Tematiche di ricerca in 

 PROSPEZIONI GEOCHIMICHE E ANALISI DI RISCHIO AMBIENTALE 

 
 
Ricercatori non-strutturati: Dott. Rosario Esposito (Assegnista), Dott. Antonio Cosenza (Contrattista), Dott. Angela Doherty (Assegnista di ricerca)
Dottorandi: Dott. Menghan Wang, Dott. Chengkai Qu, Dott. Carmela Rezza, Dott. Maria Clara Zuluaga, Dott. Giulia Minolfi
 
Il gruppo di ricerca si occupa prevalentemente della caratterizzazione della distribuzione di metalli e composti organici potenzialmente tossici nelle matrici ambientali come suolo, acqua, sedimenti, aria e, in minor misura, in matrici biologiche come prodotti agricoli e tessuti animali.
Uno degli obiettivi primari dell’attività di ricerca del gruppo e la definizione a scala regionale e locale dei tenori di fondo naturale (background) e attuale (Baseline) per metalli e metalloidi utilizzando sia le metodologie classiche della prospezione geo-mineraria sia metodi di analisi geo-statistica in ambiente GIS basati sulla geometria multifrattale.
Le analisi di rischio ecologico e sanitario vengono applicate ai dati ambientali prodotti sviluppando nuovi modelli operativi che, partendo da  metodologie consolidate come l’analisi di rischio sito-specifica, cercano di valutare, con l’ausilio anche dei GIS,  il rischio indotto dalla contaminazione ambientale a scala regionale in termini quantitativi considerando, tra l’altro, destinazioni d’uso del territorio e popolazione esposta.
 
Prospezioni geochimiche ambientali
Lo scopo principale delle prospezioni geochimiche è la ricostruzione a scala regionale o locale dei pattern di distribuzione spaziale delle concentrazione di elementi e di composti chimici nei suoli od in altre matrici ambientali come acqua, sedimenti ed aria. La prospezione geochimica, che nasce come mezzo di indagine di superficie per l’individuazione in profondità di risorse minerarie economicamente sfruttabili, è oggi lo strumento principale per la caratterizzazione e l’analisi delle condizioni ambientali di territori antropizzati o comunque soggetti a pressioni di origine antropica (agricoltura, industria, infrastrutture viarie, sfruttamento minerario, etc.).
La summa dei risultati di una prospezione geochimica a fini ambientali è spesso una cartografia di riferimento che permette, per ogni elemento o composto chimico indagato, di visualizzare rispetto al territorio oggetto di studio, le variazioni di concentrazione sia in forma discreta (Carte puntuali delle distribuzione) sia in forma spazialmente continua (Carta della distribuzione interpolata).
Uno degli utilizzi maggiormente avanzato dei risultati della prospezione geochimica è quello di derivare dai dati geochimici prodotti per un dato territorio, mediante l’applicazione di metodi di statistica classica e di geo-statistica avanzata (Es. Metodo multi-frattale), gli intervalli di concentrazione da tenere come riferimento (Background/Baseline) per l’eventuale ripristino ambientale in caso di processi localizzati o diffusi di inquinamento ambientale.
Nello specifico, il background geochimico o tenore di fondo naturale di un’area corrisponde proprio a quei valori di concentrazione dipendenti esclusivamente dalla natura geologica delle matrici ambientali, mentre il baseline o tenore di fondo attuale dipende sia dalla natura geologica sia dalla presenza sul territorio di sorgenti storiche e, generalmente, diffuse di contaminanti come, ad esempio, l’inquinamento dovuto alla mobilità autoveicolare.
 
Fig. 1 - Distribuzione interpolata delle concentrazioni di As, Cd, Cr e Cu nei sdeimenti fluviali del bacino del fiume Sarno in Campania.
 
Analisi di rischio ambientale
L’inquinamento ambientale è indiscutibilmente un processo in grado di alterare gli equilibri di un ecosistema. Spesso, però, il mero registro delle concentrazioni di un contaminante in una matrice ambientale non è sufficiente per definire il grado di impatto che il processo di contaminazione ha avuto sul contesto naturale coinvolto.
La presenza di una sorgente di contaminazione nel dominio spaziale di un determinato contesto ecologico fa sicuramente supporre la possibilità di un pericolo (Hazard) per il comparto ambientale interessato ma non è in grado di fornirci una stima del danno che effettivamente  la flora e la fauna possono subire in seguito all’esposizione ai contaminanti.
L’analisi di rischio ambientale rappresenta lo strumento che può fornisce proprio una misura quantitativa del danno possibile (rischio) a cui  un ecosistema o parti di esso vanno incontro.
L’analisi di rischio ambientale è spesso suddiisa in due branche principali:
·         Analisi di rischio ecologico il cui focus è l’impatto del processo inquinante su un intero ecosistema.
·         Analisi di rischio sanitario il cui focus sono gli effetti che la presenza di contaminanti nell’ambiente può avere sulla popolazione umana esposta.
L’analisi di rischio sanitario, tuttavia, è spesso orientata alla valutazione dei rischi per gli esseri umani a scala molto locale (analisi sito-specifica) e mancano strumenti o metodologie che permettano di affrontare le problematiche connesse alla presenza di inquinamento diffuso su aree antropizzate con estensione regionale e sub-regionale.
Lo sviluppo di metodologie analitiche che permettano di stimare il rischio sanitario ambientale anche a scala comunale o sovra-comunale è uno degli obiettivi maggiormente perseguiti dal gruppo di ricercatori del Dipartimento che si dedica a questa tematica di ricerca. 
 
Fig. 2 - A) Distribuzione dei valori medi degli Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) a scala comunale lungo la fascia costiera della regione Campania. B) Distribuzione dei valori medi del rischio sanitario ambientale per la popolazione adulta in seguito ad esposizione agli IPA presenti nei suoli della la fascia costiera della regione Campania.
 
Collaborazioni:
  • Prof. Enrico Dinelli (Università di Bologna, Ravenna, Italy)
  • Dott. Paolo Valera (Università di Cagliari, Cagliari, Italy)
  • Dott. Domenico Cicchella (Università del sannio, benevento, Italy)
  • Dr H. E. Belkin, Dr R. A. Ayuso, Dr N. Foley, U. S. Geological Survey, Reston, VA, USA.
  • Prof. Jose Miguel Nieto (Universidad de Huelva, Huelva, Spain)
  • Dr. Timo Tarvainen (Geological Survey of Finland, Espoo, Helsinki, Finland)
  • Dr. MartiyaSadeghi, (Geological Survey of Sweden, Uppsala, Sweden)
  • Alecos DemetriadesIGME (Institute of Geology and Mineral Exploration, Athens, Greece)
  • Prof. W. Lu, Prof. Shihua Qu, (University of Geosciences, Wuhan, Hubei, China)
  • IUGS/IAGC Task Group on Global Geochemical Baselines (http://www.globalgeochemicalbaselines.eu/)
  • Eurogeosurvey Geochemistry Expert Group (http://www.eurogeosurveys.org/topics/geochemistry)
 
Per ulteriori approfondimenti, anche sulle pubblicazioni scientifiche su questa tematica di ricerca, collegarsi al sito del Laboratorio di Geochimica Ambientale: http://www.fluidenv.unina.it/lga.htm
 
 
Pubblicazioni selezionate
1.         T. Tarvainen, M. Birke, C. Reimann, M. Poňavič, S. Albanese, 2014. 4 Arsenic Anomalies in European Agricultural and Grazing Land Soil. In: C. Reimann; M. Birke; A. Demetriades; P. Filzmoser; P.O'Connor (Eds.), Chemistry of Europe's Agricultural Soils. Part B: General Background Information and Further Analysis of the GEMAS Data Set. Schweizerbart Science Pubblishers, Stuttgart, Germany. pp. 81-88. ISBN 978-3-510-96847-3
2.         S. Albanese • B. Fontaine • W. Chen • A. Lim, C. Cannatelli • A. Piccolo • S. Qi • M. Wang, B. De Vivo, 2015. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the soils of a densely populated region and associated human health risks: the Campania Plain (Southern Italy) case study. Environmental Geochemistry and  Health, Vol. 37, pp.1–20
3.         D. Cicchella, S. Albanese, M. Birke,  B. De Vivo, W. De Vos, E. Dinelli, A. Lima,  P. J. O’Connor, I. Salpeteur, T. Tarvainen, 2014. 8 Natural Radioactive Elements Uranium, Thorium and Potassium in European Agricultural and Grazing Land Soil. In: C. Reimann; M. Birke; A. Demetriades; P. Filzmoser; P.O'Connor (Eds.), Chemistry of Europe's Agricultural Soils. Part B: General Background Information and Further Analysis of the GEMAS Data Set. Schweizerbart Science Pubblishers, Stuttgart, Germany. pp. 145-160. ISBN 978-3-510-96847-3
4.         S. Albanese, M.V.E. Taiani, B. De Vivo, A. Lima (2013). An environmental epidemiological study based on the stream sediment geochemistry of the Salerno province (Campania region, Southern Italy). JOURNAL OF GEOCHEMICAL EXPLORATION, vol. 131, pp. 59-66, ISSN: 0375-6742, doi: 10.1016/j.gexplo.2013.04.002
5.         D.  Cicchella,  L. Giaccio, A. Lima,  S. Albanese, A. Cosenza, D. Civitillo, B. De Vivo (2013). Assessment of the topsoil heavy metals pollution in the Sarno River basin, south Italy. ENVIRONMENTAL EARTH SCIENCES. doi: 10.1007/s12665-013-2916-8. ISSN: 1866-629
6.         T. Tarvainen, S. Albanese, M. Birke, M. Poňavič, C. Reimann, M. Andersson, A. Arnoldussen, R. Baritz, M.J. Batista, A. Bel-lan, D. Cicchella, A. Demetriades, B. De Vivo, E. Dinelli, W. De Vos, M. Duris, A. Dusza-Dobek, O.A. Eggen, M. Eklund, V. Ernstsen, P. Filzmoser, T.E. Finne, D. Flight, S. Forrester, M. Fuchs, U. Fugedi, A. Gilucis, M. Gosar, V. Gregorauskiene, A. Gulan, J. Halamić, E. Haslinger, P. Hayoz, G. Hobiger, R. Hoffmann, J. Hoogewerff, H. Hrvatovic, S. Husnjak, L. Janik, C.C. Johnson, G. Jordan, J. Kirby, J. Kivisilla, V. Klos, F. Krone, P. Kwecko, L. Kuti, A. Ladenberger, A. Lima, J. Locutura, P. Lucivjansky, D. Mackovych, B.I. Malyuk, R. Maquil, M.J. McLaughlin, R.G. Meuli, N. Miosic, G. Mol, P. Négrel, P. O’Connor, K. Oorts, R.T. Ottesen, A. Pasieczna, V. Petersell, S. Pfleiderer, C. Prazeres, U. Rauch,. Salpeteur, A. Schedl, A. Scheib, I. Schoeters, P. Sefcik, E. Sellersjö, F. Skopljak, I. Slaninka, A. Šorša, R. Srvkota, T. Stafilov, V. Trendavilov, P. Valera, V. Verougstraete, D. Vidojević, A.M. Zissimos, Z. Zomeni. (2013). Arsenic in agricultural and grazing land soils of Europe. APPLIED GEOCHEMISTRY, vol. 28, pp. 2-10, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.apgeochem.2012.10.005, ISSN: 0883-2927
7.         Albanese S., Iavazzo P., Adamo P., Lima A., De Vivo B. (2013). Assessment of the environmental conditions of the Sarno river basin (south Italy): a stream sediment approach. ENVIRONMENTAL GEOCHEMISTRY AND HEALTH, vol. 35, pp. 283-297, doi: 10.1007/s10653-012-9483-x, ISSN: 0269-4042
8.         M. Sadeghi, P. Petrosino, A. Ladengberger, S. Albanese, M. Andersson, G. Morris, A. Lima, B. De Vivo, A. Arnoldussen, R. Baritz, M.J. Batista, A. Bel-lan,M. Birke, D. Cicchella, A. Demetriades, E. Dinelli, W. De Vos, M. Duris, A. Dusza-Dobek, O.A. Eggen, M. Eklund, V. Ernstsen, P. Filzmoser, T.E. Finne,D. Flight, S. Forrester, M. Fuchs, U. Fugedi, A. Gilucis, M. Gosar, V. Gregorauskiene, A. Gulan, J. Halamić, E. Haslinger, P. Hayoz, G. Hobiger, R. Hoffmann, J. Hoogewerff, H. Hrvatovic, S. Husnjak, L. Janik, C.C. Johnson, G.Jordan, J. Kirby, J. Kivisilla, V. Klos, F. Krone, P. Kwecko, L. Kuti, J. Locutura, P. Lucivjansky, D. Mackovych, B.I. Malyuk, R.Maquil, M. McLaughlin, R.G. Meuli, N. Miosic, G. Mol, P. Négrel, P. O'Connor, K. Oorts,R.T. Ottesen, A. Pasieczna, V. Petersell, S. Pfleiderer, M. Poňavič, C. Prazeres, U. Rauch, C. Reimann, I. Salpeteur, A. Schedl, A. Scheib, I. Schoeters, P. Sefcik, E. Sellersjö, F. Skopljak, I. Slaninka, A. Šorša, R. Srvkota, T. Stafilov, T. Tarvainen, V. Trendavilov, P. Valera, V. Verougstraete, D. Vidojević, A.M. Zissimos, Z. Zomeni (2013). Ce, La and Y concentrations in agricultural and grazing-land soils of Europe. JOURNAL OF GEOCHEMICAL EXPLORATION, vol. 133, pp. 202-213, doi: 10.1016/j.gexplo.2012.12.007, ISSN: 0375-6742
9.         M. Wang, B. De Vivo, S. Albanese, A. Lima, W. Lu, F. Molisso, M. Sacchi (2013). Investigation on Inorganic Pollution Level in Surface Sediments of Naples and Salerno Bay. COMPUTATIONAL WATER ENERGY AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING, vol. 2, pp. 36-40, doi: 10.4236/cweee.2013.22B006, ISSN: 2168-1562
10.       E. Dinelli, A. Lima, S. Albanese, M. Birke, D. Cicchella, L. Giaccio, P. Valera, B. De Vivo (2012). Comparative study between bottled mineral and tap water in Italy. JOURNAL OF GEOCHEMICAL EXPLORATION, vol. 112, pp. 368-389, doi: 10.1016/j.gexplo.2011.11.002, ISSN: 0375-6742
10.       A. Lima, L. Giaccio, D. Cicchella, S. Albanese, M. Bove, G. Grezzi, R.A. Ayuso, B. De Vivo (2012). Atlante geochimico-ambientale del S.I.N. (Sito di interesse nazionale) litorale Domitio-Flegreo e Agro Aversano/Geochemical Environmental Atlas of S.I.N Domitio-Flegreo littoral and Agro Aversano. Aracne Editrice, Roma, 258 pp. ISBN: 978-8854851481
11.       Albanese S.,  Cicchella D. (2012). Legacy Problems in Urban Geochemistry. ELEMENTS, vol. 8 , pp. 423-428, doi: 10.2113/gselements.8.6.423, ISSN: 1811-5209
12.       E. Dinelli, A. Lima, S. Albanese, M. Birke, D. Cicchella, L. Giaccio, P. Valera, B. De Vivo (2012). Major and trace elements in tap water from Italy. JOURNAL OF GEOCHEMICAL EXPLORATION, vol. 112, pp. 54-75, doi: 10.1016/j.gexplo.2011.07.009, ISSN: 0375-6742
13.       S. Albanese, N. Breward, 2011. Sources of anthropogenic contaminants in the urban environment. In: Mapping the Chemical Environment of Urban Areas. Johnson C.C., Demetriades, A., Locutura, J. and Ottesen, R.T. (Editors). John Wiley Publishers, Chichester, UK, pp .116-127. ISBN 978-0-470-74724-7.
14.       Bove M.A., Ayuso R.A., De Vivo B., Lima A., Albanese S. (2011). Geochemical and isotopic study of soils and waters from an Italian contaminated site: Agro Aversano (Campania). JOURNAL OF GEOCHEMICAL EXPLORATION, vol. 109, pp. 38-50, doi: 10.1016/j.gexplo.2010.09.013, ISSN: 0375-6742
16.       Grezzi G., Ayuso R.A., De Vivo B., Lima A., Albanese S. (2011). Lead isotopes in soils and groundwaters as tracers of the impact of human activities on the surface environment: the Domizio-Flegreo Littoral (Italy) case study. JOURNAL OF GEOCHEMICAL EXPLORATION, vol. 109, p. 51-58, doi: 10.1016/j.gexplo.2010.09.12, ISSN: 0375-6742
16.       Lima, A., Albanese, S., Cicchella, D., 2005. Geochemical baselines for the radioelements K, U, and Th in the Campania region, Italy: A comparison of stream-sediment geochemistry and gamma-ray surveys. Applied Geochemistry, 20 (3), pp. 611-625.
17.       Lima, A., De Vivo, B., Cicchella, D., Cortini, M., Albanese, S., 2003. Multifractal IDW interpolation and fractal filtering method in environmental studies: An application on regional stream sediments of (Italy), Campania region. Applied Geochemistry, 18 (12), pp. 1853-1865.