PROTOCOLLI PER L USO DI INDICATORI DI RADIOATTIVITA AMBIENTALE: SVILUPPO E RISULTATI

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1 PROTOCOLLI PER L USO DI INDICATORI DI RADIOATTIVITA AMBIENTALE: SVILUPPO E RISULTATI C. Giovani, M. Garavaglia Struttura Operativa Semplice Fisica Ambientale Laboratorio Unico Regionale ARPA Friuli Venezia Giulia

2 Indice Introduzione Contaminazione in FVG Biomonitoraggio Indicatori di radioattività ambientale Sviluppo di protocolli Esempi: muschi e mieli Protocolli nazionali Risultati Muschi e mieli: mappa nazionale Funghi Sedimenti e alghe Muschi in caso di emergenza Conclusioni e prospettive future

3 Contaminazione in FVG Inventario del Cs-137: campionamento 2010 Boschi Prati

4 Contaminazione in FVG Andamento nel tempo e migrazione in profondità Contaminazione superficiale di Cs-137 in 16 suoli di prato stabile in Friuli Venezia Giulia Contaminazione superficiale (kbq/m 2 ) 7,00E+01 6,00E+01 5,00E+01 4,00E+01 3,00E+01 2,00E+01 1,00E+01 0,00E+00 Terreni 2004 Terreni % 7% 2% 3% 9% 34% 24% 20% 15% 7% Savogna Tarvisio Chiusaforte Ampezzo Prato Carnico Castel Val d'ajer Tramonti di Sopra Claut Gemona Località Resia Muzzana Polcenigo Doberdò del Lago Trieste Flaibano Maniago 0-3 cm 3-5 cm 5-10 cm cm cm Cs-134: Prati 1990 Coefficienti di trasferimento e biodisponibilità 0.1 Coefficienti di trasferimento (m2/kg) 1990: media 8E-3 m2/kg 1993: media 8E-3 m2/kg Coefficiente di trasferimento Cs-134 (m2/kg) Y = X Localita' Coefficiente di trasferimento Cs-137 (m2/kg)

5 Biomonitoraggio Monitoraggio dell inquinamento mediante l uso di organismi viventi Si basa sulle variazioni ecologiche indotte dall inquinamento sull ambiente che si manifestano a tre livelli diversi: accumulo delle sostanze inquinanti negli organismi; modificazioni morfologiche e strutturali degli organismi; modificazioni nella composizione delle comunità animali e vegetali. Bioindicatori e bioaccumulatori

6 Biomonitoraggio e uso di indicatori Perché? Maggiore densità spaziale di campionamento a parità di costo Valutazione integrata dell'inquinante nel tempo (Determinazione della concentrazione semplice e veloce)

7 Caratteristiche di un buon bioindicatore ampia distribuzione nell'area d'indagine sensibilità nota a certe sostanze inquinanti scarsa mobilità lungo ciclo vitale uniformità genetica

8 Caratteristiche di un buon bioaccumulatore alta tolleranza agli inquinanti che interessano capacità di accumulare indefinitamente ampia distribuzione nell'area di studio scarsa mobilità lungo ciclo vitale

9 Indicatori di inquinanti convenzionali: licheni e qualità dell aria

10 Indicatori, biologici e non, nel monitoraggio della radioattività ambientale Perché? contaminazioni sono estremamente basse quindi gli accumulatori sono estremamente Nelle condizioni di normalità le utili Molto spesso ciò che interessa è la variazione rispetto al livello di zero e non il riferimento diretto alla concentrazione E' utile usare lo stesso indicatore per diversi tipi di inquinanti

11 Indicatori Sono quelle matrici ambientali, organismi viventi o no, che, pur non essendolo, possono essere usati in maniera analoga agli indicatori biologici, nel monitoraggio della radioattività Sono prodotte dagli organismi viventi (ex.: miele) Sono organismi viventi che funzionano come accumulatori a causa della loro morfologia e non della loro fisiologia (ex.: muschi) Non sono organismi, ma sono in grado di intrappolare, e quindi rivelare, l'inquinante (ex.: sedimenti, DMOS)

12 Sviluppo di protocolli Collaborazione del CRR FVG con Università ed altre istituzioni italiane e straniere Studi per la messa a punto dei protocolli per ogni indicatore Progettazione, sperimentazione e validazione Implementazione ed eventuale personalizzazione Stesura dei protocolli Formazione del personale corsi residenziali Primi risultati a livello nazionale Protocolli nazionali CTN-Rassegna di Biondicatori per la Radioattività ambientale

13 Indicatori di radioattività ambientale

14 Requisiti di massima degli indicatori di radioattività ambientale Bassa migrazione Abbondanza Facile disponibilità Ampia distribuzione geografica Essere concentratori di più radionuclidi Basso turnover per i radionuclidi identificazione siti di accumulo della radioattività sufficiente quantità per analisi raccolta con minimo sforzo di adeguato numero di campioni basso numero di specie per confronto di aree diverse poche specie determinano la distribuzione di radioattività capacità di trattenimento per tempi lunghi

15 Indicatori di radioattività ambientale Criteri di scelta dell'indicatore Obiettivo del monitoraggio compartimenti, radionuclidi o vie di esposizione di interesse Analisi delle risorse Competenze specifiche degli operatori e analisi dei tempi e delle modalità di realizzazione Esistenza di protocolli precisi di campionamento e misura Uso dell'indicatore per il monitoraggio di altri tipi di inquinanti

16 Monitoraggio della radioattività ambientale Bioindicatori Bioaccumulatori alghe, funghi, molluschi, licheni, ecc. Indicatori muschi, mieli, sedimenti, DMOS ecc.

17 Sviluppo di protocolli: esempi

18 Muschi Vantaggi e svantaggi Vantaggi possono essere utilizzati come indicatori di deposizione la loro contaminazione è direttamente riconducibile a quella del suolo sono largamente diffusi sul territorio nazionale e sono sempre disponibili esistono precisi protocolli di campionamento e misura possono essere campionati e misurati molto rapidamente e quindi possono essere utilizzati anche in caso di emergenza sono usati per il monitoraggio di altri inquinanti Svantaggi è richiesto un certo livello di conoscenza delle forme di crescita

19 Distribuzione del Cs-137 nei muschi del Friuli Venezia Giulia nel 1991 Mappa delle precipitazioni cadute sul Friuli Venezia Giulia nei primi 10 giorni del maggio 1986

20 Forma di crescita, dello spessore e della posizione Prove di saturazione con acqua Distribuzione sul territorio nazionale Analisi rapporto Cs-137/Cs-134 Muschi pleurocarpi (generi Hypnum e Ctenidium), >1 cm, su roccia, orizzontali. Modalità di campionamento Da 15 campioni 10x10 cm 2 ogni anno a 10 campioni da circa 15 cm 2 ogni 3 anni Preparazione del campione, misura e analisi Dalla omogeneizzazione alla sovrapposizione dei singoli campioni Bq/m 2 Muschi Sviluppo del protocollo

21 Mieli

22 Mieli Vantaggi e svantaggi Vantaggi possono essere utilizzati come indicatori di deposizione e trasferimento (indicatori di zone calde) sono largamente diffusi sul territorio nazionale vengono misurati tal quale esistono precisi protocolli di campionamento e misura sono usati per il monitoraggio di altri inquinanti Svantaggi non possono essere usati per fare delle mappe di deposizione non possono essere utilizzati in caso di emergenza

23 Distribuzione del Cs-137 nei mieli del Friuli Venezia Giulia nel Mappa delle precipitazioni cadute sul Friuli Venezia Giulia nei primi 10 giorni del maggio 1986

24 Mieli Sviluppo del protocollo Tipo di miele Studi sulle catene di trasferimento suolo-vegetale vegetale- ape-miele e confronto tra la contaminazione di diverse specie arboree Analisi melissopalinologiche e confronto tra i diversi tipi di miele Distribuzione sul territorio nazionale Miele di metcalfa Mieli millefiori, di acacia, tiglio, arancia, ecc. No miele di castagno ed ericacee, Si Melassa Periodo di campionamento Evitare le fioriture escluse Preparazione del campione, misura e analisi Tal quale con correzione per la densità e controllo della fioritura mediante analisi del contenuto di K-K 40

25 Risultati: campagna nazionale muschi 1992

26 Campagna nazionale mieli

27 Confronto muschi-mieli mieli Cs-137 (Bq/m 2 -Bq/kg) Muschi Mieli

28 Protocolli nazionali ANPA SISTEMA NAZIONALE CONOSCITIVO E DEI CONTROLLI IN CAMPOAMBIENTALE Centro Tematico Nazionale Agenti Fisici Rassegna di Bioindicatori per la Radioattività Ambientale AGF-T-RAP ANPA SISTEMA NAZIONALE CONOSCITIVO E DEI CONTROLLI IN CAMPO AMBIENTALE Centro Tematico Nazionale Agenti Fisici Guida tecnica sulle misure di radioattività ambientale derivanti dall adeguamento per i relativi insiemi di dati AGF-T-GTE-00-02

29 Funghi saprofiti: 1986 (Bq/kg d.w.) Altri indicatori: esempi

30 Funghi Vantaggi e svantaggi Vantaggi alcune specie sono bioaccumulatori possono fornire informazioni sulla migrazione dei radionuclidi nel suolo Svantaggi sono reperibili solo in determinate stagioni, in certe regioni e solo certe specie sono organismi la cui fisiologia non è sempre del tutto conosciuta e la cui determinazione può essere fatta solo da personale specializzato la loro contaminazione non è riconducibile alla deposizione al suolo il fenomeno di trasferimento dei radionuclidi dal suolo ai funghi è diverso da quello suolo-piante superiori

31 Distribuzione del Cs-137 nei funghi saprofiti del Friuli Venezia Giulia nel 1986 Mappa delle precipitazioni cadute sul Friuli Venezia Giulia nei primi 10 giorni del maggio 1986

32 Cs-137 nei funghi raccolti nel Friuli Venezia Giulia dal 1986 al 1988 divisi in gruppi ecologici Data di riferimento: 1 maggio Lignicoli Tutti i simbionti Saprofiti Tutte le specie Gruppi ecologici

33 Alghe I-131 nei campioni di ulva: : maggio 1992

34 Sedimenti Cs-137 nei sedimenti superficiali: Marano Monfalcone Duino Sistiana Bq/kg d.w P.ta Sdobba S.Croce Lignano Grado Miramare latitudine nord 45.6 P.ta Tagliamento Trieste Muggia P.ta Sottile latitudine nord Piran Izola Koper P.ta Salvore longitudine est longitudine est Dati normalizzati alla granulometria

35 Sedimenti Analisi di correlazione: 1993 Granulometria Pb e Zn Concentrazione di Cs-137 nei sedimenti (Bq/kg peso secco) n = 120 y = x r = p < 0.1% Cs-137 (Bq/kg peso secco) n = 42 y = 2.08 x r = p < 0.1% Frazione argillo -limosa (%) Pb (mg/kg peso secco) Cs-137 (Bq/kg peso secco) n = 42 y = 0.37 x r = p < 0.1% Zn (mg/kg peso secco)

36 Muschi in caso di emergenza Crsko 2008 Campionamento estate 2005 Campionamento giugno 2008

37 24 anni dopo: muschi 2010

38 Matrici utilizzate nel monitoraggio della radioattività ambientale Deposizione al suolo e migrazione dei radionuclidi in profondità funghi Muschi (suoli) Contaminazione dei vegetali mieli Compartimento acquatico DMOS, sedimenti superficiali Macroalghe, muschi acquatici, molluschi Compartimento aria (Licheni) Conclusioni

39 E domani? Revisione dei protocolli nazionali 25 anni di esperienza Maggiore sensibilità della strumentazione Applicazione ai modelli Analisi delle risorse Formazione del personale Adesione a protocolli internazionali Nuove normative ed integrazione con inquinanti convenzionali. Scelta di altri indicatori? Routine, emergenza, eventi straordinari Nuova formazione!!!!! Taratura ed Intercalibrazione