Rete Regionale di Biomonitoraggio della Toscana e presentazione di uno studio locale

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1 Rete Regionale di Biomonitoraggio della Toscana e presentazione di uno studio locale Terni: 16 dicembre 2009 Dott.ssa Marzia Onorari ARPAT Dip. di Pistoia Dott.ssa Elena Di Capua ARPAT Dip di Grosseto

2 ARPAT si occupa del monitoraggio della qualità dell aria nel suo complesso, studiando le varie componenti che, singolarmente o in sinergia tra loro, sono in grado di alterare le condizioni ambientali, lo stato di benessere dell uomo, degli animali e delle piante. La qualità dell'aria in Toscana da molti anni è controllata attraverso un sistema di monitoraggio costituito da reti di rilevamento (centraline chimico-fisiche) dislocate in gran parte del territorio regionale, con particolare attenzione alle aree urbane. La gestione delle reti è affidata ad Arpat che, attraverso i Centri Operativi Provinciali (COP), effettua la raccolta dati e una prima validazione degli stessi per la realizzazione del bollettino quotidiano pubblicato sul sito web ( Per un approccio più completo e sintetico della valutazione dello stato di salute di un area risulta particolarmente utile affiancare, alle tecniche tradizionali (centraline chimico-fisiche), delle metodiche di monitoraggio biologico che permettono, con costi contenuti, di valutare la qualità dell ambiente sfruttando la risposta manifestata dagli organismi viventi che fungono da integratori di dati. Tali tecniche permettono di evidenziare l interazione delle diverse sostanze nocive/inquinanti presenti anche entro i limiti di legge.

3 Gli inquinanti e le particelle, esaminati attraverso le centraline chimicofisiche e il biomonitoraggio, possono essere di origine antropica o naturale. Tra queste ultime: pollini, alghe, batteri e spore fungine sono di natura biologica Spore Fungine:Alternaria ed Epicocco

4 Deposizione delle particelle inalate nelle vie aeree Le particelle biologiche talvolta possono costituire una frazione quantitativamente rilevante del particolato atmosferico (PM 10 e PM 2,5) tipi Frammenti vegetali e animali, semi, insetti Pollini Spore (felci) Spore (muschi) Protozoi Frammenti di licheni Alghe Spore fungine Batteri Virus Polveri Nuclei di condensazione Fumi Diametri (μm) > mm 1 mm 0.5 mm mm

5 MODELLO ORGANIZZATIVO DI ARPAT ARPAT ha istituito nel 2003 l Articolazione Funzionale Regionale di Aerobiologia, le cui attività specialistiche sono: AEROBIOLOGIA Studia le particelle biologiche presenti nell atmosfera (pollini, spore fungine, batteri e virus, alghe ecc.) in relazione ai loro effetti sull ambiente (piante, animali, uomo ed opere d arte) BIOMONITORAGGIO Permette di stimare gli effetti biologici dell inquinamento atmosferico attraverso la produzioe di dati biologici quali misure di biodiversità, di variazione della morfologia, della fisiologia e di concentrazione di sostanze negli organismi Sentinelle ambientali

6 MEDICINA:Allergologia Prevenzione, diagnosi, clinica e terapia delle patologie allergiche respiratorie Studio dell aerosol biologico coltivabile: Alle sorgenti naturali di biaoreosol si aggiungono quelle attivate dall uomo (pratiche agricole, allevamenti zootecnici,produzione e trattamento dei rifiuti e delle acque reflue ecc.) Il loro studio permette di valutare l impatto che alcuni aerosol batterici e fungini hanno sull ecosistema Beni culturali: Il monitoraggio aerobiologico si rivela indispensabile per l elaborazione di strategie da impiegare sia nella fase di recupero dei materiali danneggiati, sia in quella di prevenzione e conservazione Fitopatologia Il rilevamento delle spore fungine fitopatogene in relazione con le variabili meteo-climatiche permette di orientare in maniera specifica i trattamenti, ottenendo una migliore salvaguardia dell ambiente (acqua, aria, suolo), della salute degli addetti (D.Lgs 626/94) e dei consumatori Pollini e OGM: Il monitoraggio dei pollini OGM aereodispersi permette di tenere sotto controllo la loro replicazione e diffusione nell ambiente Biodiversità e clima: L ambiente è un sistema in continua evoluzione, sia per cause naturali che antropiche. Lo studio dei pollini e delle spore fungine aerodispersi permette di studiare le variazioni qualitative, quantitative e temporali che si verificano Agricoltura: Il monitoraggio dei pollini di alcune specie fornisce informazioni per la futura produzione in semi e frutti ( previsione dei raccolti)

7 BIOMONITORAGGIO IN ARPAT FORMALIZZAZIONE CON DECRETO GRUPPO DI LAVORO ARPAT Biomonitoraggio della qualità dell aria tramite Licheni epifiti ed altre tecniche di monitoraggio (Dg. 324 del 27/06/2005) ORGANIZZAZIONE CORSO NAZIONALE DI FORMAZIONE IN COLLABORAZIONE CON APAT/ISPRA ED UNIVERSITA I Licheni epifiti come bioindicatori della qualita dell aria FORMAZIONE INTERNA EDUCAZIONE AMBIENTALE EDITORIA INSERIMENTO RESPONSABILE A.F.R. DI AEROBIOLOGIA NELLA COMMISSIONE PERMANENTE QUALITA DELL ARIA

8 Bioindicazione: studi di bioindicazione a livello nazionale, regionale e locale secondo il Metodo IBL Indice di Biodiversità lichenica ANPA Pollini come bioindicatori: valutazione della vitalità e germinabilità pollinica in relazione all inquinamento atmosferico BIOMONITORAGGIO DELLA QUALITA DELL ARIA IN ARPAT Bioaccumulo: studi di bioaccumolo di elementi in traccia in licheni, muschi e pollini Biomonitoraggio ozono: studio dei danni foliari da ozono su piante di Nicotiana tabacum Bel W3(ozono sensibili) e Bel B(ozono resistenti) Valutazione di impatto ambientale (VIA): Integrazione ricorrente delle metodiche di Biomonitoraggio nelle attività di VIA aggio/biomonitoraggio.htm onitoraggio2

9 STUDIO DELLA VITALITA E GERMINABILITA DEL POLLINE IN RELAZIONE ALL INQUINAMENTO ATMOSFERICO Protocollo del CTN-ACE (Centro Tematico Nazionale Atmosfera Clima ed Emissioni)TK bBiomonitoraggio 100 Test di vitalità con TTC per Pinus pinea Test di Germinabilità per Pinus pinea % , zona a <traffico veicolare 21,7 zona a >traffico veicolare pollini non vitali pollini vitali % ,3 61, ,7 38, zona a <traffico veicolare zona a > traffico veicolare pollini non vitali pollini vitali La germinabilità del polline viene intesa come capacità di questo ad emettere un tubetto pollinico Vitalità di polline di Pinus pinea con 2,3,5, trypenyl tetrazolium chloride (TTC)

10 Monitoraggio biologico dell ozono nella Provincia di Pistoia nell estate 1995 Adelmo Corsini 1, Maria Letizia Toncelli 3 e Giacomo Lorenzini 2 L Ozono nella Provincia di Lucca, periodo 9/06 08/ A.R.P.A.T., Pistoi 2 Dip.to Coltivazione e Difesa delle Specie Legnose Università di Pisa 3 Scuola Superiore Sant Anna Pisa ARPAT Dip. Prov. Di Lucca e LINNÆA ambiente Srl Necrosi fogliare biancastre e puntiformi

11 La Discarica del Cassero: studio con i licheni epifiti dell'impatto ambientale a quattro anni dal PUNTO ZERO Lo studio effettuato da ARPAT sull'area circostante la discarica del Cassero (Pistoia), è un esempio di applicazione della bioindicazione utilizzata per controllare le pressioni ambientali generate da una discarica di rifiuti speciali non pericolosi 1996 inizio lavori costruzione discarica L'uso dei licheni come bioindicatori ha consentito un monitoraggio non solo spaziale, ma anche temporale, che tiene conto delle caratteristiche ambientali al cosidetto "tempo zero", prima cioè dell'entrata in funzione della discarica. In questo modo è stato possibile valutare gli eventuali effetti determinati da cinque anni di funzionamento

12 Biodiversità Lichenica: Discarica del Cassero Bioaccumulo attraverso talli di Parmelia Caperata - Piombo ANNO 1996 ANNO 2000

13 Arpat : la qualità dei dati nella gestione delle reti di monitoraggio Studi a livello Locale Studi a livello Regionale Conformità a metodi ufficiali e norme Studi a livello Nazionale Iniziative di APAT/ISPRA e del sistema delle Agenzie Controllo e assicurazione della qualità dei dati Dato ambientale (di Qualità ) disponibile e fruibile per supportare le esigenze conoscitive dei processi decisionali

14 ANPA 2001: MANUALE PER L APPLICAZIONE DELL IBL Metodologia riproducibile ed oggettiva per la valutazione della Biodiversità dei licheni epifiti Uniformare la metodologia, fornendo indicazioni per una sua omogenea applicazione Diminuire gli elementi di soggettività Proporre una strategia di campionamento con distribuzione omogenea di aree per effettuare una rete nazionale Precisione nella stima dei valori medi all interno delle aree individuate Maggiore attenzione all individuazione dei forofiti da monitorare Griglia di 4 subunità con 5 quadranti verticali 10x10cm Rendere esplicite le problematiche di Qualità dei Dati Da definire i criteri di interpretazione dati attraverso scale di naturalità/ alterazione

15 Accreditamento SINAL 2006

16 PROCEDURA INTEGRATIVA AL METODO Cartografia sul portale SIRA ARPA UCP della Toscana con disegno di campionamento e ortofoto Modulistica,Reagenti,Apparecchiature,Dispositivi e procedure di sicurezza Utilizzo del GPS Scale di preferenza dei Forofiti Tilia sp.,quercus sp.,castanea sp. ATTIVITÀ DI LABORATORIO Preparazione reattivi K e C e verifica dell efficienza Preparazione sezioni da esaminare al miscroscopio Erbario di riferimento Quaderno di laboratorio Calcolo del valore BL, validazine foglio di calcolo

17 ARPAT:Training, intercalibrazione, certificazione FORMAZIONE IN CONTINUO Corsi sulla georeferenziazione: utilizzo del GPS e della cartografia Aggiornamento sulla sistematica: approfondimento su licheni crostosi e su licheni appartenenti al gruppo delle Physciaceae Corso Nazionale: i Licheni epifiti come bioindicatori della qualità dell aria Circuito interlaboratorio ARPAT: invio di campioni di licheni per la determinazione tassonomica Ring test: periodicamente ARPAT organizza per i propri operatori prove di validazione secondo le procedure di Quality Assurance previste dal Manuale IBL ANPA 2001

18 Procedure di assicurazione di qualità Quality Assurance (QA) IBL ANPA 2001 (Pag 36 cap 3.7) Le procedure di QA servono a far si che i dati siano raccolti in maniera coerente agli scopi dell indagine e che siano comparabili nello spazio (es. tra operatori diversi) e nel tempo (es. per lo stesso operatore in due indagini successive). L attenzione è centrata su: obbiettivi di qualità dei dati istruzione ed intercalibrazione del personale e controllo

19 OBBIETTIVI DI QUALITÀ PER IL RILEVAMENTO DI BL Vengono definiti obiettivi di qualità per tre diverse caratteristiche dei dati: PRECISIONE DEI RILIEVI: deviazione percentuale tra indice calcolato sui dati rilevati dallo stesso team in 2 occasioni diverse sulla stessa unità di campionamento. ACCURATEZZA: percentuale di accordo (valore assoluto) tra il team operativo ed il team esperto (assunto come fornitore del valore vero) BIAS: deviazione di segno positivo o negativo del team operativo rispetto al team esperto (assunto come fornitore del valore vero).

20 Le procedure di Assicurazione di Qualità definiscono i modi operativi per effettuare indagini di qualità con risultati comparabili nel tempo e nello spazio Prima prova: Individuazione UCP, UCS e degli alberi adatti per il campionamento Seconda prova: Rilevamento della Biodiversità Lichenica (valutazione di Accuratezza e Precisione)

21 Rete Nazionale Biomonitoraggio Lichenico IBL (Indice di Biodiversità Lichenica ) Manuale ANPA 2001 Dipartimento Ambiente Settore Piani di tutela e di risanamento della qualità dell'aria Tavolo interagenziale "Inventari delle emissioni e piani di risanamento" 929 stazioni di rilevamento di 1 x1km individuate da una griglia 18 x 18 km Banca dati Nazionale _Database per la registrazione dati Regione Toscana: 65 stazioni

22 La gestione ed elaborazione dei dati I dati del biomonitoraggio sono inseriti in un database che permette: gestione coordinate di Ucp, Ucs e forofiti nei sistemi di riferimento Gauss-Boaga Roma40, UTM-Ed50, UTM-Wgs84 visualizzazione della zona monitorata attraverso apertura di un browser su Google Maps, Maps Live e Map Server del Sira calcolo dei valori di IBL e predisposizione di report riassuntivi relativi sia al singolo forofita che all intera UCP I dati sono esportati ed analizzati in ambiente GIS Dati ed elaborazioni finali saranno disponibili al seguente link:

23 Rete Nazionale di biomonitoraggio lichenico:regione Toscana Ucp ricadenti nel territorio Toscano: 65 Ucp campionate: 62 Ucp non campionabili per mancanza alberi candidati o per inaccessibilità del posto: 3 Le Ucp non campionabili sono state le seguenti: n 374 (Loro Ciuffenna Arezzo) n 928 (Orcio pisano Pisa) n 932 (Manciano Grosseto) Elaboarzioni dati a cura del dott A.DiMarco settore tecnico Sistema Informativo Ambientale della Regione Toscana (SIRA) La distribuzione dei valori è una distribuzione normale, pertanto si è proseguito le elaborazioni senza trasformazione dei dati

24 Rete Nazionale di biomonitoraggio lichenico :Regione Toscana 62 STAZIONI Scala interpretativa dei valori IBL elaborata per al regione bioclimatica tirrenica(modificata da Brunialti /Giordani 2002) SCALA DEI COLORI RIVISTA

25 Rete Nazionale Biomonitoraggio Lichenico Regione Toscana Grigliato sistematico territoriale (maglia 18 km x 18 km.) Tale sistema di campionamento permette,con la variazione della densità,l integrazione di reti di biomonitoraggio a diverse scale territoriali (provinciali,comunali ecc ) -Kriging - Kriging (scala rivista nei colori delle classi) Il Kriging è un metodo di interpolazione lineare che consente di stimare il valore di una variabile (nel nostro caso l IBL) l in un certo punto in cui non è stata fatta l osservazione del fenomeno, attraverso una media pesata dei valori osservati in altri punti (UCP). La scala prevede classi di valori di IBL, che esprimono il grado di deviazione da condizioni naturali (non inquinate) identificando eventuali stati di alterazione (deviazioni da condizioni naturali).

26 Attività di biomonitoraggio della macroarea FI-PO-PT ( Area più densamente popolata della Toscana e con elevata concentrazione di attività industriali) Previste 60 Stazioni di campionamento di cui 30 nella provincia di Firenze e15 nelle province di Prato e di Pistoia. Parziale elaborazione dei dati della prima campagna di rilevamento La cartina riporta i centri delle UCP di 1x1km individuate in una griglia 3x3km generata da un punto della Rete Nazionale

27 Centraline chimico-fisiche Biomonitoraggio LA NORMATIVA DOVREBBE PREVEDERE TUTTE QUESTE TECNICHE /DISCIPLINE TRA DI LORO COMPLEMENTARI Monitoraggio di Pollini e Spore Epidemiologia Ambientale Modellistica diffusionale

28 Ringrazio tutto il gruppo di lavoro e il personale dell Agenzia che si occupa di Biomonitoraggio e di monitoraggio aerobiologico perché con il loro impegno garantiscono lo svolgersi di queste attività.