Concentrations of PM2.5-10 and PM2.5 and metallic elements around the Schmidt Stream area, in the Sinos River Basin, southern Brazil / Concentrações de MP2,5-10 e MP2,5 e elementos metálicos junto à área do Arroio Schmidt, na bacia do Rio dos Sinos, sul do Brasil

This research aimed to evaluate the air quality, by determining the concentrations of PM2.5-10, PM2.5 and the metallic elements Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn and Hg in the leaf part of ryegrass (Lolium multiflorum) in an area close to Schmidt Stream, at the lower section of Sinos River Basin (SRB), in a research campaign of six months, from October 2013 to March 2014. The particles collected in the PM sampling were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) combined with Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS), in order to study their morphology and chemical composition. The mean concentration of PM2.5-10 was 9.1 µg m–3, with a range of 2.2 µg m–3 to 15.4 µg m–3 and the mean concentration of PM2.5was 4.7 µg m–3, with a range of 1.9 µg m–3 to 8.2 µg m–3. Concentrations of metallic elements, especially Pb, Cr and Zn, were classified as Class 4 (very high pollution levels), according to the classification proposed by Klumpp et al. (2004). Chemical and morphological analysis of PM revealed the presence of particles of biological origin, soot (Cr, Fe, Ni, Zn, Cd, Hg and Pb), salts (KCl) and soil resuspension (Al and Si). The integrated study methodology, employing environmental variables, such as PM and ryegrass, can be of help in the preparation of wide-ranging environmental diagnoses, in addition providing information needed to develop precautionary measures designed to minimize the effects of atmospheric pollution that takes into consideration the environment’s supportive capacity and environmental quality.

Resumo O objetivo desta pesquisa foi avaliar a qualidade do ar, por meio da determinação das concentrações do MP2,5-10, MP2,5 e dos elementos metálicos Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn e Hg na folha do azevém (Lolium multiflorum) em uma área próxima ao Arroio Schmidt, no trecho inferior da Bacia do Rio dos Sinos (BRS), em uma campanha de seis meses de pesquisa, de outubro de 2013 a março de 2014. As partículas coletadas na amostragem do MP foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), combinada com Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios X (EDS), a fim de estudar sua morfologia e composição química. As concentrações médias de MP2,5-10 e MP2,5 foram de 9,1 µg m–3 e 4,7 µg m–3, respectivamente. As concentrações médias dos elementos metálicos Pb, Cr e Zn na parte foliar do azevém foram de 13,58 mg kg–1, 5,26 mg kg–1 e 88,80 mg kg–1, respectivamente, caracterizando a área como Classe 4 (nível muito elevado de poluição), conforme classificação proposta por Klumpp et al. (2004). A caracterização química e morfológica das partículas coletadas revelou a presença de fuligem (Cr, Fe, Ni, Zn, Cd, Hg e Pb), materiais biológicos, cristais salinos (KCl) e partículas ressuspensas de poeira do solo (Al e Si). Estudos integrados empregando variáveis ambientais como o MP e o biomonitoramento com azevém podem auxiliar na elaboração de diagnósticos ambientais robustos, além de fornecer informações para o desenvolvimento de medidas de precaução que considerem a capacidade de suporte do meio ambiente e que visem à minimização dos efeitos prejudiciais da poluição atmosférica.

Concentrations of PM2.5-10 and PM2.5 and metallic elements around the Schmidt Stream area, in the Sinos River Basin, southern Brazil

This research aimed to evaluate the air quality, by determining the concentrations of PM2.5-10, PM2.5 and the metallic elements Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn and Hg in the leaf part of ryegrass (Lolium multiflorum) in an area close to Schmidt Stream, at the lower section of Sinos River Basin (SRB), in a research campaign of six months, from October 2013 to March 2014. The particles collected in the PM sampling were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) combined with Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS), in order to study their morphology and chemical composition. The mean concentration of PM2.5-10 was 9.1 µg m3, with a range of 2.2 µg m3 to 15.4 µg m3 and the mean concentration of PM2.5was 4.7 µg m3, with a range of 1.9 µg m3 to 8.2 µg m3. Concentrations of metallic elements, especially Pb, Cr and Zn, were classified as Class 4 (very high pollution levels), according to the classification proposed by Klumpp et al. (2004). Chemical and morphological analysis of PM revealed the presence of particles of biological origin, soot (Cr, Fe, Ni, Zn, Cd, Hg and Pb), salts (KCl) and soil resuspension (Al and Si). The integrated study methodology, employing environmental variables, such as PM and ryegrass, can be of help in the preparation of wide-ranging environmental diagnoses, in addition providing information needed to develop precautionary measures designed to minimize the effects of atmospheric pollution that takes into consideration the environments supportive capacity and environmental quality.

Resumo O objetivo desta pesquisa foi avaliar a qualidade do ar, por meio da determinação das concentrações do MP2,5-10, MP2,5 e dos elementos metálicos Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn e Hg na folha do azevém (Lolium multiflorum) em uma área próxima ao Arroio Schmidt, no trecho inferior da Bacia do Rio dos Sinos (BRS), em uma campanha de seis meses de pesquisa, de outubro de 2013 a março de 2014. As partículas coletadas na amostragem do MP foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), combinada com Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios X (EDS), a fim de estudar sua morfologia e composição química. As concentrações médias de MP2,5-10 e MP2,5 foram de 9,1 µg m3 e 4,7 µg m3, respectivamente. As concentrações médias dos elementos metálicos Pb, Cr e Zn na parte foliar do azevém foram de 13,58 mg kg1, 5,26 mg kg1 e 88,80 mg kg1, respectivamente, caracterizando a área como Classe 4 (nível muito elevado de poluição), conforme classificação proposta por Klumpp et al. (2004). A caracterização química e morfológica das partículas coletadas revelou a presença de fuligem (Cr, Fe, Ni, Zn, Cd, Hg e Pb), materiais biológicos, cristais salinos (KCl) e partículas ressuspensas de poeira do solo (Al e Si). Estudos integrados empregando variáveis ambientais como o MP e o biomonitoramento com azevém podem auxiliar na elaboração de diagnósticos ambientais robustos, além de fornecer informações para o desenvolvimento de medidas de precaução que considerem a capacidade de suporte do meio ambiente e que visem à minimização dos efeitos prejudiciais da poluição atmosférica.

Rosetas e concrescências cristalinas silicificadas em Piper (Piperaceae): registros inéditos de macropadrões / Silicified crystal concretions and rosettes in Piper (Piperaceae): unpublished reports on their macropatterns

Piper L. (Piperaceae) is monophyletic, with species of difficult taxonomic distinction, and thus tools that facilitate interspecific identification are needed. The aims of this study were to describe the macropatterns and characterize in situ the chemical composition of leaf and stem crystals of Piper arboreum Aubl. var. arboreum, P. callosum Ruiz & Pav. and P. tuberculatum Jacq., in order to evaluate the use of the crystals on interspecific distinction. Samples were submitted to analyses under light and scanning electron microscopies, energy-dispersive x-ray spectroscopic microanalyses, and histochemical tests. We observed cuneiform, tabular, cubic, and bipiramidal prismatic crystals; raphides; styloids; blocky crystal druses; styloid crystal rosettes; and crystal concretions. We described 15 crystal macropatterns, which were distributed along three categories. The crystals were chemically classified as: pure calcium oxalate; and mixtures of oxalates and sulfates, and of oxalates, sulfates and silica. Crystal rosettes, silicified crystal concretions, and 14 out of the 15 macropatterns described are unpublished reports on biomineral inclusions in Piper and Piperaceae. The stem and leaf crystal macropatterns observed are constitutive and useful for interspecific separation of the studied species. Moreover, the crystals present relevant functions for the autecology of the analyzed taxa from Piper.

Piper L. (Piperaceae) é monofilético, com espécies de difícil distinção taxonômica, sendo necessários ferramentas que auxiliem a identificação interespecífica. Os objetivos do trabalho foram descrever os macropadrões e caracterizar in situ a composição química dos cristais caulinares e foliares de Piper arboreum Aubl. var. arboreum, P. callosum Ruiz & Pav. e P. tuberculatum Jacq., visando avaliar o uso dos cristais para a separação interespecífica. Para tanto, amostras foram submetidas à análise em microscopias de luz e eletrônica de varredura, microanálises espectroscópicas de raios-X por dispersão de energia e testes histoquímicos. Foram observados cristais prismáticos cuneiformes, tabulares, cúbicos e bipiramidais; ráfides; estiloides; drusas de cristais em bloco; rosetas cristalinas de estiloides e concrescências cristalinas. Foram descritos 15 macropadrões cristalinos reunidos em três categorias. Os cristais foram classificados quimicamente como: puros de oxalato de cálcio e misturas entre oxalatos e sulfatos e entre oxalatos, sulfatos e sílica. Rosetas cristalinas, concrescências cristalinas silicificadas e 14 dos 15 macropadrões cristalinos descritos são registros inéditos para inclusões biominerais de Piper e Piperaceae. Os macropadrões cristalinos caulinares e foliares observados são constitutivos e úteis à separação interespecífica das espécies estudadas. Ademais, os cristais desempenham funções relevantes para a autoecologia dos taxa de Piper analisados.