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Progetto OVMETER - Ostreopsis oVata meter -

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Programma attuativo regionale FAS 2007-2013
Progetto 4 - Programma triennale per la ricerca e ’innovazione:
«Progetti integrati ad alta tecnologia

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Progetto OVMETER - Ostreopsis oVata meter -

  1. 1. Ostreopsis oVata meter ON AIR S.r.l. SITEM S.r.l. Gruppo SIGLA S.r.l. Università di GENOVA (DISTAV) Consiglio Nazionale delle Ricerche DHI Italia S.r.l. Programma attuativo regionale FAS 2007-2013 Progetto 4 - Programma triennale per la ricerca e l’innovazione: «Progetti integrati ad alta tecnologia»
  2. 2. Agenda  Contesto  La problematica  Approccio tradizionale  La soluzione  Sistema ottimizzato  Sperimentazione  Risultati e benefici
  3. 3. Contesto Il progetto è stato realizzato all’interno del Programma attuativo regionale FAS 2007-2013, “Tecnologie del Mare e ambiente marino”. In questo ambito la Regione Liguria intende sostenere processi di crescita qualitativa e quantitativa di imprese in settori avanzati delle tecnologie industriali, favorendo:  lo scambio di conoscenze e di competenze tra imprese, organismi di ricerca e istituzioni  Lo sviluppo di prodotti e/o processi e/o servizi ad alto contenuto tecnico-scientifico con potenziali ricadute sul sistema produttivo ligure
  4. 4. La problematica… Ostreopsis cf. ovata: dinoflagellato bentonico Dimensioni: 50 µm DV, 30 µm W Tossine: Palytoxins (PTLX), Ovatoxins (OVTXs) Genova 2005: ~200 persone si sono rivolte agli ospedali riportando vari sintomi Fiorisce da oltre vent’anni lungo le coste italiane, e dal 2005 si segnalano importanti fioriture anche lungo le coste liguri (Genova e Chiavari, in particolare) Luglio 2005: 1 800 000 cells/l (Guerrini et al., 2010) Luglio 2006: >100 000 cells/l (Mangialajo et al., 2008)
  5. 5. La problematica…  Ostreopsis prolifera sul fondale, quindi si muove nella colonna d’acqua e nell’aerosol  Diversi fattori ambientali sono responsabili dell’innesco delle fioriture  Codizioni locali influenzano fortemente le fioriture Potenziale intossicazione umana attraverso ingestione/contatto Potenziale intossicazione umana attraverso inalazione Ostreopsis sulle macroalghe Ostreopsis in acqua Ostreopsis nell’aerosol
  6. 6. Effetti dannosi… Balneazione Pesca Acquacoltura …sulla salute umana, sulle attività economiche e sull’ecosistema
  7. 7. Il fenomeno… si diffonde…e con lui l’allarmismo
  8. 8. Le direttive All’interno dei Rapporti ISTISAN 14|19 si possono identificare i seguenti livelli di allertamento:  Fase di routine: <10 000 cells/l o 10 000 - 30 000 cells/l in condizioni ambientali sfavorevoli le fioriture  Fase di allerta: 10 000 - 30 000 cells/l e condizioni ambientali favorevoli alle fioriture  Fase di emergenza: >30 000 cells/l e condizioni ambientali favorevoli alle fioriture o > 100 000 cells/l Linee Guida del Ministero della Salute (2007): parte della legge sulla balneazione (D. Lgs. 116/08), che raccomanda un monitoraggio articolato su 3 fasi (routine, allerta ed emergenza): la soglia per passare dalla routine all’allerta è fissata in 10 000 cells/l.
  9. 9. Il bollettino
  10. 10. Approccio tradizionale Raccolta del campione Preparazione del campione Conteggio manuale Popolazione Organo di competenza
  11. 11. Limiti del sistema tradizionale  Necessità di far processare il campione ad un tecnico esperto nel riconoscimento  Lentezza operativa  Conseguente limitazione nella frequenza spazio-temporale del campionamento  Rischio di “perdere” gli eventi significativi, fallendo nel fornire tempestive indicazioni precauzionali  Rischio di prolungare inutilmente uno stato di allerta, laddove le condizioni ambientali abbiano in effetti determinato una brusca diminuzione delle concentrazioni
  12. 12. La soluzione… OVmeter Il sistema realizzato e messo a punto è in grado di fornire il supporto necessario a gestire l’emergenza delle fioriture di Ostreopsis ovata, creando un servizio per la cittadinanza e per l’economia connessa all’utilizzo balneare della costa ed allo sfruttamento delle risorse ittiche in zone influenzate da fenomeno. Sistema di acquisizione immagini, riconoscimento e conteggio automatico Modello previsionale bloom algali
  13. 13. Il sistema OVmeter Raccolta del campione Prepazione e salvataggio dati del campione Conteggio automatico
  14. 14. Sistema di conteggio automatico Componenti del sistema:  Telecamera ed illuminazione  Motorizzazione XYZ  Acquisizione immagini 2D  Ricostruzione immagini 3D  Algoritmo di segmentazione cellule  Riconoscimento Ostreopsis ovata  Stima della concentrazione Risultati:  Elaborazione completa del campione in tempi < 1h (circa 1000 immagini)  Possibile riduzione con analisi statistica e valutazione della convergenza  Precisione comparabile con quella di un operatore esperto (1-5%) L’approccio utilizzato non è specifico per Ostrepsis ovata e può essere generalizzato facilmente ad altre microalghe tramite apprendimento supervisionato.
  15. 15. Il sistema OVmeter Raccolta del campione Prepazione e salvataggio dati del campione Conteggio automatico Modello previsionale
  16. 16. Modello di previsione Approccio utilizzato:  Definizione di una opportuna griglia di punti di controllo  Previsione delle variabili meteo-marine a 1-2 giorni  Costruzione di un modello statistico della concentrazione sulla base dei dati storici  Applicazione del modello ai dati nuovi e previsione della concentrazione  Valutazione della probabilità di superamento soglie  Generazione delle mappe tematiche  Attivazione di un servizio on-line di pubblica consultazione Risultati:  Previsioni 2015 in accordo con i dati reali  Visione globale del fenomeno  Studio della sua evoluzione temporale L’approccio utilizzato non è specifico della concentrazione di una specie algale ma può essere generalizzato facilmente ad altri tematismi mediante appredimento statistico
  17. 17. Il sistema OVmeter Raccolta del campione Prepazione e salvataggio dati del campione Conteggio automatico Modello previsionale Bollettino e dati Sistema informativo
  18. 18. Sistema informativo Approccio utilizzato: Lo sviluppo di un’interfaccia web è un’attività che comporta l’interazione tra utente e il sistema, con l’obiettivo di garantire i seguenti principi:  Accessibilità  Usabilità  Adattabilità Risultati: Il sistema informativo consente quindi agli utenti di usufruire delle seguenti funzionalità:  Area laboratorio  Mappe di previsione
  19. 19. Il sistema OVmeter Raccolta del campione Prepazione e salvataggio dati del campione Conteggio automatico Popolazione Organo di competenza Modello previsionale Bollettino e datiSistema informativo
  20. 20. Sperimentazione Per la validazione del modello predittivo sono state previste le concentrazioni di Ostreopsis ovata in colonna d’acqua a partire da dati meteo-marini ad alta risoluzione, specificatamente prodotti per l’area di studio tramite i modelli Mar Ligure MIKE 3 e MOLOCH dal 1 Giugno 2015 al 1 settembre 2015. Questi valori sono stati poi confrontati con misure reali di concentrazione di Ostreopsis ovata eseguite su campioni raccolti due volte a settimana, dal 9 giugno 2015 al 1 Settembre 2015, nel sito di Genova-Quarto dei Mille. In totale sono stati rilevati 3 eventi di bloom. Il modello adottato ha identificato correttamente tutti e tre gli eventi di fioritura e nove eventi 'no bloom' su quindici (tasso di falsi positivi = 0.40, sensibilità = 1).
  21. 21. Risultati e benefici  Il campione può essere processato anche da personale non esperto  Le operazioni di conteggio sono molto velocizzate  E’ possibile processare molti più campioni, aprendo la possibilità di una più frequente replicazione spazio-temporale  Il modello consente di prevedere in quali tratti di costa (peraltro con delocalizzazione e depenalizzazione rispetto allo specifico sito di campionamento) ci si aspetta di superare le soglie e anche di prevedere quando termineranno  Il tutto consente di contribuire a fornire indicazioni precauzionali adeguate, riducendo rischi di eccessivi allarmismi ma anche di falsi allarmi, agli stakeholders (e.g. municipalità) ed alla collettività

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