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Consorzio Mario Negri Sud e studi sulla qualità dell'aria nel territorio

Approfondimenti e verifiche del Centro di Scienze Ambientali

| di Tiziana Lalla
| Categoria: Storia
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All’interno del Consorzio Mario Negri Sud (CMNS) il Centro di Scienze Ambientali (CSA) rappresenta il capofila negli studi che riguardano le matrici ambientali e le interazioni di queste con le tematiche sanitarie e più in generale con la qualità della vita. L’atmosfera rappresenta una delle “matrici ambientali” di maggiore importanza per la qualità della vita. L’impatto che le caratteristiche dell’aria possono avere sulla salute della popolazione è documentato da molti di studi epidemiologici condotti negli ultimi decenni. Lo studio dell’inquinamento atmosferico dunque, riveste un ruolo fondamentale e in quest’ottica la sorveglianza e il monitoraggio delle sostanze chimiche presenti nell’aria che respiriamo tutti i giorni è uno dei presidi cardine delle politiche di tutela e salvaguardia della salute pubblica e degli ecosistemi. La legislazione italiana recepisce questa esigenza con una serie di norme che stabiliscono limiti per le emissioni dalle varie sorgenti antropiche (industrie, autoveicoli, impianti di riscaldamento), limiti per le concentrazioni in atmosfera di diverse sostanze, periodicità dei rilevamenti, metodi e strumenti per il campionamento e l’analisi. Spesso tali norme derivano da Direttive emanate dalla Commissione Europea, che, in questo senso, svolge un’azione motrice di basilare importanza. Tali norme prendono in considerazione le sostanze inquinanti maggiormente presenti. Negli ultimi anni, vengono progressivamente considerati sempre nuovi parametri, la cui determinazione è resa necessaria a seguito dell’introduzione di nuovi processi industriali, del miglioramento delle tecnologie (che in taluni casi abbattono l’emissione di determinate sostanze ma ne introducono di nuove) e del contributo di studi clinici ed epidemiologici che evidenziano l’insorgenza di nuove patologie connesse con l’inquinamento dell’aria. Le principali sostanze causa di inquinamento atmosferico, oltre ai gas serra, sono gli ossidi di azoto, il biossido di zolfo, il monossido di carbonio, l’ozono e le sostanze organiche volatili. Alcune di queste vengono classificate come “inquinanti primari” in quanto direttamente immesse nell’atmosfera dalle sorgenti sopra menzionate, altre come “inquinanti secondari”, poiché si originano dalle prime a seguito di complesse reazioni chimiche con elementi naturalmente presenti nell’atmosfera. Non va poi sottovalutata la presenza del particolato atmosferico che, generalmente, viene suddiviso in quattro categorie: PTS (Polveri Totali Sospese), PM10 (polveri con particelle di diametro inferiore ai 10 millesimi di millimetro), PM2.5 (polveri con particelle di diametro inferiore ai 2,5 millesimi di millimetro) e nanoparticelle (di dimensioni inferiori). Queste polveri sono importanti non solo per la loro pericolosità intrinseca, come agenti esterni che vengono inalati e penetrano negli alveoli polmonari (e nel caso delle particelle più sottili direttamente nel circolo ematico), ma anche in quanto costituiscono il veicolo per altre sostanze potenzialmente pericolose per la salute come i metalli pesanti. Lo strumento convenzionale tipico per l’indagine chimica della qualità dell’aria è rappresentato dalla stazione fissa di monitoraggio atmosferico. Ogni stazione rappresenta un modulo, ed è inserita in una rete formata da due o più stazioni dislocate su un territorio la cui estensione è generalmente individuata a scala regionale. Ciascuna stazione ospita gli strumenti per il campionamento e l’analisi in sito dell’aria ambiente, i sensori per il rilevamento dei principali parametri meteorologici (la cui conoscenza è fondamentale per interpretare i dati sulle concentrazioni determinate dagli strumenti analitici) ed una serie di presidi deputati alla gestione ed al corretto funzionamento della stazione stessa (condizionatori, gruppi di continuità, computer di gestione e trasmissione dati ecc.). Gli strumenti aspirano aria in continuo, la analizzano, elaborano la concentrazione di quel particolare inquinante e la trasmettono, generalmente in forma di dato analogico, al computer, il quale elabora le medie orarie, giornaliere ecc. La legislazione infatti non norma i dati puntuali di concentrazione, ma i dati medi (spesso orari, per alcune sostanze giornalieri, per altre annuali). Esistono diverse tecniche per le analisi e, quindi, diversi principi di funzionamento di ciascun analizzatore: ad esempio lo strumento che determina la concentrazione degli ossidi di azoto (NO e NO2) si basa sul principio della chemiluminescenza (in parole estremamente semplici, la concentrazione di NO2 è proporzionale alla radiazione rilasciata dal decadimento degli elettroni eccitati dalla reazione fra monossido e ozono), il monossido di carbonio si determina misurando la differenza di assorbimento di raggi IR fra l’aria ambiente immessa nello strumento e un campione standard. Principio analogo vale per la misurazione dell’SO2 (che sfrutta però i raggi UV). Il particolato atmosferico viene misurato nelle stazioni di monitoraggio tramite strumenti automatici che, nella maggior parte dei casi, determinano la concentrazione ricavandola dalla differenza di assorbimento di raggi beta (un altro metodo, non automatico, per eseguire queste misure è quello cosiddetto gravimetrico). La concentrazione dei composti aromatici (uno di questi, ad esempio, è il benzene), viene misurata con uno strumento che si chiama gascromatografo. Da questi cenni, molto sintetici, si può comprendere come la gestione di una rete di monitoraggio atmosferico richieda ingenti risorse, sia economiche (manutenzione degli strumenti, acquisto di parti di ricambio, acquisto delle miscele di gas necessarie al corretto funzionamento della strumentazione analitica), sia umane. Un altro limite delle stazioni fisse è costituito dal fatto che esse sono…fisse, nel senso che il loro raggio d’azione è limitato ad una porzione relativamente ristretta del territorio. Da qui la necessità di formare una rete più o meno capillare, con tutto ciò che ne consegue in termini di costi. Nonostante questi limiti le stazioni di monitoraggio rimangono lo strumento di indagine principale e insostituibile per la determinazione della qualità dell’aria.

Il Negri Sud, dal 1997, gestisce tre stazioni fisse di monitoraggio della qualità dell’aria ubicate nelle principali aree industrializzate della Provincia di Chieti (Val di Sangro, Chieti Scalo e San Salvo). Questa rete, integrata da un laboratorio mobile, è di proprietà della Provincia, con la quale il CMNS ha instaurato, ormai da anni, una collaborazione regolata da convenzioni annuali. Vengono presi in considerazione parametri quali CO, NOX, SO2, BTEX (benzene, toluene, etilbenzene e xileni), O3 e polveri. Vengono, inoltre, monitorati velocità e direzione dei venti, temperatura, umidità, pluviometria, radiazione solare, pressione barometrica. La rete ha prodotto in questi anni oltre un milione di dati, considerando solamente le tre stazioni fisse, conservati in una Base Dati elettronica e resi disponibili al pubblico sul portale del CMNS. Il laboratorio mobile è stato impegnato in decine di campagne di rilevamento, su diversi comuni del territorio provinciale (San Giovanni Teatino, Chieti, Francavilla, Vasto, San Salvo, Lanciano, Atessa, Ortona, Gissi e vari comuni del medio e basso Sangro). Negli ultimi anni questa attività di indagine “tradizionale” è stata affiancata da tecniche note a livello internazionale ma poco applicate a livello locale. Una di queste è il monitoraggio con campionatori passivi. Si tratta di strumenti molto leggeri, versatili e poco ingombranti, che senza l’ausilio di alimentazione elettrica assorbono autonomamente aria ambiente. Ciò avviene grazie al principio chimico descritto dalla “legge della diffusione” secondo il quale, in presenza di un gradiente di concentrazione, le molecole inquinanti si fissano nelle cartucce adsorbenti dello strumento. Al termine del campionamento la cartuccia metallica specifica, sulla quale si sono fissate le molecole inquinanti, viene portata in laboratorio dove, con particolari tecniche si procede alla loro estrazione, e successiva determinazione. Il vantaggio del monitoraggio passivo risiede nella possibilità di dislocare molti campionatori su porzioni estese di territorio ed avere così una mappatura più puntuale dello stato di qualità dell’aria. Questo presidio è stato, e viene, applicato in molti comuni ed aree del territorio, significative dal punto di vista del potenziale inquinamento chimico, e permette la determinazione di oltre 30 composti organici volatili (alcuni dei quali mai determinati nella Regione Abruzzo) oltre a biossido di azoto, ozono e biossido di zolfo. Particolare interesse nell’attività di ricerca del CSA sulla qualità dell’aria è l’integrazione dei dati così prodotti con quelli derivanti dal biomonitoraggio lichenico. Un altro settore di rilievo per il CSA è quello di evidenziare le eventuali correlazioni tra lo stato di qualità dell’aria e lo stato di salute della popolazione locale. Sono numerose, infatti, le patologie legate all’inquinamento atmosferico (malattie del sistema respiratorio e cardio-vascolare, infezioni, tumori, ecc.). In questo senso l’attività del CSA si estende anche oltre i confini regionali e vengono considerate anche matrici diverse dall’aria. Applicando le tecniche tipiche della microepidemiologia ambientale si cerca di individuare eventuali rapporti causa-effetto fra la presenza di particolari inquinanti e la prevalenza di certi indicatori sanitari. Si utilizza comunemente il termine “Biomonitoraggio” per intendere una serie di analisi e osservazioni in cui lo “strumento” utilizzato per i rilievi è, in realtà, un organismo vivente il quale, essendo parte del complesso sistema che chiamiamo “Ambiente”, riesce in vari modi ad evidenziare le alterazioni e gli stati di sofferenza dell’ecosistema a cui appartiene e da cui dipende. Un organismo vivente per poter essere utilizzato come “indicatore” dovrebbe essere in grado di fornire delle risposte quantificabili a degli stimoli precisi; tuttavia questa semplificazione non è sempre possibile poiché la sua risposta non è un mero rapporto di causa-effetto ma il risultato di un insieme di stimoli complessi e spesso interconnessi. Per questo è importante sottolineare che queste metodologie, pur essendo uno strumento di analisi con notevoli punti di forza (rapidità, innovatività, costi contenuti, approccio olistico, riproducibilità, etc.), non possono sostituire completamente il monitoraggio strumentale quanto, piuttosto, affiancarlo per evidenziare informazioni che nelle due tecniche prese separatamente non verrebbero rilevate. Inoltre non sarebbe economicamente possibile avere a disposizione lo stesso numero di stazioni di campionamento in quanto i licheni sono presenti su tutto il territorio mentre le centraline di monitoraggio tradizionali devono essere allestite appositamente. Diversi sono gli organismi utilizzati come biomonitor e le tecniche messe a punto negli anni per quantificare la loro risposta alla presenza di inquinanti: Muschi, Licheni, Piante vascolari e Insetti, solo per citarne alcuni; questo anche a causa dei costi ridotti rispetto ai metodi analitici tradizionali ed alla similitudine di questo approccio con quello che concerne le risposte dell’organismo umano, vero e proprio biomonitor suo malgrado. Tra questi una posizione di rilievo occupano sicuramente i Licheni. Organismi minuti, sconosciuti ai più, che colpiscono solo gli occhi più attenti e curiosi ma che, dal loro piccolo mondo, hanno tante cose da dirci. Nel 1857 il reverendo Landsbourgh scrisse che “Dio creò i licheni per aggiungere colore e varietà alle rocce ed agli altri substrati” ed aveva ragione! Sono coloratissimi! Proprio questa loro peculiarità cromatica li rende strumenti utilissimi per avvicinare grandi e piccoli al mondo dell’Ecologia, tanto che negli ultimi anni sono sempre più numerosi i programmi di educazione ambientale che si occupano a vario titolo di lichenologia (una scienza vera e propria che tratta esclusivamente di questi piccoli organismi). Convenzionalmente vengono classificati come Funghi, poiché la loro morfologia è determinata in maniera primaria dalla componente fungina ma, in realtà, quello che siamo abituati a considerare un “organismo” a tutti gli effetti è il risultato di una associazione simbiontica (reciprocamente vantaggiosa) tra due organismi evolutivamente molto distanti tra di loro: un fungo ed un alga (o un cianobatterio). Le specie di funghi lichenizzati in natura sono stimate tra i 13.500 ed i 17.000, ed appartengono in maggioranza agli Ascomiceti. Il micobionte (partner fungino) trae nutrimento dall’attività fotosintetica dell’alga attraverso il trasferimento di polialcooli acilici (eritrolo, ribitolo, sorbitolo) se il partner è un’alga verde, o glucosio se è un cianobatterio. In quest’ultimo caso avviene anche il trasferimento di sostanze azotate, in quanto i cianobatteri mantengono la capacità di fissare l’azoto atmosferico. Il fotobionte (partner algale), grazie alla protezione offerta dal micobionte, acquisisce la capacità di colonizzare ambienti altrimenti ostili e riceve dal partner acqua e sali minerali. La simbiosi possiede caratteri morfologici e fisiologici esclusivi, non riscontrabili nei due partner osservati separatamente, che la rendono particolarmente sensibile alle variazioni ambientali, ed è per questa ragione che ben si presta allo studio di alterazioni delle normali condizioni indotte da cause naturali (ad es. cambiamenti climatici) e/o antropiche (gestione del territorio, industrializzazione, etc.). Inoltre, a differenza degli altri biomonitor citati, i licheni non posseggono uno strato cuticolare né sistemi di escrezione e sono totalmente dipendenti dall’atmosfera per lo svolgimento delle loro attività metaboliche. Si comportano, quindi, come delle vere e proprie spugne che, con un’attività pressoché ininterrotta nel corso dell’anno (grazie alla loro capacità di metabolizzare anche a basse temperature) e per periodi prolungati (sono estremamente longevi anche se mostrano una lenta rigenerazione dopo un eventuale danneggiamento), assorbono dall’aria tutto quello che in essa è contenuto. Esiste dal 2001 un protocollo nazionale pubblicato dall’ANPA (oggi APAT) che illustra nel dettaglio la metodologia da seguire per realizzare studi di Biomonitoraggio con i licheni epifiti (che crescono sugli alberi). Tale protocollo è il risultato di diversi studi pilota realizzati in Italia negli anni precedenti soprattutto nelle regioni del nord. Altre nazioni (Germania, Francia, Inghilterra), che da anni si occupano di queste tematiche, si sono dotate di proprie linee guida; in quest’ambito il panorama europeo è attualmente in fermento per la proposta presentata alla CEN (Comité Européen de Normalisation) della standardizzazione di una norma sul Biomonitoraggio che abbia valore per tutti i paesi comunitari. I metodi che utilizzano i licheni per studi di biomonitoraggio possono essere divisi in due tipologie fondamentali: diretta ed indiretta. Nella metodologia diretta (normalmente definita Bioaccumulo) viene studiata la concentrazione di determinate sostanze all’interno dei talli lichenici al fine di effettuare una correlazione tra le sostanze “catturate” dal lichene e gli inquinanti presenti in atmosfera. I metodi indiretti, invece, evidenziano variazioni morfologiche (decolorazione, necrosi, ridotte dimensioni del tallo, etc.), fisiologiche (integrità delle membrane, conducibilità ionica, etc.) e/o ecologiche (riduzioni nella presenza e nel numero delle specie, etc.) indotte nei licheni dalla presenza di sostanze inquinanti. Mentre le alterazioni morfologiche e fisiologiche sono difficilmente quantificabili e, spesso, di difficile interpretazione, le variazioni ecologiche permettono di tradurre le risposte dei licheni in valori numerici, riferibili a diversi livelli di inquinamento atmosferico; proprio per questo le metodologie più usate per il monitoraggio ambientale fanno riferimento a questo tipo di studi. La metodologia che verrà seguita (APAT), in particolare, registra le variazioni a carico delle comunità licheniche permettendo di pervenire ad una quantificazione numerica (l’Indice di Biodiversità Lichenica) che rispecchia la qualità dell’aria. La convenzione tra il CMNS e la Provincia di Chieti riguarda diversi settori di interesse (non solo la qualità dell’aria) i quali concorreranno alla definizione dello stato dell’Ambiente nel nostro territorio provinciale. Lo scopo di questo tipo di studi per così dire “multidisciplinari” (Biomonitoraggio, monitoraggio strumentale e indagini sanitarie) è di rilevare gli effetti concomitanti di più fattori (individuati grazie alla strumentazione analitica) su degli organismi viventi, e permettere di effettuare delle considerazioni di carattere generale sulle conseguenze che l’inquinamento può avere sugli esseri umani. Inoltre rende possibile l’individuazione di aree sottoposte a maggiore pressione antropica per le quali adottare specifiche politiche di mitigazione e di prevenzione ma anche, e soprattutto, evidenziare eventuali porzioni di territorio che conservano alcune caratteristiche di naturalità e che sono fortemente minacciate dall’espansione edilizia ed industriale. A tal proposito è necessaria una precisazione. Si dovrebbe parlare di biomonitoraggio (o più in generale di monitoraggio) per studi pluriennali e ripetuti, del grado di deviazione di un’area da uno standard predeterminato, nel caso specifico si dovrebbe parlare più correttamente di osservazione, o indagine. Potrà essere definito a tutti gli effetti un monitoraggio nel momento in cui sarà riproposto a distanza di alcuni anni. Poiché le limitate conoscenze lichenologiche in Abruzzo non permettono il confronto con dati simili (ottenuti con questo metodo) relativi né alla regione né al territorio provinciale, possiamo considerare lo studio promosso dalla Provincia di Chieti attraverso questa convenzione come una fotografia dello stato attuale della “qualità” dell’aria, che dovrà essere ripetuto nel tempo se si vogliono evidenziare eventuali trend evolutivi e criticità dovute a situazioni di degrado che vanno acuendosi con il tempo. Questo vale soprattutto in settori critici del territorio provinciale oggetto di una sempre più veloce evoluzione verso una industrializzazione ed una antropizzazione, che sono un bene per la regione, ma solo se avvengono con la giusta regolamentazione e sotto i corretti auspici. L’accordo di programma tra il Consorzio Mario Negri Sud e la Provincia di Chieti, sottoscritto nel mese di maggio, è, attualmente, in fase di avvio. Sarà nostro impegno fornire, seguendo la progressiva realizzazione delle fasi previste, i dati ottenuti rendendo partecipi tutti gli interessati del nostro lavoro in corso d’opera.

Tiziana Lalla

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