Definizione di Inquinamento

Alterazione delle proprietà fisiche chimiche o biologiche dell’ambiente in seguito all’azione antropica

Inquinamento dell’aria

“Stato dell’aria atmosferica conseguente alla immissione nella stessa di sostanze di qualsiasi natura in misura e condizioni tali da alterare la salubrità dell’aria e da costituire pregiudizio diretto o indiretto per la salute dei cittadini o danno ai beni pubblici [..ecosistemi ...] e privati.”

FONTE ATMOSFERA BERSAGLIO

- Caratteristiche fisiche e chimiche delle emissioni

- Quantità emesse

- Diluizione

- Reattività

- Produzione di inquinanti secondari

- Trasporto

- Effetti climatici

- Effetti su

Uomo Animali Vegetali Materiali altri comparti ambientali

Fattori che condizionano la dispersione, il trasporto e la deposizione di inquinanti

• movimenti orizzontali (venti)

• turbolenza termica (convettiva): movimenti verticali

• turbolenza meccanica (asperità)

• stabilità atmosferica (profilo termico, inversioni)

Trasferimento delle sostanze inquinanti dall’atmosfera agli altri comparti

Aria Suolo

Vegetali

Animali

Uomo

Sostanza

Inquinante

deposizione

depo

sizi

one

inalazione

inalazione

inge

stio

ne

inge

stio

ne

inge

stio

ne

Fonte: Westfälisches Amt für Denkmalpflege

1908 1969

Inquinamento atmosferico Inquinamento atmosferico Effetti sui manufatti e monumentiEffetti sui manufatti e monumenti

Inquinamento atmosferico Inquinamento atmosferico Effetti sui manufatti e monumentiEffetti sui manufatti e monumenti

Azione degli inquinanti atmosferici gassosi sulla vegetazione

•Assimilazione fogliare per via stomatica (difficilmente per via cuticolare)

•Dissoluzione nel film acquoso che ricopre le pareti delle cellule della cavità sottostomatica: generazione di forme radicaliche attive

Effetti

Visibili

“Invisibili” o fisiologici

Acuti

Cronici(long term)

Fattori che condizionano la risposta di una Fattori che condizionano la risposta di una pianta agli inquinantipianta agli inquinanti

L’inquinanteL’inquinante• natura, caratteristiche chimico-fisiche

• dose e modalità di esposizione (acuta/cronica)

L’ambienteL’ambiente• umidità del suolo e dell’aria (favoriscono l’uptake)

• vento (favorisce l’uptake)

• temperatura, luce

• presenza altri inquinanti (effetti sinergici, additivi, antagonistici)

La piantaLa pianta• sensibilità / resistenza (su base genetica)

A livello di individuoA livello di individuo• riduzione della produttività (a seguito della riduzione della fotosintesi)

espressa come biomassa, granella o altro.• riduzione della traslocazione dei fotosintati con conseguente

- riduzione dello sviluppo radicale - influenze sulla ripresa vegetativa (carry-over effect)

• maggiore vulnerabilità a stress di diversa natura (idrico, termico)• minore efficienza riproduttiva e competitiva

A livello popolazione, comunità vegetale, ecosistemaA livello popolazione, comunità vegetale, ecosistema• alterazione della composizione in specie, abbondanza e distribuzione (riduzione e scomparsa specie sensibili, aumento specie resistenti e opportuniste)• minore resistenza alle perturbazioni di diversa natura• alterazione dei cicli biogeochimici di alcuni elementi

A livello di chiomaA livello di chioma

• aumento della trasparenza in seguito a defogliazione• alterazione nella struttura della ramificazione• alterazioni nella fioritura (superfioriture, precocità)

A livello fogliareA livello fogliare

• distruzione di cellule con fuoriuscita di soluti e nutrienti (allessamenti).

• clorosi (distruzione della clorofilla)

• decolorazioni e colorazioni varie (ossidazione dei fenoli, emergenza tannini e e antociani): punteggiature, bronzature

• necrosi con patterns più o meno caratteristici (internervale, apicale, adassiale)

• deformazioni (arricciamenti)

• senescenza precoce e abscissione

A livello cellulareA livello cellulare

• alterazione della permeabilità della membrana Stress osmotico

• alterazione dei percorsi metabolici / riduzione efficienza Stress ossidativo

• distruzione delle biomolecole (clorofille comprese)

• inibizione della fotosintesi

• perdita di funzionalità degli organelli

10000 20000 30000 400000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110R

acco

lto

(%

)

AOT40 (ppb.ora)

y = 99.6 - 0.001804x

R2 = 0.9074

Relazione tra Relazione tra produzione di grano produzione di grano e dose assorbita di e dose assorbita di

ozonoozono

Fonte: Fuhrer e Achermann (1994)

Fonte: Hegle & Heck, 1980

Azione dell’ozono sulle rese di piante coltivate

Concentrazione stagionale di ozono (7h/giorno - ppm)

0

5

15

10

20

pe

so

de

i s

em

i/4

pia

nte

(g

)

FRUMENTO INVERNALE - 'OASIS'

0 0.05 0.10 0.15

0.10

100

pe

so

de

i s

em

i/p

ian

ta (

g)

SOIA - 'DAVIS'

0 0.05 0.150

40

60

80

pe

so

fre

sc

o g

erm

og

lio

/pia

nta

(g

)

SPINACIO - 'IBRIDO 7'

0 0.05 0.10 0.15

40

30

20

10

0

pe

so

de

i s

em

i/p

ian

ta (

g)

MAIS DI CAMPO - 'COCKER 16'

250

200

150

100

00 0.05 0.10 0.15

Azione dell’ozono sul peso dei semi

Fonte: Treshow, 1984

25

20

15

10

5

0100 75 50 25 0

filtrazione aria ambiente (%)

pe

so d

ei s

emi/p

ian

ta (

g) solo ossidanti

(ozono)

ossidanti+ 0.1 ppm SO2

SITO ANNO SPECIE PARAMETRO CALO DI RESA

Isola Serafini 1988 fagiolo peso secco semi -24%Redecesio 1988 fagiolo peso secco semi -31%Isola Serafini 1989 fagiolo peso secco semi -31%Redecesio 1989 fagiolo peso secco semi -18%Redecesio 1990 zucchino peso secco frutti -10%Redecesio 1993 fagiolo peso secco semi -19%Redecesio 1994 fagiolo peso secco baccelli

-28%Redecesio 1994 trifoglio peso secco totale -19%Redecesio 1995 trifoglio peso secco totale -6%Redecesio 1995 piantaggine peso secco totale -18%Redecesio 1996 trifoglio peso secco totale -18%

Cali di rese di alcune colture nei Cali di rese di alcune colture nei siti ICP - CROPS della Lombardiasiti ICP - CROPS della Lombardia

ENEL - CRAMENEL - CRAM

Relationship between defoliation and ozone exposure in beech Relationship between defoliation and ozone exposure in beech ((Fagus sylvaticaFagus sylvatica))

Source: “Ten Years of Monitoring Forest Condition in Europe”, ICP-Forests Program 2000Source: “Ten Years of Monitoring Forest Condition in Europe”, ICP-Forests Program 2000

SENSIBILITÀ RELATIVA DELLE PIANTE FORESTALI ALL’OZONO

Sensibili

Ailanto (Ailanthus altissima)Larice (Larix decidua)Noce (Juglans regia)Pino nero (Pinus nigra)Pioppo tremolo (Populus tremuloides)Platano (Platanus occidentalis)Sorbo degli uccellatori (Sorbus aucuparia)Ciliegio nero (Prunus serotina)Frassino (Fraxinus americana)

Intermedie

Abete rosso (Picea abies)Acero negundo (Acer negundo)Faggio (Fagus sylvatica)Ligustro (Ligustrum vulgare)Pino silvestre (Pinus sylvestris)Pino strobo (Pinus strobus)Quercia di palude (Quercus palustris)

Tolleranti

Acero riccio (Acer platanoides)Agrifoglio (Ilex aquifolium)Betulla (Betula pendula)Farnia (Quercus robur)Ginepro (Juniperus occidentalis)Robinia (Robinia pseudoacacia)Tiglio selvatico (Tilia cordata)

SENSIBILITÀ RELATIVA DELLE PIANTE COLTIVATE ALL’OZONO

Sensibili

Avena (Avena sativa)Cipolla (Allium cepa)Fagiolo (Phaseulus vulgaris)Frumento (Triticum aestivum)Orzo (Hordeum vulgare)Patata (Solanum tuberosum)Pomodoro (Lycopersicum esculentum)Segale (Secale cereale)Soia (Glycine max)Spinacio (Spinacia oleracea)Tabacco (Nicotiana tabacum)Vite (Vitis vinifera)

Intermedie

Carota (Daucus carota)Cavolo (Brassica oleracea)Cetriolo (Cucumis sativus)Ciliegio (Prunus avium)Mais (Zea mays)Pepe (Capsicum frutescens)Pisello (Pisum sativum)Prezzemolo (Petroselinum crispum)Rapa (Brassica rapa)Sorgo (Sorghum vulgare)

Tolleranti

Barbabietola (Beta sp.)Cotone (Gossipium sp.)Fragola (Fragaria sp.)Lattuga (Lactuca sativa)Menta (Mentha sp.)Patata dolce (Ipomoea batatas)Pesco (Prunus persica)Riso (Oryza sativa)

Abete sano Abete danneggiato

Faggio sanoFaggio sano Faggio danneggiatoFaggio danneggiato

Foglie di faggio Foglie di faggio accartocciateaccartocciate

Foglie di faggio danneggiateFoglie di faggio danneggiate

Stoma di faggio sanoStoma di faggio sano

Stoma di faggio danneggiatoStoma di faggio danneggiato

40% emission reduction in: NOX VOCleads to a reduction of the exceedance for

the protection of crops in the whole ofEurope of:

leads to a reduction of the exceedance forthe protection of crops in the whole Europeof:

% AOT40 (ppb.h)

% AOT40 (ppb.h)

Western Europe 2 86 20 797

Central and Eastern Europe 4 160 3 117

Newly Indipendent States 7 292 3 106

Total Europe 14 537 26 1020

Source: Simpson et al.,1997

Reduction of exceedance of the AOT40 (Crops) resulting from 40% emission reductions of NOx and VOC from the 1990 level

Some recent estimates of national economic consequences of pollution

Fonte: Adams et al. (1988)

Study Crops Annual benefits Ozoneof control (billion of dollars) reduce to

Stanford Research Corn, soya beans, alfaalfa and $ 1.8 120 ppbInstitute (1981) 13 other annual crops

Shiner et al. (1982) Corn, soya beans, wheat, peanuts $ 3.0 25 ppb

Adams and Crocker Corn, soya beans, cotton $ 2.2 (1984)

Adams et al. (1984a) Corn, soya beans, wheat, cotton $ 2.4 40 ppb

Kopp et al. (1983) Corn, soya beans, wheat, $ 1.2 40 ppbcotton, peanuts

NCLAN Cotton, wheat, soya beans, $ 0.7 10%(Adams et al. 1988) corn, barley $ 1.7 25%

$ 2.5 40%

Economic Benefits (US dollars in million)

Seasonalstandard

Producer’sbenefit

Consumer’s benefit

Totaleconomic

effect

ExportDomestic Total

60

50

40

414

769

818

198

905

1827

40

374

847

158

531

985

612

1674

2645

Economic benefits from alternative ozone scenarios

Source: Adams et al. (1988)

Nel caso degli altri inquinanti, la cui importanza è andata diminuendo nel tempo, permangono i livelli di concentrazione adottati a Egham (1992)

SO2 = 20 g/m3 (media invernale)

NOx= 30 g/m3 (media annuale), da valutarsi solo se SO2 e O3 sono al di sotto deiLivelli Critici proposti

Guideline set by Description Criteria based on Value

European CouncilDirective 92/72/EEC

Population informationthreshold

1-hour average 180 µ/m3=90 ppb

Population warningthreshold

1-hour average 360 µ/m3=180 ppb

Health protectionthreshold

Fixed 8 hours means (periodhours 0:00-8:00, 8:00-16:00,16:00-24:00, 12:00-20:00)

110 µ/m3=55 ppb

Vegetation protectionthreshold

1-hour average 200 µ/m3=100 ppb

Vegetation protectionthreshold

24-hour average 65 µ/m3=33 ppb

UNECE/CLRTAP Critical level forprotection of crops(called AOT40c)

Daylight hours, May-July 3 ppm.h

Critical level forprotection of forests(called AOT40f)

Daylight hours, April-September

10 ppm.h

WHO Air quality guideline forprotection of humanhealth

Floating 8-h maximum 120 µg/m³=60 ppb

Threshold levels and critical levels set by the EU ozone directive, UNECE/CLRTAP and WHO

Source: Europe’s Environment: The Second Assessment (1998)