J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A s s e s s m e n t o f A i r Q u a l i t y t h r o u g h B i o m o n i t o r s o f s e l e c t e d s i t e s o f D i n d i g u l t o w n b y a i r p o l l u t i o n t o l e r a n c e i n d e x a p p r o a c h K e y w o r d s : B i o m o n i t o r i n g , A P T I , B i o i n d i c a t o r , S e n s i t i v e T o l e r a n t , A s c o r b i c a c i d , C h l o r o p h y l l . A B S T R A C T : R a p i d i n d u s t r i a l i z a t i o n h a s l e d t o d i f f e r e n t f a c t s o f p o l l u t i o n . V e g e t a t i o n c a n a b s o r b p a r t i c u l a t e a n d o t h e r g a s e o u s p o l l u t a n t s i n t o t h e i r s y s t e m . B u t t h e y a l s o h a v e s o m e l i m i t a t i o n a n d t e n d t o s h o w s y m p t o m s o f d a m a g e s a f t e r p r o l o n g e d e x p o s u r e . B a s e d o n t h e a b s o r b i n g p o w e r a n d t o l e r a n c e l i m i t , v e g e t a t i o n s c a n b e c l a s s i f i e d a s h i g h l y t o l e r a n t , m o d e r a t e l y t o l e r a n t a n d s e n s i t i v e . T h i s h a s b e e n i n c o r p o r a t e d b y s c i e n t i s t s i n t o a q u a n t i t a t i v e v a l u e o f A i r p o l l u t i o n T o l e r a n c e i n d e x ( A P T I ) d e p e n d i n g o n t h e s c o r e o f t h e p l a n t p h y s i o l o g y i n d i c a t o r s v i z . , l e a f e x t r a c t p H , R e l a t i v e W a t e r C o n t e n t ( R W C ) , A s c o r b i c a c i d a n d C h l o r o p h y l l c o n t e n t . T h e v e g e t a t i o n m o n i t o r i n g i n t e r m s o f i t s A P T I a c t a s ‘ B i o i n d i c a t o r ’ o f a i r p o l l u t i o n a n d c a n b e i n c o r p o r a t e d i n t o a s s e s s m e n t s t u d i e s . T h e p r e s e n t i n v e s t i g a t i o n w e r e u n d e r t a k e n t o a s s e s s t h e a i r q u a l i t y o f s e l e c t e d s i t e s o f D i n d i g u l T o w n . A t o t a l o f s i x p l a n t s p e c i e s w e r e c o l l e c t e d a t t h r e e d i f f e r e n t s p o t s . T h e r e s u l t s w e r e u s e d t o c a l c u l a t e t h e A P T I ( A i r P o l l u t i o n T o l e r a n c e I n d e x ) f o r e a c h p l a n t a n d t h e i r t o l e r a n c e / s e n s i t i v i t y w e r e a s s e s s e d . I n t h i s s t u d y , i n i n d u s t r i a l a r e a T h y m e r o s e m a r y s h o w e d t h e h i g h e s t A P T I f o l l o w e d b y M o r i n g a t i n c t o r i a , C a l o t r o p i s g i g a n t e a , D e l o n i x r e g i a , A z a d i r a c t a i n d i c a a n d C y n o d o n d a c t y l o n . I n t r a f f i c a r e a D e l o n i x r e g i a , s h o w e d t h e h i g h e s t A P T I f o l l o w e d b y A z a d i r a c t a i n d i c a , M o r i n g a t i n c t o r i a , C a l o t r o p i s g i g a n t e a , T h y m e r o s e m a r y a n d C y n o d o n d a c t y l o n . I n R e s i d e n t i a l a r e a , C y n a d o n d a c t y l o n s h o w e d t h e h i g h e s t A P T I f o l l o w e d b y C a l o t r o p i s g i g a n t e a , D e l o n i x r e g i a , M o r i n g a t i n c t o r i a , T h y m e r o s e m a r y a n d A z a d i r a c t a i n d i c a , T h e r e f o r e , t h e s e p l a n t s p e c i e s c o u l d a c t a s t h e b i o i n d i c a t o r s f o r p o l l u t a n t s a n d c o u l d b e u t i l i z e d a s t o l e r a n c e s p e c i e s t o w a r d s c o m b a t i n g a i r p o l l u t i o n . 1 9 3 - 1 9 9 | J R B | 2 0 1 2 | V o l 2 | N o 3 © F i c u s P u b l i s h e r s . T h i s O p e n A c c e s s a r t i c l e i s g o v e r n e d b y t h e C r e a t i v e C o m m o n s A t t r i b u t i o n L i c e n s e ( h t t p : / / c r e a t i v e c o m m o n s . o r g / l i c e n s e s / b y / 2 . 0 ) , w h i c h g i v e s p e r m i s s i o n f o r u n r e s t r i c t e d u s e , n o n - c o m m e r c i a l , d i s t r i b u t i o n , a n d r e p r o d u c t i o n i n a l l m e d i u m , p r o v i d e d t h e o r i g i n a l w o r k i s p r o p e r l y c i t e d . S u b m i t Y o u r M a n u s c r i p t w w w . f i c u s p u b l i s h e r s . c o m w w w . j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m J o u r n a l o f R e s e a r c h i n b i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O p e n A c c e s s O n l i n e R e s e a r c h J o u r n a l A u t h o r s : S a r a l a T h a m b a v a n i D 1 a n d P r a t h i p a V 2 . I n s t i t u t i o n : 1 . R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t C e n t r e B h a r a t h i a r U n i v e r s i t y , C o i m b a t o r e S r i M e e n a k s h i G o v e r n m e n t A r t s C o l l e g e f o r W o m e n ( a u t o n o m o u s ) , M a d u r a i , T a m i l N a d u . 2 . P S N A c o l l e g e o f e n g i n e e r i n g a n d t e c h n o l o g y , D i n d i g u l , T a m i l N a d u . C o r r e s p o n d i n g a u t h o r : S a r a l a T h a m b a v a n i D . W e b A d d r e s s : h t t p : / / j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m / D o c u m e n t s / R A 0 2 0 5 . p d f . D a t e s : R e c e i v e d : 2 9 F e b 2 0 1 2 / A c c e p t e d : 0 9 M a r 2 0 1 2 / P u b l i s h e d : 0 4 A p r 2 0 1 2 A r t i c l e C i t a t i o n : S a r a l a T h a m b a v a n i D a n d P r a t h i p a V . A s s e s s m e n t o f A i r Q u a l i t y t h r o u g h B i o m o n i t o r s o f S e l e c t e d s i t e s o f D i n d i g u l T o w n b y A i r P o l l u t i o n T o l e r a n c e I n d e x A p p r o a c h . J o u r n a l o f r e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 3 : 1 9 3 - 1 9 9 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O n l i n e O p e n A c c e s s P u b l i c a t i o n g r o u p O r i g i n a l R e s e a r c h

I N T R O D U C T I O N D i n d i g u l i s a f a s t d e v e l o p i n g i n d u s t r i a l a n d c o m m e r c i a l t o w n a n d d a y b y d a y i n c r e a s i n g i t s g e o g r a p h i c a l s i z e . A i r p o l l u t i o n i s c a u s e d m a i n l y d u e t o i n d u s t r i a l e m i s s i o n , m o t o r v e h i c l e e m i s s i o n s , d o m e s t i c a n d c o n s t r u c t i o n a c t i v i t i e s . T h e i n i t i a l s t e p t o w a r d s i m p r o v i n g t h e a i r p o l l u t i o n s i t u a t i o n i s t h e m o n i t o r i n g o f t h e a i r q u a l i t y . T o d a y ’ s g r o w i n g p o p u l a t i o n a n d i n c r e a s i n g u r b a n i z a t i o n h a s r e s u l t e d i n d e t e r i o r a t i o n o f a m b i e n t a i r q u a l i t y . A i r p o l l u t i o n i s c a u s i n g v a s t c h a n g e s i n v e g e t a t i o n . S i n c e p l a n t s a r e s t a t i o n a r y a n d t h e y a r e c o n t i n u o u s l y e x p o s e d t o c h e m i c a l p o l l u t a n t s f r o m t h e s u r r o u n d i n g a t m o s p h e r e , a i r p o l l u t i o n i n j u r y t o p l a n t s i s p r o p o r t i o n a l t o t h e i n t e n s i t y o f t h e p o l l u t i o n . R e d u c t i o n i n p l a n t h e i g h t , c a n o p y a r e a , p l a n t b i o m a s s c h l o r o p h y l l , a s c o r b i c a c i d a n d n i t r o g e n c o n t e n t i n p l a n t g r o w i n g a t s i t e s r e c e i v i n g h i g h e r p o l l u t i o n a r e s o m e o f t h e c o m m o n r e s p o n s e s a s m e n t i o n e d b y P a n d e y a n d A g a r w a l ( 1 9 9 2 ) , S a r a l a e t a l . , ( 2 0 1 2 ) a n d C h a t t o p a d h y a y ( 1 9 9 6 ) r e p o r t e d t h a t l e a v e s r e s p o n d t o p o l l u t i o n a n d u n d e r g o q u a n t i t a t i v e c h a n g e i n v a r y i n g d e g r e e i n a n u m b e r o f l e a f s u r f a c e m i c r o m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r s . T h e l e a v e s a r e g e n e r a l l y u s e d a s e x p e r i m e n t a l m a t e r i a l a s t h e y t a k e u p l a r g e a m o u n t o f p o l l u t i o n ( T r e s h o w , 1 9 8 5 ) . A P T I i s a s p e c i e s d e p e n d e n t p l a n t a t t r i b u t e w h i c h e x p r e s s e s t h e i n h e r e n t a b i l i t y o f t h e p l a n t t o e n c o u n t e r s t r e s s e m a n a t i n g f r o m p o l l u t i o n . A c c o r d i n g t o M a s h i t a a n d P i s e , ( 2 0 0 1 ) t h e r e i s a s c a l e o f A P T I v a l u e w h i c h i n d i c a t e s t h a t A P T I v a l u e b e t w e e n 3 0 – 1 0 0 s h o w s t h a t t h e s p e c i e s i s t o l e r a n t ; A P T I v a l u e b e t w e e n 1 7 - 2 9 a r e i n t e r m i t t e n t l y t o l e r a n t ; a n d p l a n t s r e g i s t e r i n g A P T I v a l u e i n t h e r a n g e o f 1 - 1 6 a r e c o n s i d e r e d a s s e n s i t i v e ; A P T I v a l u e l o w e r t h a n 1 i s b r a n d e d a s h i g h l y s e n s i t i v e . A c c o r d i n g t o T i w a r i a n d B a n s a l ( 1 9 9 3 ) A P T I l e v e l o f 2 5 s p e c i e s w e r e f o u n d t o b e d i f f e r e n t a t B h o p a l a n d p l a n t s h a v i n g h i g h e r A P T I v a l u e a r e m o r e t o l e r a n t t o a i r p o l l u t i o n t h a n t h o s e h a v i n g l o w e r A P T I v a l u e . S p e c i e s h a v i n g l o w e r A P T I v a l u e m a y a c t a s b i o i n d i c a t o r s o f p o l l u t i o n . I m p a c t o f p l a n t c o m m u n i t y h a s a l s o b e e n s t u d i e d w o r l d w i d e i n t e r m s o f p l a n t - e n v i r o n m e n t i n t e r a c t i o n s , s i n c e t h e p l a n t s a r e m u c h m o r e s e n s i t i v e i n c o m p a r i s o n t o o t h e r o r g a n i s m s . T h e s y m p t o m s o r e f f e c t i n c l u d i n g c h a n g e s i n t h e p l a n t a n a t o m y , p h y s i o l o g y o r b i o c h e m i s t r y i n d i c a t e a p o l l u t e d e n v i r o n m e n t . T h u s , t h e r e g u l a r m o n i t o r i n g o f c e r t a i n p a r a m e t e r s o f t h e p l a n t p h y s i o l o g y c a n i n d i c a t e a i r p o l l u t i o n i n t e r m s o f i t s s e v e r e r i t y a n d d e g r e e . A l t h o u g h s e n s i t i v i t y t o w a r d s a i r p o l l u t i o n v a r i e s a c r o s s t h e p l a n t c o m m u n i t y a n d s o m e b e i n g ‘ t o l e r a n t ’ s h o w i n g n o o r m i n i m a l s y m p t o m s e v e n i f t h e a i r p o l l u t a n t s i n c r e a s e i n s m a l l a m o u n t s t h e i m p a c t c a n b e u s e d f o r m o n i t o r i n g o f a i r p o l l u t i o n i n m e d i u m t o l a r g e t o w n s a n d c i t i e s i n t e r m s o f a i r p o l l u t a n t c o n c e n t r a t i o n t o o b s e r v e t h e a i r q u a l i t y o f t h e l o c a l i t y . T h e p l a n t r e s p o n s e t o a i r p o l l u t i o n v a r i e s f r o m s p e c i e s t o s p e c i e s a n d a l s o i n t e r m s o f t y p e o f p o l l u t a n t , i t s r e a c t i n g m e c h a n i s m , c o n c e n t r a t i o n a n d d u r a t i o n o f e x p o s u r e S a r a l a a n d S a b i t h a ( 2 0 1 2 ) . T h e p o l l u t a n t s e n t e r i n t o t h e p l a n t s a n d r e a c t i n v a r i e t y o f w a y s b e f o r e b e i n g r e m o v e d o r a b s o r b e d t h a t m a y i n c l u d e a c c u m u l a t i o n , c h e m i c a l t r a n s f o r m a t i o n a n d i n c o r p o r a t i o n i n t o t h e m e t a b o l i c s y s t e m . I n t h i s p r o c e s s , s o m e p l a n t s a r e i n j u r e d w h i l e o t h e r s s h o w m i n i m a l e f f e c t s ( C h o u d h u r y e t a l , 2 0 0 9 ) . T h e t r e e s s u c h a s A z a d i r a c t a i n d i c a , D e l o n i x r e g i a a r e f o u n d t o b e v e r y c o m m o n i n t h e u r b a n a r e a o f D i n d i g u l . N e a r t h e t a n n e r y a r e a t h e s h r u b a n d h e r b s s u c h a s M o r i n g a t i n c t o r i a , C a l o t r o p i s g i g a n t e a , T h y m e r o s e m a r y a n d C y n o d o n d a c t y l o n a r e f o u n d i n g r e a t e r e x t e n t . T h e s e s i x p l a n t s p e c i e s h a v e b e e n c h o s e n f o r t h e A n a l y s i s o f b i o c h e m i c a l p a r a m e t e r s . I n o r d e r t o f i n d o u t t h e v a r i a t i o n i n t o l e r a n c e o f p o l l u t i o n o n T r e e s , S h r u b s a n d H e r b s h a v e b e e n t a k e n f o r a n a l y t i c a l s t u d y . K e e p i n g i n v i e w o f t h e i m p o r t a n c e o f A P T I v a l u e i n f o r m u l a t i n g p h y t o - o p t i m i z a t i o n o f a i r q u a l i t y , b i o m o n i t o r i n g o f a i r q u a l i t y o f s e l e c t e d s i t e s o f D i n d i g u l T o w n w e r e u n d e r t a k e n . T r e e s p e c i e s w h i c h a r e e v e r g r e e n s u c h a s A z a d i r a c t a i n d i c a a n d , D e l o n i x r e g i a , S h r u b s s u c h a s T h a m b a v a n i a n d P r a t h i p a , 2 0 1 2 1 9 4 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 3 : 1 9 3 - 1 9 9

M o r i n g a t i n c t o r i a , C a l o t r o p i s g i g a n t e a a n d H e r b s l i k e T h y m e r o s e m a r y a n d C y n o d o n d a c t y l o n w e r e s e l e c t e d t o f i n d t h e i m p a c t o f a i r p o l l u t i o n o n b i o c h e m i c a l p a r a m e t e r s . I n o r d e r t o c o m p a r e t h e e f f e c t o f a i r p o l l u t a n t o n e v e r g r e e n t r e e s , s h r u b s a n d h e r b s t h e s e p l a n t s p e c i e s h a v e b e e n c h o s e n f o r t h e p r e s e n t r e s e a r c h w o r k . T h e i m p o r t a n t f i n d i n g s a r e r e p o r t e d i n t h i s c o m m u n i c a t i o n . M A T E R I A L S A N D M E T H O D S A t o t a l o f s i x d i f f e r e n t p l a n t s p e c i e s w e r e s e l e c t e d f o r t h e s t u d y f r o m t h r e e d i f f e r e n t s p o t s f r o m D i n d i g u l T o w n . T h e s t u d y s i t e s i n c l u d e R e s i d e n t i a l a r e a ( l a k s h m a n a p u r a m ) , T r a f f i c c u m c o m m e r c i a l a r e a ( B u s s t a n d ) a n d i n d u s t r i a l a r e a ( T a n n e r y ) . T h e s c r e e n i n g a n d s e l e c t i o n o f t h e p l a n t s p e c i e s a r e p a r t l y b a s e d o n l i t e r a t u r e s u r v e y o f s i m i l a r w o r k a n d g u i d e l i n e s o f C e n t r a l P o l l u t i o n C o n t r o l B o a r d ( C P C B - 1 9 9 9 ) . C o m p o s i t e l e a f s a m p l e s w e r e s a m p l e d i n p o l y e t h e l e n e b a g s , t a g g e d b r o u g h t t o t h e l a b o r a t o r y a n d a n a l y z e d f o r s e v e r a l b i o c h e m i c a l p a r a m e t e r s . A t e a c h s a m p l i n g s i t e c o m p o s i t e l e a f s a m p l e w e r e c o l l e c t e d i n r e p l i c a t i o n s . N o w o n t h i s p a t t e r n o f w o r k , a t o t a l o f s i x p l a n t s p e c i e s w e r e s e l e c t e d f o r s a m p l i n g f r o m t h e a b o v e m e n t i o n e d a r e a . A g a i n t o t r a c e t h e s e a s o n a l v a r i a t i o n i n t h e A P T I v a l u e t h e s a m p l i n g w a s d o n e t w i c e , o n c e i n w i n t e r s e a s o n a n d t h e o t h e r i n s u m m e r s e a s o n . T h e ‘ A i r p o l l u t i o n T o l e r a n c e I n d e x ’ ( A P T I ) w a s d e v e l o p e d b y a n a l y z i n g t h e b i o c h e m i c a l p a r a m e t e r s o f l e a f m a t e r i a l s , v i z . , p H , a s c o r b i c a c i d , r e l a t i v e w a t e r c o n t e n t a n d t o t a l c h l o r o p h y l l . ( P a n d e y a n d S h a r m a , 2 0 0 3 ) . T h e p H v a l u e s w e r e e s t i m a t e d b y u s i n g a d i g i t a l c a l i b r a t e d p H m e t e r . A s c o r b i c a c i d , t o t a l c h l o r o p h y l l o f l e a f e x t r a c t w a s e s t i m a t e d b y s p e c t r o p h o t o m e t r i c m e t h o d . R e l a t i v e w a t e r c o n t e n t w a s e s t i m a t e d b y g r a v i m e t r i c m e t h o d b y d e t e r m i n i n g t h e l e a f w e i g h t u n d e r d i f f e r e n t c o n d i t i o n l i k e i n i t i a l , t u r g i d a n d d r y w e i g h t . T h e f o r m u l a u s e d t o d e t e r m i n e t h e ‘ A i r P o l l u t i o n T o l e r a n c e I n d e x ’ ( A P T I ) u s i n g t h e f o u r p a r a m e t e r i s g i v e n b y ( S i n g h , 1 9 9 1 ) W h e r e A = A s c o r b i c a c i d c o n t e n t ( m g / g ) ; T = T o t a l c h l o r o p h y l l c o n t e n t o f l e a f ( m g / g / f w ) ; P = p H o f t h e l e a f e x t r a c t a n d R = R e l a t i v e w a t e r c o n t e n t o f l e a f e x t r a c t ( % ) B a s e d o n t h e d e v e l o p m e n t a n d e v a l u a t i o n o f A P T I v a l u e s a m o n g t h e s a m p l e s t h e y w e r e c a t e g o r i z e d i n t o t h r e e g r o u p s , n a m e l y < 1 0 s e n s i t i v e , > 1 0 < 1 6 i s i n t e r m e d i a t e s p e c i e s a n d > 1 7 i s t o l e r a n t s p e c i e s . R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N T h e a n a l y z e d v a l u e f o r a l l t h e s i x p l a n t s p e c i e s i n t h r e e d i f f e r e n t s e l e c t e d s p o t s o f D i n d i g u l T o w n h a s b e e n p r e s e n t e d i n T a b l e 1 . F r o m t h e r e s u l t s i t w a s f o u n d t h a t t h e p H o f t h e l e a f e x t r a c t w a s f o u n d t o b e a c i d i c i n n a t u r e i n c a s e o f a l m o s t o f a l l t h e p l a n t s p e c i e s i n a l l t h e s a m p l i n g s i t e s . B u t a v a r i a t i o n e x i s t s i n D e l o n i x r e g i a a t a l l t h e t h r e e s i t e s a n d i n C a l o t r o p i s g i g a n t e a a t t h e r e s i d e n t i a l a n d t a n n e r y a r e a . T h e a c i d i c n a t u r e d e m o n s t r a t e s t h a t t h e a i r p o l l u t a n t s a r e m o s t l y g a s e o u s t y p e s n a m e l y S O 2 , N O x , d i f f u s e a n d f o r m a c i d r a d i c a l s i n l e a f m a t r i x b y r e a c t i n g w i t h c e l l u l a r w a t e r . T h i s f u r t h e r a f f e c t s t h e c h l o r o p h y l l m o l e c u l e s . ( S i n g h , 1 9 9 1 ) . A m o n g t h e t h r e e s a m p l i n g s i t e s , t h e p H o f t h e l e a f e x t r a c t o f M o r i n g a t i n c t o r i a a n d C a l o t r o p i s g i g a n t e a a t t h e t a n n e r y a r e a a r e f o u n d t o b e 7 . 2 0 a n d 8 . 5 2 r e s p e c t i v e l y . R e l a t i v e w a t e r c o n t e n t i s a u s e f u l i n d i c a t o r o f t h e s t a t e o f w a t e r b a l a n c e o f a p l a n t . T h e l a r g e q u a n t i t y o f w a t e r ( i n t e r m s o f R W C ) i n p l a n t b o d y h e l p s i n m a i n t a i n i n g i t s p h y s i o l o g i c a l b a l a n c e u n d e r s t r e s s c o n d i t i o n s o f a i r p o l l u t i o n ( G o n z a l e z a n d G o n z a l e z - V i l a r , 2 0 0 1 ) . T h e R e l a t i v e W a t e r C o n t e n t ( R W C ) o f l e a v e s i s a n i n d i c a t o r o f t h e p l a n t s w a t e r s t a t u s w i t h r e s p e c t t o i t s p h y s i o l o g i c a l c o n s e q u e n c e s o f c e l l u l a r w a t e r . I n r e s i d e n t i a l a r e a i t r a n g e d b e t w e e n 6 2 . 8 % t o 7 5 . 6 % a m o n g t h e s t u d i e d p l a n t s p e c i e s . I n t r a f f i c a r e a i t v a r i e d b e t w e e n 5 5 . 3 % t o 6 5 . 0 % f o r a l l t h e p l a n t s p e c i e s . T h a m b a v a n i a n d P r a t h i p a , 2 0 1 2 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 3 : 1 9 3 - 1 9 9 1 9 5