Introducción

La contaminación atmosférica es una amenaza global y creciente tanto para la salud de las personas como de los ecosis temas. El material particulado presente en la atmósfera urbana es un contami nante que requiere especial atención ya que puede contener compuestos tóxicos como hidrocarburos poliaromáticos y metales pesados que al ser inhalados conducen a afecciones respiratorias y cardíacas ( ^{Polichetti et al., 2009}; ^{Ram et al., 2015}). En las áreas urbanas la mayor fuente de emisión de material particu lado es la actividad vehicular ( ^{Vu et al., 2015}). En la ciudad de Mendoza el trans porte particular y público es la principal fuente de emisión de partículas ( ^{Puliafito et al., 1995}; ^{Puliafito et al., 2003}), siendo las partículas finas (<5μm) las de mayor frecuencia en el microcentro ( ^{Moreno et al., 2016})

Las partículas presentes en la atmósfera pueden ser removidas principalmente por procesos de sedimentación. La se dimentación atmosférica seca resulta del transporte y acumulación de partículas contaminantes sobre las superficies du rante los periodos sin lluvias ( ^{Moreno et al., 2008}) y es dominante en regiones con clima árido ( ^{Davidson & Wu, 1990}), como la provincia de Mendoza donde las lluvias son ocasionales, principalmente estivales.

La sedimentación atmosférica seca es un mecanismo de eliminación de partículas a través de la transferencia desde la at mósfera a diversas superficies de capta ción, entre ellas las hojas de los árboles que se comportan como bioindicadores acumulativos ( ^{Moreno et al., 2008}; ^{Mo reno et al., 2016}). Así, los árboles urba nos cumplen un papel importante ya que actúan como filtros reduciendo signifi cativamente la contaminación del aire ( ^{Moreno et al., 2008}; ^{Nowak et al., 2014}; ^{Moreno et al., 2016}; ^{Nowak et al., 2018}). Diversos estudios han evaluado este pro ceso considerando la vegetación urbana como bioindicador. ^{Sgrigna et al. (2015}) evaluaron la sedimentación de material particulado en hojas de Quercus ilex en una ciudad industrializada del centro de Italia, encontrando que las variaciones en el depósito de PM están correlacio nadas con las distancias a las carreteras principales y la dirección del viento. ^{Sal mond et al. (2013)} analizaron los efectos de la vegetación sobre la calidad del aire según diferencias estacionales (árboles con y sin hojas), y los resultados mos traron que la presencia de hojas de los árboles tiene un marcado impacto en el transporte de contaminantes y una importante acumulación neta de conta minantes en las copas de los árboles. En regiones áridas de Argentina muy pocos estudios han considerado la eficiencia de árboles urbanos para reducir la contami nación del aire, entre ellos: para San Juan ( ^{Moreno et al., 2008}; ^{Martínez Carretero et al., 2016}) y para Mendoza ( ^{Perelman et al., 2007}; ^{Moreno et al., 2013}; ^{Moreno et al., 2016})

Las hojas y ramas de los árboles actúan modificando la corriente de aire que circula a través del follaje, generando turbulencia o remolinos que facilitan la sedimentación seca. Los árboles recep tan mayor cantidad de partículas conta minantes que la vegetación menor como resultado de su mayor área foliar y los movimientos turbulentos creados por la estructura de la copa. Por ejemplo, los árboles con hojas anchas y superficies rugosas, son más eficaces en la captura de material particulado que aquellas con superficies lisas ( ^{Beckett et al., 2000}). Debido a la rugosidad y amplia área de contacto, el follaje de los árboles actúa como filtro de numerosas partículas sóli das pudiendo ser efectivos bioindicado res de contaminación por partículas ( ^{Rai et al., 2010}; ^{Rai, 2016}).

^{Nowak (1994}) encontró que la máxima remoción de contaminantes totales en Chicago ocurre cuando los árboles se en cuentran con hojas. Además, el tamaño del árbol afecta la remoción total ya que árboles sanos y grandes pueden remover 70 veces más por año. ^{Isaifan & Baldauf (2020}) evaluaron en Qatar, los beneficios económicos y ambientales de tres espe cies típicas de regiones desérticas como Acacia tortilis, Ziziphus spinachristi, y Phoenix dactylifera en base a su capa cidad para interceptar precipitaciones urbanas, agregar valor a la propiedad, reducir la electricidad mediante enfria miento, minimizar la contaminación del aire mediante la eliminación de contami nantes y captura de dióxido de carbono; encontrando los máximos beneficios en árboles más longevos ya que proporcio nan una copa más grande y un área fo liar más grande. Entender y cuantificar la estructura de los recursos arbóreos den tro de un entorno urbano es fundamen tal para evaluar sus beneficios ambienta les y su manejo ( ^{Nowak et al., 2015})

El diseño y la elección de la vegetación urbana es relevante cuando se la considera como un servicio ecosistémico para mejorar la calidad del aire. Resul ta fundamental reconocer y seleccionar especies arbóreas con características que faciliten la remoción como copa densa, mayor área foliar, superficies foliares cerosas y pubescentes, entre otras ( ^{Arroya ve-Maya et al., 2019}; ^{Cardona Arango & Bermúdez Zapata, 2019}).

El arbolado urbano de la ciudad de Men doza está compuesto por especies exóticas de hojas caducas como Morus alba L. (morera blanca). Esta especie presenta la ventaja de permitir evaluar la variación de los contenidos de sólidos en la atmós fera a partir del inicio de cada ciclo vege tativo, teniendo en cuenta que las hojas nuevas están libres de partículas por se dimentación. En ambientes áridos como Mendoza, las lluvias son escasas por lo que el lavado de partículas del follaje re sulta ocasional de manera que se puede hacer un buen seguimiento de las partículas sedimentadas en la superficie foliar. El objetivo de este trabajo fue evaluar a lo largo de un gradiente de urbanización y durante un ciclo vegetativo completo, los sólidos sedimentados en hojas de Morus alba.

Material y Método

Diseño experimental

Se establecieron tres sectores bien defini dos: microcentro, suburbano y periurbano. Se muestrearon al azar 60 árboles: 20 en el microcentro, 20 en el área suburba na y 20 en la periurbana. Se obtuvieron 2 muestras por árbol previamente selec cionados e identificados, considerando un eje perpendicular a la calle. En cada muestra se colectaron 50 hojas. Se mo nitorearon los mismos ejemplares a lo largo del ciclo vegetativo. Para su estudio y posterior análisis las muestras de ho jas fueron colocadas en bolsas de papel y transportadas al laboratorio.

Los muestreos fueron estacionales: ini cio de primavera (cuando las hojas adquieren el tamaño normal de la especie), en verano y a fines de otoño (previo a la caída de las hojas).

En laboratorio todas las muestras fueron lavadas con agua destilada adicionada con tensioactivo y filtradas en papel de filtro libre de cenizas (Whatman 589/3, banda azul) previamente tarado, diáme tro de poro 8 micrones (más del 80 %). Se llevaron a estufa de aire forzado a 60º C durante 48-72 h.

El contenido de partículas sedimenta das se obtuvo por diferencia de peso y se expresó en unidad de superficie de hoja; de manera similar a la metodología usa da por ^{Beckett et al. (2000}), ^{Wang et al. (2006}) y ^{Moreno et al. (2008}).

Para evaluar el área foliar por árbol, se empleó la metodología usada en ^{More no et al. (2008)} para la obtención de la materia seca foliar, para lo cual se ex trajeron 4 muestras de hojas por árbol: 2 externas y 2 internas de la copa. Para la extracción se utilizó una estructura metálica rectangular de 25 x 100 cm. Se ascendió perpendicularmente siguiendo la altura de la copa, recolectando todas las hojas o parte de ellas que entraran en la misma ( Figura 1).

Figura 1:  Metodología de muestreo empleada para la colección de hojas. Figure 1: pling methodology used by leaves collect  

Las muestras fueron colocadas en bolsas de papel y secadas en estufa a 60o C hasta peso constante, du rante 48-72 h. Para obtener la biomasa foliar total de cada planta (Kg materia seca /planta) se relacionó el volumen de copa de cada árbol y la biomasa foliar de cada muestra.

En la ciudad de Mendoza la fisonomía de esta especie está determinada por las po das anuales, por lo que el área foliar por árbol se calculó a partir de la relación biomasa foliar-área foliar.

Se usó ANOVA y para las comparaciones el test de Tukey (p < 0.05). En cada análi sis se comprobó la homogeneidad de las varianzas para p<0,05 mediante el test de Cochran, Hartley y Bartlett, y se compro bó la normalidad de los datos mediante el test de Kolmogorov-Smirnov y de Chi cuadrado. En aquellos casos en que no se cumplió con el precepto de normalidad y de homogeneidad de las varianzas los datos se transformaron mediante la fun ción logaritmo.

Resultados y Discusión

Los valores de biomasa inter na (119,11±82,5gMS) y externa (105,79±56,6gMS) no resultaron esta dísticamente diferentes (p<0.05). El va lor para el árbol promedio fue de 50,2 KgMS/planta. La ecuación de regresión que expresa la relación funcional entre biomasa foliar (gMS) y área foliar (cm2) resultó:

Área foliar= 31,418 + (43,978 x materia seca), para r2=0,64 y p<0,05

Los sólidos sedimentados por cm2 de follaje resultaron estadísticamente dife rentes (p<0,05) según la ubicación (mi crocentro, suburbano y periurbano) a lo largo del ciclo vegetativo, siendo mayor el registro de otoño, lo que da idea de la baja tasa de lixiviación por las escasas lluvias ( Tabla 1).

Tabla 1: Sólidos depositados en el follaje (g/cm2). Table 1: Sedimented solids in foliage (g/cm2)  

Según la época, los depósitos resultaron estadísticamente diferentes, los valores medios fueron: primavera 3,4x10 -5g/ cm2; verano 3,9x10 -5g/cm2 y otoño 4,6x10-5g/cm2.

Considerando los sólidos depositados según la biomasa foliar total por árbol, los registros fueron mayores en el su burbano y periurbano que en el micro centro, excepto en verano donde el ma yor registro de sólidos sedimentados se presenta en el microcentro ( Figura 2).

Figura 2:  Valor medio y desvío estándar de sólidos sedimentados por árbol según ubicación y época. Figure 2: Mean value and standard deviation in sedimented solids per tree according to location and period.  

Es probable que influya en esta distribu ción las corrientes convectivas locales in fluenciadas por la isla de calor en el área urbana (microcentro) y por las partícu las de suelo llevadas por el viento desde el monte natural circundante.

La tasa media de sedimentación fue de 5,4x10-4mg/cm2/día. La ley nacional 20284 establece como límite de conta minación por partículas sedimentables 0,03 mg/cm2/día, valor que se encuentra por encima de la tasa media registrada en este trabajo

De acuerdo con los datos obtenidos de sólidos por cm2 de área foliar y tenien do en cuenta los datos del censo de ar bolado público de Capital que dieron como resultado una cantidad aproxima da de 463.450 ejemplares de mora para las áreas urbanizadas del Gran Mendo za, la cantidad de sólidos depositados a lo largo del ciclo vegetativo varió entre 64,2±30,4 kg en primavera, 72,7±70,9 en verano y 391,4±339,8 kg en otoño.

Teniendo en cuenta los contenidos de sólidos depositados en gr/cm2 de área foliar, los sólidos depositados en gr/cm2 según la biomasa foliar total por árbol y las distancias entre los diferentes puntos de muestreo, se estimó el incremento anual de material particulado según dis tancia para Mendoza ( Figura 3).

Figura 3:  Incremento anual de material particulado según la distancia entre sitios de muestreo, considerando la biomasa total por árbol y sin considerarla. Las flechas continuas indican el incremento de MP hacia el urbano, las entrecortadas hacia el suburbano. Figure 3: The annual increase in particle material according to the distance between sample sites, considering total biomass per tree and without total biomass. Solid arrows indicate the particle material increasing toward the urban, dotted arrows toward the suburban.  

Se ob servó que el incremento de material par ticulado en g/cm2 de área foliar ocurre hacia el microcentro; sin embargo, con siderando la biomasa foliar por árbol, el incremento es hacia las áreas suburbanas lo que indica que existe una clara influencia de la estructura del árbol, que en éstas últimas conserva la fisonomía típica de la copa posibilitando la mayor acumulación de material particulado.

Conclusiones

Se evidencia la influencia de los vientos secos que transportan polvo en suspensión y las escasas lluvias que no produ cen efecto de lavado. Por otra parte, la incidencia del viento Zonda en altura (seco y cálido) resulta en un gradien te pronunciado de inversión térmica a baja altura que dificulta el transporte de las partículas en suspensión, obtenién dose una alta relación viento Zonda en altura-contaminación en el área urbana. Los mayores registros de material parti culado en otoño, coinciden con las ob servaciones realizadas por ^{Norte (1995}), que indican una mayor concentración de partículas contaminantes durante el otoño y el invierno, en correlación con un aumento de las situaciones clásicas de Zonda y casos anticiclónicos, en especial a los favorables a heladas asociadas a los meses de mayo principalmente.

La presencia de cobertura vegetal cons tituye un aporte fundamental al entorno urbano, mejorando la calidad del aire, es por esto que se debe potencializar este servicio ecosistémico con un adecuado y no invasivo manejo del arbolado.

Los resultados obtenidos evidencian una estrecha relación entre la estructura del ár bol urbano (fisonomía) y la acumulación de material particulado sedimentado.

El estudio integrado de la relación árbol-ambiente en áreas urbanas es un aspecto hasta ahora poco estudiado en zonas áridas de Argentina por lo que resulta necesario continuar avanzando en la evaluación de la capacidad de retención de material sedimentado de las especies arbóreas que integran el paisaje urbano.