Use of a Geographic Information System and lichens to map air pollution in a tropical city: San José, Costa Rica / Uso del Sistema de Información Geográfica y líquenes para mapear la contaminación del aire en una ciudad tropical: San José, Costa Rica

There are no studies of air pollution bio-indicators based on Geographic Information Systems (GIS) for Costa Rica. In this study we present the results of a project that analyzed tree trunk lichens as bioindicators of air pollution in 40 urban parks located along the passage of wind through the city of San Jose in 2008 and 2009. The data were processed with GIS and are presented in an easy to understand color coded isoline map. Our results are consistent with the generally accepted view that lichens respond to the movement of air masses, decreasing their cover in the polluted areas. Furthermore, lichen cover matched the concentration of atmospheric nitrogen oxides from a previous study of the same area. Our maps should be incorporated to urban regulatory plans for the city of San José to zone the location of schools, hospitals and other facilities in need of clean air and to inexpensively assess the risk for breast cancer and respiratory diseases in several neighborhoods throughout the city.

En Costa Rica no hay estudios de la contaminación del aire basados en los Sistemas de Información Geográfica (SIG). En este artículo se muestran los resultados de un estudio que analizó los líquenes en troncos de árboles de 40 parques urbanos situados a lo largo del paso del viento por la ciudad de San José, durante los años 2008 y 2009. Los datos fueron procesados mediante SIG y se presentan de manera simple en un mapa de isolíneas con códigos de color. Los resultados concuerdan con la opinión generalmente aceptada de que los líquenes reaccionan ante la circulación de masas de aire al decrecer su cobertura en las zonas más contaminadas. Además, la cobertura de líquenes coincidió con la concentración de óxidos de nitrógeno en la atmósfera, tomada de un estudio previo en la misma zona. Nuestros mapas deben incorporarse en los planes reguladores de la ciudad de San José para zonificar la ubicación de escuelas, hospitales y otros edificios que demanden aire puro, así como para identificar de manera económica el riesgo de cáncer de pecho y enfermedades respiratorias en los diferentes barrios de la ciudad.

Air pollution in a tropical city: the relationship between wind direction and lichen bio-indicators in San José, Costa Rica

Lichens are good bio-indicators of air pollution, but in most tropical countries there are few studies on the subject; however, in the city of San José, Costa Rica, the relationship between air pollution and lichens has been studied for decades. In this article we evaluate the hypothesis that air pollution is lower where the wind enters the urban area (Northeast) and higher where it exits San José (Southwest). We identified the urban parks with a minimum area of approximately 5 000m² and randomly selected a sample of 40 parks located along the passage of wind through the city. To measure lichen coverage, we applied a previously validated 10 x 20cm template with 50 random points to five trees per park (1.5m above ground, to the side with most lichens). Our results (years 2008 and 2009) fully agree with the generally accepted view that lichens reflect air pollution carried by circulating air masses. The practical implication is that the air enters the city relatively clean by the semi-rural and economically middle class area of Coronado, and leaves through the developed neighborhoods of Escazú and Santa Ana with a significant amount of pollutants. In the dry season, the live lichen coverage of this tropical city was lower than in the May to December rainy season, a pattern that contrasts with temperate habitats; but regardless of the season, pollution follows the pattern of wind movement through the city. Rev.Biol. Trop. 59 (2): 899-905. Epub 2011 June 01.

Los líquenes constituyen un buen bioindicador para estudiar la “salud de la atmósfera”, pero en los países tropicales hay pocos estudios sobre el tema, aunque para la ciudad de San José existen algunos estudios sobre la relación entre tráfico vehicular y contaminación atmosférica. En este artículo evaluamos la hipótesis de que la contaminación atmosférica es menor en las áreas por donde ingresan los vientos a la zona urbana de San José (noreste) y mayor a su salida (suroeste), para las épocas seca y lluviosa. Para obtener parques urbanos con tamaño suficiente para albergar varios árboles con líquenes, se identificaron los parques con un área aproximada mínima de 5 000m². Seleccionamos aleatoriamente una muestra de 40 parques ubicados a lo largo del paso del viento por la ciudad. Para medir el porcentaje de cobertura, en cada parque aplicamos a cinco árboles una plantilla de 10 x 20cm con 50 puntos al azar, a 1.5m sobre el suelo y del lado con mayor cobertura de líquenes. Nuestros resultados coinciden con la opinión generalmente aceptada de que los líquenes reflejan la contaminación transportada por la circulación de masas de aire. La consecuencia práctica es que el aire entra en la ciudad relativamente limpia por el área semi-rural de clase media de Coronado, y llega a los barrios desarrollados de Escazú y Santa Ana con una cantidad importante de contaminantes. En la época seca la cobertura de líquenes vivos fue menor que en la estación lluviosa (que va de mayo a diciembre), pero independientemente de la época, la contaminación sigue el patrón de viento de la ciudad.