LEZIONE 4

12 MARZO 2011

Il BIOMONITORAGGIO

1111

Il BIOMONITORAGGIO DELLA QUALITÀ

AMBIENTALE

PROGRAMMA CORSO A.A. 2010/2011

• Introduzione all’ecologia; Ecosistema e altri livelli di

organizzazione

• Definizione di inquinamento e tipologie di inquinanti;

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• Ciclo dell’acqua e cicli biogeochimici (C, N, P, S);

• Alterazioni dei cicli dovute alle attività antropiche;

• Monitoraggio e biomonitoraggio della qualità ambientale.

1. L’impatto dell’uomo sugli ecosistemi

2. Il monitoraggio della qualità ambientale:

- monitoraggio chimico-fisico

- monitoraggio biologico

SOMMARIO

3

bioaccumulatori

bioindicatori

3. Il biomonitoraggio dell’aria

4. Il biomonitoraggio dell’acqua

5. Il biomonitoraggio del suolo

1. L’impatto dell’uomo

4

1. L’impatto dell’uomo sugli ecosistemi

Un ecosistema naturale è un patrimonio dell’umanità che dovrebbe essere protetto e conservato.

5

La varietà degli organismi viventi, la “Biodiversità” degliambienti acquatici e terrestri, è una ricchezza naturale conricadute enormi, non solo sulla salute del pianeta, ma anchesull’economia umana.

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La Biodiversità si manifesta anche nella ricchezza e varietà di sistemi differenti in un paesaggio complesso.

7

Tutti gli organismi viventisono in grado di

modificare, in misuramaggiore o minore,

l’ambiente in cui vivono.

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Tuttavia l’uomo, graziealla sua evoluzione

culturale e tecnologica,è, tra tutti gli organismiviventi, quello in grado

di provocare le piùgrandi modificazioni ai

sistemi ambientali.

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Le alterazioni più evidenti sono determinate dalla direttaoccupazione del territorio da parte degli insediamenti umani,ad esempio urbani e industriali o agricoli.L’ambiente naturale viene occupato e modificato in manieraspesso spettacolare e non sempre esteticamente deteriore

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Alcuni paesaggi agricoli offrono scorci molto suggestivi.Ambienti di questo tipo possono dare, ad un osservatoresuperficiale, un’impressione di naturalità

In realtà un sistema agricolo è profondamente alterato rispettoalle sue condizioni naturali. Invece della ricchezza e varietà dianimali e piante presenti, ad esempio, in un bosco, in un campocoltivato deve crescere una sola specie. Questo risultato vieneraggiunto anche mediante l’uso di sostanze dannose perl’ambiente.

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Naturalmente, tutto questo è indispensabile per produrre il cibonecessario per sfamare l’umanità. Ma si potrebbero ottenere glistessi risultati con un minore impatto per l’ambiente?

Ma le attività dell’uomo non si limitano ad occupare il territorio.Gli insediamenti umani con le loro emissioni e rifiuti provocano inquinamento.

Del suoloDell’acqua

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Dell’ariaDel suolo

Le conseguenze delle emissioni di sostanze nocive si possono, manifestare con intensità molto diversa e a diversi livelli di scala spaziale e temporale

Uno scarico di fogna può avere

conseguenze

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devastanti per gliecosistemi acquatici,

ma queste si risolvono in uno spazio ed in un tempo relativamente

modesto

L’incidente di una petroliera può distruggere centinaia di km di costa marina. Le conseguenze sulle comunità biologiche si possono risentire per molti anni.

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Gli effetti delle piogge acide, conseguenza delle combustioni, si estendono a livello continentale danneggiando molte foreste

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L’intero equilibrio del pianeta è minacciato dall’effetto serra,anch’esso provocato dall’uso di combustibili fossili come ilpetrolio o il carbone.

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Ma esistono ancora luoghi incontaminati sul pianeta?

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Nel grasso dei pinguinidell’Antartide sono statitrovati livelli elevati di

DDT e di altre sostanze tossiche

persistenti

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Nei giovani orsi polari delleregioni artiche si sono

osservate gravi alterazioni dello sviluppo sessuale dovute

alle stesse sostanze.

- Per proteggere e salvaguardare gli ecosistemi

occorre anzitutto monitorare il

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occorre anzitutto monitorare il loro sviluppo, le

trasformazioni che li stanno caratterizzando -

2. Il monitoraggio della qualità ambientale:

- monitoraggio chimico-fisico

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- monitoraggio biologico

bioaccumulatori

bioindicatori

INDICATORE: parametro (chimico, fisico, biologico) chedescrive e fornisce informazioni sulle condizionidell’ambiente.

MONITORAGGIO

Comprende le procedure di controllo dell’inquinamento

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dell’ambiente.

INDICE: è un insieme di indicatori

BIOMONITORAGGIOCon il termine di Biomonitoraggio si intende il monitoraggiodell'inquinamento mediante organismi viventi.

Le principali tecniche di biomonitoraggio consistono nell'uso diorganismi:

Bioaccumulatori : organismi in grado di sopravvivere in presenza di

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Bioaccumulatori : organismi in grado di sopravvivere in presenza diinquinanti che accumulano nei loro tessuti.

Bioindicatori: organismi che subiscono variazioni evidenti nellafisiologia, nella morfologia, nella distribuzione spaziale, o a livellogenetico sotto l'influsso delle sostanze presenti nell'ambiente.

Il biomonitoraggio, rispetto alle tecniche analitiche tradizionali, ha ilvantaggio di fornire stime degli effetti inquinanti sugli esseri viventi.

BioindicatoriBioindicatore è un organismo vivente o una specificacomunità vegetale o animale che, in presenza di uninquinante o miscele di inquinanti, subisce variazionirilevabili dello stato naturale.

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Servono per valutare la salute degli ecosistemi

complessi, utilizzando come indicatori le variazioni

ecologiche indotte dagli stress.

I principali sintomi presi in considerazione sono generalmente i

seguenti:

1. variazioni nella struttura della comunità;

2. modificazioni morfologiche;

BIOINDICATORI

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3. variazioni della vitalità (modificazioni fisiologiche);

4. danni al patrimonio genico (DNA).

Più organismi insieme possono essere utilizzati qualibioindicatori.

L’effetto tossico acuto si evidenzia in un lasso di tempo inferiore

BIOINDICATORI

I bioindicatori possono determinare e valutare gli effetti tossici esercitati da matrici

contaminate (aria, acqua, cibo, suolo) su organismi ad esse esposti.

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L’effetto tossico acuto si evidenzia in un lasso di tempo inferioreal tempo di generazione dell’organismo in esame, e prevede lavalutazione di eventi facilmente rilevabili, quali l’immobilizzazione ola morte degli organismi impiegati.

L’effetto tossico cronico si sviluppa in un tempo che puòcoinvolgere più generazioni di individui esposti, e può produrrerisposte che non compromettono direttamente la sopravvivenzadegli organismi, ma sono evidenziabili ad esempio a livello del DNAattraverso l’insorgenza di mutazioni.

Un buon bioindicatore dovrebbe possedere le

seguenti caratteristiche:

- spiccata sensibilità agli inquinanti;

- ampia distribuzione nell’area di indagine;

BIOINDICATORI

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- ampia distribuzione nell’area di indagine;

- scarsa mobilità;

- lungo ciclo vitale;

- uniformità genetica.

Gli organismi che vivono in un determinato ecosistema sono adattati al loro ambiente di vita

BIOINDICATORI

Quando mutano sensibilmente le condizioni ambientali, anche le comunità viventi si

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I cambiamenti possono portare alla comparsa o alla scomparsa di una data

specie oppure alla variazione della densitàe della struttura di popolazione , del ciclo e

delle funzioni vitali .

ambientali, anche le comunità viventi si trasformano.

In generale, con il termine bioindicatore si intende

BIOINDICATORI

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In generale, con il termine bioindicatore si intende un “organismo o un sistema biologico usato per

valutare una modificazione – generalmente degenerativa – della qualità dell’ambiente,

qualunque sia il suo livello di organizzazione e l’uso che se ne fa”.

Secondo i casi, il bioindicatore potrà essere una comunità , ungruppo di specie con comportamento analogo (gruppoecologico ), una specie particolarmente sensibile (specieindicatrice ), oppure una porzione di organismo, come organitessuti cellule o anche una soluzione di estratti enzimatici”(Iserentant & De Sloover, 1976).

BIOINDICATORI

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Se l’indicatore biologico accumula anche la sostanza inquinante in parti del suo organismo si comporta anche

da bioaccumulatore : in questo caso la quantità di inquinante presente all’interno dell’organismo può essere

correlata alla concentrazione storica della sostanza in ambiente.

Bioaccumulatore è un organismo vegetale oanimale in grado di accumulare nel tempospecifiche sostanze inquinanti in quantità

Bioaccumulatori

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specifiche sostanze inquinanti in quantitàproporzionali sia alle concentrazioni sia ai tempi diesposizione e la cui presenza può essere ricercatadirettamente attraverso la determinazione analiticadi tali organismi o di alcune loro parti.

Biomagnificazione : è un fenomeno di accumulo di sostanze nocive lungo una catena alimentare

Un buon bioaccumulatore deve possedere i seguenti requisiti:

- alta tolleranza agli inquinanti che sono oggetto della sperimentazione;

- capacità di accumulare sostanze inquinanti;

BIOACCUMULATORI

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- capacità di accumulare sostanze inquinanti;

- ampia distribuzione nell’area di studio;

- scarsa mobilità;

- lungo ciclo vitale.

BIOMONITORAGGIO & MONITORAGGIO CHIMICO-FISICO

I bioindicatori possono mettere in evidenza alterazionicausate da diversi fattori: la risposta di un bioindicatore auna perturbazione deve essere quindi interpretata e

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una perturbazione deve essere quindi interpretata evalutata in quanto sintetizza l’azione sinergica di tutte lecomponenti ambientali.Tramite il biomonitoraggio è possibile, quindi, rilevare glieffetti di impatti non evidenti quali la presenza cronica disostanze inquinanti non individuabili separatamente tramitele analisi strumentali.

MA

- Il biomonitoraggio fornisce stime indirette che hannouna minore oggettività delle misure strumentali.

� un bioindicatore può adattarsi all’inquinamentoattivando meccanismi di espulsione rapida delle sostanzetossiche, falsando così il risultato dell’analisi.

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tossiche, falsando così il risultato dell’analisi.

Le attività di monitoraggio devono quindi tener contodell’eventuale dinamismo interno del bioindicatore, dellasua velocità di risposta allo stimolo sotto monitoraggio edelle eventuali fluttuazioni nel tempo del fattore di stress.

- un organismo vivente risponde alle azioni di disturbo conreazioni diversificate per la diversa irritabilità biologica nonsolo dei gruppi sistematici ma anche degli individui

� lo stesso esemplare può variare la sua risposta alle azioni

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� lo stesso esemplare può variare la sua risposta alle azionidi disturbo da periodo a periodo o da un anno all’altro.

Al contrario uno strumento di misura, tarato ed efficiente, ècoerente nelle misure e attivo praticamente in ogni stagione.

In effetti, i bioindicatori possono mettere inevidenza alterazioni causate da diversifattori: la risposta di un bioindicatore auna perturbazione deve essere quindiinterpretata e valutata in quanto sintetizzal’azione sinergica di tutte le componentiambientali .

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Al contrario… Uno strumento di misura rileva unicamente lesostanze per le quali è stato appositamente progettato e nonè in grado di evidenziare gli effetti combinati di più sostanzesull’ambiente.

Tramite il biomonitoraggio è possibile quindi rilevare gli effettidi impatti non evidenti quali la presenza cronica di sostanzeinquinanti non individuabili separatamente tramite le analisistrumentali.

Il biomonitoraggio rappresenta una sorta di studio dei sintomi ambientali che

permette di indirizzare e guidare

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l’approfondimento strumentale, permettendo di risparmiare tempo e denaro

e consentendo indagini mirate e maggiormente significative.

3. Il biomonitoraggio dell’aria

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Inquinamento atmosferico

Ogni modificazione dell’aria atmosferica dovuta all’introduzione nella stessa di una o più sostanze in quantità e con

caratteristiche tali da ledere o da costituire un pericolo per la salute umana o per la qualità dell’ambiente oppure tali da

ledere i beni materiali o compromettere gli usi legittimi dell’ambiente

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Azoto

Ossigeno

CO2

INQUINAMENTO ATMOSFERICO

Gli inquinanti immessi in atmosfera si possono classificare in:

� macroinquinanti : sostanze le cui concentrazioni nell'atmosfera sono dell'ordine dei mg/m3 (milligrammi per metro cubo) o dei µg/m3 (microgrammi per metro cubo)

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metro cubo) o dei µg/m3 (microgrammi per metro cubo) es., CO, CO2, NO, NO2, SO2, O3, particolato;

� microinquinanti: sostanze le cui concentrazioni in atmosfera sono dell'ordine dei ng/m3 (nanogrammi per metro cubo) come gli idrocarburi policiclici aromatici e le diossine.

Rispetto alla loro origine gli inquinanti si possono classificare in:

� primari : manifestano la loro tossicità nella forma e nello stato in cui sono immessi in atmosfera come, ad es.,

INQUINAMENTO ATMOSFERICO

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l'anidride solforosa (SO2).

� secondari : derivano dalla reazione di quelli primari sotto l'influenza di catalizzatori chimici o fisici e si ritrovano tra i costituenti dello smog fotochimico (ozono troposferico)

Rispetto alla loro origine gli inquinanti si possono classificare in:

� Naturali : attività vulcanica, processi di erosione del suolo, decomposizione di materia organica.

� Legati alle attività umane : traffico veicolare, processi industriali, combustione.

INQUINAMENTO ATMOSFERICO

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industriali, combustione.

PRINCIPALI INQUINANTI PRINCIPALI INQUINANTI ATMOSFERICIATMOSFERICI

43

4444

BIOMONITORAGGIO DELLA QUALITÀ DELL’ARIA

Il biomonitoraggio della qualità dell’aria si basa sulla valutazione degli effetti prodotti

dall'inquinamento atmosferico sugli organismi e

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dall'inquinamento atmosferico sugli organismi e sulle loro comunità .

Gli organismi (es. licheni, muschi…), possono essere impiegati nel monitoraggio della

qualità dell'aria sia come bioindicatori sia come bioaccumulatori.

I principali metodi utilizzati sono:

• Bioindicazione con licheni “I.B.L.” (Indice Biotico Lichenico)

Biomonitoraggio della qualità dell’aria

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• Bioindicazione con tabacco per il monitoraggio dell’ozono troposferico

• Bioaccumulo con i licheni

• Bioaccumulo con i muschi

Che cosa sono i licheni?

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I licheni sono associazioni simbiotiche tra un fungo edun’alga . L’alga svolge la fotosintesi producendo zuccheriche in parte vengono ceduti al fungo; il fungo assorbeefficacemente l’acqua e i sali minerali fornendoli in parteall’alga.

Lichene crostosoDove li cerchiamo?

I licheni si trovano ovunque, ma soprattutto sulla corteccia di alberi a pH subacido come i

tigli, la querce e gli aceri.

48Lichene fogliosoLichene fruticoso

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I licheni possono essere utilizzati per la valutazione della qualità dell'aria secondo due tipi di approcci diversi :

� l'approccio indiretto (licheni come bioindicatori )

� l'approccio diretto (licheni come bioaccumulatori ).

Perché i licheni?I licheni possiedono caratteristiche peculiari che li rendono adatti all'impiego come bioindicatori:� sensibilità agli agenti inquinanti (mancando di una cuticola superficiale e di aperture stomatiche, gli scambi con l'atmosfera interessano tutta la superficie);

BIOINDICAZIONE CON LICHENI E I.B.L.

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I licheni epifiti ( licheni che crescono sulla corteccia degli

alberi) rappresentano i biondicatori più utilizzati nella

valutazione della qualità dell'aria;

BIOINDICAZIONE CON LICHENI E IBL

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I licheni, pur non essendo capaci di discriminare tra idiversi tipi di inquinanti, sono in grado di stimare laqualità complessiva dell'aria risultando sensibilicontemporaneamente all'effetto di tutti gli inquinanti ,oltre a quelli derivanti dall'accumulo di sostanze nonfacilmente rilevabili con normali mezzi di analisi chimica.

� sensibilità agli agenti inquinanti (mancando di una cuticola superficiale e di aperture stomatiche, gli scambi con l'atmosfera interessano tutta la superficie);

� resistenza agli stress ambientali ( variazioni di temperatura, mancanza di acqua);

� ubiquitarietà riuscendo a crescere ovunque salvo condizioni di inquinamento che ne impediscano lo sviluppo;

BIOINDICAZIONE CON LICHENI E IBL

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La presenza di sostanze inquinanti nell'ariaprovoca effetti dannosi sui licheni, ed inparticolare col tempo diminuisce il numerodi specie. Questa caratteristica è utilizzataper stabilire un indice di qualità dell'aria(IBL).

�accrescimento lento e grande longevità.

Il retino va posizionato verticalmente con la base a 100 cmdal suolo e le 4 parti che lo compongono devono essereorientate verso i 4 punti cardinali.

BIOINDICAZIONE CON LICHENI E IBL

Retino per i rilievi

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L’analisi viene condotta per campioni e su alberi eretti concirconferenza di almeno 60 cm e che non presentinodanneggiamenti o copertura di muschio superiore al 30%,nella porzione esaminata

BIOINDICAZIONE CON LICHENI E IBL

Cos’è l’I.B.L.?

L’IBL è un indice legato alla frequenza delle diverse specie di licheni presenti all’interno dei retini di campionamento.

� per uno stesso punto cardinale si conta la frequenza per ogni singola specie di lichene;

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ogni singola specie di lichene;

� si sommano le diverse frequenze per tutte le specie di licheni trovate;

� si ripete l’operazione per gli alberi del campione in esame;

� si calcola la media per gli alberi del campione delle frequenze per il singolo punto cardinale;

� si ripete il procedimento per gli altri tre punti cardinali e si sommano le frequenze medie così ottenute.

Questo indice può essere messo in relazione con il diverso grado di alterazione/naturalità dell’ambiente.

CLASSIIBL

IBL NATURALITA’/ALTERAZIONE

COLORI

7 0 alterazione moltoalta

cremisi

6 1÷15 alterazione alta rosso

BIOINDICAZIONE CON LICHENI E IBL

A cosa serve l’IBL?

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6 1÷15 alterazione alta rosso

5 16÷30 alterazione media arancio

4 31÷45 naturalità bassa/alterazione bassa

giallo

3 46÷60 naturalità media verde chiaro

2 61÷75 naturalità alta verde scuro

1 Oltre 75 naturalità moltoalta

blu

I LICHENI COME BIOACCUMULATORI

La capacità di assorbire e accumulare sostanze inquinantipuò essere sfruttata per il monitoraggio dei contaminantipersistenti presenti in atmosfera in bassissimeconcentrazioni.Inquinanti come i metalli pesanti, i fluoruri, gli idrocarburiclorurati sono difficilmente rilevabili nell'aria in

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clorurati sono difficilmente rilevabili nell'aria inconcentrazioni apprezzabili tramite gli strumenti di analisi erisulta molto difficile studiarne i meccanismi di diffusione nelterritorio.� Il lichene, funzionando da bioaccumulatore, consente dimisurare l'abbondanza relativa di questi inquinanti spessomolto pericolosi e di individuare le aree di maggior depositoal suolo.

Molti talli lichenici assorbono e accumulano diversesostanze inquinanti: zolfo, fluoro, idrocarburi clorurati,metalli, nonché particelle, polveri e fumi in sospensionenell'aria, la cui presenza è dovuta principalmente agliscarichi urbani o alla combustione di petrolio e di carbone.

I LICHENI COME BIOACCUMULATORI

57

Le proprietà che fanno di un lichene un buon bioaccumulatore sono le seguenti:

� elevata tolleranza alla sostanza in esame.

� capacità di accumulare la sostanza esaminata;

I LICHENI COME BIOACCUMULATORI

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� capacità di accumulare la sostanza esaminata;

� possibilità di definire l'età del tallo lichenico esaminato (le parti del tallo più vecchie tenderanno ad avere concentrazioni di inquinante più elevate rispetto alle parti più giovani,per cui è opportuno raffrontare porzioni di tallo della stessa età);

� presenza di molti esemplari di lichene nell'area di studio.

BIOMONITORAGGIO DELLA QUALITÀDELL’ARIA MEDIANTE MUSCHI

Il termine “muschio” è il nome comune di un gruppo dipiante di piccole dimensioni appartenenti al phylum delleBriofite.

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I muschi sono efficientiaccumulatori passivi dimetalli pesanti (piombo,cadmio, rame, zinco ecc.)grazie all’elevata capacitàdi scambio cationico dellaloro parete cellulare.

Biomonitoraggio della qualità dell’aria mediante foglie di tabacco

L’ozono causa clorosi con colorazione giallo pallido delle foglie

e provoca un prematuro

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Foglia di tabacco esposta a concentrazioni di

ozono relativamente basse.

e provoca un prematuro invecchiamento della pianta.

Molti studi hanno dimostrato che è l’esposizione ad elevate

concentrazioni per breve tempo che provoca i danni maggiori; le esposizioni a livelli costanti sono

meno dannose.

Biomonitoraggio della qualità dell’ariamediante trifoglio

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Cloni di Trifolium repens L. cv. Regal sensibile (NC-S) e resistente all’ozono (NC-R) dopo l’esposizione all’ozono

• SOx• NOx

• Ozono

Biodiveristà lichenica

Bioindicatori e Bioaccumulatori per la definizione della qualità dell’aria

Bioindicazione

Tabacco, trifoglio

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• Metalli pesanti• Macro-elementi• Radioisotopi• Diossine e furani• Policlorobifenili (PCBs)• Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA)

Bioaccumulo

Licheni

Muschi

Piante superiori

Quadro di riferimento normativo� D. Lgs. 3 aprile 2006, n.152 Parte VContiene la disciplina contro l’inquinamento dell’aria,finalizzata alla prevenzione ed alla limitazionedell’inquinamento atmosferico.

La normativa si sviluppa in tre ambiti: � Disciplina tesa alla prevenzione e limitazione delle

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emissioni in atmosfera di impianti e di attività� Disciplina degli impianti temici civili� Disciplina dei combustibili

Raggiungimento degli obiettivi derivanti dal protocollo di Kyoto, attraverso l’attuazione di quanto

necessario per promuovere l’impiego dell’energia elettrica prodotta da impianti di produzione

alimentati da fonti rinnovabili.

4. Il monitoraggio della qualità delle acque

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Inquinamento delle acque

65

Inquinamento delle acqueL’inquinamento delle acque superficiali puo’ essere definitocome l’introduzione nei sistemi fluviali di materia o energiada parte dell’uomo, in modo diretto o indiretto, conconseguenze negative per l’ecosistema e la salute umana(Chapman, 1992).

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FONTI DI INQUINAMENTOFONTI NATURALI: causate dal dilavamento di sostanze umiche, datorbidità a seguito di piena, da detriti di tipo animale e vegetale,…

FONTI DI ORIGINE ANTROPICA

Fonti di origine domestica o civili: acque residuali urbanecaratterizzate da rilevanti contributi di natura organica-biologica

INQUINAMENTO DELLE ACQUE

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caratterizzate da rilevanti contributi di natura organica-biologicaoltre che da numerosi agenti chimici dovuti alle pratichedomestiche

Fonti di origine agricola : causate dall’uso di concimi di sintesie in particolare di origine zootecnica in misura eccedenterispetto alle buone pratiche agronomiche o di fitofarmacidistribuiti sulle colture o sui suoli.

Fonti di origine industriale : scarti e sottoprodotti dei cicliproduttivi delle diverse industrie.

• Contaminazione organica (scarichi provenienti da abitazionicivili, da allevamenti zootecnici o da alcune attività produttive)

INQUINAMENTO DELLE ACQUE

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Profilo longitudinale di alcuniparametri chimici a valle di uno

scaricocivilehttp://casoli.iobloggo.com/archive.php?y=2006&m=08

Fonte: Fenoglio & Bo, 2009

• Arricchimento di nutrienti ed eutrofizzazione

INQUINAMENTO DELLE ACQUE

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Principali fonti del carico totale di fosforo nelle acque

Fonte: Fenoglio & Bo, 2009

• Altri tipi di inquinamento

� da metalli pesanti (piombo, cromo, mercurio, cadmio, rame, cromo, manganese, ferro…)

� da tensioattivi e sostanze detergenti (presenti principalmente negli scarici civili)

� da microinquinanti organici(sostanze che pur presenti in piccole

INQUINAMENTO DELLE ACQUE

70

(sostanze che pur presenti in piccole concentrazioni presentano elevati livelli di tossicità � es. diossine, coloranti e antiparassitari)

� inquinamento termico

� piogge acide

� prelievo eccessivo di acqua

� presenza di allevamenti zootecnici intensivi

INQUINAMENTO DELLE ACQUE

71

� uso massiccio in agricoltura di fertilizzanti (concimi minerali, organici, organo-minerali e ammendanti) e di prodotti fitosanitari (erbicidi, fungicidi, insetticidi, acaricidi e vari)

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La contaminazione più diffusa si rileva nelle acque superficiali, dove sono stati trovati residui di fitofarmaci in

644 punti di monitoraggio (57,3% del totale)Nelle acque sotterranee risultano contaminati 707 punti di

monitoraggio (31,0% del totale.

Tra le tipologie di sostanze presenti nelle acque sono soprattutto gli erbicidi e i relativi metaboliti a essere più largamente rinvenuti (in particolare quelli triazinici).

� Terbutilazina, unica sostanza fra le triazine ancora in commercio, utilizzata in particolare nella coltura del mais e del sorgo.

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sorgo. � La contaminazione è diffusa in tutta l’area padano-veneta ed è presente anche in alcune regioni del Centro-Sud: rilevata nel 51% dei punti di campionamento delle acque superficiali e nel 15,8% di quelli delle acque sotterranee.

� Atrazina , sostanza fuori commercio ormai da circa due decenni, quale residuo di una contaminazione storica .

Inquinamento delle acque

I principali inquinanti delle acque sono:

� Diserbanti e fitofarmaci

�Metalli pesanti (piombo, cromo, nichel e zinco)

�I nitrati la cui presenza è determinata da:

• utilizzo di fertilizzanti azotati

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• utilizzo di fertilizzanti azotati

• smaltimento di reflui zootecnici

• cattiva gestione dei fanghi

• dispersione di reti fognarie

• impianti di smaltimento o scarico dei reflui urbani o industriali privi di impianto di disinfezione.

INQUINAMENTO DELLE ACQUE

Effetti dell’inquinamento

- Effetti eutrofizzanti

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- Effetti deossigenanti

- Effetti fisici e meccanici (da temperatura, olii…)

- Effetti da tossici

Direttiva Nitrati 91/676/CEE

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� Dir 2000/60 CE

� D. Lgs 152/2006 formale recepimento WFD (Water

Framework Directive) e contestuale abrogazione del

Quadro di riferimento normativo

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D.Lgs 152/1999.

� Uscita decreti attuativi D. Lgs 152/2006

L’applicazione della direttiva si esplica attraverso quattro tappe principali relative ai seguenti aspetti:

1. TipologiaGli Stati membri devono identificare dei tratti distinti e significativi di corpi idrici, sulla base delle caratteristiche idromorfologiche e fisico-chimiche degli stessi.

Quadro di riferimento normativo

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2. Condizioni di riferimentoPer ciascuna tipologia, gli Stati membri devono stabilire un insieme di condizioni di riferimento che riflettano, quanto più possibile, condizioni naturali indisturbate, ovvero di impatto antropico nullo o trascurabile riferite a degli Elementi di Qualità Biologica (EQB), idromorfologica, chimica e chimico-fisica.

3. Reti di monitoraggioCiascuno Stato membro dovrà mettere a punto delle reti dimonitoraggio al fine di: classificare i corpi idrici in una delle 5 classidi stato ecologico; evidenziare eventuali cambiamenti nello statoecologico di bacini idrici definiti “a rischio”.

I Programmi di monitoraggio dovranno rispondere all’esigenza dievidenziare la risposta dell’EQB agli eventuali impatti cui esso èsottoposto, distinguendo la variabilità spaziale/temporale, relativaai valori di background naturale, dalla variabilità legata agli effetti

Quadro di riferimento normativo

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ai valori di background naturale, dalla variabilità legata agli effettidelle pressioni antropiche sul sistema.

4. Sistema di classificazioneLe condizioni riportate per ciascun EQB devono essere confrontatecon le condizioni di riferimento. Dal grado di deviazione dallecondizioni di riferimento (Environmental Quality Ratio, EQR)dipenderà l’appartenenza a una delle 5 categorie di statoecologico: “elevato”, “buono”, “sufficiente”, “scadente”, “pessimo”.

Le tappe descritte sono ripercorse a livello naziona le nei Decreti Ministeriali collegati al D.Lgs. 152/2006, ovvero:

• il decreto Tipizzazione (DM 131/2008 - Regolamento recante

i criteri tecnici per la caratterizzazione dei corpi idrici (tipizzazione, individuazione corpi idrici, analisi delle pressioni);

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• il decreto Monitoraggio (DM Ambiente 14 aprile 2009, n. 56 -

Regolamento recante “Criteri tecnici per il monitoraggio dei corpi idrici e l’identificazione delle condizioni di riferimento per la modifica delle norme tecniche del decreto legislativo 3 aprile 151 2006, n. 152, recante Norme in materia ambientale, predisposto ai sensi dell’articolo 75, comma 3, del decreto legislativo medesimo”);

• il decreto Classificazione (attualmente in fase di approvazione).

Tipizzazione (DM 131/2008)

La definizione delle tipologie fluviali si basa sulla diversitànaturale dei corsi d’acqua, considerata il risultatodell’integrazione dell’eterogeneità regionale e del gradientemonte-valle.

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L’attività si articola su tre livelli:

a) definizione di Idroecoregione (HER), cioè di aree geografiche, definite sulla base di fattori quali l’orografia, la geologia e il clima, all’interno delle quali gli ecosistemi di acqua dolce dovrebbero presentare una limitata variabilità per le caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche;

b) definizione di tipi fluviali di massima all’interno delle HER sulla

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b) definizione di tipi fluviali di massima all’interno delle HER sulla base di un ristretto numero di variabili, non incluse tra quelle utilizzate per la definizione delle HER – origine del corso d’acqua, distanza dalla sorgente, ecc.;

c) definizione di tipologie di dettaglio (facoltativa).

Monitoraggio e classificazione (DM 56/2009)L’obiettivo del monitoraggio nazionale è quello di stabilire un quadrogenerale coerente ed esauriente dello stato ecologico e chimicodelle acque di ciascun bacino idrografico, ivi comprese le acquemarino-costiere assegnate al distretto idrografico in cui ricade ilmedesimo bacino idrografico, e di permettere la classificazione ditutti i corpi idrici superficiali, “individuati” per gli scopi previsti dalladirettiva.

Le autorità competenti definiscono i programmi di monitoraggioper ciascun periodo in cui si applica un piano di gestione del

83

per ciascun periodo in cui si applica un piano di gestione deldistretto, assicurando all’interno di ciascun bacino idrografico:

• la scelta dei corpi idrici da sottoporre al monitoraggio disorveglianza e/o operativo in relazione alle diverse finalità deidue tipi di controllo;

• l’individuazione di siti di monitoraggio in numero sufficientee in posizione adeguata per la valutazione dello stato ecologico echimico, tenendo conto ai fini dello stato ecologico delleindicazioni minime riportate nei protocolli di campionamento.

D. Lgs. N. 152/2006 – PARTE III – SEZIONE II TUTELA DELLE ACQUE DALL’INQUINAMENTO

OBIETTIVI per la tutela delle acque superficiali, marine esotterranee:

- PREVENIRE E RIDURRE L’INQUINAMENTO e attuare il risanamento dei corpi idrici inquinati;

84

- IMPEDIRE UN ULTERIORE DETERIORAMENTO, proteggere e migliorare lo stato degli ecosistemi acquatici, degli ecosistemi terrestri e delle zone umide direttamente dipendenti dagli ecosistemi acquatici sotto il profilo del fabbisogno idrico

- CONSEGUIRE IL MIGLIORAMENTO DELLO STATO DELLE ACQUE ed adeguate protezioni di quelle destinate a particolari usi;…

- L’INDIVIDUAZIONE DI OBIETTIVI DI QUALITÀ AMBIENTALE E PER SPECIFICA DESTINAZIONE DEI CORPI IDRICI

85

- l’adozione delle misure volte al CONTROLLO DEGLI SCARCHI E DELLE EMISSIONI NELLE ACQUE SUPERFICIALI

PER SPECIFICA DESTINAZIONE DEI CORPI IDRICI…

Qualità ambientale: in funzione della capacità dei corpi idrici di mantenere i processi naturali di autodepurazione e di supportare le comunità animali e vegetali ampie e ben diversificate.

86

Qualità per specifica destinazione: individua lo stato dei corpi idrici idonea a una particolare utilizzazione da parte dell’uomo (produzione di acqua per uso potabile, acque idonee alla balneazione), alla vita dei molluschi e dei pesci.

L’obiettivo del monitoraggio è quello di stabilire un quadrogenerale coerente ed esauriente dello stato ecologico e

Aspetti innovativi della Direttiva Quadro

Estensione delle acque sottoposte ad obiettivo ambientale

87

generale coerente ed esauriente dello stato ecologico echimico delle acque all’interno di ciascun bacino idrograficoIl monitoraggio di sorveglianza è realizzato su un numerosufficiente e, comunque, rappresentativo di corpi idrici al finedi fornire una valutazione dello stato complessivo di tutte leacque superficiali di ciascun bacino e sotto-bacino idrograficocompreso nel distretto idrografico.

Nuova programmazione del monitoraggio: declinazione in funzione dell’obiettivo

Aspetti innovativi della WFD

di sorveglianza : su tutti gli elementi di qualità utilizzati per laclassificazione (frequenza minima 6 anni) con i seguenti obiettivi:

• la progettazione dei futuri programmi di monitoraggio;• la valutazione delle variazioni a lungo termine

-> di origine naturale

88

-> di origine naturale-> risultanti da una diffusa attività di origine antropica;

• seguire l’evoluzione dello stato ecologico dei siti di riferimento;• classificare i corpi idrici.

operativo : sui corpi a rischio di fallire l’obiettivo e per levalutazione di efficacia delle misure, solo per i fattori critici(frequenza minima 3 anni)di indagine : sulle cause di degrado.

� Integrazione del monitoraggio per le aree protette.

COME SI MISURA LA

QUALITÀ DELLE ACQUE?

89

Decreto Legislativo 152/2006

DEFINIZIONE DELLO STATO DI QUALITÀ DELLE ACQUE SUPER FICIALI

COME SI MISURA LA

QUALITÀ DELLE ACQUE?

90

- Elementi di qualità biologica

- Elementi di qualità idromorfologica

- Elementi di qualità fisico-chimica

Elementi di qualità idromorfologica

Elementi diqualità

idromorfologica

•Massa e dinamica del flusso idrico (portate storiche,

modellizzate, reali)•Connessione con il corpo idrico

sotterraneo (altezza piezometrica, drenaggio

fiume/falda)

Continuità fluvialeNumero e tipo di

sbarramenti

Velocità della corrente Regime idrologico

91

fiume/falda)sbarramentiStrutture per il passaggiodegli organismi acquatici

•Variazione della profondità e della larghezza del fiume (sezione trasversa e portata)

•Struttura del substrato dell’alveo (sezione trasversa, granulometria del sedimento, presenza e

localizzazione di detriti di legno)•Struttura della zona ripariale

(lunghezza, larghezza, composizione delle specie, continuità della copertura del suolo)

Condizioni morfologiche

Elementi di qualità fisico-chimica

Elementi diqualitàFisico-chimica

Condizioni termichetemperatura

Ossigenazioneossigeno disciolto

Salinitàconducibilità elettrica

Stato di acidificazionepHalcalinità

92

Condizioni dei nutrientifosforo totalefosforo solubileazoto totalenitrati/nitritiammoniaca

Altri inquinanti chimiciComposti organoalogenati, organofosforici, organostanniciSostanze cancerogene mutageneCianuriMetalliArsenicoFitosanitariSostanze impattanti sul bilancio dell'ossigeno (BOD, COD, ecc.)

conducibilità elettricaalcalinità

abbondanzacomposizione

presenza di taxa sensibili

Elementi diqualità

biologica

abbondanzacomposizionestruttura di etàpresenza di taxa sensibilidiversità

Elementi di qualità biologicaPesci

Macroinvertebrati

93

biologica

abbondanzacomposizionepresenza di taxa sensibiliFrequenza/intensità delle fioriturebiomassa

Flora acquatica• macrofite• fitobenthos• fitoplancton

Monitoraggio della qualità IDROMORFOLOGICA

� IFF (Indice di funzionalità fluviale)

94

Livelli di funzionalità previsti dall’I.F.F.

95

Monitoraggio della qualità CHIMICO FISICA delle acque

Per la qualità chimica, i contenuti della Direttiva 2000/60/CE indicano come la prevenzione e il controllo dell’inquinamento delle acque debbano essere perseguiti attraverso un approccio combinato che si avvalga sia del controllo dell’inquinamento alla fonte (limiti di emissione), sia dell’applicazione di standard di qualità ambientale (SQA).

� Gli standard di qualità ambientale vengono definiti come

96

� Gli standard di qualità ambientale vengono definiti come “concentrazione di un particolare inquinante o gruppo di inquinanti nelle acque, nei sedimenti o nel biota che non deve essere superata ai fini della tutela della salute umana e dell’ambiente”.

La direttiva distingue gli inquinanti in:

�sostanze prioritarie (che includono le sostanze prioritarie pericolose);

�sostanze pericolose;

�sostanze inquinanti principali.

� INDICE SECA : LIM (Livello di Inquinamento da Macrodescrittori(O2 disciolto, BOD5,COD, NH4, NO3, fosforo totale, Escherichia coli)+ I.B.E. (indice biotico esteso).L’indice SECA definisce lo stato ecologico dei corsi d’acquaderivante da impatti dei principali inquinanti di origine antropica,nonché alterazioni fisiche e morfologiche dei corsi, che si riflettonosulla qualità delle acque, sedimenti e biota.

Monitoraggio della qualità CHIMICO FISICA delle acq ue

97

sulla qualità delle acque, sedimenti e biota.

�INDICE SEL (Stato Ecologico dei Laghi): permette di definire lostato ecologico dei laghi valutandone i differenti stati trofici.

�INDICE SCAS (Stato Chimico delle Acque Sotterranee): definiscela qualità della risorsa idrica. Si ottiene analizzando la presenza siadegli inquinanti derivanti dalle attività antropiche, sia dei parametrichimici di origine naturale presenti negli acquiferi anche inconcentrazioni elevate, che possono compromettere l’utilizzo delleacque.

Il nuovo assetto normativo prevede che, per la classificazione dello stato ecologico , siano effettuati approfondimenti sui vari comparti biologici degli ecosistemi fluviali, lacustri e marini.

Monitoraggio della qualità BIOLOGICA delle acque

98

� Gli elementi di qualità biologica (EQB) rivestono un ruolo centrale nel processo di classificazione dei corpi idrici, mentre gli elementi di qualità idromorfologica e fisico-chimica sono considerati “di supporto” nell’attribuzione dello stato di qualità ecologica.

Monitoraggio della qualità BIOLOGICA delle acque

Tab. A.1.1. D.lgs.152/2006 Allegato 1Elementi qualitativi per la classificazione dello stato

ecologico per fiumi, laghi, acque di transizione e acque costiere.

Taxa generalisti: presentano ampie nicchie ecologiche , e possono ad esempio avere un ampio spettro trofico e moderate o scarse esigenze ambientali.

100

Taxa specialisti: occupano habitat molto più ristretti, nutrendosi di particolari risorse e vivendo in un ristretto ventaglio di condizioni ambientali

Biomonitoraggio della qualità delle acque

� I.B.E. (Indice Biotico Esteso): valutazione della qualità biologica delle acque mediante analisi del macrobenthos

101

� Indici macrofitici per l'analisi della qualità biologica delle acque;

� Indici “alternativi” non presenti in normativa.

L’I.B.E. deriva dall’Extended Biotic Index (E.B.I. messo apunto in Inghilterra da Woodiwiss nel 1978) ed è statointrodotto e adattato alla realtà dei corsi d’acqua italiani daGhetti (1997).

Indice Biotico Esteso (I.B.E.)

102

Attraverso l’analisi delle comunità macrobentoniche e, in particolare, valutando la presenza/assenza dei taxa più esigenti e la ricchezza totale del popolamento è possibile

calcolare l’Indice Biotico Esteso (I.B.E.), particolarmente adatto a rilevare nel tempo gli

effetti dei vari fattori di stress (fisici, chimici, biologici) sull’ecosistema fluviale.

Macrobenthos : invertebrati acquatici appartenenti adiversi gruppi sistematici con dimensioni > 1mm (Insetti,Crostacei, Molluschi, Irudinei, Tricladi, Oligocheti,Nemertini e Nematomorfi);

Indice Biotico Esteso (I.B.E.)

103

Macroinvertebrati acquatici- organismi che vivono almeno una parte della loro vita sul substrato di fondo dei corsi d’acqua grazie a meccanismi di adattamento che permettono loro di resistere alla forza della corrente e alla vita subacquea

- generalmente poco mobili

Indice Biotico Esteso (I.B.E.)

104

.

- generalmente poco mobili

- caratterizzati da differenti livelli di sensibilità ai fenomeni di inquinamento e di alterazione degli idrosistemi.

- molti taxa hanno cicli vitali relativamente lunghi e svolgono ruoli ecologici differenziati (detritivori, erbivori, predatori, ecc.).

Il metodo consente di classificare le acque secondo unascala di valori di qualità biologica compresi tra 1 (indice diestremo inquinamento) a 12 (indice di acque non inquinate).

Indice Biotico Esteso (I.B.E.)

105

Questi valori sono suddivisi in 5 classi di qualità:a ogni classe è attribuito un determinato coloreper evidenziare in cartografia la qualità dei trattitorrentizi campionati.

0-1 2-5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-….Più di una US -- -- 8 9 10 11 12 13 14Una sola US -- -- 7 8 9 10 11 12 13Più di una US -- -- 7 8 9 10 11 12 --Una sola US -- -- 6 7 8 9 10 11 --Più di una US -- 5 6 7 8 9 10 11 --Una sola US -- 4 5 6 7 8 9 10 --

Gammaridi, Atiidi e Palemonidi

Tutte le US sopra assenti -- 4 5 6 7 8 9 10 --

AsellidiTutte le US sopra assenti -- 3 4 5 6 7 8 9 --

TABELLA A DOPPIO INGRESSO PER IL CALCOLO DELL'INDICE BIOTICO ESTESO

Numero totale delle Unità Sistematiche (US) costitu enti la comunità

Gruppi faunistici che determinano

con la loro presenza l'ingresso

Plecotteri (Leuctra )

Efemerotteri (Baetidae, Caenidae)

Tricotteri

Per calcolare il valore dell’ Indice Biotico Esteso si utilizza unatabella a doppia entrata

106

Asellidiassenti -- 3 4 5 6 7 8 9 --

Oligocheti o Chironomidi

Tutte le US sopra assenti 1 2 3 4 5 -- -- -- --

Tutti i taxa precedenti assenti

Possono essere presenti organismi a respirazione aerea 0 1 -- -- -- -- -- -- --

Valore IBE Classe di Qualità Colore

10 - 11 - 12 ….. I

8 - 9 II

6 - 7 III

4 - 5 IV

1 - 2 - 3 V

Ambiente inquinato o comunque alterato

Ambiente molto inquinato o comunque molto alterato

Ambiente eccezionalmente inquinato o alterato

ATTRIBUZIONE DELLA CLASSE DI QUALITA'

Giudizio di qualitàAmbiente non inquinato o comunque non alterato in modo sensibileAmbiente con moderati sintomi di inquinamento o di alterazione

orizzontale

• l’ingresso verticale è determinato dal numero delle Unità Sistematiche, famiglia o genere di macroinvertebrati, campionate in quantità superiore al numero minimo di presenze previsto dal metodo.• l’ingresso orizzontale è determinato dai gruppi faunistici elencati secondo sensibilità decrescente all'inquinamento.

Indice Biotico Esteso (I.B.E.)

107

elencati secondo sensibilità decrescente all'inquinamento.

� L’intersezione della riga orizzontale con quella verticale determina il valore dell’indice.

Tramite una tabella di conversione si ottengono le relative classi di qualità a cui vengono associati dei giudizi di qualità e dei colori per una eventuale rappresentazione cartografica

Le attività per l’applicazione del metodo possono essere raggruppate nelle seguenti fasi:

- indagini preparatorie

Indice Biotico Esteso (I.B.E.)

108

- indagini preparatorie

- attività di campo

- attività di laboratorio

La valutazione effettuata mediante l’applicazione dell’I.B.E. anche se non permette di

quantificare e risalire secondo una relazione biunivoca di causa-effetto al preciso fattore che ha

Indice Biotico Esteso (I.B.E.)

109

biunivoca di causa-effetto al preciso fattore che ha determinato l’impatto, confronta la composizione della comunità “ottimale o attesa” che dovrebbe

colonizzare la tipologia fluviale monitorata rispetto alla comunità macrobentonica effettivamente

campionata.

� Indici macrofitici per l'analisi della qualità biologica delle acqueCon il termine macrofite acquatiche ci si riferisce ad uncospicuo gruppo di specie vegetali che hanno in comune ledimensioni macroscopiche e l’essere rinvenibili sia in prossimitàsia all’interno di acque dolci superficiali.Alle macrofite acquatiche appartengono numerose Fanerogame, alcune Pteridofite, numerose Briofite (Muschi ed

110

Fanerogame, alcune Pteridofite, numerose Briofite (Muschi ed Epatiche) e alghe (filamentose e coloniali) formanti aggregati macroscopicamente visibili.

Le macrofite acquatiche possono essere ritenute degli ottimiindicatori grazie alla loro spiccata sensibilità nei confrontidell’inquinamento di natura organica e da eccesso di nutrienti(eutrofizzazione), unitamente alla relativa facilità di identificazionee alla scarsa mobilità.

Nel panorama dei diversi indici macrofitici utilizzabili èpossibile distinguere schematicamente due gruppi:

- indici che danno una valutazione di presenza/assenza eabbondanza di un certo numero di taxa “indicatori” che varia

INDICI MACROFITICI

111

abbondanza di un certo numero di taxa “indicatori” che variaa seconda dell’indice in considerazione;

- indici basati sull’attribuzione ad un certo numero di taxa“indicatori” di un valore specifico di sensibilità/tolleranza neiconfronti di fenomeni di alterazione ambientale.

Modalità di campionamento- giugno e settembre;

- il tratto di corso d’acqua da campionare deve averelunghezza da 50 a 100 m ed essere rappresentativo del corsod’acqua in esame;

- si osservano in situ i popolamenti macrofitici conidentificazione dei taxa � si effettua una stima del loro

INDICI MACROFITICI

112

identificazione dei taxa � si effettua una stima del lororicoprimento con un eventuale prelievo dei campioni per laverifica tassonomica, in particolar modo dei popolamenti algali.- si attribuisce per ciascun taxa un valore indicatore, conpunteggi che variano a seconda dell’indice in considerazione.

� Con i relativi algoritmi si ottiene infine il valore dell’indice perla stazione in esame.

La maggioranza degli indici utilizzati consente l’attribuzione di un valore di indice alla stazione ma non prevede che tale valore possa essere

estrapolato per la classificazione dell’intero corso d’acqua.

INDICI MACROFITICI

113

corso d’acqua.

Limiti dell’aplicazione- le macrofite sono condizionate non solo dalle caratteristichequalitative del corso d’acqua ma anche da fattori edafici(regime idrico, ombreggiatura, ecc.);- lungo i corsi d’acqua italiani e, in particolar modo quellialpini, non è sempre possibile rinvenire consistenti

INDICI MACROFITICI

114

popolamenti macrofitici acquatici non tanto in ragione difenomeni di alterazione in atto, quanto per le caratteristichemorfo-funzionali dei nostri corsi d’acqua;

� Pertanto risulta particolarmente utile e interessantel’applicazione congiunta e la validazione di diversi indicimacrofitici nei corsi d’acqua italiani e in particolare quelli acarattere alpino.

Ostracodi (Crustacea: Ostracoda)

115

Fiume Ledra

116

IL CICLO DELL’ACQUA

117

Per effetto del ciclo dell’acqua l’eventuale

inquinamento di aria, suolo

118

inquinamento di aria, suolo e acqua tende a riversarsi su una risorsa sempre più scarsa come l’acqua dolce.

5. Il biomonitoraggio del suolo

119

del suolo

Secondo l’International Standard Organization (ISO, 1996), il suolo è

“lo strato superiore della crosta terrestre, formato da particelle minerali, sostanza organica, acqua, aria e

organismi viventi ”.

IL SUOLO

120

organismi viventi ”.

Questa visione riduttiva vede il suolo solamente come la superficie su cui gli organismi si poggiano e si muovono,

mentre di fatto rappresenta il substrato più importante dell’ambiente subaereo, “l’epidermide vivente della

crosta terrestre ” (Sequi, 2002), dove gli organismi viventi al suo interno sono un tutt’uno con l’ambiente.

Il suolo svolge un ruolo prioritario

� nella salvaguardia delle acque sotterranee dall’inquinamento;

� nel controllo della quantità di CO2 atmosferica;

� nella regolazione dei flussi idrici superficiali con dirette conseguenze sugli eventi alluvionali e franosi;

� nel mantenimento della biodiversità;

� nei cicli degli elementi nutritivi…

121

� nei cicli degli elementi nutritivi…

Dallo stato di salute del suolo dipende la biomassa vegetale

con evidenti ripercussioni sull’intera catena alimentare.

Il suolo, quale laboratorio biologico straordinariamentedifferenziato, può essere considerato come un complessocorpo vivente , in continua evoluzione e sotto alcuni aspettiancora poco conosciuto, che fornisce all’umanità glielementi necessari al proprio sostentamento.

122

� È una risorsa fragile e praticamente non

rinnovabile

Inquinamento del suoloAlterazione degli equilibri chimici e biologici che in essohanno sede, dovuta all’apporto di sostanze estranee o disostanze in eccesso.

123

Inquinante : sostanza comune o estranea al sistema del suoloche, aggiunta ad esso direttamente o indirettamente, neinfluenza negativamente la produttività (produttività cheinclude i due parametri: resa e qualità del prodotto).

Minacce per il suolo…

1. Erosione

2. Diminuzione della sostanza organica

3. Salinizzazione

4. Compattazione

124

6. Attività estrattive

7. Contaminazione

8. Impermeabilizzazione

9. Desertificazione

1. Erosione

Asportazione della sua parte superficiale,

maggiormente ricca in sostanza organica, per

125

mezzo delle acque di ruscellamento superficiale.

Perdita di suolo, di fertilità e di biodiversità

2. Diminuzione della sostanza organica

Il carbonio organico (CO), checostituisce circa il 60% dellasostanza organica presentenei suoli, svolge un’essenziale

126

nei suoli, svolge un’essenzialefunzione positiva su molteproprietà del suolo.

DIMINUZIONE DELLA SOSTANZA ORGANICA

127

3. Salinizzazione

Processo progressivo di accumulo di sali nei suoli

128

Possibili cause:- sovrasfruttamento delle falde e per impiego in agricoltura di acque sempre meno idonee;

Salinizzazione

- cambiamenti climatici che, incrementando l’aridità,

129

incrementando l’aridità, possono determinare una minore lisciviazione e un conseguente aumento della salinizzazione.

4. Compattazione

Compressione delle particelle del suolo in un volume minore a seguito della riduzione degli spazi esistenti

tra le particelle stesse.

130

� cambiamenti significativi nelle proprietà strutturali e nel comportamento del suolo, quali il regime termico e idrico, l’equilibrio e le caratteristiche delle fasi liquide e gassose che lo compongono;

� formazione di uno strato compattato alla profondità di lavorazione (suola d’aratura).

131

Diminuzione della resa e drastica riduzione dell’infiltrazione delle acque con conseguente aumento del ruscellamento superficiale.

… possibili soluzioni

132http://soco.jrc.ec.europa.eu/documents/ITFactSheet-05.pdf

5. Attività estrattive

- miniere

� Nel periodo 1870-2006 sono state in esercizio 2.991

133

� Oggi è praticamente residuale e legata sostanzialmente allapresenza di miniere di marna da cemento, di minerali ceramici e diminerali a uso industriale.

state in esercizio 2.991 miniere che hanno interessato 88 province su 103. � L’attività mineraria ha avuto un trend crescente fino alla metà del secolo scorso.

- cave

Attività estrattive

134

… circa 5.400 in attività sul territorio nazionale� più del 60% rappresentato dall’estrazione di materiali alluvionali e di rocce carbonatiche.

� impatti temporanei (rumore, polveri, inquinamento, ecc.)

� impatti a lungo termine

- profonde e definitive modifiche del paesaggio,

- perdita irreparabile di suolo, possibili fenomeni diinquinamento delle acque sotterranee

- problematiche relative alla destinazione d’uso dellearee dismesse.

135

6. Contaminazione

136

7. Impermeabilizzazione (o soil sealing)

Il fenomeno è determinato dalla copertura del territorio con materiali “impermeabili”

137

con materiali “impermeabili” che inibiscono parzialmente o totalmente le capacità del suolo di esplicare le proprie funzioni vitali.

8. Desertificazione

138

Il processo di degrado di un territorio è collegato a diversi fattori di pressione di origine naturale e antropica;

� la desertificazione è la risultante di questo comple sso sistema di interazioni , allorquando il degrado arriva a pregiudicare in modo pressoché irreversibile la capacità produttiva sostenibile degli ecosistemi agricoli e forestali.

Desertificazione

139

Desertificazione

Pechino, la muraglia verde che fermerà l'avanzare del deserto

141(Corriere della sera, 10 marzo 2011)

Desertificazione

143

Minacce per il suolo…

144

� presenza e persistenza degli inquinanti;

� pratiche agricole intensive (lavorazioni profonde e frequenti)

� diminuzione della porosità nella cosiddetta “suola d’aratura”provoca una diminuzione della possibilità di diffusionedell’ossigeno;

145

dell’ossigeno;

� trasformazioni dell’uso del territorio che prevedono lacementificazione e l’impermeabilizzazione del suolo;

� mancati apporti di sostanza organica, o la sua sottrazione pererosione o a seguito di incendi;

� di sali o alle variazioni di acidità del suolo;

� l’introduzione accidentale o deliberata di specie alloctone.

SUOLO NATURALE

PERDITA DELLA BIODIVERSITÀ

146

SUOLO ANTROPIZZAZATO

La biodiversità edafica è sempre più utilizzata nei programmi dimonitoraggio dei suoli e dei siti contaminati come utile indicatorebiologico, in grado di integrare i dati chimici e fisici rilevati nelleconvenzionali analisi pedologiche.

147

Concentrazioni eccessive di inquinanti hanno effetti negativi anche sugli organismi del

suolo, sia direttamente , per emigrazione o morte degli individui e delle specie più

sensibili, sia indirettamente , a causa dello sviluppo di organismi resistenti e poco

specializzati.

Il grado di stabilità dell’ecosistema “suolo” viene determinato come indice di qualità in funzione della ricchezza in taxa di organismi presenti.� Pertanto più specie sono presenti nel terreno, maggiore è la sua stabilità.

IL BIOMONITORAGGIO DEL SUOLO

148In Italia è stato censito un numero di specie di in vertebrati del suolo superiore a tutti gli altri Paesi europei

149

L’inquinamento indotto dalle attività antropiche (concimazioni, usodi fitofarmaci, scarico di rifiuti tossici) provoca la scomparsa dellespecie più sensibili . La perdita di taxa in un sistema provocacambiamenti nella struttura , negli scambi energetici e neiprocessi dell’ecosistema.

Il procedimento si basa sul concetto di Forma Biologica(o ecotipo), analogo a quello di Unità Sistematica nelcalcolo dell'IBE.Le Forme Biologiche sono suddivise in base al grado diadattamento alla vita ipogea , riscontrabile nelle loro

Indice QBS (Qualità Biologica del Suolo)

150

adattamento alla vita ipogea , riscontrabile nelle lorocaratteristiche morfologiche .Una volta estratti i microartropodi presenti nel campionedi suolo, si assegna ad ogni Forma Biologica riscontrataun preciso valore numerico, denominato IndiceEcomorfologico (EMI).La somma dei valori di EMI determina il valore di QBS

• Una volta stabilito il sito di campionamento occorre delimitare, con una spatola o una vanga, una zolla cubica di 10 cm di lato.

n.b. Per ottenere risultati sicuramente rappresentativi della

Indice QBS (Qualità Biologica del Suolo)

151

n.b. Per ottenere risultati sicuramente rappresentativi della biodiversità dell’ecosistema vengono eseguite tre replichein punti diversi della stazione in esame.

• Il campione, conservato in sacchetti chiusi non ermeticamente;

• Il campione viene fissato in alcool etilico al 70%.

Quadro di riferimento normativo� Legge 18 maggio 1989, n. 183 (norme per il riassetto organizzativo e funzionale della difesa del suolo).

� Tale legge è stata abrogata dall’articolo 175 del D. lgs. 3

aprile 2006, n.152.

152

I suoi contenuti sono sostanzialmente stati trasfusi negli articoli 53 e seguenti del recente provvedimento.

L’intera sezione dedicata al settore in argomento è volta ad assicurare � la difesa e il risanamento del suolo e del sottosuolo;� la lotta alla desertificazione;� il risanamento idrogeologico del territorio tramite la prevenzione dei fenomeni di dissesto;� la messa in sicurezza delle situazioni a rischio.

Secondo l’articolo 54…

� Difesa del suolo : il complesso delle azioni ed attività riferibili alla tutela e salvaguardia del territorio, dei fiumi, dei canali e collettori, delle lagune, della fascia costiera, delle acque sotterranee, nonché del territorio a questi connesso, aventi le finalità di ridurre il rischio idraulico, stabilizzare i

Quadro di riferimento normativo

153

aventi le finalità di ridurre il rischio idraulico, stabilizzare i fenomeni di dissesto geologico, ottimizzare l’uso e la gestione del patrimonio idrico, valorizzare le caratteristiche ambientali e paesaggistiche collegate;

� Dissesto idrogeologico: la condizione che caratterizza aree ove i processi naturali o antropici, relativi alla dinamica dei corpi idrici, del suolo e dei versanti, determinano condizioni di rischio sul territorio.

6. Considerazioni conclusive

154

perché i bioindicatori?

Gli indicatori biologici sono scelti sulla base di una buonaconoscenza teorica dell’ecosistema, perché i fattori che

regolano effettivamente il funzionamento dell’ecosistema sono influenzati da effetti indiretti, interazioni croniche,

155

sono influenzati da effetti indiretti, interazioni croniche, reazioni a catena cumulative e complesse reti

d’interazione .Pertanto, un approccio olistico è un pre-requisito

indispensabile per un’indicazione affidabile dello statodell’ambiente.

MA ALLORA MA ALLORA QUALE È IL IL MIGLIORE MIGLIORE

156

MIGLIORE MIGLIORE BIOINDICATORE?BIOINDICATORE?

Numerosi studi indicano che:

• non ci sono organismi indicatori migliori di altri

157

• la scelta dipende prima di tutto dalle caratteristiche dell’area oggetto del

monitoraggio