Le proprietà magnetiche delle foglie e dei licheni per il monitoraggio della qualità dell’aria

Un team di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e dell’Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale della Regione Lazio (ARPA Lazio) ha analizzato i licheni campionati a Roma nel 2017 in via di Salone, una zona caratterizzata da molteplici sorgenti di inquinamento atmosferico, tra cui frequenti combustioni abusive all’aperto. La ricerca, pubblicata sulla rivista Science of the Total Environment del gruppo Elsevier, ha evidenziato le proprietà dei licheni in qualità di recettori e accumulatori di polveri sottili.
“Le polveri sottili”, spiega il tecnologo dell’INGV Aldo Winkler, “sono costituite da sostanze micrometriche sospese in aria, presenti in atmosfera per cause naturali o antropiche. Di solito, quando si parla di particolato sottile, ci si riferisce al cosiddetto PM10, costituito da particelle dal diametro uguale o inferiore a 10 millesimi di millimetro. Oggi si presta attenzione a polveri di dimensioni ancora minori, il PM2.5, e persino nanometriche, le più pericolose. In questo studio sono stati analizzati licheni autoctoni e trapiantati nella zona studiata interpretandoli – appunto – come recettori e accumulatori di PM”.
Considerando l’impatto di queste particelle sulla salute e sul benessere della popolazione, negli ultimi anni si sono diffuse metodologie innovative di ricerca e analisi sul PM, tra cui quelle utilizzate in questo studio, che sono complementari all’utilizzo delle centraline.
“Il PM può comprendere una frazione magnetica derivante da processi di combustione – per esempio nel caso di emissioni industriali e veicolari – e di abrasione, come per i freni e le rotaie”, prosegue l’esperto. “Il biomonitoraggio con metodi magnetici consiste nel considerare foglie e licheni come collettori di particolato atmosferico che ne modifica sensibilmente le proprietà magnetiche, fornendo così una rapida indicazione dell’inquinamento atmosferico da polveri sottili e consentendo la differenziazione tra PM derivante da sorgenti naturali da quello derivante da sorgenti antropiche. Il confronto tra proprietà magnetiche, analisi chimiche e osservazioni al microscopio elettronico” prosegue Aldo Winkler, “ha permesso di delineare, nei licheni campionati, l’importante accumulo di particolati magnetici micrometrici, a livello compositivo simili alla magnetite, legati alla presenza di metalli pesanti quali rame, zinco, nichel, cromo e piombo. Questi risultati ribadiscono l’elevato grado di antropizzazione della zona studiata, caratterizzata da molteplici sorgenti di inquinamento”, conclude l’esperto.
Le misurazioni di magnetismo ambientale, effettuate presso il Laboratorio di Paleomagnetismo dell’INGV, sono rapide e a costi contenuti; in ambito urbano, focalizzando l’interesse sul traffico, le ricerche proseguono in collaborazione con il Dipartimento di Biologia Ambientale dell’­­­­­Università degli Studi di Roma Sapienza, relazionando le misurazioni magnetiche ai tratti funzionali delle foglie di leccio campionate in aree urbane soggette a intenso traffico veicolare.­­
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.06.526

Abstract
Combined magnetic, chemical and morphoscopic analyses on lichens from a complex anthropic context in Rome, Italy

Aldo Winkler, Chiara Caricchi, Maurizio Guidotti, Malgorzata Owczarek, Patrizia Macrì, Manuela Nazzari, Antonio Amoroso, Alessandro Di Giosa, Stefano Listrani

Native and transplanted lichens were analyzed as bioaccumulators of airborne particulate matter (PM) in an eastern district of Rome, Italy, where frequent fraudulent fires are set to recover metals, mostly copper, from waste electrical and electronic equipment (WEEE). The presence of native lichens was scarce, due to the drought of spring-summer 2017, thus, sampling was extended to a neighboring area for toughening the dataset to a similar context. The magnetic analyses revealed intense properties connected to the anthropic complexity of the zone, where industrial, traffic and arson-related dusts are emitted and bio-accumulated. Magnetic and chemical analyses were compared, leading to significant linear correlations between the concentration dependent magnetic parameters (susceptibility, saturation magnetization and saturation remanence) and the concentration of heavy metals, among which copper, chrome, lead and zinc. Moreover, selected magnetic particles were chemically and morphologically characterized by Scanning Electron Microscope and Energy Dispersion System microanalyses. Magnetic particles resulted incorporated into the lichens’ tissues and their composition, morphology and grain size strongly supported their anthropogenic, mostly combustion-related, origin. Even if, given the complexity of the area, it was not feasible to fully discriminate the multiple anthropogenic sources, magnetic biomonitoring of lichens, especially when combined with microtextural and compositional analyses, confirmed to be an excellent methodology for a rapid characterization of environmental pollution.