Foto del Dr. Luigi NobilioFoto del Dr. Luigi Nobilio
La forestazione: La forestazione:
effetti sul cambiamento climatico e la qualità dell’ariaeffetti sul cambiamento climatico e la qualità dell’aria
PROGETTO GAIA - KICK-OFF MEETINGPROGETTO GAIA - KICK-OFF MEETING
Bologna, 20-21 Dicembre 2010Bologna, 20-21 Dicembre 2010
Gli alberi in città:Gli alberi in città:
Benefici per la salute umana
Purificano l’aria
ombreggiano
Umidificano l’aria
Benefici estetici, sociali e sicurezza
Aumentano la
biodiversità
Attenuano l’inquinamento
acustico
Riducono l’erosione del suolo
Assorbono carbonio e inquinanti atmosferici
Funzione termoregolatrice
Analisi fisiologica-biochimica
Ecofisiologia
Analisi strutturale
Fisica dell’atmosfera
Micrometeorologia-Meteorologia
IBIMET: RICERCA SCIENTIFICA
Temperatura del tardo pomeriggio
Rurale Commerciale Residenziale urbano
Residenziale sub-urbano
Residenziale sub-urbano
Città-centro Parco Ruralecoltivato
Temperatura del tardo pomeriggio
Rurale Commerciale Residenziale urbano
Residenziale sub-urbano
Residenziale sub-urbano
Città-centro Parco Ruralecoltivato
L’energia solare incidente viene in gran parte utilizzata dalla vegetazione per la traspirazione e la fotosintesi,
favorendo l’abbassamento della temperatura
dell’aria.
Riduzione della temperaturaRiduzione della temperatura
Sistema verde come mitigazione del clima Calore latente (48%)
Calore sensibile (20%)
diretta
Trasmessa (10%)
Riflessa (20%)
Fotosintesi (2%)
Rn = H + LE + G + M
un albero può traspirare fino a 450 litri di acqua
al giorno
(1000 MJ)
Per ogni g di H20 evaporata
occorrono 633 cal.
FagusBetula pendula Quercus
BASOLISANPIETRINI
ACCIOTTOLATO
Quasi 3° C di differenza
asfalto Basoli in granito
IBIMET… e la Città IBIMET… e la Città MISURE IN AMBIENTE URBANOMISURE IN AMBIENTE URBANO
In un parco di grandi dimensioni la temperatura può essere più bassa rispetto al centro di 1-3°c.
Central Park
L'impressionante vastità del centro
urbano
Soluzioni per la qualità dell’ambiente urbano: Tetti verdi per mitigare l’isola di Tetti verdi per mitigare l’isola di
calorecalore
In Italia nel 2007 la necessità di FRIGORIE ha superato quella delle CALORIE
Caratterizzazione dell’impatto ambientale di specie vegetali di utilizzo in ambito
urbano mediante la stima
Assorbimento
CO2
atmosferico
2010
CO2 19602003
La concentrazione della COLa concentrazione della CO22 atmosferica è aumentata del 30% dall’inizio della atmosferica è aumentata del 30% dall’inizio della
rivoluzione industriale e sta ancora aumentandorivoluzione industriale e sta ancora aumentando
La capacità di assorbire CO2 varia in funzione della
luce, temperatura, superficie totale fogliare della
pianta, tassi di crescita
Le piante sono gli organismi più indicati per LIMITARE l’aumento della CO2
Salix fragilis (salice)
Salix caprea
Larix deciduous (larice)
Chamaeciparis lowsoniana (cipresso)
Populus (pioppi)
Betula pendula (betulla)
Salix alba
Malus domestica Fraxinus
Prunus laurocerasus Alnus glutinosa
Tilia europea Sambucus niger
Alnus incana Acer pseudoplatanis
Alnus cordata Acer platanoides
Quercus rubra Pinus sylvestris
Prunus avium
Ulmus campestris (olmo)
Quercus robur
Acer campestris
Corynus avellana (nocciolo)
Rex acquifolium (agrifoglio)
Quercus petrea
Alto BassoSequestro di CO2
http://www.es.lancs.ac.uk/cnhgroup/iso-emissions.pdf
Caratterizzazione dell’impatto ambientale di specie vegetali di utilizzo in ambito
urbano mediante la stima
Assorbimento
CO2
atmosferico
Rimozione
inquinanti
Inquinanti gassosi Particolato
INQUINAMENTO URBANOINQUINAMENTO URBANO
� DirettamenteDirettamente: : effettiva rimozione del particolato e degli inquinanti gassosi attraverso le foglie per
�IndirettamenteIndirettamente: semplicemente agendo come entità fisica (ostacolo) modificano la
velocità del vento e la turbolenza influendo quindi sulla concentrazione locale degli inquinanti atmosferici
OSSIDI DI AZOTO, OZONO
ANIDRIDE SOLFOROSA
BENZENE, TOLUENE
DIOSSINA, FURANI
Strato di foglie che filtrano più efficacemente
Camion
Le foglie assorbono gas inquinanti e CO2 e producono ossigeno
Aria pulita
Foglie che intercettano le
particelle
Gli alberi influiscono sulla qualità dell’aria in 2 modiGli alberi influiscono sulla qualità dell’aria in 2 modi
ASSORBIMENTO ADSORBIMENTOSTOMI CUTICOLA
ACCUMULO E DISATTIVAZIONE
OSSIDAZIONE METABOLICA
La capacità metabolica dipende dal sistema enzimatico che è
specifico per ogni specie
Orticoltura urbana
Pareti verdiStrade centrali
Tetti verdi
Parchi
Giardini
Balconi fioriti
TUTTE LE PIANTE ASSORBONO E MITIGANO
Alcune piante funzionano meglio di altre nel rimuovere polveri e inquinanti dall’aria
Le piante rimuovono tutti gli inquinanti dall’aria (Nowak 1995)
Alcune specie assorbono più di altre: POTENZIALE SPECIE-SPECIFICO
DENSITA’ E MORFOLOGIA DEGLI STOMI
SPESSORE E STRUTTURA DELLA CUTICOLA
CARATTERISTICHE FOGLIA
MAGGIORE E’ LA DENSITA’ STOMATICA E LO SPESSORE DELLA CUTICOLA E MAGGIORE E’ LA CAPACITA’ DI ASSORBIRE INQUINANTI
ALLO STATO GASSOSO
INQUINANTI GASSOSI
PROPRIETA’ FISICO-CHIMICHE DEGLI INQUINANTI
CONDIZIONI CLIMATICHE
STRUTTURA DELLA PIANTA
RESISTENZA DELLA PIANTA AGLI INQUINANTI
CARATTERISTICHE PIANTA
TASSI DI ACCRESCIMENTO
LONGEVITA’ DELLA PIANTA
SEMPREVERDE, DECIDUA, ANNUALE, PERENNE
Polveri inalabili (PM10, 5, 2.5)polvere, fumo, microgocce di liquido emessi da industrie, centrali termoelettriche, autoveicoli, e
cantieri. Nelle città l’80% delle PM10 deriva
dal traffico
per polveriper polveri
Le piante come filtri biologiciLe piante come filtri biologici
Complessa miscela di sostanze organiche ed inorganiche, sospese in atmosfera sia in forma
liquida che gassosa.Particolato (PM) può avere diverse dimensioni:
PARTICOLATOPARTICOLATO
Grossolano> 10 µm
Sottile
< 2,5 µm < 1 µm
Ultrasottile
Sorgenti naturalidi particolato
l‘erosione del suolo incendi boschivi
eruzioni vulcaniche dispersione di pollini
aerosol marino
•Processi di usura:
Sorgenti antropiche di particolato
•Processi di combustione:
traffico veicolare 30%
impianti di riscaldamento domestico15%
emissioni industriali 50%
pneumatici
asfalto stradale
• La Figura riporta i tipi di particelle con diametro inferiore a 10 µm più comuni nell’atmosfera e la distribuzione dei loro diametri
Particolamente importanti le particelle molto piccole (0.1 mm)
Quelle emesse da combustione contengono la quantità più elevata di composti organici cancerogeni e mutageni e penetrano all’interno degli alveoli polmonari.
In un' area urbana si riscontra una prevalenza di sintomi respiratorii tre volte superiore rispetto ad una zona rurale (asma, bronchiti, enfisema, allergie…)
Maggiore superficie fogliare
Struttura della chioma più complessa =
movimenti turbolenti dell’aria
PARTICOLATO
La deposizione degli inquinanti è maggiore
negli alberi rispetto agli arbusti
PlatanusPlatanus•UlmusUlmus
•JuglansJuglans
•TiliaTilia
•CeltisCeltis
•FraxinusFraxinus
Esempi di specie che possono aiutare per purificare l’aria dalle PMPM1010:
Caratterizzazione dell’impatto ambientale di specie vegetali di utilizzo in ambito urbano mediante la stima
Assorbimento
CO2
atmosferico
Rimozione
inquinanti
Emissione di Composti
Organici Volatili VOC
Isoprenoidi
Alcani
Alcheni
AlcoliAlde
idi
ChetoniAcidi
EsteriEte
ri
L’emissione biogenica di composti organici volatili (VOC) è superiore a quella antropogenica.
Le piante producono circa 1500 Tg (1015 g) di VOC/anno, che rappresenta circa l’80% della quantità di VOCs chimicamente reattivi rilasciati in
atmosfera
Le sostanze odorose vengono percepite dall’uomo….
α-pinene
limonene
Le piante producono e rilasciano nell’aria sostanze organiche volatili (VOC)
limonenelimonene
β-pinene
……..ed anche dagli insetti
limonene
α-pinene
β-pinene
… ATTRATTIVO
percepito dagli
INSETTI IMPOLLINATORI…
…ma anche repellente e deterrente per INSETTI che sono DANNOSI alle stesse
piante
VOC come MESSAGGERI CHIMICI
Perché i VOC sono importanti per l’ambiente?Perché i VOC sono importanti per l’ambiente?
Ambiente naturaleAmbiente naturale
I VOC modificano le proprietà chimiche e fisiche dell’atmosfera
Nell’atmosfera i BVOC svolgono una duplice azione in funzione della presenza o meno di inquinanti antropogenici.
Quando gli NOx sono assenti i BVOC “puliscono” l’atmos fera dall’ozono
NOx = NO + NO2VOC -O3
Ossidazione dei VOC
Cosa succede in città?Cosa succede in città?
In presenza di alte concentrazioni di NOx i
VOC iniziano delle reazioni che portano all’ aumento dell’ozono troposferico
+O3
NOx = NO + NO2 VOCs
Isoprene
Pinaceae (Picea)
Salicaceae (Quercus)
Fagaceae (Populus)
Palmaceae (Chamaerops)
Alcune felci
Monoterpeni
Conifere
Lamiaceae (Salvia, Rosmarinus)
Apiaceae
Rutaceae (Citrus)
Myrtaceae (Myrtus, Eucalyptus)
Astearaceae
Canfene Carene
Limonene mircene
Pinene sabinene
Linalolo eucaliptolo
pioppi
Quercus rubra
palma
conifere
rosmarinolimone
INDICE INDICE POFPOF: POTENZIALE DI FORMAZIONE DELL’OZONO: POTENZIALE DI FORMAZIONE DELL’OZONO
Tratto da: “Le piante e l’inquinamento dell’aria. G. Lorenzini e C. Nali. Springer
POF: B*[(Eiso*Riso) + (Emono*Rmono)]
B=BIOMASSA FOGLIARE E=TASSO DI EMISSIONE R=REATTIVITA’composti emessi
Simulazioni matematiche relative a scenari diversi di pianificazione del verde urbano segnalano che, se si scelgono specie con basso POF,
l’effetto di mitigazione dell’ozono è positivo
BILANCIO NETTO OZONO
CAPACITA’ DI ASSORBIRE CAPACITA’ DI FORMARE
se si scelgono specie con basso POF , l’effetto positivo di mitigazione dell’ozono è positivo
metodologie per stimare l’efficienza di cattura degli inquinanti dalle piante
OSSERVAZIONI ANATOMICHE E MORFOLOGICHE:OSSERVAZIONI ANATOMICHE E MORFOLOGICHE:
MICROSCOPIO OTTICOMICROSCOPIO OTTICO: per studiare le strutture anatomiche SEM SEM (Microscopio Elettronico a Scansione): per studiare la micro-morfologia delle foglie
Tot
Einf
PPtot
PL
PPI
La%
Esup
INQUINANTI GASSOSI:
COEFFICIENTE DI COEFFICIENTE DI PALIZZATAPALIZZATA
DENSITA’ STOMATICADENSITA’ STOMATICA
SPAZI INTERCELLULARI
TESSUTO A PALIZZATA
TESSUTO LACUNOSO
SCAMBI GASSOSI ATTIVITA’
FOTOSINTETICA
ASSORBIMENTO INQUINANTIMaggiore è il numero di
stomi, maggiore è la potenzialità di assorbire
inquinanti gassosi
POTENZIALITA’ DI ASSORBIMENTO DEGLI INQUINANTI ATMOSFERICIPOTENZIALITA’ DI ASSORBIMENTO DEGLI INQUINANTI ATMOSFERICI
Specie
A. campestre
C. betulus
C. monogyna
F. excelsior
F. ornus
L. styraciflua
L. tulipifera
M. domestica
P. persica
Q. cerris
Bassa potenzialità
Coefficiente di palizzata
MEDIO
ALTO
ALTO
ALTO
MEDIO
MEDIO
MEDIO
MEDIO
MEDIO
MEDIO
COEFFICIENTE DI PALIZZATA)COEFFICIENTE DI PALIZZATA)
Fraxinus excelsior(Frassino comune)
Fraxinus ornus(Orniello)
% LAMINA FOGLIARE OCCUPATA DAL PARENCHIMA A PALIZZATA E LACUNOSO
Alta potenzialità
Alto CP = Basso CP =
Indice di mitigazione
• •
•
•
•
• •
• •
• •
• •
• •
• •
Spessore del palizzata
Spessore del lacunoso
X 100
Specie vegetale
N. stomata
A. campestre 570
C. betulus 222
C. monogyna 192
F. excelsior 240
F. ornus 261
L. styraciflua 518
L. tulipifera 106
M. domestica 454
P. persica 493
Q. cerris 619
DENSITA’ STOMATICA= N° STOMI per mmDENSITA’ STOMATICA= N° STOMI per mm22
DENSITA’ STOMATICA
ALTA
MEDIA
MEDIA
MEDIA
MEDIA
ALTA
MEDIA
ALTA
ALTA
ALTA
Bassa densità stomatica = basso potenziale di assorbimento
Quercus cerris
Carpinus betulus
Alta densità stomatica = alto potenziale di assorbimento
POLVERI SOTTILI:
PELIPELI
CERECERE
MICRO- RUGOSITA’MICRO- RUGOSITA’
SUPERFICIE FOGLIARESUPERFICIE FOGLIARE
Rugosità e viscosità:Rugosità e viscosità: La cattura delle PM10 aumenta all’aumentare della viscosità, mentre per le polveri sottili (PM2,5; PM1) è la rugosità che influenza positivamente la loro
cattura.
POTENZIALITA’ DI CATTURA DEGLI INQUINANTI ATMOSFERICIPOTENZIALITA’ DI CATTURA DEGLI INQUINANTI ATMOSFERICI
DENSITA’ DEI PELI FOGLIARI
Parrotia persica
Quercus cerrisLiquidambar styraciflua
Malus domestica “Evereste”
PARTICOLATOPARTICOLATO
MICRO-RUGOSITA’ DELLE FOGLIE
Parrotia persica
Liriodendron tulipifera Crataegus monogyna
Quercus cerris
Superficie liscia
Scabrosità cuticolari
PARTICOLATOPARTICOLATO
Parrotia persica
Mitigazione Inquinanti atmosfericiMitigazione Inquinanti atmosferici
Malus evereste
polverigas
Quercus cerris
Ozono
Mitigazione COMitigazione CO2 2 atmosfericaatmosferica
CO2 Ozono
Acer platanoides Tilia cordata Betula pendula youngiiTilia cordata
Nella progettazione di aree verdi occorrerà valutare l’associazione migliore tra le specie in funzione delle caratteristiche ecofisiologiche delle piante, dell’ ambiente in cui si debbono inserire e della mitigazione che si vuole
ottenere
Koelreuteria paniculata Liquidambar styraciflua
Ozono
polverigas
CO2
I VOC non sono inquinanti …se ci sono piante emettitrici di VOC nelle città non dobbiamo dedurre che la vegetazione è produttrice di inquinamento ma
è più appropriato dire che non realizza il massimo potenziale di purificazione dell’aria
MODELLISTICA ECOFISIOLOGICA
STRATUM (Street Tree Resource Analysis Tool for Urban-Forest Managers)
dai dati di un censimento, la struttura del popolam ento in esame (disposizione, composizione, copertura), consentono di
QUANTIFICARE i benefici ambientali ed economici de rivanti dalla mitigazione da parte delle piante.
UFORE. "Urban Forest Effects"
Forest Service dell’USDA-USA
CO2 sequestrata da un albero
Il sequestro di CO2 dipende dalle dimensioni delle piante
Diametro del tronco
quantità di CO 2 rimossa ANNUALMENTE
CO2 immagazzinata COME BIOMASSA sotto forma di carbonio
20 Kg di CO 2/anno
0.4-1 ton durante il suo ciclo vitale
1 ettaro: 5-6 ton/anno
Un giardino pubblico Un giardino pubblico
per ridurre le PMper ridurre le PM1010: :
IBIMET ai Giardini IBIMET ai Giardini
MargheritaMargherita
26 ha di Tigli, Querce,Tassi,Cedri, Platani, Pini, Ippocastani, 26 ha di Tigli, Querce,Tassi,Cedri, Platani, Pini, Ippocastani, MagnolieMagnolie
20 – 50 µg m-3 di PM10
COME RIDURRE L’ IMPRONTA ECOLOGICAL’ impronta ecologica può essere ridotta in due modi : dai
comportamenti degli individui per ridurre le emissi oni e con compensazioni scelte dalle persone per ridurre le e missioni.
http://www.wcafi.org/en/
SOLUZIONI, IDEE, SVILUPPI INNOVATIVI
…molta fantasia….
http://www.thegreenhead.com/2008/05/bel-air-plant-powered-air-filter.php
3 living roof: more than a lawn overhead, 1.7 milli on native plants insulate the roof, capture rainwat er, and provide a 2.5-acre habitat for butter flies, hu mmingbirds, and other critters. And that nifty that ch is
framed by 60,000 photovoltaic cells along the roof' s perimeter.
STRATEGIE PER AUMENTARE IL VERDE URBANO: California Academy of Sciences in San Francisco – Renzo Piano
California Academy of Sciences in San Francisco – Renzo PianoINSIDE
Il giardino dell'hotel ecologico 4 stelle a Vienna Musée du Quai Branly, Parigi
Hotel Athenaeum, Londra
LE PIANTE NON INQUINANO ci possono aiutare a trovare risposte economiche eco-compatibili ma i loro
benefici ambientali non sono risolutivi ….
E’ indispensabile affiancare politiche di riduzione dell’inquinamento per conseguire effettivi benefici sulla nostra salute e, di conseguenza, sulla
vivibilità delle nostre città.