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Inquinamento da farmaci: gli effetti degli antinfiammatori sull’ambiente marino

L’ibuprofene, il cui uso è cresciuto molto durante la pandemia di COVID-19, può ridurre la capacità delle piante marine di rispondere a stress ambientali. La ricerca dell’Università di Pisa pubblicata sul Journal of Hazardous Materials.

Una cura per noi, un pericolo per l’ambiente. Per la prima volta una ricerca dell’Università di Pisa, appena pubblicata sul Journal of Hazardous Materials, ha esaminato l’impatto di diverse concentrazioni di ibuprofene, un comune antinfiammatorio molto utilizzato durante la pandemia di COVID-19, sulle angiosperme marine.

“Le angiosperme marine svolgono ruoli ecologici cruciali e forniscono importanti servizi ecosistemici, ad esempio proteggono le coste dall’erosione, immagazzinano carbonio e producono ossigeno, supportano la biodiversità, e costituiscono una nursery per numerose specie animali”, spiega la professoressa Elena Balestri del dipartimento di Biologia dell’Ateneo pisano.

In particolare, la ricerca si è focalizzata su Cymodocea nodosa (Ucria, Ascherson), una specie che cresce in aree costiere poco profonde, anche in prossimità della foce dei fiumi, zone spesso contaminate da molti inquinanti, farmaci compresi.

La sperimentazione è avvenuta in mesocosmi all’interno dei quali le piante sono state esposte per 12 giorni a concentrazioni di ibuprofene rilevate nelle acque costiere del Mediterraneo. È così emerso che la presenza di questo antinfiammatorio a concentrazioni di 0,25 e 2,5 microgrammi per litro causava nella pianta uno stress ossidativo ma non danni irreversibili. Se invece la concentrazione era pari a 25 microgrammi per litro, le membrane cellulari e l’apparato fotosintetico erano danneggiate, compromettendo in tal modo la resilienza della pianta a stress ambientali.

“Il nostro è il primo studio che ha esaminato gli effetti di farmaci antinfiammatori sulle piante marine – dice Elena Balestri – Attualmente, si stima che il consumo globale di ibuprofene superi le 10.000 tonnellate annue e si prevede che aumenterà ulteriormente in futuro, e poiché gli attuali sistemi di trattamento delle acque reflue non sono in grado di rimuoverlo completamente anche la contaminazione ambientale aumenterà di conseguenza”.

“Per ridurre il rischio di un ulteriore aggravamento del processo di regressione delle praterie di angiosperme marine in atto in molte aree costiere – conclude Balestri – sarà quindi necessario sviluppare nuove tecnologie in grado di ridurre l’immissione di ibuprofene e di altri farmaci negli habitat naturali, stabilire concentrazioni limite di questo contaminante nei corsi d’acqua e determinare le soglie di tolleranza degli organismi, non solo animali ma anche vegetali”.

Complessivamente, le strutture dell’Ateneo pisano coinvolte nello studio sono i dipartimenti di Biologia, di Farmacia e di Scienze della Terra, il Centro per l’Integrazione della Strumentazione scientifica (CISUP) e il Centro Interdipartimentale di Ricerca per lo Studio degli Effetti del Cambiamento Climatico (CIRSEC).

In particolare, la ricerca è stata realizzata grazie alla collaborazione di tre team di ricerca. Il gruppo di Ecologia, costituito dalla professoressa Elena Balestri, dal professore Claudio Lardicci e dalla dottoressa Virginia Menicagli, assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Biologia, si occupa da anni dello studio degli impatti di contaminanti, tra cui plastiche, microplastiche, nanoplastiche e filtri solari, e dei cambiamenti climatici sugli organismi vegetali marini e terrestri tipici della fascia costiera. Il gruppo di Botanica, con la professoressa Monica Ruffini Castiglione e quello di Fisiologia Vegetale, con le dottoresse Carmelina Spanò, Stefania Bottega e il dottor Carlo Sorce, studiano invece le risposte delle piante all’inquinamento da metalli e da micro e nanoplastiche. Inoltre, conducono ricerche sulla biologia delle piante degli ambienti costieri, in particolare sui meccanismi di risposta agli stress causati dai fattori ambientali, sia naturali, sia di origine antropica.  Il gruppo di Biologia Farmaceutica, infine, costituito dalla professoressa Marinella De Leo e dalla dottoressa Emily Cioni, dottoranda del Dipartimento di Farmacia, si occupa dello studio chimico di prodotti naturali prodotti dalle piante.

Prateria di Cymodocea nodosa in regressione
Inquinamento da farmaci: gli effetti degli antinfiammatori sull’ambiente marino; uno studio pubblicato sul Journal of Hazardous Materials. In foto, prateria di Cymodocea nodosa in regressione

Riferimenti bibliografici:

Virginia Menicagli, Monica Ruffini Castiglione, Emily Cioni, Carmelina Spanò, Elena Balestri, Marinella De Leo, Stefania Bottega, Carlo Sorce, Claudio Lardicci, Stress responses of the seagrass Cymodocea nodosa to environmentally relevant concentrations of pharmaceutical ibuprofen: Ecological implications,
Journal of Hazardous Materials, Volume 476, 2024, 135188, ISSN 0304-3894, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135188

 

Testo e foto dall’Ufficio stampa dell’Università di Pisa.

LE CAPSULE CHE “CATTURANO” GLI INQUINANTI: poliedri supramolecolari artificiali con la geometria del cubo simo, capsule in grado di immagazzinare sostanze (anche inquinanti)

Pubblicato su «Nature» lo studio di un team internazionale di ricercatori delle Università di Padova e Hong-Kong che svela un nuovo materiale “intelligente” di dimensioni nanoscopiche per immagazzinare e rilasciare sostanze in modo controllato

 Studiare materiali innovativi che individuino e catturino sostanze inquinanti per aria e acqua è oggi di fondamentale importanza: un aiuto nella preparazione di questi nuovi materiali arriva dalle capsule proteiche artificiali. In biologia le capsule proteiche svolgono funzioni essenziali in diversi processi, tra cui il trasporto e l’immagazzinamento di sostanze che spaziano dal fragile materiale genetico dei virus al ferro contenuto nelle ferritine.

Luka Ðorđević

Un team internazionale di ricercatori delle Università di Padova e Hong-Kong, con la collaborazione di università statunitensi (Duke, Northwestern, South Florida, California Institute of Technology) e cinesi (Tianjin, Anhui, Zhejiang), ha scoperto un nuovo materiale con caratteristiche simili alle capsule biologiche: lo studio, dal titolo Dynamic supramolecular snub cubes e pubblicato sulla rivista scientifica «Nature», è stato coordinato da Sir James Fraser Stoddart, premio Nobel per la chimica nel 2016 venuto a mancare il 30 dicembre 2024.

Le capsule biologiche sono dei poliedri supramolecolari, cioè subunità proteiche che si auto-assemblano attraverso numerosi legami deboli per creare delle strutture ben definite e simmetriche. Gli scienziati hanno provato a lungo a replicare queste strutture naturali e dopo molti tentativi sono riusciti a preparare poliedri supramolecolari artificiali e produrre capsule con caratteristiche simili a quelle biologiche che possano immagazzinare sostanze e rilasciarle in modo intelligente e controllato.

La scoperta del processo che porta dal riconoscimento delle molecole alla preparazione di capsule artificiali ha reso possibile lo studio di due caratteristiche fondamentali di questi nuovi materiali, che trovano una similitudine con le proprietà delle capsule biologiche: le proprietà dinamiche e la capacità di incapsulare altre sostanze, doti essenziali per lo sviluppo di questa classe di sistemi altamente “intelligenti” dal momento che consentono una cattura e un rilascio controllato delle sostanze utilizzando la luce come stimolo. Tra le numerose applicazioni possibili c’è, ad esempio, la purificazione dell’aria o dell’acqua attraverso l’immagazzinamento di idrocarburi.

«Per la preparazione di questo nuovo materiale è stato fondamentale sfruttare delle molecole chirali – spiega Luka Ðorđević, autore della ricerca e docente al Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova –. La chiralità è una proprietà di oggetti che sono immagini speculari l’uno dell’altro ma non sono sovrapponibili, come le nostre mani destra e sinistra. Questa proprietà è universale in natura e si manifesta ovunque, dal DNA alle proteine. Nel nostro studio abbiamo osservato come delle molecole chirali possano riconoscersi e auto-assemblarsi in capsule sintetiche dalle dimensioni di solo un paio di nanometri. La dimensione della capsula determina ciò che questa riesce a immagazzinare: creare poliedri da oggetti macroscopici risulta molto facile, ma produrne di dimensioni nanoscopiche è estremamente complicato. Il nostro studio dimostra che le dimensioni di un paio di nanometri sono sufficienti per consentire di immagazzinare idrocarburi come il benzene e il cicloesano, inquinanti di aria e acqua».

Luka Ðorđević
Luka Ðorđević

La geometria di un materiale ne influenza le proprietà e quindi le sue possibili applicazioni: questo nuovo poliedro sintetico è interessante perché riproduce la geometria del cubo simo (snub cube), uno dei 15 poliedri archimedei con 60 spigoli, 24 vertici e 38 facce. Inoltre, anche il cubo simo è chirale e quindi si presenta in due forme speculari.

Riferimenti bibliografici: Huang Wu, Yu Wang, Luka Đorđević, Pramita Kundu, Surojit Bhunia, Aspen X.-Y. Chen, Liang Feng, Dengke Shen, Wenqi Liu, Long Zhang, Bo Song, Guangcheng Wu, Bai-Tong Liu, Moon Young Yang, Yong Yang, Charlotte L. Stern, Samuel I. Stupp, William A. Goddard III, Wenping Hu & J. Fraser Stoddart, Dynamic supramolecular snub cubes – «Nature» – 2025, link: https://www.nature.com/articles/s41586-024-08266-3

Luka Ðorđević
Poliedri supramolecolari artificiali con la geometria del cubo simo, capsule in grado di immagazzinare sostanze (anche inquinanti)

Testo e foto dall’Ufficio Stampa dell’Università di Padova

Funghi simbiotici inoculati sui semi, ecco come difendere i terreni dalle erbe infestanti

Nelle serre dell’Università di Pisa riprodotti i funghi autoctoni che verranno distribuiti agli agricoltori dei paesi del progetto europeo GOOD.

Per difendere i terreni dalle erbe infestanti e ridurre l’uso di erbicidi c’è una tecnica che consiste nell’inoculare i funghi simbiotici sui semi delle cover crops, cioè le colture usate per proteggere i terreni dall’erosione e aumentare la sostanza organica. Al fine di promuovere questa pratica, ricercatori e ricercatrici dei laboratori di Microbiologia dell’Università di Pisa hanno riprodotto nelle serre del Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-ambientali i funghi autoctoni di vari paesi europei da distribuire agli agricoltori. L’attività rientra nel progetto europeo GOOD (AGrOecOlogy for weeDs) che proprio a Pisa il 28 al 29 maggio scorsi ha riunito i vari partner per il primo meeting ufficiale.

I partecipanti al First Annual Meeting del Progetto Europeo GOOD - Agroecology for weeds.
I partecipanti al First Annual Meeting del Progetto Europeo GOOD – Agroecology for weeds

“Gli scienziati arrivati a Pisa da undici paesi europei (Belgio, Cipro, Francia, Grecia, Irlanda, Italia, Lettonia, Olanda, Portogallo, Serbia, Spagna) hanno potuto visitare la nostra serra sperimentale dove si trovano oltre settanta vasi contenenti le piante “trappola” che utilizziamo per riprodurre i funghi simbiotici che poi vengono inoculati per incrementare l’abilità competitiva delle cover crops verso le erbe infestanti”,

spiega la professoressa Alessandra Turrini del Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-ambientali dell’Ateneo pisano.

I funghi simbiotici autoctoni riprodotti a Pisa saranno utilizzati per la concia del seme nei diversi living lab del progetto, dei veri e propri laboratori interattivi dove scienziati e scienziate portano avanti le ricerche insieme agli agricoltori.

L’obiettivo di GOOD è infatti trovare soluzioni innovative per gestire le erbe infestanti in Europa, aumentare la sostenibilità e resilienza degli agroecosistemi, promuovere la transizione agroecologica e ridurre la dipendenza dagli erbicidi, che rappresentano la seconda categoria di pesticidi più venduta in Europa.

Il meeting pisano è stato organizzato da docenti e staff del Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-ambientali: Alessandra Turrini responsabile della Unità Operativa, Monica Agnolucci, Luciano Avio e Manuela Giovannetti, coadiuvati dai giovani collaboratori Matteo Bellanca, Eleonora Granata, Arianna Grassi e Irene Pagliarani.

Funghi simbiotici inoculati sui semi erbe infestanti  I partecipanti al First Annual Meeting del Progetto Europeo GOOD - Agroecology for weeds nella serra adibita alla riproduzione dei funghi simbionti autoctoni dei 16 Living Labs.
I partecipanti al First Annual Meeting del Progetto Europeo GOOD – Agroecology for weeds nella serra adibita alla riproduzione dei funghi simbionti autoctoni dei 16 Living Labs

Testo e foto dal Polo Comunicazione CIDIC – Centro per l’innovazione e la diffusione della cultura dell’Università di Pisa.

Arriva la prima membrana bio-ispirata che rende potabili le acque contaminate da arsenico

Lo studio dell’Università di Pisa in collaborazione con l’Università della Calabria e l’Istituto per la Tecnologia delle Membrane del CNR pubblicato sulla rivista Nature Water

Per la prima volta sarà possibile rendere potabile l’acqua contaminata da arsenico grazie ad una innovativa membrana. La notizia arriva da una ricerca pubblicata sulla rivista Nature Water (della collana Nature Portfolio) e realizzata dall’ateneo pisano in collaborazione con l’Università della Calabria e l’Istituto per la Tecnologia delle Membrane del CNR.

La chiave di tutto è in un “monomero”, cioè una molecola che può essere incorporata in un polimero, che è stato sintetizzato nel gruppo “Liquidi Ionici” del Dipartimento di Farmacia dell’Ateneo pisano formato dai professori Christian Silvio Pomelli Lorenzo Guazzelli. In particolare, la struttura del monomero è stata ispirata dal modo in cui l’arsenico interagisce con le proteine negli esseri viventi.

“Abbiamo incorporato il monomero all’interno di una membrana polimerica con cui sono stati realizzati i filtri che, a livello di laboratorio, si presentano come dei dischetti porosi attraverso i quali viene filtrata l’acqua – dice Lorenzo Guazzelli – Rispetto ad ogni altro sistema esistente, questa particolare membrana è in grado di rimuovere selettivamente l’arsenico senza privare l’acqua di altri sali fondamentali. L’acqua così filtrata non viene demineralizzata e diventa quindi potabile e direttamente adatta per il consumo umano”.

Lorenzo Guazzelli
Lorenzo Guazzelli

L’arsenico è uno degli elementi più tossici presenti in natura ed è stato classificato cancerogeno di classe 1 dall’OMS, che ne ha anche stabilito il limite massimo accettabile nelle acque potabili in 10 microgrammi per litro (μg/L).

La contaminazione di fiumi e laghi può dipendere dall’inquinamento o avere cause naturali, specie nelle aree vulcaniche dove le acque passano su rocce che rilasciano questo elemento chimico. I bacini del Gange e del Brahmaputra in India sono fra le regioni più vaste del pianeta interessate da questo problema. Ma l’acqua contaminata da arsenico è un problema anche in Italia e, per esempio, riguarda quasi un milione di persone fra Toscana e Lazio.

“Dal punto di vista chimico l’arsenico si presenta in diverse forme – dice Christian Silvio Pomelli – la membrana sviluppata nell’ambito del nostro studio si è dimostrata particolarmente efficace anche nei confronti dell’arsenico III o arsenito, che in generale è anche la forma più difficile da rimuovere e la più tossica”.

Christian Silvio Pomelli
Christian Silvio Pomelli

L’arsenico è uno dei dieci contaminanti con il maggior impatto ambientale secondo la World Health Organization. La disponibilità di acqua potabile di buona qualità è sempre di più un tema all’attenzione dell’opinione pubblica mondiale. La ricerca che ha portato alla realizzazione della membrana è iniziata nel 2017 ed è andata estendendosi negli anni anche per la necessità di coordinare i tanti ricercatori sparsi in diversi continenti. Per affrontare la questione a livello globale, la collaborazione è stata infatti estesa in campo internazionale arrivando ad assemblare un gruppo di lavoro di dimensione planetaria. Per l’Italia, oltre all’Università di Pisa, hanno collaborato il professore Bartolo Gabriele e la professoressa Raffaella Mancuso del Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche dell’Università della Calabria, e il gruppo di ricerca di Alberto Figoli Francesco Galiano dell’Istituto per la Tecnologia delle Membrane del CNR di Rende (CS).

L’articolo sulla prima membrana bio-ispirata che rende potabili le acque contaminate da arsenico, pubblicato su Nature Water, è dedicato alla memoria della professoressa Cinzia Chiappe (1960-2019), fondatrice del gruppo “Liquidi Ionici” e figura importante nel campo della Green Chemistry in campo italiano ed internazionale.

 

Testo e foto dall’Unità Comunicazione Istituzionale dell’Università di Pisa.

EMERGENZA QUALITÀ DELL’ARIA NELLA REGIONE VENETO

Le politiche ambientali finora applicate non sono sufficienti per un ambiente salubre

Pubblicato su «Atmospheric Environment» con il titolo “Long time series analysis of air quality data in the Veneto Region (Northern Italy) to support environmental policies” – condotto da ricercatori e tecnici delle Università di Padova, Venezia,  Cagliari e dell’Agenzia Regionale per la Prevenzione e Protezione Ambientale del Veneto (ARPAV) in cui si  evidenzia in modo definitivo come le attuali misure di contenimento promosse dalle politiche ambientali, rivolte principalmente al settore del traffico e spesso attuate in modo occasionale (es. chiusure domenicali del traffico), siano solo parzialmente efficaci nel migliorare la qualità dell’aria.

L’inquinamento atmosferico costituirà, se non lo sta già facendo, l’impatto ambientale più rilevante sull’ecosistema nel prossimo futuro, come rilevato da diversi studi disponibili nella letteratura di settore. Ad esempio, uno studio di carattere sanitario riporta che il tasso annuale di incremento di mortalità in Europa per inquinamento dell’aria è di 790.000 unità, pari ad un tasso specifico di mortalità di 133 su 100.000 abitanti e che, conseguentemente, l’attesa di vita media possa ridursi di circa 2,2 anni [1]. Più in particolare secondo i dati che emergono dalla ricerca “European city air quality viewer” [2], l’agenzia Europea per l’Ambiente ha evidenziato che tra le 15 città più inquinate d’Europa per il parametro polveri sottili ci sono Padova, Venezia, Vicenza, Verona e Treviso.

Lo studio appena pubblicato sulla prestigiosa rivista «Atmospheric Environment» dal titolo “Long time series analysis of air quality data in the Veneto Region (Northern Italy) to support environmental policies” – condotto da ricercatori e tecnici delle Università di Padova, Ca’ Foscari Venezia, Cagliari e dell’Agenzia Regionale per la Prevenzione e Protezione Ambientale del Veneto (ARPAV) – ha indagato in modo sistematico serie storiche di 10 anni di dati sulla qualità dell’aria (dal 2011 al 2021) nella regione Veneto per comprendere l’influenza di specifici fattori sulla qualità dell’aria come: i processi naturali (condizioni meteorologiche), le politiche ambientali, alcune attività antropiche limitate a determinati giorni dell’anno (ad esempio, i fuochi d’artificio di Capodanno e i tradizionali falò dell’Epifania) e le misure di emergenza sanitaria dovute al COVID-19 pandemia.

Alberto Pivato qualità aria Regione Veneto
Alberto Pivato

«I risultati della nostra ricerca – spiega il professor Alberto Pivato del Dipartimento di Ingegneria civile e ambientale dell’Università di Padova e autore dello studio – hanno permesso di delineare i meccanismi che influenzano la qualità dell’aria nella Pianura Padana e di evidenziare in modo definitivo come le attuali misure di contenimento promosse dalle politiche ambientali, rivolte principalmente al settore del traffico e spesso attuate in modo occasionale (es. chiusure domenicali del traffico), siano solo parzialmente efficaci nel migliorare la qualità dell’aria. In particolare, per raggiungere gli obiettivi di riduzione delle PM10, è necessario integrare gli attuali piani di miglioramento della qualità dell’aria con misure strutturali più stringenti volte al controllo delle emissioni degli impianti di riscaldamento domestico, nonché promuovere politiche di efficienza energetica negli edifici e pratiche agricole più sostenibili. Con l’imminente applicazione del nuovo Green Deal europeo per la qualità dell’aria – continua Alberto Pivato – il rispetto dei limiti normativi diventerà sempre più difficoltosa nella Regione Veneto ed è per questo che abbiamo pensato di promuovere per questa primavera un momento di incontro e di riflessione per discutere delle migliori strategie da implementare».

Link alla ricerca: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2023.119610

Titolo: titolo “Long time series analysis of air quality data in the Veneto Region (Northern Italy) to support environmental policies” – «Atmospheric Environment» 2023

Autori: Alberto Pivato, Luca Pegoraro, Mauro Masiol, Erick Bortolazzo, Tiziano Bonato, Gianni Formenton, Giovanna Cappai, Giovanni Beggio, Rosa Arboretti Giancristofaro.

 

Testo e foto dall’Ufficio Stampa dell’Università degli Studi di Padova

PROGETTO DI RICERCA “CONTARINE”

Università di Padova, Etra SpA e Acque del Chiampo SpA per la valutazione dei nuovi contaminanti

 Nuovi protocolli per rispondere in modo dinamico e flessibile alla gestione dei contaminanti emergenti, sfruttando le possibilità offerte dalle nuove tecnologie in ambito analitico-ambientale, e integrando le conoscenze per potenziare in modo condiviso i metodi e i sistemi di monitoraggio più adeguati alla tutela della qualità delle fonti idropotabili anche per rispondere alle crescenti richieste dei cittadini. Per migliorare la tutela della salute dell’uomo e dell’ambiente grazie alla completezza della sorveglianza, all’utilizzo di un reale approccio preventivo e alla tempestività di intervento

contaminanti emergenti Progetto Contarine
Il nuovo Progetto di ricerca CONTARINE: “CONTAminanti emergenti: nuovi protocolli analitici per la valutazione del RIschio chimico NEi corpi idrici veneti”. Foto di Yogendra Singh

Ottimizzare protocolli analitici in grado di identificare sostanze chimiche, sia di origine naturale sia antropica, non oggetto di ordinario controllo ma possibili contaminanti dell’acqua: questi gli obiettivi del Progetto “CONTAminanti emergenti: nuovi protocolli analitici per la valutazione del RIschio chimico NEi corpi idrici veneti”, in particolare nelle fonti idropotabili.

Coinvolti il Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Padova insieme a Etra SpA e Acque del Chiampo SpA, gestori idrici delle province di Padova e Vicenza che hanno cofinanziato la ricerca con 50 mila euro ciascuno, insieme all’Università di Padova. Il progetto avrà una durata di 24 mesi e ambisce a proporsi come modello metodologico di approccio su ampia scala.

Una collaborazione vincente

Si tratta di un esempio virtuoso di collaborazione tra Università di Padova e gestori idrici del Veneto che si distinguono per il costante interesse verso la ricerca scientifica, convinti che possa risolvere o, meglio, prevenire le emergenze idropotabili.

«Siamo orgogliosi di essere parte di un progetto scientifico innovativo e originale che si propone di offrire dei protocolli operativi a tutela della salute dell’uomo e dell’ambiente e che ci auguriamo possa diventare un modello non solo nei nostri ambiti territoriali – spiegano i presidenti di Etra SpA, Flavio Frasson e di Acque del Chiampo SpA, Renzo Marcigaglia –. Questo progetto è per noi molto importante: ci permetterà di aumentare la conoscenza dello stato di qualità delle nostre fonti, di valutare l’efficienza dei nostri processi e l’eventuale necessità di introdurne di nuovi per il possibile abbattimento di contaminanti emergenti. Non basta, infatti, limitarsi alla semplice descrizione del problema ambientale, ma bisogna individuare le soluzioni tecniche di contenimento delle contaminazioni, azioni queste che potrebbero ricadere al di fuori del nostro ambito di azione (ad esempio azioni di tutela delle aree di salvaguardia). Mettiamo a disposizione la nostra conoscenza del territorio, i dati, le informazioni e l’accesso alla rete impiantistica, indispensabili per il lavoro dei ricercatori. La ricerca vuole essere, poi, uno stimolo alla condivisione di informazioni e dati tra i soggetti che, in diversi ambiti di competenza, operano monitoraggi a protezione del territorio e della salute».

I “nuovi” contaminanti

Basandoci sull’approccio preventivo dei Piani di Sicurezza dell’Acqua (PSA, Water Safety Plan), il piano di monitoraggio analitico viene elaborato in funzione di un’analisi del rischio sito-specifica. L’ identificazione e quantificazione di contaminanti emergenti risulta, però, essere molto complessa, richiedendo tecnologie analitiche avanzate; queste sostanze infatti sono spesso presenti in tracce e non si dispone in molti casi di una metodica standardizzata per la loro determinazione.

In generale, per molti contaminanti emergenti le informazioni sulla distribuzione, concentrazione e impatto sull’ambiente sono ancora insufficienti nella letteratura scientifica. Inoltre, la mancanza o la presenza di dati ecotossicologici o tossicologici incompleti impedisce la corretta valutazione dei rischi associata all’esposizione animale o umana. Di conseguenza, per il Regolatore risulta difficile determinare e stabilire i limiti massimi di concentrazione nello scarico delle acque reflue, nell’acqua potabile e nell’ambiente in generale e, quindi, controllarne le vendite e l’utilizzo.

I risultati attesi

«Il progetto permetterà di implementare metodi analitici innovativi per il monitoraggio delle fonti idropotabili – spiega la professoressa Sara Bogialli del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Ateneo patavino e coordinatrice scientifica del progetto –. Le analisi integrate potranno evidenziare la presenza di alcuni composti chimici non noti in relazione ai monitoraggi convenzionali, anche caratteristici di alcuni scenari di contaminazione del territorio (ad esempio farmaci da strutture ospedaliere, pesticidi da attività agricole, prodotti di sintesi da industrie locali), da proporre come markers o traccianti. L’analisi chimica di tali markers potrà essere inserita nelle analisi oggetto di ordinario controllo dei laboratori degli enti gestori, fornendo uno strumento veloce e indipendente di controllo della qualità delle acque e dei trattamenti riferibile a contaminanti emergenti. Non solo, nel caso si evidenziasse la presenza di una significativa sorgente di contaminazione sarà possibile seguirne la variazione nella rete impiantistica, e l’eventuale efficienza dei processi di trattamento».

Gli esiti dell’indagine analitica saranno integrati dai gestori alle altre informazioni del sistema in loro possesso e serviranno per l’aggiornamento dell’analisi del rischio chimico all’interno del team del Piano di Sicurezza Acquedotto, in collaborazione con gli enti preposti e con il supporto scientifico dell’Università. Le informazioni ottenute dal progetto saranno inoltre utili per la definizione di protocolli che mirano a prevenire efficacemente emergenze idro-potabili dovute a parametri non oggetto di ordinario monitoraggio, per la valutazione di sistemi on-line e early-warning per intercettare precocemente eventi di contaminazioni e per l’eventuale ridefinizione delle zone di protezione delle aree di captazione delle acque.

Contaminanti emergenti: cosa sono?

I contaminanti emergenti sono sostanze chimiche di origine naturale o antropica, di recente scoperta o rivalutazione scientifica in vari comparti ambientali (es. acque potabili, reflue, superficiali o sotterranee, etc.), considerati potenzialmente tossici, persistenti o bioaccumulabili, e quindi interferenti con i normali processi biologici coinvolti nel metabolismo di un essere vivente. Comprendono diverse classi di sostanze chimiche, spesso marcatori di presenza antropica come prodotti farmaceutici e per la cura personale (Personal Care Products, PCPs), interferenti endocrini, sostanze perfluorurate (es. PFAS), pesticidi, plastificanti, ritardanti di fiamma. Tra i contaminanti emergenti si collocano anche sostanze non antropogeniche, come vari composti naturali quali tossine di origine animale, vegetale o batterica. Tra i principali effetti negativi sulla salute umana imputabili all’esposizione a queste sostanze chimiche, ci sono la disregolazione e modificazione dei normali processi fisiologici, alterazioni dei processi riproduttivi e di sviluppo, aumento dell’incidenza di cancro e sviluppo di batteri resistenti agli antibiotici.

 

Testo dall’Università degli Studi di Padova sul progetto CONTARINE.

Mobilità elettrica e home working riducono l’inquinamento urbano
Trasformando solo l’1% dei veicoli più inquinanti in elettrici, la riduzione delle emissioni sarebbe pari a quella ottenuta convertendo in elettrico il 10% di veicoli scelti casualmente. È uno dei risultati della ricerca, pubblicata su Nature Sustainability, condotta da Cnr-Isti e Sapienza Università di Roma nelle città di Firenze, Roma e Londra.

Roma inquinamento mobilità elettrica home working
Mobilità elettrica e home working riducono l’inquinamento urbano. Nella foto, traffico nella città di Roma, una delle tre città coinvolte nello studio. Foto di wal_172619

Quanto e cosa, gli individui che vivono in un’area urbana, respirano quotidianamente dipende da diversi fattori, ed è variabile nello spazio e nel tempo. Così come è molto variabile la responsabilità, delle auto, per quelle stesse emissioni a cui le persone sono esposte.

Alcune strade delle città, sono più inquinate di altre, e alcuni veicoli privati inquinano più di altri.

Lo studio dei ricercatori dell’Istituto di scienza e tecnologie dell’informazione del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isti) in collaborazione con il Dipartimento di ingegneria informatica, automatica e gestionale (Diag) della Sapienza Università di Roma ha evidenziato come in città come Roma e Firenze, ma anche a Londra, il 10% delle strade più inquinate può arrivare ad “ospitare” quasi il 60% delle emissioni veicolari di tutta la città, e, allo stesso modo, il 10% dei veicoli più inquinanti può arrivare ad essere responsabile per ben più della metà delle emissioni.

La ricerca sottolinea inoltre che rendendo elettrico anche solo l’1% dei veicoli privati più inquinanti in un centro urbano, la conseguente riduzione delle emissioni di CO2 sarebbe pari a quella ottenuta se una quantità 10 volte maggiore di veicoli scelti a caso fossero elettrici. Risultati analoghi si ottengono dall’applicazione dell’home working mirato ad evitare i viaggi sistematici casa-lavoro di una porzione della popolazione.

“Si tratta di una evidenza scientifica di quanto sia importante compiere scelte che siano informate”, commenta Mirco Nanni, ricercatore di Cnr-Isti che ha condotto lo studio e direttore del Kdd-Lab. “Misure come le cosiddette targhe alterne, ancora in voga fino a pochi anni fa, sono incredibilmente meno efficaci di politiche di riduzione delle emissioni che compiano invece scelte mirate, come i più recenti divieti alla circolazione dei veicoli particolarmente inquinanti, o eventuali incentivi all’elettrico, che dovrebbero, però, essere concepiti per chi inquina di più”.

Ma chi inquina di più? Si possono individuare dei comportamenti di mobilità, adottati con le nostre auto, che causano maggiori emissioni? “Dal nostro lavoro emerge che chi si sposta in modo più prevedibile, come nel tragitto casa-lavoro, è responsabile di una maggiore fetta di emissioni di chi ha, invece, un comportamento di mobilità più erratico ed imprevedibile”, spiega Luca Pappalardo ricercatore del Cnr-Isti e coordinatore dello studio.

Questo tipo di ricerche possono essere di aiuto ai decisori politici.

“Nel concepire politiche di riduzione delle emissioni veicolari che siano veramente efficaci e riescano, così, ad avere un impatto positivo sulle nostre città, bisogna conoscere il fenomeno in modo approfondito”, conclude Matteo Böhm, dottorando della Sapienza e autore dello studio. “Solo con scelte informate, infatti, si può ‘sapere dove colpire’, ed arrivare così ad ottenere il massimo risultato. La nostra speranza è che studi come questo possano aiutare a raggiungere questo obiettivo”.

Riferimenti:
Gross polluters and vehicles’ emissions reduction – Matteo Böhm, Mirco Nanni, Luca Pappalardo – Nature Sustainability (2022) https://doi.org/10.1038/s41893-022-00903-x

 

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

ERC 2020

INQUINAMENTO DA NANOPLASTICHE: MONICA PASSANANTI, RICERCATRICE UNIVERSITÀ DI TORINOVINCE UNO DEGLI STARTING GRANTS 2020

 

Il progetto della ricercatrice del Dipartimento di Chimica dell’Università di Torino ha ottenuto dall’organismo dell’Unione Europea un finanziamento di oltre 1.600.000 euro per i prossimi 5 anni.

Monica Passananti starting grants 2020 inquinamento nanoplastiche
Monica Passananti

Il 3 settembre 2020, lo European Research Council (ERC), organismo dell’Unione Europea che attraverso finanziamenti competitivi sostiene l’eccellenza scientifica, ha pubblicato la lista dei progetti che hanno vinto uno degli Starting Grants per l’anno 2020.

Su un totale di 3272 proposte, di cui 432 selezionate, tra le 20 italiane il progetto NaPuE – Impact of Nanoplastics Pollution on aquatic and atmospheric Environments di Monica Passananti, ricercatrice del Dipartimento di Chimica dell’Università di Torino e docente di chimica ambientale, che ha ottenuto un finanziamento di 1.624.751 euro per i prossimi 5 anni. Il progetto studierà l’impatto delle nanoplastiche sull’ambiente determinando come queste possano interagire con le componenti abiotiche nell’acqua marina e nell’atmosfera e come possano modificare con i processi naturali.

 L’inquinamento da plastica raggiunge le più remote aree della Terra: detriti plastici sono stati trovati quasi ovunque dalle Alpi all’Antartide e anche nell’atmosfera. Tra questi contaminanti ci sono le cosiddette nanoplastiche, non visibili ad occhio nudo, che possono essere prodotte attraverso la degradazione di pezzi di plastica più grandi o possono entrare direttamente nell’ambiente a causa di uno smaltimento non corretto.

Ancora poco si conosce su come agiscono le nanoplastiche nell’ambiente e la loro presenza negli oceani è stata dimostrata solo di recente, pertanto i rischi ambientali e sanitari non sono ancora definiti. A causa della piccola dimensione e della grande superficie esposta su cui si dispongono, le interazioni delle nanoplastiche con le specie chimiche e le forme di vita presenti in natura, possono essere significativamente differenti rispetto ai detriti più grandi.

Il progetto, che si svilupperà in cinque anni, si svolgerà presso l’Università di Torino e l’Università di Helsinki in Finlandia e si avvarrà di esperimenti di laboratorio per determinare cosa producono le nanoplastiche, quando reagiscono con la luce solare e le specie chimiche in acqua di mare e nell’atmosfera. Svilupperà una procedura di raccolta e analisi, attraverso la spettrometria di massa e tecniche di misurazione degli aerosol, un passo cruciale per analizzare quanto le nanoplastiche siano presenti nell’ambiente. Infine, valuterà il loro potenziale impatto sui processi fotochimici naturali, sugli scambi mare-atmosfera e sul ciclo del carbonio.

La ricerca fornirà importanti informazioni sulla reattività e sui meccanismi di trasformazione delle nanoplastiche nell’ambiente. I risultati saranno fondamentali per comprendere quale sia l’impatto sull’ecosistema dell’inquinamento da nanoplastiche e saranno decisivi nello sviluppare strategie per risolvere i problemi relativi all’inquinamento da plastica.

 “Penso che questo progetto e in generale la ricerca sull’impatto delle plastiche sull’ambiente sia importante – ha dichiarato la professoressa Monica Passananti – perché l’inquinamento da plastica è un problema globale, infatti piccoli frammenti sono stati trovati anche nelle aree più remote della Terra. Spesso l’attenzione è focalizzata sui detriti grandi e visibili che inquinano i nostri suoli e mari, tuttavia il problema dell’inquinamento da nanoplastiche è spesso sottovalutato. Non sono visibili ad occhio nudo, ma il fatto che siano così piccole le rende potenzialmente più pericolose per l’ecosistema”.

Il nuovo riconoscimento dell’European Research Council alla professoressa Monica Passananti – ha dichiarato il Rettore Stefano Geuna – conferma ancora una volta l’eccellenza del lavoro dei ricercatori del nostro Ateneo nei diversi ambiti disciplinari. Studiare l’inquinamento delle nanoplastiche è oggi fondamentale per lo sviluppo sostenibile del pianeta e per ridurre i rischi ambientali e l’impatto sulla salute”.


Testo e foto dall’Università degli Studi di Torino sull’ottenimento di uno degli Starting Grants dell’ERC da parte del progetto NaPuE sull’inquinamento da nanoplastiche, di Monica Passananti.