L'esposizione al particolato atmosferico (PM) è strettamente collegata all¿insorgenza di patologie della salute umana. Lo studio del PM è fondamentale per una comprensione più dettagliata delle sue caratteristiche e per l'attuazione di strategie per il miglioramento della qualità dell'aria. Ultimamente, la ricerca scientifica nel campo in questione si è concentrata sullo studio dello stress ossidativo indotto dal PM in organismi biologici, ritenuto uno dei meccanismi biologici chiave nella generazione di effetti negativi. Tale capacità del PM è definita potenziale ossidativo (OP), generalmente misurata mediante l¿applicazione di saggi acellulari su campioni di PM. Tuttavia, numerosi studi hanno evidenziato la variabilità delle risposte in funzione delle condizioni operative di esecuzione dei test e, quindi, la necessità di protocolli standardizzati per rendere affidabili i confronti inter-laboratorio e ottenere dati rappresentativi. Il progetto di ricerca presentato si pone l¿obiettivo di approfondire gli equilibri redox delle specie native del PM che si instaurano durante le diverse fasi di trattamento e analisi dei campioni. Diverse procedure sperimentali saranno applicate su campioni identici di PM, raccolti in parallelo durante diverse campagne di monitoraggio, le cui prestazioni saranno confrontate per identificare l¿influenza delle condizioni operative di applicazione dei test sui risultati ottenuti. La capacità di queste misure acellulari di simulare la reale induzione di stress ossidativo in sistemi biologici verrà valutata mediante confronto con endpoints biologici su organismi modello e bioindicatori.
Un¿ulteriore finalità del presente progetto di ricerca è la valutazione delle tecniche di biomonitoraggio attraverso il confronto con le convenzionali tecniche di campionamento attivo di PM, con l¿obiettivo di validarne l'efficienza e, di conseguenza, costruire reti di monitoraggio che forniscano raccolte di dati a elevata risoluzione spaziale e temporale.
La variabilità delle risposte dei saggi acellulari di potenziale ossidativo in funzione delle condizioni operative adottate rappresenta una criticità nel campo della valutazione della qualità dell¿aria. La mancanza di protocolli standardizzati e di concordanza sulle risposte dei test, infatti, rende poco affidabile il confronto tra risultati inter-laboratorio e difficile uno studio mirato riguardo la correlazione tra inquinamento atmosferico ed effetti sulla salute umana e ambientale. Il progetto di ricerca presentato si focalizzerà sullo studio delle condizioni operative che maggiormente influenzano le misure di potenziale ossidativo, la cui azione verrà valutata con l¿applicazione simultanea su campioni identici, provenienti da diverse campagne di monitoraggio. Dallo studio deriveranno informazioni concrete riguardo le procedure operative più idonee per il trattamento dei campioni di PM e per l¿esecuzione dei saggi di potenziale ossidativo. Inoltre, verranno approfondite le proprietà redox delle specie reattive native del PM, responsabili del potenziale ossidativo e, presumibilmente, degli effetti negativi sulla salute umana e sull¿ambiente.
L'applicazione dei saggi di potenziale ossidativo sulle polveri campionate in differenti siti di campionamento, caratterizzati dalla presenza di peculiari fonti di emissione antropiche, consentirà sia di individuare le specie chimiche del PM con elevate capacità ossidanti, sia e di valutare l'impatto delle diverse sorgenti sulla salute umana e ambientale. Inoltre, lo studio della capacità delle componenti chimiche del PM di indurre stress ossidativo in organismi biologici potrà permettere lo studio di presumibili correlazioni tra le misure di potenziale ossidativo, ottenute con metodi acellulari, e gli endpoinds di salute. Lo studio della validità di questi test come indicatori della produzione di ROS in organismi biologici consentirà di valutare le loro affidabilità e rappresentatività per la stima degli effetti tossicologici delle diverse componenti del PM.
Per ottenere informazioni rappresentative sul potenziale ossidativo, appare di fondamentale importanza l'acquisizione di dati sperimentali da campionamenti di PM a elevata risoluzione spaziale, costosi se effettuati con i tradizionali sistemi di campionamento attivo, meno limitanti se raccolti attraverso tecniche di monitoraggio low-cost. Per questo motivo, negli ultimi anni diversi studi si sono focalizzati sul possibile impiego di metodi alternativi che prevedano l¿uso di organismi biologici come biocampionatori. Tra queste, le specie vegetali arboree (Quercus spp., Platanus spp.) emergono come idonee per lo studio della deposizione fogliare del PM. Tuttavia, l'affidabilità di questi sistemi di monitoraggio per campionamenti ad alta risoluzione spaziale non è mai stata verificata attraverso comparazione con tradizionali campionatori attivi di PM. Il progetto di ricerca presentato si prefissa quindi l¿obiettivo di valutare le prestazioni di biocampionatori selezionati sia per la valutazione delle concentrazioni di elementi inquinanti costituenti il PM depositato sulle foglie, sia per la misura del potenziale ossidativo. Inoltre, l¿integrazione di dati eco-fisiologici e di chimica ambientale permetterà l¿individuazione di indicatori di esposizione delle specie vegetali, la stima del danno alla vegetazione da pressione ossidativa esercitata dal PM e, infine, la concreta possibilità di costruire estese reti di monitoraggio low-cost e in grado di fornire un robusto database per studi sulla qualità ambientale.