Il particolato atmosferico (PM) è considerato una delle principali fonti di preoccupazione per lo stato di qualità dell'aria poiché la sua presenza in atmosfera può avere ripercussioni negative sulla salute umana e sull'ambiente. Le strategie per il controllo e per la riduzione delle concentrazioni di PM passano attraverso attività di monitoraggio e di caratterizzazione chimica delle particelle emesse. Nel corso degli ultimi anni, diversi studi si sono focalizzati sul possibile utilizzo di sistemi biologici low-cost (specie vegetali arboree e ripariali per lo studio della deposizione fogliare, biomonitor come muschi e licheni) per costruire reti di monitoraggio fitte ed estese. Il presente progetto ha come obiettivi principali la valutazione dell'efficienza delle tecniche di biomonitoraggio attraverso strumenti innovativi di campionamento attivo di PM ad elevata risoluzione spaziale, lo studio della variabilità spaziale delle componenti chimiche del PM in aree urbane (Roma e Torino, Italia; Amersfoort, Paesi Bassi) e industriali (Terni, Italia Centrale) e l'analisi del potenziale ossidativo del PM campionato per valutare l'impatto delle diverse sorgenti emissive locali. Alla caratterizzazione chimica verranno affiancate analisi per la valutazione delle capacità ossidanti e del potenziale riducente del PM al fine di stimare la tossicità dei diversi composti rilasciati e la loro capacità di indurre stress ossidativo su organismi biologici. A tale scopo, verranno impiegati organismi modello (A. thaliana e C. elegans), bioindicatori (foglie, insetti, peli di animali) e matrici biologiche (urine, capelli, api, prodotti di alveare, foglie) per studiare la risposta biologica all'esposizione al PM.
L'identificazione dei profili di sorgente attraverso modelli di dispersione risulta abbastanza complicata in aree urbane e industriali particolarmente inquinate nelle quali le sorgenti di PM sono numerose e molto variabili tra loro. L'uso esclusivo dei modelli matematici richiede la conoscenza approfondita del comportamento ambientale dei composti utilizzati come traccianti chimici delle singole sorgenti emissive e la disponibilità di estesi database. Inoltre, è in ogni caso necessaria la validazione della capacità del modello di descrivere la realtà ed il fenomeno preso in considerazione. Per ottenere informazioni con maggiore rappresentatività, risulta di fondamentale importanza l'acquisizione di dati sperimentali attraverso campionamenti di PM. Purtroppo, campionamenti ad elevata risoluzione spaziale risultano troppo costosi se effettuati con i tradizionali sistemi di campionamento. Per questo motivo, negli ultimi anni diversi studi si sono focalizzati sul possibile utilizzo di sistemi low-cost per costruire reti di monitoraggio fitte ed estese per valutare la variabilità spaziale di inquinanti atmosferici. Tra queste tecniche di campionamento alternative troviamo specie vegetali arboree (Tilia spp., Quercus spp., Pinus spp., Platanus spp.) e ripariali (A. donax) per lo studio della deposizione fogliare e biomonitors come muschi e licheni (E. prunastri). L'affidabilità di questi sistemi di monitoraggio per campionamenti ad alta risoluzione spaziale non è mai stata verificata attraverso comparazione con tradizionali campionatori di PM. La loro efficienza per mappare la variabilità spaziale del PM e delle sue componenti chimiche su vaste aree urbane ed industriali non è mai stata propriamente valutata per mancanza di strumentazioni adatte. Ultimamente è stato sviluppato un nuovo dispositivo (HSRS, high spatial resolution samplers, FAI Instruments, Fonte Nuova, Roma) low-cost, automatico ed autoalimentato da energia solare, capace di effettuare campionamenti mensili a basso flusso di portata (0.5 lpm) su membrana filtrante. L'impiego del nuovo dispositivo permetterà la costruzione di reti di monitoraggio fitte ed estese che consentiranno di validare l'efficienza delle altre tecniche low-cost attraverso campionamenti attivi di PM ed analisi chimiche ad elevata risoluzione spaziale. Sarà inoltre possibile, attraverso le misure sperimentali, individuare i profili di sorgente nelle aree di studio urbane (Roma e Torino, Italia; Amersfoort, Paesi Bassi) e industriali (Terni, Italia Centrale) e sviluppare, implementare e validare i modelli di dispersione. L'applicazione dei saggi di potenziale ossidativo sulle polveri campionate in differenti aree geografiche, caratterizzate dalla presenza di diverse fonti di emissione antropiche (industrie, riscaldamento domestico, traffico veicolare), consentirà di individuare le specie chimiche del PM con elevate capacità ossidanti e di valutare l'impatto di diverse sorgenti emissive locali sulla popolazione. Inoltre, lo studio della capacità delle componenti chimiche del PM di indurre stress ossidativo in organismi biologici (A. thaliana e C. elegans) permetterà di identificare presumibili associazioni tra i valori di potenziale ossidativo, misurati con metodi acellulari ,e gli endpoinds di salute. Lo studio della validità di questi test come proxy della produzione di ROS in organismi biologici consentirà di valutare la loro affidabilità ed efficienza per stimare gli effetti tossicologici dei diversi inquinanti che compongono il PM.