Presentazione di PowerPoint - Dipartimento di Matematica e Fisica

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)