(Giacomo Al. Gerosa, Angelo Finco, Riccardo Marzuoli, Maria Chiesa)

L’attività di ricerca è di tipo prevalentemente sperimentale ed opera al confine tra la fisica dell’atmosfera, l’ecologia e l’ecotossicologia.

Lo studio degli scambi di gas ed energia tra vegetazione e l’atmosfera circostante è studiato a vari livelli.

È possibile operare in condizioni di campo studiando il comportamento di interi ecosistemi (agricoli o forestali) utilizzando tecniche di micrometeorologia, una branca della fisica dell’atmosfera che studia i moti, prevalentemente turbolenti che avvengono negli strati più bassi dell’atmosfera.

Un altro approccio consiste nel valutare gli effetti di inquinanti sulla vegetazione costruendo ambienti controllati dove vengono alterate le condizioni ambientali, aumentando o diminuendo la concentrazione degli inquinanti.
 

Scambi gassosi tra atmosfera e vegetazione

1. Micrometeorologia - Gli scambi gassosi tra vegetazione ed atmosfera a livello di ecosistema sono strettamente legati ai moti turbolenti e alla termodinamica dello strato limite planetario. Lo studio dei flussi di calore latente, rilasciato mediante la raspirazione vegetale, e di calore sensibile costituisce un passaggio fondamentale per la comprensione di questi fenomeni.
   Grazie a tecniche di micrometeorologia come l’eddy covariance è possibile determinare la quantità di inquinanti, ad esempio l’ozono, che un ecosistema, agricolo o forestale, assorbe e valutarne gli effetti sulla vegetazione. I risultati di questo tipo di ricerca sono utilizzati per la validazione di modelli di deposizione di ozono per la stima dei livelli critici per la vegetazione. Con la medesima tecnica di misura è possibile inoltre determinare gli scambi di anidride carbonica e di altri gas serra.
2. Ecotossicologia - La determinazione degli effetti dell’ozono sulla vegetazione può avvenire anche in ambiente controllato: in serre a cielo aperto dove la concentrazione di ozono viene ridotta mediante filtri ai carboni attivi o mediante sistemi di fumigazione in aria libera.
   Mediante modelli viene determinata la quantità di ozono assorbita per via stomatica ed è possibile così confrontare gli effetti in relazione a differenti assorbimenti di ozono.
   La determinazione degli effetti avviene mediante misure di efficienza fotosintetica, con indici radiometrici o valutando l’assimilazione di carbonio o cali di resa in biomassa, frutti, granella o altri parametri qualitativi. Entrambi i sistemi utilizzati per creare un ambiente controllato sono sviluppati appositamente per questo tipo di ricerche in collaborazione con il laboratorio di elettronica del nostro Dipartimento.
    

Qualità dell’aria

Il nostro gruppo di ricerca si occupa anche di studi della qualità dell’aria, utilizzando anche il laboratorio mobile in dotazione al Dipartimento.
Grazie ad esso è possibile effettuare misure dei principali inquinanti sottoposti a controlli per legge. Tali misure trovano una applicazione nelle valutazioni di impatto ambientale. È possibile fornire anche un profilo di concentrazioni integrando queste misure con semplici misure micrometeorologiche. Sono inoltre prodotte mappe di rischio a partire da misure di concentrazione di inquinanti mediante tecniche di geostatistica.
 

Parole chiave

• scambi di energia e gas tra vegetazione e atmosfera
• flussi turbolenti
• deposizione di inquinanti
• effetti degli inquinanti sulla vegetazione
• Sustainable energy
• Urban air pollution
   

Responsabili

• Giacomo Gerosa (giacomo.gerosa@unicatt.it)
   

Collaborazioni nazionali ed internazionali

• ACCENT-Plus, network of excellence (UE)
• ICP Vegetation, UN/ECE
• Centre for Ecology and Hydrology, Edinburgh (UK)
• CIEMAT, Madrid (S)
• Stockholm Environment institute at York (UK)
• INRA, Grignon (F)
• CRA - Research Unit for Agriculture in Dry Environments (SCA), Bari (I)
• Department of Environmental Biology, Sapienza University, Rome (I)
• Dept Agri-food Productions and Environmental Science, , University of Florence, (I)
• CNR-Istituto di Biologia Agroambientale e Forestale, Rome (I)
• Department of Crop, Food and Agro-environmental Sciences, University of Pisa, (I)
• Department of Crop, Food and Environmental Sciences, Università Cattolica, Piacenza (I)
• Department of Agricultural and Environmental Sciences, Production, Landscape, Agroenergy, University of Milan (I)
   

Principali pubblicazioni

• Gerosa G., Finco A., Boschetti F., Brenna S., and Marzuoli R., 2014. Measurements of Soil Carbon Dioxide Emissions from Two Maize Agroecosystems at Harvest under Different Tillage Conditions. The Scientific World Journal, vol. 2014, Article ID 141345, 12 pages, doi:10.1155/2014/141345
• Gerosa G., Marzuoli R., Finco A., Monga R., Fusaro I.,Faoro F., 2014.  Contrasting effects of water salinity and ozone concentration on two cultivars of durum wheat (Triticum durum Desf.) in Mediterranean conditions. Environmental Pollution 193, 13-21
• I. González-Fernández, E. Calvo, G. Gerosa, V. Bermejo, R. Marzuoli, V. Calatayud, R. Alonso, 2014. Setting ozone critical levels for protecting horticultural Mediterranean crops: Case study of tomato. Environmental Pollution 185, 178-187
• G. Gerosa, A. Finco, R. Marzuoli, M. Ferretti, E. Gottardini, 2012., Errors in ozone risk assessment using standard conditions for converting ozone concentrations obtained by passive samplers in mountain regions, Journal of Environmental Monitoring 14, 1703-1709
• Giacomo Gerosa, Angelo Finco, Riccardo Marzuoli, Juha-Pekka Tuovinen, 2012. Evaluation of the uncertainty in the ozone flux effect modelling: from the experiments to the dose-response relationships, Atmospheric Environment, 54, 44-52
• Fowler, K. Pilegaard, M.A. Sutton, P. Ambus, M. Raivonen, J. Duyzer, D. Simpson, H. Fagerli, S. Fuzzi, J.K. Schjoerring, C. Granier, A. Neftel, I.S.A. Isaksenm, P. Laj, M. Maione, P.S. Monks, J. Burkhardt, U. Daemmgen, J. Neirynck, E. Personne, R. Wichink-Kruit, K. Butterbach-Bahl, C. Flechard, J.P. Tuovinen, M. Coyle, G. Gerosa, B. Loubet, N. Altimir, L. Gruenhage, C. Ammann, S. Cieslik, E. Paoletti, T.N. Mikkelsen, H. Ro-Poulsen, P. Cellier, J.N. Cape, L. Horvath, F. Loreto, U¨ . Niinemets, P.I. Palmer, J. Rinne, P. Misztal, E. Nemitz, D. Nilsson, S. Pryor, M.W. Gallagher, T. Vesala, U. Skiba, N. Brueggemann, S. Zechmeister-Boltenstern, J. Williams, C. O’Dowd, M.C. Facchini, G. de Leeuw, A. Flossman, N. Chaumerliac, J.W. Erisman, 2009. Atmospheric Composition Change: Ecosystems – Atmosphere interactions, Atmospheric Environment 43, 5193-5267
• Gerosa, G., Finco, A., Mereu, S., Marzuoli, R., and Ballarin-Denti, A., 2009. Interactions among vegetation and ozone, water and nitrogen fluxes in a coastal Mediterranean maquis ecosystem, Biogeosciences, 6, 1783-1798
• Riccardo Marzuoli, Giacomo Gerosa, Rosanna Desotgiu, Filippo Bussotti, Antonio Ballarin-Denti, 2009. Ozone fluxes and foliar injury development in the ozone-sensitive poplar clone Oxford (Populus maximowiczii x Populus berolinensis): a dose–response analysis. Tree physiology  29, 67-76 (doi:10.1093/treephys/tpn012 )
• G. Gerosa, Riccardo Marzuoli, Micol Rossini, Cinzia Panigada, Michele Meroni, Roberto Colombo, Franco Faoro and Marcello Iriti, 2008. L A flux-based assessment of the effects of ozone on foliar injury, photosynthesis, and yield of bean (Phaseolus vulgaris L. cv. Borlotto Nano Lingua di Fuoco) in open-top chambers. Environmental Pollution 157, 1727-1736  doi:10.1016/j.envpol.2008.06.028 
• Gerosa G., Marzuoli R., Desotgiu R., Bussotti F., Ballarin-Denti A., 2008. Visible leaf injury in young trees of Fagus sylvatica L. and Quercus robur L. in relation to ozone uptake and ozone exposure. An Open-Top Chambers experiment in South Alpine environmental conditions. Environmental Pollution 152, 274-284
• Gerosa G., Derghi F., Cieslik S., 2007. Comparison of Different Algorithms for Stomatal Ozone Flux Determination from Micrometeorological Measurements. Water Air & Soil Pollution 179, 309-321
• Gerosa G., Ferretti M., Bussotti F., Rocchini D., 2007. Estimates of ozone AOT40 from passive sampling in forest sites in South-Western Europe. Environmental Pollution 145, 629-635
• Gerosa G., Vitale M., Finco A., Manes F., Ballarin Denti A. and Cieslik S., 2005. Ozone uptake by an evergreen Mediterranean forest (Quercus ilex) in Italy. Part I: Micrometeorological flux measurements and flux partitioning. Atmospheric Environment 39, 3255-3266
• G. Gerosa,  S. Cieslik, A. Ballarin-Denti, 2003. Micrometeorological determination of time-integrated stomatal ozone fluxes over wheat: a case study in Northern Italy.  Atmospheric Environment 37 (6), 777-788