Università di Firenze

Dipartimento di Biologia Vegetale Laboratorio di Botanica Forestale

ed Applicata

Università di Siena

Ozono e vegetazione: il contributo della ricerca italiana

Pisa, 24 Novembre 2006

Venti anni di biomonitoraggio dell’ozono

Cristina Nali

Dipartimento di Coltivazione e Difesa delle Specie Legnose “Giovanni Scaramuzzi”, Università di Pisa, Via del Borghetto 80, Pisa

E-mail: cnali@agr.unipi.it

Per il filosofo, il medico, il meteorologo e il chimico,

non vi è forse argomento più attraente dell’ozono

C.B. FOX: Ozone and antozone.J.A. Churchill, London, 1873

… che dire?

… global background

concentrations of ozone are

also increasing

… in the context of other

global atmospheric and

climatic changes is a major

challenge

… the impacts of ozone can

be considered in the context

of wider global change

Ashmore et al., New Phytol. 170, 201 (2006)

… in identifying and selecting

genetic traits associated with

increased tolerance of drought or

high temperatures, ozone tolerance

should also be considered

Gli studi inerenti la distribuzione di ozono sul territorio italiano sono un

campo di ricerca relativamente giovane

Una decina di anni fa erano in funzione circa 50 analizzatori sul nostro territorio, ma la loro

distribuzione spaziale era irregolare e grandi zone

geografiche - in particolare al Sud - non erano coperte

Fiala et al., Topic report 3/2003, European Environmental Agency, Copenhagen (2003)

In Italia, sono presenti 122 stazioni

Siamo al quarto posto, dopo Francia (451), Germania (363) e Spagna (310), su un totale di 1624 stazioni nella Comunità Europea

Oggi, in Toscana (287 comuni), gli analizzatori operano quotidianamente

solo in 28 comuni (circa 10%)

2 (2 (00))

7 (7 (88))

5 (5 (44))

3322

33

4 (4 (55))

Fonte: www.arpat.toscana.it (2005)

Solo una piccola parte di queste aree è monitorata da lungo

tempo e le informazioni fornite sono, comunque, frammentarie e non raccolte in database storici

Numero di analizzatori

automatici per provincia

0 (0 (11))

0 (0 (22))

Analizzatori automatici in Toscana

22

Tokyo 20.03.1995 Attentato metropolitana

Monitoraggio biologico o biomonitoraggio

Impiego di un organismo (o di parte di esso o di una

società di essi) per ottenere informazioni sulla qualità

del suo ambiente

IL SISTEMA NICOTIANA TABACUM CVV. BEL-W3 E BEL-B

PER IL BIOMONITORAGGIO DELL’OZONO TROPOSFERICO

Germinelli (kit miniaturizzato)

Piante adulte

Un esempio …Dipartimento di Coltivazione e Difesa delle Specie Legnose “G. Scaramuzzi”

e Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano (CESI)

Realizzazione di una rete locale di 12 stazioni di indicazione attiva dell’ozono con Nicotiana tabacum L (cvv. Bel-W3 e Bel-B), in accordo con le indicazioni

ed i criteri generali indicati nella norma VDI 3957/Part 6 del 2003, nella norma VDI 3957/Part 10

Piante adulte – i limiti

Le principali limitazioni operazionali consistono in:

- necessità di ampi spazi (e lungo tempo) in ambiente con aria filtrata

- a causa della fragilità delle foglie, il trasporto per lunghe distanze è difficoltoso

- la valutazione del danno è condotta da operatori diversi nelle varie stazioni

- le piante indicatrici rimangono in postazione per diverse settimane (solitamente 4)

Oltre alla maneggevolezza e alla facilità di trasporto, il metodo offre il vantaggio di poter disporre, in uno spazio

concentrato, di un ampio numero di individui (in una piastra sono ospitati fino a 24 germinelli)

In Italia, dal 1999 è presente il protocollo e in Europa …

4th International Workshop on Biomonitoring of Atmospheric Pollution

EuroBionet

BioMAP

Negli USA sono stati testati due cloni di trifoglio bianco (Trifolium

repens L.) cv Regal O3-sensibile (NC-S) ed O3-resistente (NC-R) in

grado di fornire indicazioni sulle concentrazioni di O3 e i relativi

effetti di questo inquinante sulle piante

NC-S NC-R

Effetti dell’esposizione all’aria ambiente per tre settimane dei cloni di trifoglio bianco NC-S (sensibile all’ozono, a sinistra) e NC-R

(resistente, a destra)

L’utilità del metodo è stata riconosciuta dai ricercatori che operano nell’ambito del

UN/ECE International Co-operative Programme on effects of air pollution and

other stresses on vegetation(ICP-VEGETATION)

Un diverso approccio, basato sull’uso di “mini-stazioni”, è stato sviluppato da Manes et al., Sci. Total Environ. 308, 133 (2003)

I dati raccolti in Italia non mostrano una chiara relazione tra AOT40 e perdita di produzione

Qualche perplessità …

In esperimenti condotti a Milano, Napoli e Roma (1996-2001), le due variabili non erano correlate, mentre una buona associazione risultava dalle prove condotte a Pisa

Ancora a Pisa

Ferretti et al., Environ. Pollut. in stampa

Il biomonitoraggio dell’ozono in Italia … I bioindicatori…

Le piante native (detector), che crescono in situ, rispondono allo stress

da ozono manifestando sintomi solo quando la composizione del terreno e le

condizioni climatiche consentono un assorbimento dell’inquinante per un

tempo sufficiente a determinare l’inattivazione dei sistemi di difesa

antiossidanti

Centaurea jacea

L’estrapolazione delle risposte di queste piante (sentinel) alla vegetazione naturale e semi-naturale è difficile, a causa delle differenze nella struttura genetica, nella composizione delle

comunità e negli adattamenti all’ambiente

La ricerca di nuovi bioindicatori dell’ozono ha condotto ad una Solanacea, il Lycopersicon pimpinellifolium

Iriti et al., Environ. Pollut. 141, 275 (2006)

I-214Eridano

… E PERCHE’ NON UTILIZZARE PIANTE PERENNI?

Alcune questioni rimangono aperte …

quanto è realistica la risposta di una pianta indicatrice?

e la qualità dei dati?

L’assorbimento dell’inquinante può essere limitato a causa di

fattori ambientali che riducono la conduttanza stomatica

Risposta differenziale tra individui della stessa specie

La corretta identificazione dei sintomi richiede capacità e

addestramento da parte degli operatori

le applicazioni statistiche sono sempre corrette?

Si può giungere a risultati diversi in base all’approccio

statistico utilizzato

Ma qualche certezza?

Il potenziale didattico e educativo

Il coinvolgimento emotivo delle persone

Sono stati compiuti studi pilota che hanno

coinvolto numerose scuole impegnate nel

delineare la distribuzione dell’ozono attraverso

l’uso di piante indicatrici, rappresentando un vero caso di problem-solving

La “Carta delle città europee per un modello urbano sostenibile" (Aalborg, DK, maggio 27, 1994) richiede l'uso di una vasta gamma di strumenti, compresi "quelli relativi agli

indicatori di dati ambientali", per “aumentare la consapevolezza e la partecipazione dei cittadini"

Con il biomonitoraggio, le informazioni sulla qualità dell'aria possono essere fornite ai cittadini in modo comprensibile ed

in relazione ai propri bisogni (USER-FRIENDLY)