A moss species for magnetic biomonitoring the airborne particle pollution

Abstract

Se estudiaron las propiedades magnéticas de ochenta y cuatro muestras de musgo Orthotrichum diaphanum Brid. colectadas en una ciudad de tamaño medio. Los musgos pueden considerarse colectores pasivos de la contaminación por partículas en el aire producida por las emisiones vehiculares e industriales porque absorben sus nutrientes (y contaminantes) del aire. Utilizando las técnicas de magnetismo ambiental y esta especie de musgo, determinamos áreas con mayor impacto alrededor de fábricas metalúrgicas y con alto tránsito vehicular, donde la susceptibilidad magnética específica χ alcanza valores de 668 ×10-8 m3 kg-1. Estas áreas presentan partículas magnéticas más gruesas (0.2 – 5 μm) que en avenidas y calles. Los estudios de mineralogía magnética indican que la magnetita es el principal portador magnético. El análisis por microscopía electrónica de barrido mostró la presencia de esférulas y partículas ricas en Fe de diferentes tamaños y morfologías. Los estudios de espectroscopía de ruptura inducida por láser determinaron la presencia de Fe, Mn, Al, Cu, Si y Ti, algunos de los cuales se correlacionan significativamente con parámetros magnéticos. La comparación estadística de parámetros magnéticos entre el musgo O. diaphanum y el liquen Parmotrema pilosum reveló que ambas especies son indicadores biológicos eficaces para el monitoreo de partículas en el aire.

The magnetic properties of eightyfour moss samples of Orthotrichum diaphanum Brid. collected in a medium-sized city were studied. Mosses can be considered passive collectors of air particle pollution produced by vehicular and industrial emissions because they absorb their nutrients (and pollutants) from the air. Using the environmental magnetism techniques and this moss species, we determined the most impacted areas around factories and with high vehicular traffic, where mass-specific magnetic susceptibility χ reached values of 668 ×10-8 m3 kg-1. These areas presented coarser magnetic particles (0.2 – 5 μm) than avenues and street sites. The studies of magnetic mineralogy indicated that magnetite is the main magnetic carrier. Scanning electron microscopy analysis showed the presence of Fe-rich spherules and particles of different sizes and morphologies. Laser-induced breakdown spectroscopy studies determined the presence of Fe, Mn, Al, Cu, Si, and Ti, some of which correlated significantly with magnetic parameters. The statistical comparison of magnetic parameters between moss O. diaphanum and lichen Parmotrema pilosum revealed that both species are effective biological indicators for air particle monitoring.