LA BIOINDICAZIONE DEGLI EFFETTI DELL’INQUINAMENTO TRAMITE LA BIODIVERSITA’ DEI LICHENI EPIFITI IL METODO IBL

Sintesi a cura di Claudio Malavasi

COMPOSIZIONE DELL’ARIA

AZOTO N2 78,08%OSSIGENO O2 20,95%ARGON Ar 0,93%ANIDRIDE CARBONICA CO2 0,038%ALTRI GAS 0,01%

IN QUESTA PICCOLA FRAZIONE SONO CONTENUTI I GAS RESPONSABILI DELL’INQUINAMENTO ATMOSFERICO

“Emissione nell’atmosfera di sostanze che possono avere un’azione nociva per gli ecosistemi terrestri e acquatici, la salute umana, i beni materiali e le opere d’arte”

GLI INQUINANTI

Monossido di carbonio COOssidi di azoto NO - NO2

Ozono O3

Biossido di zolfo SO2

Particelle sospese(PM10-PM2,5) PSTIdrocarburi (metano,benzene…) CxHyClorofluorocarburi CFC

IL BIOMONITORAGGIO AMBIENTALE

La valutazione dell’inquinamento atmosferico è attualmente eseguita attraverso l’elaborazione statistica delle misure di concentrazione rilevate in continuo dei principali inquinanti: SO2 , NOx , CO , O3 , PM10 e PM2,5, benzene.

Le stazioni di rilevamento forniscono dati precisi e in gran numero ma sono poche e localizzate nelle aree più densamente abitate e industrializzate, costano molto, non danno informazioni sugli effetti sinergici delle sostanze inquinanti sugli esseri viventi, danno dati puntiformi nel tempo e nello spazio con possibilità di non rilevare fenomeni inquinanti intermittenti.

BIOINDICAZIONE

In generale un bioindicatore è un essere vivente, dalla cui presenza o assenza, è possibile dedurre qualche caratteristica di un ecosistema. Nel caso dell’inquinamento i bioindicatori utilizzati mostrano delle modificazioni morfologiche, fisiologiche o genetiche a livello di organismo, di popolazione o di comunità. Un valido bioindicatore dovrebbe avere le seguenti caratteristiche:

- sensibilità agli agenti inquinanti;

- ampia diffusione nell’area di studio;

- scarsa mobilità;

- lungo ciclo vitale

- uniformità genetica

Esempi : licheni epifiti, macroinvertebrati, alghe ………

Licheni come bioindicatori

I licheni sono ottimi bioindicatori (SO2, NOx, O3) per queste caratteristiche: - essendo sprovvisti di radici, traggono le sostanze di cui hanno bisogno quasi esclusivamente dall'aria, - sensibilità accertata nei confronti delle sostanze inquinanti - attività metabolica ininterrotta - non riescono a liberarsi delle parti vecchie e danneggiate - lento accrescimento e una grande longevità L’esposizione prolungata agli inquinanti atmosferici determina nei licheni alterazioni fisiologiche, morfologiche ma soprattutto una loro diminuzione sia come numero che come biodiversità e nei casi estremi la loro scomparsa

BIOACCUMULATORI

I licheni accumulano al loro interno le sostanze inquinanti persistenti, quali metalli in polvere, radionuclidi, zolfo, fluoro ed altre ancora. Analizzando in laboratorio la qualità e la quantità di tali sostanze assorbite, è possibile monitorare il grado di inquinamento riversato nell’ambiente. Per le rilevazioni analitiche vengono utilizzate le comuni tecniche spettrofotometriche, gascromatografiche o i rilevatori di radioattività.

I LICHENI COME INDICATORI BIOLOGICI

BIOINDICATORI

L’impiego dei licheni come bioindicatori si basa sullo studio delle alterazioni indotte dall’inquinamento. Queste alterazioni si manifestano prevalentemente a tre livelli:

- Alterazioni di tipo fisiologico - con danneggiamento dell’attività fotosintetica.

- Alterazioni di tipo morfologico - parti del tallo cominciano a deformarsi e a staccarsi dal substrato.

- Alterazioni di tipo ecologico - si modifica la composizione della flora lichenica con riduzione del numero totale di specie nel tempo e nello spazio.

Lo studio dei licheni come indicatori biologici li vede impiegati sotto due profili differenti:

Esempi di bioaccumulatori sono:

- licheni epifiti per stimare i tassi medi di deposizione atmosferica di metalli in traccia in rapporto a potenziali fonti di inquinamento;

- tappeti di muschi per lo stesso tipo di stima.

Le concentrazioni delle sostanze indagate all’interno dei talli vengono correlate ai tassi medi di deposizione.

Bioaccumulo in Provincia di Mantova

MAGNANI T., 1998 - Bioaccumulo di metalli pesanti in licheni epifiti nell'area del Destra Secchia- ASL di Mantova, PMIP di Mantova, IV U.O.Fisica e Tutela dell'Ambiente

METODO DEL TRAPIANTO LICHENICO

Essendo i licheni della nostra zona molto piccoli e quindi quantitativamente insufficienti per l’analisi spettrofotometrica si e’ adottato il metodo del "trapianto lichenico". Esso consiste nel prelevare da aree non contaminate (zone di montagna) i licheni ed esporli, in appositi supporti, per alcuni mesi in stazioni opportunamente scelte intorno a possibili fonti di emissione di inquinanti.

Il lichene scelto dal PMIP di Mantova e’ stato Pseudevernia furfuracea prelevato a 1300 m di altezza

VANTAGGI DEL BIOMONITORAGGIO

- possibilità di ottenere a bassi costi e con un’elevata densità di punti di campionamento in vaste aree,una stima degli effetti indotti su organismi sensibili dall’interazione di più sostanze nocive (mappaggio dell’inquinamento);

- individuazione di zone con reale o potenziale superamento dei valori limiti stabiliti per alcuni inquinanti;

- valutazione dell’efficacia di misure adottate per la riduzione dell’inquinamento su lunghi periodi;

- ubicazione ottimale delle stazioni automatiche di rilevamento.

LIMITI DEL BIOMONITORAGGIO

- difficoltà di applicazione quando è raro il substrato di crescita del bioindicatore;

- difficoltà a stabilire relazioni univoche tra i dati biologici e le concentrazioni atmosferiche dei singoli inquinanti a causa degli effetti sinergici;

- incapacità, in molti casi, di stimare fenomeni acuti di alterazione ambientale dati i tempi di risposta in genere abbastanza lunghi;

- impossibilità di adottare un’unica scala d’interpretazione dei dati biologici in termini di inquinamento valida per tutta l’Italia.

L’uomo è un bioindicatore?

Un uomo respira mediamente : in un minuto : 9 litri di aria in un giorno : 13000 litri di aria

Gli scambi respiratori avvengono negli alveoli polmonari che nell’adulto raggiungono la superficie di 90 m2 (una sala quadrata di 10 m di lato)

UNO STUDIO ITALIANO TROVA UN'INATTESA RELAZIONE TRA CANCRO DEL POLMONE E VEGETAZIONE Pochi licheni tanti guai ( articolo di Marta Erba) ( 1997 Tempo medico n.565 dell’11 giugno 1997)

CISLAGHI C. & P.L. NIMIS 1997 - Lichens, air pollution and lung cancer. - Nature, 387, 6632: 463-464

"Alcune sostanze inquinanti, come l'anidride solforosa (SO2)", spiega Pier Luigi Nimis dell'Università di Trieste "danneggiano l'apparato fotosintetico di questi delicati organismi, selezionando così solo le specie più resistenti. L'aumento degli inquinanti è quindi misurabile con la riduzione della biodiversità dei licheni". Lo studio pubblicato da Nature ha messo in relazione i dati di mortalità per cancro al polmone nella regione Veneto, forniti dall'Istituto di statistica medica dell'Università di Milano, con quelli sulla biodiversità dei licheni nella stessa area, messi a disposizione dal Dipartimento di biologia dell'Università di Trieste. "La biodiversità dei licheni ha una chiara relazione con la mortalità per tumore al polmone riferita agli uomini appartenenti alle fasce di età più giovani (meno di 55 anni)" spiega Cesare Cislaghi, direttore dell'Istituto di statistica medica di Milano

Il grafico prende in considerazione i maschi nativi e residenti del Veneto (escluso le province di Belluno e Verona) di età compresa tra 25 e 55 anni. I dati di mortalità si riferiscono al periodo 1981-88.

Regione Veneto: comparazione tra la carta regionale della Biodiversità lichenica e la carta che evidenzia la distribuzione delle aree con mortalità per cancro polmonare.

(Nimis P.L. e Cislaghi C. 1997 Nature 387. 463.464 -” Lichen, air pollution and lung”)

Nimis P.L. Cislaghi C.

I.B.L. (Indice di Biodiversità Lichenica) ANPA 2001 (Il metodo cerca di eliminare gli elementi di soggettività dei metodi precedenti)

RETE NAZIONALE DI BIOMONITORAGGIO - UCP DI 1X1 km DISTANZIATE FRA LORO DI 18 km ( circa 930 UCP in Italia) - ALL’INTERNO DI OGNI UCP E’ POSSIBILE INDIVIDUARE 4 UCS CON ALMENO 3 FOROFITI (ALBERI IDONEI) - SI POSSONO INDIVIDUARE GRIGLIE DI RILEVAMENTO PIU’ RISTRETTE (9X9 km , 3x3 km) COMUNQUE RICONDUCIBILI ALLA GRIGLIA DI RIFERIMENTO NAZIONALE 18x18 km. (Si può arrivare ad individuare fino a 301.249 celle di 1 km2)

http://sira.arpat.toscana.it/sira/documenti/manuale_ibl.pdf

78 nodi in Lombardia di cui 9 in provincia di Mantova

4962

4980

4998

5016

5034

5052

5070

5088

5106

5124

5142

5160

1696 1678 1660 1642 1624 1606 1588 1570 1552 1534 1516 1498 1480 1462

Ai lati sono riportate le coordinate Gauss-Boaga riferiti alla Regione Lombardia

1606 1624 1642 1660 1678

4980

4998

5016

5034

COORDINATE GAUSS- BOAGA DELLA RETE ANPA (18 km x 18 km) PER IL BIOMONITORAGGIO CHE RIENTRANO NELLA PROVINCIA DI MANTOVA

All’interno delle UCS, quando possibile, vanno selezionati i 3 alberi più vicini al centro dell’unità di campionamento che presentino i requisiti standard previsti dal protocollo.

Una UCP potrà quindi contenere un campione di alberi da 3 a 12 a seconda delle disponibilità di alberi con i requisiti richiesti.

Per essere rilevabile, è necessario che un UCS abbia almeno 1 albero nelle condizioni di rilevabilità. Per essere considerata rilevabile è necessario che ogni UCP abbia almeno 1 UCS rilevabile. Se tra le UCS una sola è rilevabile questa deve avere 3 alberi.

INDICE DI BIODIVERSITA’ LICHENICA Stima lo stato della diversità lichenica dopo una lunga esposizione ad inquinamento atmosferico e/o ad altri tipi di stress ambientali.

Si considerano soltanto i licheni epifiti per ridurre la variabilità di parametri ecologici indipendenti dall’inquinamento assai variabili nei substrati litici, che potrebbero influenzare i valori di biodiversità.

Il metodo deriva da quello svizzero a reticolo variabile (Ammann 1989) adottato con alcune modifiche, come le dimensioni fisse, in Italia e in Germania.

Per esperienze e lavori di tipo didattico, dove normalmente ci si limita all’osservazione e descrizione della situazione di una piccola area, si possono effettuare campionamenti preferenziali nella zona che interessa come il giardino della propria scuola, il centro cittadino e per confronto una zona periferica o di campagna. Il numero di stazioni rilevate dipenderà dal tempo a disposizione e dalla presenza di alberi adatti. Per ogni stazione si consiglia di campionare da 3 a 5 alberi.

ADATTAMENTO DIDATTICO DEL METODO IBL

E’ comunque consigliabile individuare le stazioni con una distribuzione spaziale il più possibile omogenea, basandosi su un grigliato a maglie quadrate.

Per questa operazione si individua su una carta topografica 1: 25 000 o 1: 10 000 la zona interessata e con l’aiuto di fogli trasparenti si delimita una griglia di quadrati di 1 Km di lato. Il numero di quadrati dipenderà dal tempo a disposizione. All’interno dei quadrati si ricercano gli alberi adatti . Per un’indagine più dettagliata i quadrati di 1 Km di lato possono essere suddivisi in 4 sottomultipli di 500 m di lato in cui si vanno a campionare almeno 3 alberi per quadrato.

ADATTAMENTO DIDATTICO DEL METODO IBL

Un altro metodo didatticamente valido è quello a stella:

partendo da un’area in cui si ritiene ci sia una situazione di inquinamento particolarmente evidente, ci si sposta di 500 metri segnando quattro punti in cui cercare gli alberi; se questi non sono presenti si possono cercare nelle immediate vicinanze tenendo presente che gli alberi adatti devono avere una distanza minima di 100 metri tra di loro. Si procede poi individuando altri 4 punti alla distanza di 1 Km dal centro ma ruotati di 45° rispetto ai precedenti. Se non ci sono gli alberi adatti si avrà una minor densità di rilievo. E’ importante considerare la direzione dei venti prevalenti e cercare stazioni adatte sottovento. Si può andare avanti con questa strategia ruotando altri 4 punti di 45° a 1500 m di distanza dal centro.

L’affidabilità del metodo si fonda sull’omogeneità delle osservazioni e del campionamento e anche gli alberi selezionati devono rispondere a questi requisiti. Gli alberi adatti si dividono in due gruppi in base fondamentalmente al pH simile della scorza .Preferibilmente si utilizza una sola specie di albero per poter confrontare dati di stazioni diverse e anche di studi differenti. Quando questo non è possibile si può optare per un’altra specie ma sempre nell’ambito dello stesso gruppo. Gli alberi più indicati, sia per la loro relativa presenza nei centri urbani che per il numero di studi eseguiti, sono quelli appartenenti al genere Tilia spp.

Scelta degli alberi

• scorza con pH subacido: tigli, querce • inclinazione del tronco non superiore a 10° • circonferenza minima 60 cm • assenza di fenomeni di disturbo (malattie, nodosità, copertura

eccessiva di briofite,verniciature) • evitare gli alberi che : - sono in prossimità di incroci o strade trafficate

- fortemente ombreggiati - trattati con anticrittogamici

Scelta degli alberi

1 m di altezza dal suolo

Va posizionato sugli alberi più ricchi di licheni e dove vi è la massima copertura e biodiversità

Vecchio reticolo 30 x 50 a 10 maglie 15 x 10 cm

Il nuovo reticolo è formato da 4 subunità, ciascuna formata da una serie lineare di 5 quadrati di 10x10cm. La parte inferiore del reticolo va posizionata a 100 cm dalla superficie del suolo. I 4 elementi della griglia devono essere posizionati in corrispondenza dei 4 punti cardinali. E’ ammessa una rotazione di 20° in senso orario per evitare parti del tronco non idonee al campionamento.

NORD

OVEST EST

Indicazioni operative • Localizzare gli alberi (se possibile con GPS) • Orientare il reticolo (bussola) • Misurare altezza dal suolo del reticolo (100 cm) • Misura circonferenza del tronco a metà del reticolo • Procedere al riconoscimento e alla classificazione dei

licheni che ricadono nelle maglie del reticolo • Evitare il danneggiamento o l’asporto dei licheni (per

l’esatta identificazione in laboratorio si preleva un piccolo campione al di fuori del reticolo)

• Annotare tutte le specie licheniche all’interno del reticolo e sommarne la frequenza il valore così ottenuto è la BLr (biodiversità lichenica del singolo rilievo)

• In ogni stazione si analizzano da un minimo di 3 ad un massimo di 5 alberi per ottenere l’IBL( Indice di Biodiversità Lichenica)

IL RETICOLO ORIENTABILE E LA DETERMINAZIONE DELL’INDICE DI BIODIVERSITA’ LICHENICA (IBL)

NORD EST SUD OVEST

N E S O 4 3 3 3

3 3 3 5

3 3 2 3

3 2 4 3

BL 13 11 12 14

NORD EST SUD OVEST

ALBERO 1 13 11 12 14

ALBERO 2 17 14 9 5

ALBERO 3 7 11 18 16

TOTALE 37 36 39 35

ALBERO 1

Somma delle BL dei punti cardinali/ numero degli alberi

IBL della stazione

(37 +36+39+35)/3

49

COLORI IBL GIUDIZIO CLASSI0 Alterazione molto alta 7

1 −− 15 Alterazione alta 616 −− 30 Alterazione media 531 −− 45 Alterazione bassa/naturalità bassa 446 −− 60 Naturalità media 361 −− 75 Naturalità alta 2

> 75 Naturalità molto alta 1

CLASSI DI NATURALITA’ - ALTERAZIONE

Gli alberi scelti : Percorrendo Via F.lli Cervi da sud verso nord del filare di tigli a sinistra il secondo(n.1) , l’ottavo(n.2) e il ventiduesimo(n.3)

Via Garibaldi

Cim

itero

1

3

2

Isol

a Ec

olog

ica

Via

F.lli

Cer

vi

N

S

VILLA POMA – VIA F.lli CERVI

Scuola : Istituto Galilei Ostiglia Rilevatore: 2B / 2C Località: Via F.lli Cervi c/o cimitero Paese : VILLA POMA Coordinate GPS: N 44°59,887’ - E 11°6,749’ Data: 02/04/2008

Note Uso del reticolo orientabile Totale specie licheniche = 11 Fuori reticolo: Evernia prunastri (n.17) Parmelia sulcata(n.21) Grigio con apoteci pruinosi (n.4)

Tipo di albero Tiglio Tiglio Tiglio Circonferenza ( cm ) 84 cm 97 cm 139 cm Direzione reticolo N E S O N E S O N E S O

Specie licheniche Candelaria concolor 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Candelariella xanthostigma 3 2 1

Lecanora chlarotera 2 1

Lecanora hagenii 1 2 5 2 1 5

Lecidella elaechromo 4 4 4 2 2 3

Phaeophyscia orbicularis 5 5 4 5 5 5 5 5 5 5 5

Lepraria sp 2

Physconia grisea 1 1

Xanthoria parietina 4 5 5 5 5 5

BLr 20 19 14 14 12 15 14 13 15 15 13 16

BLpc (punti cardinali) Nord = 47 Est = 49 Sud = 41 Ovest= 43

IBL (Σ BLpc/n°alberi) = 60 Classe di qualità = 3 Colore

Giudizio finale: Stazione naturalità media

MAPPE DELL QUALITA’ DELL’ARIA VILLA POMA - Aprile 2008

60

I RISULTATI DEL BIOMONITORAGGIO DEI LICHENI

N° Data Classe Zona Latitudine Longitudine Alberi // n° IBL1 19/03/2013 2 T Via Mazzini N 44° 58,563' E 11° 7,097' tigli // 3 51

N° Data Classe Zona Latitudine Longitudine Alberi // n° IBL1 26/03/2013 2T Via Roma N 45° 4,193 E 11° 8,391' tigli // 3 45,0

N° Data Classe Zona Latitudine Longitudine Alberi // n° IBL1 21/03/2013 2T Piazza Castello N 45° 3,510 E 10° 7,630' tigli // 3 50,0

N° Data Classe Zona Latitudine Longitudine Alberi // n° IBL1 27/03/2013 2 T Quistello-P.za Guido Rossa N 45° 0,672' E 10° 59,235' tigli // 3 62,0

A.S. 2012- 2013 Poggio Rusco

A.S. 2012 - 2013 Ostiglia

A.S. 2012 - 2013 Quistello

A.S. 2012 - 2013 Revere

Il risultato migliore si è ottenuto a Quistello con un IBL= 62 e un giudizio di naturalità alta; naturalità media a Poggio Rusco con IBL= 51 e a Revere con IBL =50 mentre rimanebassa la naturalità ambientale a Ostiglia con IBL = 45

Risultati del biomonitoraggio

marzo 2013

45

50

62

51

0

10

20

30

40

50

60

70

OSTIGLIA - VIA ROMA

REVERE - P.ZA CASTELLO

QUISTELLO - P.ZA GUIDO

ROSSA

POGGIO RUSCO - VIA MAZZINI

IBL OSTIGLIA - VIA ROMA

REVERE - P.ZA CASTELLO

QUISTELLO - P.ZA GUIDO ROSSA

POGGIO RUSCO - VIA MAZZINI

62

51

50

45

Mappa riassuntiva dei risultati del biomonitoraggio - marzo 2013

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11

12 13 14 15 16

18

17

PROGETTO “LICHENI IN RETE” ANNO SCOLASTICO 2000-2001 ITAS“A.Mantegna”- IST.”I.D’Este” - ITG”C.D’Arco” - SM”L.B.Alberti”

19

20

21

22 23

24 25

26 27 28

29 31

32 33 34 35 36 37

30

Elaborazione cartografica a cura di Claudio Malavasi

N° Zona Albero N° BLs COLORE Naturalità/Alterazione 1 Giardini di P.ta Pradella Tilia 5 18,2 Arancio Alterazione media 2 Viale Asiago Tilia 5 21,9 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 3 Giardini V.le Fiume/V.le Piave Tilia 24 21,7 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 4 Giardini Belfiore Tilia 7 12,75 Arancio Alterazione media 5 Piazza Virgiliana Tilia 4 23,5 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 6 Piazza Pallone (Palazzo Ducale) Tilia 4 16,25 Arancio Alterazione media 7 Monumento P.F.Calvi (verso Lunetta) Tilia 4 17,25 Arancio Alterazione media 8 Piazza Anconetta Tilia 4 19 Arancio Alterazione media 9 Bosco Virgiliano (prima metà) Populus 9 16,85 Arancio Alterazione media

10 Bosco Virgiliano (metà) Populus 9 16,05 Arancio Alterazione media 11 Bosco Virgiliano (c/o sottopass.ferr.) Populus 4 20,6 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 12 Piazza dei Mille Tilia 3 29 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 13 V.le Risorgimento,ang.V.Sauro Tilia 3 2,67 Rosso Alteraz.alta 14 Giardini Palazzo Te Tilia 4 22,67 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 15 Viale Parilla Tilia 4 22,33 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 16 V.li interni Ospedali, zona dx Tilia 3 35,33 V.chiaro Naturalità media 17 V.li interni Ospedali, zona sx Tilia 3 21 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 18 Piazzale Gramsci Tilia 7 26,67 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 19 Frassino Tilia/pop 8 20,12 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 20 Riva lago di Mezzo Populus 2 16 Arancio Alterazione media 21 Riva lago Superiore Populus 3 11 Arancio Alterazione media 22 Cittadella (scuola elementare) Tilia 4 10,75 Arancio Alterazione media 23 Cittadella (parcheggio Canottieri) Populus 4 18,25 Arancio Alterazione media 24 Via Cremona (Cimitero comunale) Populus 4 26,5 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 25 Angeli (via Pellegreffi) Tilia 6 30,6 V. chiaro Naturalità media 26 Borgochiesanuova(via Miglioretti) Tilia 4 26 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 27 Borgochiesanuova(via Vivenza) Tilia 4 18 Arancio Alterazione media 28 Presidio Neurops.(v.Dosso del Corso) Tilia 3 18,33 Arancio Alterazione media 29 Quartiere Due Pini (via Charleville) Tilia 3 29 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 30 La Bigattera (via Dosso del Corso) Tilia 4 26,5 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 31 Valletta Valsecchi (v. Ariosto-inizio) Tilia 3 12,33 Arancio Alterazione media 32 Valletta Valsecchi (v. Ariosto-fine) Tilia 3 24,66 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 33 Valetta Valsecchi (via Luzio) Tilia 7 18,4 Arancio Alterazione media 34 Te Brunetti (v.G.B.Visi c/o Trincerone) Tilia 4 18 Arancio Alterazione media 35 Te Brunetti (v.G.B.Visi - metà) Tilia 4 16,75 Arancio Alterazione media 36 Te Brunetti (v.G.B.Visi c/o via Parma) Tilia 3 20,66 Giallo Alter.bassa/natur.bassa 37 Te Brunetti ( giardino IPSS”Mazzolari) Tilia 4 19,25 Arancio Alterazione media