Venti anni di biomonitoraggio dell’ozono Ozono e vegetazione: il contributo della ricerca italiana 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 Pisa, 24 Novembre 2006

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

… global background concentrations of ozone are also increasing … che dire? … global background concentrations of ozone are also increasing … in identifying and selecting genetic traits associated with increased tolerance of drought or high temperatures, ozone tolerance should also be considered … 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)

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

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

Numero di analizzatori automatici per provincia Analizzatori automatici in Toscana Oggi, in Toscana (287 comuni), gli analizzatori operano quotidianamente solo in 28 comuni (circa 10%) 0 (2) 3 3 2 Numero di analizzatori automatici per provincia 7 (8) 4 (5) 2 (0) 5 (4) 0 (1) 2 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 Fonte: www.arpat.toscana.it (2005)

Monitoraggio biologico o biomonitoraggio Tokyo 20.03.1995 Attentato metropolitana 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 IL SISTEMA NICOTIANA TABACUM CVV. BEL-W3 E BEL-B PER IL BIOMONITORAGGIO DELL’OZONO TROPOSFERICO Germinelli (kit miniaturizzato) Piante adulte

Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano (CESI) 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)

EuroBionet In Italia, dal 1999 è presente il protocollo e in Europa … BioMAP 4th International Workshop on Biomonitoring of Atmospheric Pollution

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)

Qualche perplessità … I dati raccolti in Italia non mostrano una chiara relazione tra AOT40 e perdita di produzione 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… Il biomonitoraggio dell’ozono in Italia …

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 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

Iriti et al., Environ. Pollut. 141, 275 (2006) La ricerca di nuovi bioindicatori dell’ozono ha condotto ad una Solanacea, il Lycopersicon pimpinellifolium Iriti et al., Environ. Pollut. 141, 275 (2006)

… E PERCHE’ NON UTILIZZARE PIANTE PERENNI? Eridano I-214

Alcune questioni rimangono aperte … quanto è realistica la risposta di una pianta indicatrice? L’assorbimento dell’inquinante può essere limitato a causa di fattori ambientali che riducono la conduttanza stomatica e la qualità dei dati? 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)