas concentrações de COV e nas taxas de emissões em diferentes estações demonstram a importância do balanço dos COV na troposfera regional e do comportamento de emissões do C. floribundus in loco.
Palavras-chave: compostos orgânicos voláteis, troposfera, Região Metropolitana de São Paulo, florestas urbanas, espécie nativa
Ricardo Marcondes Bulgarelli
Caracterização de Compostos Orgânicos Voláteis Biogênicos em Florestas Ombrófilas Densas Sob Influências Antrópicas
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