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Il Monitoraggio della qualità ambientale. Qualità ambientale L’insieme delle caratteristiche chimiche e fisiche di un determinato ambiente da cui dipende.

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Presentazione sul tema: "Il Monitoraggio della qualità ambientale. Qualità ambientale L’insieme delle caratteristiche chimiche e fisiche di un determinato ambiente da cui dipende."— Transcript della presentazione:

1 Il Monitoraggio della qualità ambientale

2 Qualità ambientale L’insieme delle caratteristiche chimiche e fisiche di un determinato ambiente da cui dipende lo svolgimento del ciclo biologico della comunità presente e quindi i livelli di integrità strutturale ed efficienza funzionale dell’ambiente stesso. Una definizione più sintetica può essere “la misura del livello di prossimità all’optimum biologico delle specie da parte dei valori di condizioni e risorse tipici di un determinato ambiente”. Valutare quindi la qualità di un dato ambiente significa controllare la variazione, spaziale e temporale, dei valori di condizioni e risorse e le conseguenti modifiche delle comunità associate.

3 Monitoraggio ambientale. Attività di valutazione continuativa nel tempo della qualità ambientale Monitoraggio chimico-fisico : Controllo sia delle concentrazioni di composti od elementi naturali e dei valori assunti da grandezze fisiche caratterizzanti un dato ambiente sia dell’eventuale presenza e delle relative concentrazioni di composti di sintesi chimica (xenobitici) con una cadenza temporale prestabilita Monitoraggio biologico : Controllo della variazione di parametri individuali, di popolazione e di comunità, con cadenza temporale prestabilita, che forniscono indicazioni sull’idoneità di un dato ambiente a consentire la realizzazione del ciclo biologico ad una o più specie

4 TIPOLOGIE DI RISPOSTA DEGLI ORGANISMI ALLE VARIAZIONI DEI FATTORI LIMITANTI A seconda della natura del fattore limitante, gli organismi possono sviluppare adattamenti differenti e dare tipologie di risposte diverse, ovvero mostrare diversi andamenti di “compromissione” delle loro funzioni principali Curva “a” : risposta di una specie alla variazione dei valori di un parametro chimico fisico che caratterizza l’ambiente in cui questa vive Curva “b” : risposta di una specie alla variazione dei valori di un agente tossico Curva “c” : risposta di una specie alla variazione dei valori di un micronutriente

5 Indicatori biologici : organismi che mostrano una risposta differenziale alla variazione, nel tempo e nello spazio, di fattori limitanti naturali e/o antropici. Organismi stenovalenti sono indicatori biologici in quanto risultano assenti in un determinato ambiente che teoricamente dovrebbe consentite la loro presenza tranne che per la (ridotta) variazione sfavorevole di uno o più fattori limitanti. Essi quindi sono assenti anche in ambienti poco alterati. Nel caso di organismi aventi una valenza ambientale maggiore (eurivalenti) il loro ruolo di indicatore consiste non solo nel persistere in ambienti ove i primi scompaiono, acquisendo una rappresentatività particolarmente elevata nella comunità (aumento della dominanza), ma anche nella possibilità di tracciare l’esposizione a determinati inquinanti mediante lo sviluppo di “segnali” più o meno specifici.

6 Biomarker : indicatori “individuali” di condizioni di compromissione ambientale ovvero qualsiasi alterazione o manifestazione a livello biochimico, istologico o fisiologico dovuta a condizioni di stress (Hyne e Maher, 2003). (p.es. induzione di enzimi coinvolti in processi di detossificazione o di riparazione del danno molecolare e cellulare, alterazioni genomiche o cromosomiche, alterazioni di strutture cellulari, accumulo di prodotti del catabolismo cellulare ecc.). Bioaccumulatori : indicatori biologici in grado di accumulare al loro interno una o più sostanze inquinanti denotando la presenza delle stesse soprattutto quando queste sono presenti a livelli ambientali molto bassi Biomonitor : indicatori biologici a cui risultano associati parametri biologici/biochimici/fisiologici la cui variazione (nel tempo) si correla strettamente con la variazione delle reali concentrazioni degli agenti inquinanti nel comparto ambientale nel quale l’organismo vive. Ciò consente di ricavare dai dati biologici informazioni quantitative sugli effettivi livelli di inquinante.

7 Inoltre un organismo per essere un buon indicatore biologico deve anche : 1)Essere facilmente campionabile, ovvero individuabile nell’ambiente che si sottopone a monitoraggio. 2)Avere un ciclo biologico sufficientemente lungo, almeno annuale, così che effettuando uno monitoraggio con cadenza più ristretta della durata del suo ciclo (p.es. stagionale), una riduzione apprezzabile della sua rappresentatività nella comunità od addirittura una sua scomparsa, non sia attribuibile al ciclo stesso ma ad alterazioni dell’ambiente in cui esso generalmente si ritrova. 3)Essere facilmente inquadrabile da un punto di vista sistematico così da consentire un’analisi della struttura di comunità abbastanza speditiva.

8 Monitoraggio biologico Consente di identificare in maniera più approssimativa la presenza di un inquinante specifico in ambiente in quanto ogni singola specie risponde, in maniera diversa, all’alterazione dei valori di più fattori limitanti e, spesso, per molte specie non è stata testata (sperimentalmente) la dimensione della valenza ambientale per un numero molto alto di fattori limitanti (fisici o chimici) Tuttavia attraverso l’analisi della struttura di comunità (rapporto organismi sensibili-organismi tolleranti) eseguita con scadenze temporali prestabilite (p.es. stagionale) si può verificare se l’area territoriale indagata risulta esposta in maniera continuativa all’azione di pressioni antropiche (“storicizzazione degli effetti”) Mediante l’uso di organismi bioaccumulatori o biomonitor si può anche risalire, in maniera alquanto precisa, alla natura dell’agente inquinante

9 Monitoraggio chimico Consente di identificare la natura dell’agente contaminante/inquinante e di misurarne le concentrazioni nell’ambiente sottoposto ad attività di monitoraggio. Tuttavia per essere efficace la misurazione analitica deve essere effettuata quando la sostanza od agente chimico è presente. Poiché l’ emissione dalla sorgente antropica non è costante nel tempo, a meno che il contaminante non sia molto persistente in ambiente, ciò comporta, generalmente, una lievitazione dei mezzi, (utilizzo di sistemi in situ per il monitoraggio continuativo delle variabili prescelte o comunque aumento delle matrici, abiotiche e biotiche, da controllare) del personale (altamente specializzato) e quindi dei costi non sempre sostenibili.

10 Monitoraggio integrato In definitiva il modo migliore per effettuare un monitoraggio ambientale è quello di utilizzare entrambe le tipologie di studio. Presumibilmente, anche per problemi di costi, è preferibile prima procedere con il monitoraggio biologico, eseguendo primariamente un’analisi di struttura di comunità per verificare la presenza a la dimensione numerica (rappresentatività nella biocenosi) degli organismi sensibili rispetto a quelli tolleranti. A tale indagine si affianca un monitoraggio fisico- chimico relativo a macrodescrittori di caratterizzazione generale dell’ambiente (p.es. temperatura, pH, O 2 ecc).

11 Avendo una conoscenza anche della tipologia di attività presenti nella zona oggetto di indagine (analisi delle pressioni), e quindi, in linea di massima, del tipo di prodotti di rifiuto immessi in ambiente si può affiancare (meglio) o far seguire uno studio mediante bioaccumulatori o biomonitor. Una volta constatata un’alterazione biologica (a livello di comunità e/o come marcatori fisiologici o biochimici) si procede con una ricerca ambientale intensiva degli inquinanti specifici per determinare il livello di contaminazione delle matrici (suolo, sedimenti, acqua, aria) in termini spaziali e temporali (ripetendo le analisi a cadenze prestabilite)

12 Criteri alla base delle attività di monitoraggio Perché le attività di monitoraggio ambientale risultino utili ed efficaci devono basarsi su due criteri fondamentali 1)L’individuazione di condizioni ambientali (a) ove le attività umane siano assenti del tutto o presenti in minima parte (siti di riferimento) oppure, (b) che risultino del tutto paragonabili a quelle dei siti da monitorare fuorchè per quel tipo di attività i cui effetti ambientali si vogliono studiare (siti di controllo). 2)La standardizzazione delle procedure di analisi e di prelievo biologico così da consentire la riproducibilità delle stesse e la comparazione dei risultati.

13 I siti di riferimento rappresentano delle condizioni ideali e consentono il confronto tra uno stato di più o meno virtuale assoluta naturalità e quello di compromissione di tale stato. Tuttavia poiché sovente all’interno di un determinato distretto territoriale sono presenti molteplici pressioni antropiche non è possibile isolare i singoli contributi di ciascuna di esse in termini di effetti a carico dei comparti acqua, terra, aria. Un sito di controllo, come detto, non deve necessariamente risultare esente da attività umane ma, al contrario, richiede l’assenza solo di quella pressione territoriale il cui effetto si vuole valutare perché si ritiene possa esercitare un effetto negativo prevalente. In tal senso appare importante selezionare (in base a studi pregressi) un parametro biologico che risponde in maniera specifica alla pressione in studio e scarsamente alle altre pressioni presenti.

14 Poiché qualsiasi variabile ambientale mostra una naturale variabilità in termini spaziali (dovuta alla complessità dell’ambiente stesso, ovvero alla sua eterogeneità che si manifesta in maniera diversa in base alla scala dimensionale che si tiene in considerazione : microhabitat, mesohabitat, macrohabitat, megahabitat ecc.) ed in termini temporali (su base, giornaliera, mensile, stagionale, annuale, poliannuale, secolare ecc.) occorre debitamente tenere conto di esse altrimenti si rischia di non separare adeguatamente queste ultime dalla variazione imposta alle variabili (biotiche ed abiotiche) dalle attività antropiche che si esprimono in un distretto territoriale da monitorare.

15 Ciò comporta che: 1)al fine del controllo della variazione spaziale, non ci si può limitare ad individuare un solo sito di riferimento o di controllo ma bisogna trovarne un certo numero la cui variazione complessiva rappresenta il “background” naturale rispetto al quale confrontare la variazione delle variabili di interesse nei siti da sottoporre a monitoraggio (nei quali si esprimono le pressioni antropiche) 2) Al fine del controllo della variazione temporale bisogna eseguire più prelievi biologici o misurazioni di grandezze fisico-chimiche, tanto nei siti di riferimento/controllo quanto in quelli da monitorare per il controllo delle pressioni, con una frequenza tale da intercettare almeno i cambiamenti più significativi che si verificano naturalmente (ovvero separare i contributi, a tale tipo di variazione, naturali ed antropici).

16 Standardizzare una procedura operativa significa sviluppare un protocollo di campionamento (sedimenti, suolo, acqua, aria, organismi) e di successiva manipolazione in campo od in laboratorio tale che, a meno dell’errore umano, consenta di ottenere risultati estremamente paragonabili se eseguito da operatori differenti in uno stesso ambiente (riproducibilità). Questo passaggio rappresenta un elemento fondamentale nel monitoraggio ambientale in quanto consente di escludere che il risultato ottenuto sia attribuibile alla, di volta in volta, differente modalità di esecuzione di un prelievo o di un’analisi, piuttosto che all’effettivo differente valore che assume/no la/le variabile/i di interesse

17 Standardizzazione delle procedure di campionamento (in campo) Ciò vuol dire eseguire, in ogni sito di monitoraggio, lo stesso “sforzo di campionamento” ovvero l’informazione restituita deve venire a valle di uno stesso tempo impiegato nel recuperare tale informazione o di uno stesso spazio sottoposto a campionamento. La cosa migliore è campionare sempre gli stessi volumi/superfici nello stesso tempo così da ottenere la massima paragonabilità dello sforzo di campionamento. Standardizzazione delle procedure di analisi (in laboratorio) In tal caso si fa riferimento alla identicità dei protocolli analitici realizzati nella determinazione di parametri di interesse (p.es. concentrazione di inquinanti) su aliquote di matrici ambientali prelevate (p.es. suolo, sedimenti, acque ecc.)

18 MONITORAGGIO DEL COMPARTO ACQUA : AMBIENTI DI ACQUE CORRENTI

19 Qualità delle acque superficiali La qualità delle acque superficiali è un concetto derivante dalla sua destinazione d’uso p.es. La qualità dell’ acqua destinata al consumo umano è la sua potabilità intesa come caratteristiche chimico fisiche idonee alle richieste fisiologiche dell’uomo nonché all’assenza di microrganismi e sostanze nocive alla salute umana La qualità dell’ acqua destinata all’agricoltura è legata alle necessità irrigue dei suoli quindi all’assenza di patogeni per le colture nonché di inquinanti nocivi alle colture o potenzialmente accumulabili al loro interno e quindi trasferibili all’uomo. La qualità delle acque, in senso ambientale, è la loro idoneità in termini di caratteristiche chimico fisiche ed idrogeomorfologiche a sostenere delle comunità ben sviluppate e quindi a supportare la funzionalità degli ecosistemi.

20 Caratteristiche degli ambienti di acque correnti I fiumi sono ambienti che naturalmente presentano lo sviluppo di gradienti di parametri fisici (idrogeomorfologici), chimici e biologici passando dalle zone sorgive, di solito collocate ad una certa altitudine sul livello del mare, a quelle di foce. In generale, passando da monte a valle si determina una riduzione dei valori medi di : Pendenza, velocità di corrente, turbolenza del flusso, ossigenazione, taglia dei substrati minerali ed organici presenti in alveo Ed un aumento dei valori medi di Temperatura, carico trofico ed organico presenti nella colonna d’acqua, solidi in sospensione, conducibilità. Inoltre il canale, quando non alterato dall’uomo passa da mono a pluricursale con sviluppo di una morfologia prima intrecciata e poi meandriforme e di molte barre di deposizione ed isole stabili e vegetate. Si determina quindi la formazione di “morfotipologie” ognuno avente specifiche caratteristiche idrogeomorfologiche e differenti livelli di eterogeneità ambientale.

21 Tratti superiori Tratti intermedi Tratti fondovallivi Tratti planiziali Morfotipologie fluviali

22 La qualità degli ambienti di acque correnti è intesa come il relativo insieme delle caratteristiche idrogeomorfologiche e chimico-fisiche della colonna d’acqua unitamente alle comunità risultanti dallo scenario abiotico presente. Lo stato del biota fluviale di solito viene valutato come ricchezza e dominanza delle comunità, presenza di corporazioni e loro dimensione. Frequentemente tali parametri sono espressi attraverso indici che permettono di esprimere in maniera sintetica l’informazione ricercata Monitoraggio della qualita’ degli ambienti di acque correnti

23 Per rendere efficiente il monitoraggio e confrontabili, in ambito europeo, i relativi risultati, si è proceduto alla definizione, a livello continentale e nazionale di idroecoregioni (aree di territorio omogenee per caratteristiche altitudinali, climatiche e geopedologiche) nell’ambito delle quali sono state individuate tutte le morfotipologie fluviali presenti. Per ciascuna di queste va trovato un gruppo di “siti di riferimento” per ognuno dei quali si calcola un valore di tendenza centrale (media o mediana) degli indici che esprimono lo stato delle comunità. Il valore di “riferimento” di un indice è confrontato con quello che tale indice assume in un segmento da monitorare calcolando il “Rapporto di Qualità Ambientale” (EQR). Quanto più tale rapporto è prossimo ad 1 tanto più il segmento appare esente da impatti e viceversa.

24 1. Regione iberica- Macaronesia 2. Pirenei 3. Italia, Corsica e Malta 4. Alpi 5. Balcani occidentali dinarici 6. Balcani occidentali greci 7. Balcani orientali 8. Altipiani occidentali 9. Altipiani centrali 10. Carpazi 11. Bassopiani ungheresi 12. Regione del Mar Nero 13. Pianure occidentali 14. Pianure centrali 15. Regione baltica 16. Pianure orientali 17. Irlanda e Irlanda del Nord 18. Gran Bretagna 19. Islanda 20. Altre terre boreali 21. Tundra 22. Fennoscandia 23. Taiga 24. Caucaso 25. Depressione caspica

25 1 Alpi Occidentali 2 Prealpi-Dolomiti 3 Alpi Centro-Orientali 4 Alpi Meridionali 5 Monferrato 6 Pianura Padana 7 Carso 8 Appennino Piemontese 9 Alpi Mediterranee 10 Appennino Settentrionale 11 Toscana 12 Costa Adriatica 13 Appennino Centrale 14 Roma-Viterbese 15 Vesuvio 16 Basilicata-Tavoliere 17 Puglia-Gargano 18 Appennino Meridionale 19 Calabria-Nebrodi 20 Sicilia 21 Sardegna

26 Le attività di monitoraggio sono realizzate in tutti i “corpi idrici” individuabili in ciascuna morfotipologia presente lungo una singola asta fluviale. Per corpo idrico si intende un segmento chiaramente distinguibile per le sue caratteristiche idro-geomorfologiche, quindi per lo più i tratti compresi tra l’immissione di due affluenti consecutivi, e per la presenza/assenza di pressioni antropiche. In genere le attività di monitoraggio idrogeomorfologico, idrochimico e biologico avvengono con cadenza prestabilita in base al tipo di comunità,parametri idromorfologici e chimico-fisici. Se invece si intende studiare l’effetto di una specifica tipologia di pressioni, od un caso particolare di attività impattante, allora il monitoraggio va necessariamente realizzato individuando un gruppo di “siti di controllo” ed effettuando i rilievi geomorfologici, chimico-fisici e biologici, all’ adeguato livello di replicazione spaziale e temporale.

27 Limiti di una morfotipologia per la quale è stato individuato il valore di riferimento dell’Indice di qualità prescelto (come media dei valori determinati in più siti di riferimento per tale morfotipo nell’idroecoregione di appartenenza. In ciascun corpo idrico sono eseguiti i rilievi biologici, idromorfologici e chimico-fisici (sulla colonna d’acqua)

28 MONITORAGGIO IDROGEOMORFOLOGICO (frequenza su base annua : 1 volta) Quali parametri idrogeomorfologici da valutare sono stati elaborati, in Italia, indici che descrivono il livello di integrità di un corpo idrico in relazione alla disponibilità di acqua (IARI = Indice di Alterazione del Regime Idrologico) ed al grado di diversificazione fisica (IQM = Indice di Qualità Morfologica)

29 1)Diametro e profondità del canale 2)Tipologia di substrati presenti : Massi Ciottoli Ciottoli piccoli Ghiaia e Limo e Ghiaia Sabbia 3) Sequenza di mesohabitat : pozze raschi 4) Presenza : di barre di deposizione, rifugi sottospondali, macrodetrito legnoso 5) Portata, Velocità di corrente, Turbolenza del flusso

30 MONITORAGGIO IDROCHIMICO Frequenza su base annua : Macrodescrittori chimico fisici della colonna d’acqua : ogni 3 mesi Inquinanti specifici - Sostanze appartenenti all’elenco di priorità : ogni mese -Sostanze non appartenenti all’elenco di priorità : ogni 3 mesi -Per quanto riguarda i parametri chimico fisici e le sostanze inquinanti i valori limite sono indicati nel DLgs 152/2006. (guida : che possono essere superati senza che ciò determini particolari rischi per la salute ambientale ed umana, sebbene non nel lungo periodo, e l’entità di tale superamento viene stabilita da test di tossicità in laboratorio ed imperativi che non possono essere superati pena lo sviluppo di un rischio per la salute ambientale ed umana

31 Prelievo in continuo di campioni di acqua controllo parametri chimici Daphia magna Genere : Chlorella

32 Sezione del canale Profondità di prelievo o misurazione con sonda Prelievo d’acqua con frequenza discontinua Utilizzo di sonde multiparametriche portatili (pH,temperatura,conducibilità, ossigenazione) MACRODESCRITTORI CHIMICO FISICI DELLA COLONNA D’ACQUA

33 Analisi di laboratorio Carbonio organico Cheemical Oxygen Demand (C.O.D.) Biological Oxygen Demand (B.O.D.) Azoto organico Most Probabile Number(MPN)- Filtrazione su membrana Analisi microbiologiche

34 Nutrienti Cromatografo ionico (misurazione di NO 3 -, NH 4 + e PO 4 3- ) I valori guida ed imperativi (limite) per tutti i parametri chimico fisici, ovvero gli standard di qualità ambientale, sono indicati nel DLgs 152/2006 Solidi in sospensione : filtrazione di volume noto e valutazione ponderale a secco del filtro + materiale rimosso

35 Gas cromatografoSpettrometro di massa al plasma (Elenco di cui alle Tab. 1/A e 1/B dell’Allegato 1 del Dlgs 152/2006) fitofarmaci, composti di sintesi organica, metalli pesanti. I valori guida ed imperativi (limite) per tutti i parametri chimico fisici, ovvero gli standard di qualità ambientale, sono indicati nel DLgs 152/2006 INQUINANTI SPECIFICI (sia le sostanze appartenenti all’elenco di priorità che quelle non appartenenti all’elenco di priorità)

36 MONITORAGGIO BIOLOGICO

37 IL BIOTA FLUVIALE Macroinvertebrati (ogni 4 mesi) Ittiofauna (1 volta all’anno) Organismi bentonici, che occupano la totalità degli habitat presenti. Sono degli eccellenti bioindicatori e per tale motivo sono la comunità più studiata e le cui richieste ecologiche sono ben note. Organismi vagili aventi un “home range” molto ampio. Sono all’apice delle catene alimentari per cui soggetti a fenomeni di magnificazione biologica. Hanno una notevole importanza economica

38 Microalghe bentoniche Macrofite acquatiche (ogni 6 mesi) (ogni 6 mesi) Si tratta di organismi autotrofi, le cui comunità sono notevolmente sviluppate nei tratti fluviali intermedi. Tra queste le diatomee soprattutto sono utilizzate per finalità di monitoraggio biologico Organismi autotrofi che hanno relazioni con il substrato o vivono flottando alla superficie della colonna d’acqua. Fungono da nicchia spaziale e trofica per tutti gli altri tipi di organismi e nel caso di alcuni pesci anche da siti per l’ovodeposizione. Svolgono un importante ruolo morfogenetico.

39 MONITORAGGIO DEL COMPARTO ATMOSFERA

40 Per qualità dell’aria si intende il persistere della sua composizione, in termini di costituenti gassosi, particellato atmosferico e di acqua sotto forma vapore, a valori tali da supportare adeguatamente le attività biologiche delle specie ad essa esposte senza arrecare loro alcun danno. Qualità dell’aria

41 I componenti atmosferici che vengono monitorati ai fini della valutazione della qualità dell’aria sono : 1)SO 2 2)NO 2 ed NO x 3)O 3 4)Pb 5)CO 6)Benzene ed altri composti organici 7)PM 10 e relativi metalli associati

42 Una volta definiti i limiti territoriali della zona ove si intende effettuare la valutazione della qualità dell’aria occorre realizzare una rete di stazioni di monitoraggio per ottenere un’ efficace “risoluzione” della variazione spaziale su scala locale dei parametri di interesse. In aggiunta effettuando, in ogni stazione “n” misurazioni si può calcolarne il valore medio ed ottenere una stima più accurata del valore stazionale. L’individuazione del numero di stazioni di monitoraggio e la relativa ubicazione dipende da : 1)La dimensione dell’unità territoriale che si intende monitorare 2)Il numero di abitanti associati a quella unità 3)La tutela, umana o degli ecosistemi o della vegetazione, alla quale il monitoraggio è destinato. Monitoraggio della qualità dell’aria

43 Standard di qualità dell’aria Anche gli standard di qualità ambientale (i valori limite di concentrazione) dei componenti atmosferici variano a seconda che essi siano destinati alla tutela della salute umana o delle altre componenti biologiche ambientali. I valori limite sono espressi come media oraria, sulle 24h od annua. Nel D.M. n.60 del 02/04/2002 sono indicate le modalità di attuazione del monitoraggio chimico intese come frequenza di rilevazione del dato e valori limite degli inquinanti.

44 La manierà più efficace di realizzare il monitoraggio della qualità dell’aria è quella di utilizzare unità mobili dotate di idonea strumentazione di raccolta ed analisi di campioni d’aria. Attraverso un’ apposita bocca aspirante si procede, con frequenza prestabilità, alla captazione di un determinato volume di aria che viene collettato verso la strumentazione presente a bordo consentendo di avere una misurazione “in continuo” dei livelli di sostanze da monitorare. Monitoraggio chimico

45 Le concentrazioni di NO 2 ed NO x, di CO ed O 3 sono misurate mediante rilevatori UV e ad infrarossi. Quella del benzene e degli altri composti organici attraverso analisi gascromatografica Il PM 10 viene determinato per via gravimetrica. Il campione d’aria viene sottoposto a filtrazione ed il filtro, essiccato, con il relativo ammontare di particolato viene pesato su bilancia analitica. I metalli pesanti, associati al PM 10, sono determinati attraverso ICP-MS.

46 In alternativa si possono usare delle postazioni “fisse” che, ovviamente, assicurano una copertura territoriale meno efficace in quanto la loro collocazione e “densità” potrebbe non coincidere con le esigenze di monitoraggio (dimensione dell’area e finalità di tutela). In alternativa, tuttavia, si possono utilizzare dei sistemi di filtrazione “passiva”, appositamente collocati nelle aree da monitorare, piuttosto economici, che possono captare la maggior parte degli inquinanti atmosferici. Al termine della loro esposizione (quando il filtro è considerato saturo) vengono raccolti e portati in laboratorio per la misurazione degli inquinanti intercettati dai filtri (mediante analisi cromatografiche)

47 Monitoraggio biologico Per il monitoraggio della qualità dell’aria gli indicatori ritenuti più efficaci sono i licheni sebbene anche le piante vengano utilizzate. I Licheni sono organismi derivanti dall’associazione di un’alga (verde o cianobatterio) che costituisce il fotobionte e di un fungo che rappresenta il micobionte. Si tratta di forme cosmopolite in grado di colonizzare una vastissima quantità di habitat. Essi dipendono principalmente dall’atmosfera per approvigionarsi in micro e macro elementi per cui sono molto sensibili al modificarsi delle concentrazioni delle sostanze in essa presenti. Parmelia caperataHypogymnia physoides Pseudevernia furfuracea

48 Questi organismi sono degli eccellenti bioindicatori in quanto : a)Accumulano ingenti quantità di particolato con gli elementi o le sostanze ad esso associati (p.es. metalli pesanti) b)Mostrano una sensibilità specie specifica alle differenti concentrazioni di ossidi di azoto e di anidride solforosa a)È possibile effettuare sui talli la determinazione di numerosi parametri ecofisiologici (biomarker) che risentono delle variazioni di concentrazione degli inquinanti atmosferici per cui consentono di valutare lo sviluppo di un danno biologico.

49 Il monitoraggio della qualità dell’aria utilizzando i licheni può avere due approcci: a)Studio della biodiversità delle comunità licheniche presenti in una determinata area a)Realizzazione di trapianti di specie ad ampia valenza ambientale, da aree ad elevata naturalità nell’area da monitorare laddove in essa non siano presenti comunità licheniche o solo poche specie tali da impedire uno studio di struttura di comunità.

50 Per studi di monitoraggio lichenico, finalizzato alla valutazione della biodiversità delle comunità, tutto il territorio nazionale è stato suddiviso in Unità di Campionamento Primarie (UCP), di forma quadrata con lato di 1 km che formano una griglia di riferimento territoriale. Per avere una valutazione di dettaglio le UCP sono suddivise in Unità di Campionamento Secondarie (UCS) di lato pari a 250 m 2 e forma circolare, determinate in maniera tale da assicurare adeguata copertura per ciascuno dei versanti geografici individuabile in 1 UCP. In ogni UCS si individuano tre alberi aventi un inclinazione inferiore a 10°, circonferenza superiore a 60 cm ed assenza di disturbi evidenti. Inoltre devono avere una tipologia di corteccia comparabile (subneutra o acida) Su ciascuno di essi, mediante apposita griglia, si esegue il rilievo della comunità lichenica. L’elenco delle specie rinvenute e la relativa frequenza viene utilizzato per il calcolo della biodiversità lichenica.

51 I valori di Biodiversità lichenica ottenuti vengono interpretati attraverso scale di naturalità/alterazione dell’aria diverse per le quattro regioni biogeografiche in cui è stato suddiviso il territorio italiano Tali scale sono ancora in corso di elaborazione.

52 Gli studi eseguiti a mezzo trapianti appaiono particolarmente utili nella realizzazione di casi studio per il monitoraggio di aree ad elevata urbanizzazione/industrializzazione ove, per il notevole tasso di inquinamento atmosferico, raramente si sviluppa una comunità lichenica, ma al più sono presenti poche specie tolleranti. In tal caso si definisce una griglia di campionamento di adeguata densità (in base al livello di risoluzione spaziale al quale si vuole identificare un processo di contaminazione atmosferica) ed in ciascuna stazione si posiziona un certo numero di talli tale da garantire un’idonea accuratezza del dato. Per valutare adeguatamente la variazione nel tempo dei livelli di contaminanti si suggerisce di rinnovare, ad intervalli prefissati, i trapianti. L’area sorgente (di provenienza dei talli) funge da sito di riferimento/controllo, tuttavia un controllo più adeguato andrebbe individuato nell’area di studio rimuovendo fattori confondenti che impediscono una corretta valutazione dell’effetto antropico sui parametri analizzati (diversità geologiche e climatiche)

53 MONITORAGGIO DEL COMPARTO SUOLO

54 Qualità del suolo Per qualità di un suolo si intende la sua capacità di promuovere, nell’ambito di un contesto naturale od antropizzato, la produttività vegetale ed animale, di assicurare od incrementare la qualità dell’acqua e dell’aria, e di sostenere la salute e gli insediamenti umani. La qualità del suolo quindi è un concetto funzionale.

55 Il monitoraggio della qualità del suolo non ha ancora sviluppato delle procedure consolidate (affidabili) e sufficientemente standardizzate come nel caso dell’acqua e dell’aria. In primo luogo perché l’ecologia del suolo ha ricevuto un sensibile impulso solo in tempi alquanto recenti per cui la conoscenza relativa alle interazioni abiotico – biotico è ancora in forte evoluzione. In secondo luogo perché i problemi legati all’inquinamento dell’acqua e dell’aria sono stati affrontati fin dagli inizi degli anni 70 mentre nel caso del suolo si è ancora ai primi passi. Monitoraggio della qualità del suolo

56 Controllare la qualità di un suolo vuol dire valutare qual è il grado di efficienza con il quale il suolo svolge le sue funzioni sia attualmente che in prospettiva futura. Le principali funzioni che un suolo svolge sono 1) La regolazione del deflusso : la morfologia e le caratteristiche: fisiche di un suolo determinano la dimensione del flusso superficiale, subsuperficiale e profondo delle deposizioni meteoriche. Inoltre l’acqua solubilizza i composti organici e minerali dei suoli mettendoli a disposizione del biota terrestre ed acquatico

57 2) La promozione della produttività animale e vegetale

58 3) Un importante attività di filtro in quanto tutte le componenti microbiche ad esso associato sono in grado di degradare e rimuovere le sostanze inquinanti che pervengono al suolo comprese quelle di derivazione atmosferica

59 4) E’ uno dei comparti ambientali attraverso i quali si svolgono i cicli biogeochimici degli elementi per alcuni dei quali (p.es fosforo e carbonio) rappresenta un pool di riserva

60 5) Rappresenta la base edificativa per tutte le costruzioni umane ed al contempo conserva e preserva al suo interno le testimonianze di passate civiltà.

61 La qualità di un suolo non può essere misurata direttamente. Ne deriva che vengono valutati i valori che assumono determinate proprietà del suolo che svolgono un ruolo indicatore sul grado di efficienza con cui le funzioni del suolo sono svolte

62 Indicatori fisici Struttura del suolo, profondità, infiltrazione e densità totale, capacità di ritenzione idrica Funzioni e proprietà a cui si associano Ritenzione e trasporto di acqua e nutrienti, habitat microbici, potenziale produttivo, compattamento, strato arabile, movimento dell’acqua, porosità Indicatori chimici pH, conducibilità elettrica, N-P-K estraibili Soglie di attività biologica e chimica, soglie di attività vegetale e microbica, nutrienti disponibili per le piante, perdite potenziali di N e P. Funzioni e proprietà a cui si associano

63 Indicatori biologici C ed N associati alla biomassa microbica, N potenzialmente mineralizzabile, respirazione del suolo, morfotipi della fauna edafica. Potenziale microbico catalitico e riserva di C e N, produttività dei suoli ed N potenzialmente disponibile, livello di attività microbica, frequenza dello sviluppo di perturbazioni Funzioni e proprietà a cui si associano Sostanza organica Funzioni e proprietà a cui si associa Fertilità del suolo, struttura, stabilità, ritenzione dei nutrienti, erosione del suolo

64 In Italia non esistono ancora, per i suoli, criteri di valutazione della qualità basati sull’utilizzo di siti di riferimento relativi alle differenti tipologie di suoli, non perturbati, presenti nel territorio nazionale. Le attività di monitoraggio chimico sono destinate alla misurazione della concentrazione delle sostanze presenti nell’ allegato 1 del DM 471 / 99 che fissa i limiti di concentrazione consentiti per : composti inorganici, aromatici, aromatici policiclici, alifatici clorurati cancerogeni, alifatici clorurati non cancerogeni, alifatici alogenati cancerogeni, nitrobenzeni, clorobenzeni, fenoli clorurati e non clorurati, ammine aromatiche, fitofarmaci, diossine e furani, idrocarburi separatamente per a) Suoli ad uso verde pubblico, privato e residenziale e b) Suoli ad uso industriale e commerciale.

65 Per quanto attiene al monitoraggio biologico appare abbastanza diffuso, soprattutto nel caso di suoli a destinazione agricola, l’utilizzo di parametri che stimano l’ammontare e l’efficienza funzionale della biomassa microbica, per alcuni dei quali sono stati individuati degli standard ambientali in base a studi compiuti su di un campione significativo di suoli.

66 Descrittori della biomassa e della funzionalità microbica 1)C associato alla biomassa microbica (mg C / Kg di suolo) che risulta essere direttamente proporzionale alla quantità di sostanza organica presente 2)C associato biomassa calcolato per unità di carbonio del suolo. In quanto rapporto tra le stessa unità di misura esso è adimensionale. In un suolo in buone condizioni esso si approssima ad un valore di 4. Valori inferiori ad 1 denotano stress od alterazione 3)Respirazione del suolo (eseguita in laboratorio su campioni di suolo). Si esprime come mg CO 2 /g di suolo / h. 4)Quoziente metabolico (qCO 2 ) : mg CO 2 / mg C biomassa microbica*g di suolo / h. Poiché il tasso di respirazione in un ecosistema si riduce negli stadi più maturi (stabili) in quanto si realizza una massimizzazione del rendimento delle risorse una riduzione di tale parametro si associa ad un ambiente non perturbato mentre un suo aumento fa supporre lo sviluppo di stress ambientali

67 L’unico parametro di qualità dei suoli che appare al momento più diffusamente valutato e per il quale esiste una procedura standardizzata a livello nazionale è l’ Indice di Qualità Biologica dei Suoli (QBS) Tale indice viene applicato alla pedofauna del suolo, ed in particolar modo agli artropodi che comunque rappresentano la componente più abbondante (essenzialmente insetti, aracnidi e miriapodi quest’ultimi successivamente suddivisi in più classi). In generale, per ogni suolo da classificare, si prelevano 3 campioni equidistanti delle dimensioni 10cm x 10cm x 10cm mediante apposito carotatore Successivamente la separazione degli organismi dal suolo avviene in laboratorio tramite un estrattore di Berlese-Tullgren

68 Il riconoscimento degli organismi campionati si ferma al livello di ordine. Difatti ciò che appare rilevante al fine di una diagnosi di un suolo alterato o meno viene dato dalle macrocaratteristiche morfologiche degli organismi Quelle che contano sono le caratteristiche che denotano degli specifici adattamenti alla vita nel suolo. La mancanza di queste suggerisce occasionalità nella colonizzazione e quindi, presumibilmente un ambiente non stabile.

69 : Assenza di occhi (Oligocheti) Assenza di ali (Chilopodi) Depigmentazione (Termiti) Piccole dimensioni (Acari) Principali adattamenti alla vita nel suolo

70 Maggiore è il grado di “autoctonia” degli artropodi rinvenuti (ovvero la presenza di specifici adattamenti alla vita nel suolo) più elevato sarà il valore dell’ Indice Ecomorfologico (EMI) che viene ad essi assegnato. Tale valore oscilla tra 1 e 20. Va notato che alcuni gruppi tassonomici hanno organismi con valore di EMI diverso. In tal caso si attribuisce quello più alto. L’Indice di Qualità Biologica è calcolato come la somma degli EMI attribuiti a tutti gli organismi classificati. In generale valori inferiori a 50 indicano un suolo degradato, Valori superiori a 200 indicano un suolo di elevata qualità. Valori intermedi indicano un suolo in condizioni accettabili.

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