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 - Caratteristiche fisiche e chimiche delle emissioni - Diluizione - Quantità emesse - Produzione di inquinanti secondari - Reattività - Trasporto - Effetti climatici BERSAGLIO - 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) Inquinante inalazione Animali Uomo ingestione Suolo inalazione Sostanza Vegetali ingestione Aria deposizione deposizione ingestione Trasferimento delle sostanze inquinanti dall’atmosfera agli altri comparti Inquinamento atmosferico Effetti sui manufatti e monumenti 1908 1969 Fonte: Westfälisches Amt für Denkmalpflege 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 Visibili Acuti Effetti “Invisibili” o fisiologici Cronici (long term) Fattori che condizionano la risposta di una pianta agli inquinanti L’inquinante • natura, caratteristiche chimico-fisiche • dose e modalità di esposizione (acuta/cronica) L’ambiente • umidità del suolo e dell’aria (favoriscono l’uptake) • vento (favorisce l’uptake) • temperatura, luce • presenza altri inquinanti (effetti sinergici, additivi, antagonistici) La pianta • sensibilità / resistenza (su base genetica) A 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, 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 chioma • aumento della trasparenza in seguito a defogliazione • alterazione nella struttura della ramificazione • alterazioni nella fioritura (superfioriture, precocità) A 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 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 110 Relazione tra produzione di grano e dose assorbita di ozono 100 90 Raccolto (%) 80 70 60 50 40 30 y = 99.6 - 0.001804x 20 Fonte: Fuhrer e Achermann (1994) R2 = 0.9074 10 0 0 10000 20000 30000 AOT40 (ppb.ora) 40000 peso dei semi/pianta (g) 250 200 150 MAIS DI CAMPO - 'COCKER 16' 100 peso dei semi/4 piante (g) Azione dell’ozono sulle rese di piante coltivate 15 10 FRUMENTO INVERNALE - 'OASIS' 5 0 0 0 0.05 0.10 0.15 80 60 40 SOIA - 'DAVIS' 0 0 0.05 0.10 0 peso fresco germoglio/pianta (g) 100 peso dei semi/pianta (g) 20 0.15 0.05 0.10 0.15 40 30 20 10 SPINACIO - 'IBRIDO 7' 0 0 0.05 0.10 0.15 Concentrazione stagionale di ozono (7h/giorno - ppm) Fonte: Hegle & Heck, 1980 Azione dell’ozono sul peso dei semi peso dei semi/pianta (g) 25 solo ossidanti (ozono) 20 ossidanti + 0.1 ppm SO2 15 10 5 0 100 75 50 25 0 filtrazione aria ambiente (%) Fonte: Treshow, 1984 Cali di rese di alcune colture nei siti ICP - CROPS della Lombardia ENEL - CRAM SITO Isola Serafini Redecesio Isola Serafini Redecesio Redecesio Redecesio Redecesio Redecesio Redecesio Redecesio Redecesio ANNO 1988 1988 1989 1989 1990 1993 1994 1994 1995 1995 1996 SPECIE PARAMETRO fagiolo fagiolo fagiolo fagiolo zucchino fagiolo fagiolo trifoglio trifoglio piantaggine trifoglio peso secco semi peso secco semi peso secco semi peso secco semi peso secco frutti peso secco semi peso secco baccelli peso secco totale peso secco totale peso secco totale peso secco totale CALO DI RESA -24% -31% -31% -18% -10% -19% -28% -19% -6% -18% -18% Relationship between defoliation and ozone exposure in beech (Fagus sylvatica) Source: “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 sano Faggio danneggiato Foglie di faggio accartocciate Foglie di faggio danneggiate Stoma di faggio sano Stoma di faggio danneggiato Reduction of exceedance of the AOT40 (Crops) resulting from 40% emission reductions of NOx and VOC from the 1990 level 40% emission reduction in: NOX VOC leads to a reduction of the exceedance for the protection of crops in the whole of Europe of: leads to a reduction of the exceedance for the protection of crops in the whole Europe of: % 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 Some recent estimates of national economic consequences of pollution Study Crops Annual benefits of control (billion of dollars) Ozone reduce to Stanford Research Institute (1981) Corn, soya beans, alfaalfa and 13 other annual crops $ 1.8 120 ppb Shiner et al. (1982) Corn, soya beans, wheat, peanuts $ 3.0 25 ppb Adams and Crocker (1984) Corn, soya beans, cotton $ 2.2 Adams et al. (1984a) Corn, soya beans, wheat, cotton $ 2.4 40 ppb Corn, soya beans, wheat, cotton, peanuts $ 1.2 40 ppb Cotton, wheat, soya beans, corn, barley $ 0.7 $ 1.7 $ 2.5 10% 25% 40% Kopp et al. (1983) NCLAN (Adams et al. 1988) Fonte: Adams et al. (1988) Economic benefits from alternative ozone scenarios Economic Benefits (US dollars in million) Seasonal standard Total economic effect Consumer’s benefit Producer’s benefit Domestic Export Total 60 414 158 40 198 612 50 769 531 374 905 1674 40 818 985 847 1827 2645 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 mg/m3 (media invernale) NOx= 30 mg/m3 (media annuale), da valutarsi solo se SO2 e O3 sono al di sotto dei Livelli Critici proposti Threshold levels and critical levels set by the EU ozone directive, UNECE/CLRTAP and WHO Guideline set by Description Criteria based on Value European Council Directive 92/72/EEC Population information threshold 1-hour average 180 µ/m =90 ppb Population warning threshold 1-hour average 360 µ/m =180 ppb Health protection threshold Fixed 8 hours means (period hours 0:00-8:00, 8:00-16:00, 16:00-24:00, 12:00-20:00) 110 µ/m =55 ppb Vegetation protection threshold 1-hour average 200 µ/m =100 ppb Vegetation protection threshold 24-hour average 65 µ/m =33 ppb Critical level for protection of crops (called AOT40c) Daylight hours, May-July 3 ppm.h Critical level for protection of forests (called AOT40f) Daylight hours, AprilSeptember 10 ppm.h Air quality guideline for protection of human health Floating 8-h maximum 120 µg/m³=60 ppb UNECE/CLRTAP WHO 3 3 3 3 3 Source: Europe’s Environment: The Second Assessment (1998)