Impeach - Impatti su ambiente, beni culturali e salute

Coordinatore: Alessandra Bonazza

Board: Francesca Costabile – Cristina Mangia

Impatti dei rischi naturali e antropici sull’ambiente, sulla salute umana e sul patrimonio culturale. Ricerca a beneficio della società.

Nonostante gli straordinari progressi in ambito ambientale, sul patrimonio culturale e sulle prospettive per la salute umana, sono emerse o permangono negli ultimi anni un numero crescente di sfide. Tutti concordano nel suggerire che sia giunto il momento per la scienza di stabilire nuove partnership di ricerca interdisciplinari e costruire nuove collaborazioni intersettoriali: per soddisfare le priorità odierne è necessario ripensare la scienza. In questo contesto, l’area tematica ImpEACHs mira ad affrontare le grandi sfide della società odierna in materia di impatto su ambiente, patrimonio culturale e salute umana, con un approccio multidisciplinare e integrato, che coinvolga attivamente le aree strategiche CAMEO (Clima e Meteorologia, modellistica e Osservazione della Terra) e CAFCA (Composizione atmosferica, forzanti climatiche e qualità dell’aria).

Rilevamento di parametri ambientali in situ e da remoto

• Valutazione dell’esposizione umana e distribuzione delle fonti
• Monitoraggio ambientale nei luoghi confinati e all’esterno (parametri climatici/microclimatici, inquinanti, aerosol biologico) per la protezione, gestione e uso sostenibile del patrimonio culturale e del paesaggio.

Modelli integrati meteo-idro-geologici e della qualità dell’aria per la mitigazione del rischio

• Migliorare la risoluzione spaziale dei modelli accoppiati globali e regionali, parametrizzazioni, schemi convettivi e microfisici che controllano le nuvole, rappresentazioni dei processi di superficie e scambio superficie-atmosfera
• Quantificare e ridurre l’incertezza nelle catene modellistiche (modelli globali-regionali-idrologici) mediante una riduzione di scala (downscaling) dinamica e/o statistica/stocastica.
• Modelli di qualità dell’aria: (i) modelli integrati chimici/di trasporto e valutazione dell’impatto, (ii) modelli numerici integrati, meteo-dispersione

Sviluppo di parametri di qualità dell’aria correlati alla salute

• Sviluppo di nuove metriche per caratterizzare gli inquinanti sia aerosol che gassosi (inclusi inquinanti non regolamentati, forzanti climatiche e allergeni) per migliorare la valutazione dell’impatto dell’inquinamento atmosferico sulla salute umana
• Sviluppo tecnologico di strumentazione per migliorare la valutazione dell’impatto dell’inquinamento atmosferico sulla salute umana

Impatto dell’inquinamento, dei cambiamenti climatici e microclimatici

• Attività di modellazione e sperimentazione per l’implementazione di strumenti (funzioni di danno, indicatori di vulnerabilità, mappe di rischio) per la tutela del patrimonio culturale e naturale
• Sviluppo di metodologie e tecnologie non invasive per la diagnosi e la valutazione dell’impatto antropico (ad esempio consumo energetico, rifiuti, mobilità, urbanizzazione) sul patrimonio culturale mobile e immobile
• Valutazione dei danni sui materiali che costituiscono il patrimonio culturale indotti dai cambiamenti dell’inquinamento, dal microclima e dai cambiamenti climatici
• Aerobiologia: variazione vegetazionale e il suo impatto sulla componente biologica aerodispersa in relazione ai fattori ambientali, all’inquinamento e ai cambiamenti climatici

Fonti energetiche alternative, materiali innovativi e sostenibilità ambientale

• Valutazione dell’impatto ambientale di materiali innovativi in termini di compatibilità, durabilità e sostenibilità per le loro applicazioni nel settore del restauro e nella conservazione del patrimonio culturale
• Valutazione di tecnologie/materiali innovativi per gli edifici storici e urbani finalizzati all’efficienza energetica, al miglioramento del comfort abitativo e alla riduzione delle emissioni inquinanti

Valutazione del rischio per il patrimonio culturale e il paesaggio

• Sviluppo di modelli per la valutazione del rischio su scenari complessi (centri storici, siti archeologici e paesaggi terrazzati) esposti a molteplici pericoli dovuti ai cambiamenti climatici
• Mappatura dei rischi per la tutela del patrimonio culturale e naturale esposto all’inquinamento e a condizioni meteorologiche estreme a breve, medio e lungo termine
• Raccomandazioni e linee guida per i decisori politici e i funzionari a supporto della gestione del rischio

Grand Challenges

1) Clima, inquinamento e impatti sulla salute (approccio “one-health”: uomo, animali, piante e ambiente)

L’inquinamento atmosferico, e in particolare quello associato al particolato fine (PM2.5, PM10), è considerato il principale fattore di rischio ambientale per la salute a livello globale, causando diversi milioni di decessi all’anno. Oggi viviamo una crisi di salute pubblica, per la quale è necessario sviluppare prove scientifiche significative per supportare lo sviluppo di nuove raccomandazioni, norme e politiche che tengano conto delle dimensioni fisiche, chimiche e biologiche della qualità dell’aria e le relative correlazioni.

Per affrontare il problema, questo tema di ricerca si concentra su quattro questioni principali. In primo luogo, mira a comprendere quali componenti degli aerosol atmosferici siano più tossiche per la salute umana, come caratterizzare e misurare queste specifiche componenti tossiche e quali fonti e processi siano responsabili del loro aumento sia negli ambienti esterni che interni.

In secondo luogo, si occupa di scienza dell’esposizione e della epidemiologia ambientale, per identificare e caratterizzare le correlazioni tra i modelli di esposizione agli inquinanti atmosferici e gli effetti acuti o cronici sulla salute; l’obiettivo è co-produrre risultati di epidemiologia ambientale che tengano conto del genere e della giustizia ambientale attraverso il coinvolgimento delle persone.

Un’altra area di studio mira a comprendere come i fattori meteorologici influiscono sulla correlazione tra inquinamento atmosferico e salute umana. Particolare attenzione viene data all’Isola di Calore Urbana (UHI), ovvero al ruolo delle ondate di calore estive nel potenziare l’effetto UHI, e al sistema di previsione UHI per l’impatto dei futuri scenari di cambiamento climatico.

Infine, esplora l’aerobiologia, le associazioni tra pollini aerodispersi, spore batteriche, fungine e/o i loro allergeni e i relativi effetti sulla salute (in ambienti indoor e outdoor) in relazione ai fattori ambientali, all’inquinamento e al cambiamento climatico.

2) Supporto alla gestione del rischio derivante da eventi climatici estremi in contesti urbani e costieri

Questo ambito di ricerca si propone di migliorare, attraverso un approccio multidisciplinare, la comprensione dei meccanismi con cui gli eventi meteorologici e idrogeologici estremi influenzano il territorio. L’integrazione delle competenze nel campo delle Scienze della Terra è finalizzata al progresso delle conoscenze e delle capacità previsionali nei seguenti ambiti:

-Valutazione delle soglie critiche di precipitazione, considerando parametri quali intensità, persistenza, frequenza e periodo di ritorno degli eventi estremi in caso di inondazioni.

-Caratterizzazione delle forzanti atmosferiche sulle dinamiche costiere, attraverso l’analisi della durata, dell’energia e della direzione del vento che trasferisce energia alla superficie marina, al fine di valutare l’impatto in caso di mareggiate sulla modifica della linea di costa o in generale sulla morfologia delle spiagge.

-Studio dei fattori climatici che contribuiscono all’innesco e alla propagazione degli incendi boschivi, con particolare attenzione alla combinazione di alte e persistenti temperature, bassa umidità relativa, scarse precipitazioni e venti sostenuti, che possono rappresentare un fattore di rischio per la silvicoltura, agricoltura e paesaggio.

3) Valutazione dell’impatto e quantificazione del danno su sistemi complessi a livello locale (paesaggi culturali, centri storici)

La tutela del patrimonio culturale e del paesaggio costituisce una priorità riconosciuta a livello nazionale e internazionale, con rilevanti implicazioni di natura economica, sociale e culturale. Per una gestione efficace dei rischi e dei processi di degrado, è necessaria una conoscenza approfondita delle caratteristiche dei materiali che compongono il patrimonio e delle loro interazioni con le forzanti ambientali. Questo tema di ricerca si concentra sull’analisi dei meccanismi di deterioramento fisico, chimico e biologico che riguardano l’interazione tra ambiente e patrimonio culturale, sia indoor che outdoor.

L’obiettivo principale è valutare i danni al patrimonio costruito e al paesaggio culturale a seguito dell’impatto dell’inquinamento atmosferico, incuria, microclima, cambiamenti climatici e eventi climatici estremi, a diverse scale spaziali e temporali. Le attività di ricerca mirano a fornire risultati e strumenti operativi per la salvaguardia e gestione del patrimonio culturale e naturale a rischio quando esposto a pericoli naturali, ambientali e antropici.

Le metodologie adottate includono la ricerca sperimentale (test e campagne di misura in campo e in laboratorio) e l’innovazione tecnologica attraverso lo sviluppo e la valutazione delle prestazioni di nuovi metodi e modelli per la valutazione dell’impatto e la quantificazione del danno. La conoscenza scientifica e l’innovazione tecnologica sono finalizzate a fornire strumenti pratici e di facile utilizzo per le parti interessate (stakeholders) nel campo della tutela, conservazione preventiva e gestione sostenibile del patrimonio culturale a rischio.

4) Sviluppo di strumenti per la preparazione e la prevenzione in risposta alle esigenze degli stakeholder

Questo ambito di ricerca è finalizzato a tradurre i risultati scientifici in strumenti operativi e raccomandazioni utili per supportare le autorità locali, i decisori politici e gli attori della governance territoriale nei processi di pianificazione, gestione e decisione. Le attività comprendono la valutazione della qualità dell’aria in ambienti esterni (gestione del verde urbano e pubblico, aree rurali e remote, comprese le aree polari e costiere) e interni (ambienti confinati, come spazi chiusi, luoghi di lavoro). Particolare attenzione è rivolta alla valutazione della qualità dell’aria in siti industriali e antropizzati, con particolare attenzione alle emissioni atmosferiche (incluse le emissioni fuggitive), alla dispersione delle ceneri vulcaniche e al bioaerosol (valutazione della qualità dell’aria indoor nei luoghi di lavoro e di vita). La creazione di dataset di riferimento e di alta qualità è finalizzata a supportare specificamente studi tossicologici ed epidemiologici.

Inoltre, viene fornito supporto per lo sviluppo di strumenti, raccomandazioni e linee guida orientati all’efficienza energetica negli edifici storici e al miglioramento della qualità dell’aria, con ricadute dirette sulla salute pubblica, la gestione del territorio (urbano e remoto, comprese le aree costiere) e la tutela del patrimonio culturale.

Un ulteriore importante obiettivo è la definizione di strategie e misure per rafforzare la resilienza del patrimonio culturale e paesaggistico a rischio da eventi naturali e antropici, rivolte alle diverse fasi del ciclo di gestione e riduzione del rischio (preparazione, risposta all’emergenza e recupero).

Infine, è garantita la partecipazione attiva ai principali enti di normazione tecnica (CEN, UNI, UNICHIM), con un contributo specifico nei settori della qualità dell’aria, della gestione del rischio e della sicurezza.

5) Sviluppo di strumenti a supporto della transizione energetica e della resilienza al rischio climatico

La transizione verso sistemi energetici sostenibili rappresenta una priorità strategica con rilevanti implicazioni ambientali, economiche e culturali. Tale transizione, da attuare su scale che vanno dal livello globale a quello locale, è essenziale per favorire un adattamento sostenibile e duraturo, attraverso l’integrazione di tecnologie energetiche alternative con le infrastrutture esistenti. Questo ambito di ricerca si concentra sullo sviluppo e l’applicazione di soluzioni tecnologiche per la rigenerazione energetica degli edifici e degli ambienti abitativi, con un approccio fortemente interdisciplinare. Gli obiettivi principali includono:

• Promuovere l’innovazione tecnologica attraverso il sostegno alla ricerca industriale finalizzata allo sviluppo di tecnologie a zero emissioni o addirittura a bilancio energetico positivo, applicabili sia agli edifici civili che industriali. Particolare attenzione è rivolta agli edifici storici, che pongono sfide specifiche in termini di compatibilità e conservazione. Tra le tecnologie di interesse si annoverano componenti per la climatizzazione degli interni, sistemi di isolamento, pompe di calore geotermiche e relative tecnologie ausiliarie. Le attività includono il monitoraggio ambientale in loco, la valutazione delle prestazioni del sistema energetico in laboratorio e su scala reale e l’analisi delle proprietà termofisiche di componenti e materiali edili innovativi.
• Promuovere strategie resilienti per gli interventi sugli edifici esistenti sfruttando soluzioni di progettazione digitale e implementando i piani di gestione energetica basati sui dati, volti a integrare strumenti di terze parti come la modellazione energetica, il BIM e le tecnologie di digital twin per affrontare i futuri scenari di rischio climatico. Questi approcci assicurano non solo la conformità agli attuali standard di sostenibilità economica, ma ne migliorano le prestazioni, considerando fattori chiave quali il mix energetico, i costi operativi, il benessere e la produttività degli occupanti, tramite un comfort termico ottimizzato e la conservazione del patrimonio culturale, garantita da condizioni microclimatiche adeguate. Nel caso degli edifici storici, le attività includono applicazioni innovative della termografia a infrarossi come metodo di ispezione quantitativo e non distruttivo per supportare e ottimizzare le pratiche di progettazione e conservazione sostenibili.