Cos’è l’ecologia applicataI concetti dell’Ecologia generale possono avere numerose applicazioni per lo studio di problemi ambientali, per il razionale sfruttamento delle risorse naturali, per il controllo e il recupero degli ecosistemi naturali, ecc.

Ad esempio:•Lo studio degli agroecosistemi per lo sviluppo di un’agricoltura sostenibile•Lo studio delle popolazioni ittiche per la gestione della pesca•Lo studio degli ecosistemi per adeguati interventi di conservazione•L’impatto delle attività umane sulla qualità dei sistemi naturali

La complessità del problema non può essere esaurita in un solo insegnamento. E’ necessario quindi operare delle scelte.

Scopo di questo corso sarà l’analisi di alcune delle principali alterazioni che le principali attività umane possono determinare sugli ecosistemi acquatici e terrestri.La conoscenza di questi problemi è il necessario punto di partenza per qualunque intervento di protezione, gestione e risanamento.

Testi consigliati

Provini, Galassi, MarchettiEcologia Applicata (CittaStudi Edizioni)

Un testo molto ampio. Completo ma ridondante per questo corso.

VismaraEcologia Applicata (Hoepli)

Un buon testo ma di taglio molto ingegneristico

MillerScienze Ambientali (EdiSES)

Un testo a cavallo tra l’Ecologia Generale e l’Ecologia Applicata. Alcuni capitoli offrono ottimi spunti di approfondimento.

Le cause del deterioramento ambientale

Le alterazioni del territorio• Urbanizzazione• Deforestazione • Agricoltura• Costruzione di grandi opere • Cementificazione

Il consumo di risorse• Acqua• Materiali rinnovabili e non (pesca, legname, risorse minerarie)• Energia

La produzione di rifiuti• Rifiuti solidi• Emissioni in acqua e aria

L’uso di sostanze chimiche• Pesticidi• Fertilizzanti• Alcuni prodotti industriali

Sviluppo demografico e deterioramento ambientale

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Crescita demografica

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Attività umane e cicli biogeochimici

Molte attività umane non sono intrinsecamente nocive e non provocherebbero effetti negativi se fossero adeguatamente distribuite sul

territorio in modo da consentire lo svolgersi dei naturali ciclibiogeochimici.

In molti casi i fenomeni negativi sono dovuti alla eccessiva concentrazione che rende inadeguati i tempi lunghi del riciclo naturale.

Per questo si rendono necessari sistemi artificiali di riciclo per coadiuvare i cicli naturali (depuratori, inceneritori, raccolta differenziata e recupero

di materiali)

Con le tecnologie attuali, alcuni di questi sistemi artificiali, sebbene indispensabili, sono a loro volta fonte di problemi ambientali.

Lo sviluppo dei centri urbani

La crescita dell’abitato di Londra dal 1800 al 1955

Il caso dell’Alta LerabaCome da un grande successo possono nascere problemi

Tra i grandi flagelli che minano la salute di molti paesi in via di sviluppo si deve annoverare l’oncocercosi, una malattia generata da un nematode che produce cecità.Quando la percentuale di ciechi diventa troppo alta, interi villaggi vengono abbandonati e popolazioni, ormai poco adatte a produrre il proprio sostentamento, migrano in cerca di aiuto.

Nel 1974 venne avviato un grande progetto dell’OMS che, in poco più di 20 anni, portò alla quasi totale eradicazione della malattia in vaste parti dell’Africa Occidentale.

Questo grandioso successo favorì la ricolonizzazione di vaste aree, imponendo la necessità di una appropriata gestione delle attività umane, per evitare eccessive alterazioni delle risorse naturali che avrebbero avuto ripercussioni negative sulla delicata economia della zona. Un esempio è il bacino pilota del Fiume Leraba.

Il caso dell’Alta Leraba

Lo sfruttamento nel mondo delle aree di pesca

Stock a rischio di esaurimentoStock fortemente sfruttati

Il pescato mondiale

I modelli di dinamica della pesca hanno permesso di calcolare un presumibile livello massimo dello sfruttamento degli stock ittici.

Questo livello è stato raggiunto, in molte aree di pesca.

Dalla fine degli anni ’80 del secolo scorso, l’aumento dello sforzo di pesca non ha comportato un aumento del pescato.

Da tempo sono in atto interventi per il controllo del fenomeno, da legislazioni internazionali per la regolamentazione della pesca all’aumento delle attività di acquicoltura.

Dalla percezione alla gestione

Le fasi successive dello studio e della gestione di un

problema ambientalePerc

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La successione di alcuni problemi ambientali negli ultimi decenni

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Inquinamento delle acque

Inquinamento dell’aria

Contaminazione e sviluppo economico

Contaminazione da sostanze non tradizionali

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Popolazione con acqua potabile a rischio

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Il Protocollo di Montreal e la produzione di CFC nel mondo

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Le alterazioni fisiche degli ecosistemi• Occupazione del territorio e distruzione degli ecosistemi preesistenti

Un ecosistema viene distrutto e sostituito con qualcosa di completamente diverso (es. un’area agricola, un centro urbano)

• Frammentazione degli habitatLa costruzione di strade, ferrovie, ecc. comporta una piccola occupazione del territorio in termini di superficie, ma può determinare conseguenze molto gravi nella dinamica di popolazioni o nella struttura di comunità.

• Costruzione di grandi opereUna diga modifica completamente le caratteristiche di un corso d’acqua: a monte un fiume si trasforma in un lago e i territori circostanti vengono invasi dall’acqua, a valle viene alterato il regime idraulico

• Modifica dei regimi idraulici dei corpi idriciLe captazioni di acqua per motivi idroelettrici, irrigui, ecc. alterano le condizioni generali dei corpi idrici con profonde conseguenze sulle comunità acquatiche.

• Cementificazione delle sponde marine, fluviali e lacustriL’alterazione delle rive dei corpi idrici distrugge gli ecosistemi ripari che, in molti casi, rivestono un’importanza enorme per le comunità acquatiche (ad esempio per la riproduzione).

La contaminazione chimica

• Alterazione dei cicli biogeochimici delle sostanze naturali

• Emissione nell’ambiente di sostanze di sintesi (naturali o xenobiotiche)

MacrocontaminantiSostanze emesse nell’ambiente in grandi quantità, capaci di modificare in modo sostanziale i meccanismi di funzionamento (biotici ed abiotici) dei sistemi ambientali. Spesso si tratta di sostanze naturali (esempio: CO2).

MicrocontaminantiSostanze emesse nell’ambiente in piccole quantità, che di norma non alterano i meccanismi abiotici dei sistemi ambientali ma agiscono sugli organismi viventi con effetti generalmente di tipo tossico.

La definizione di macro e microcontaminanti non deve essere assunta in modo rigido. Esistono molti esempi di sovrapposizione tra le due categorie di contaminanti.

La contaminazione chimica a diversi livelli di scala

SCALA INQUINAMENTO DI LOCALE REGIONALE GLOBALE

ARIA Importante nelle zone di elevata emissione

Importante per sostanze relativamente persistenti e emesse in

notevoli quantità

Estremamente importante per

sostanze persistenti e di elevata emissione

ACQUA Importante nelle zone di elevata emissione Importante per

sostanze relativamente persistenti e emesse in

notevoli quantità

Importante per alcuni contaminanti persistenti

SUOLO Importante nelle zone di elevata emissione Trascurabile Trascurabile

Attività antropiche e alterazioni ambientali

Occupazione Consumo Rifiuti Emissione e uso di sostanze chimiche e di solidi Inquinamento Inquinamento Inquinamento

alterazione risorse dell'aria dell'acqua del suolo del Macro Micro

territorio contam contam Organico Nutrienti Tossicità

Insediamenti civili +++ ++++ ++++ ++++ +++ ++++ ++++ + +

Insediamenti industriali ++ +++ +++ ++++ ++++ ++ ++ ++++ ++++

Agricoltura ++++ ++ ++ + + + ++++ +++ ++++

Zootecnia + ++ + + + +++ ++++ + +++

Produzione di energia +++ ++++ + ++++ + - - - -

Gli effetti degli insediamenti civili

L’occupazione fisica del territorioGli insediamenti urbani e le reti di comunicazione ad essi connesse (strade, ferrovie, elettrodotti, ecc.) modificano e frammentano il territorio producendo alterazioni superiori rispetto all’area effettivamente occupata.

Le emissioni in atmosferaContaminazione da microinquinanti e macroinquinanti derivanti dalle combustioni (traffico, veicolare, impianti di riscaldamento, ecc.).

Le emissioni in acquaGli effluenti urbani contengono sostanze organiche ossidabili (in impianti di depurazione si trasformano in sostanze inorganiche, tra cui composti del fosforo e dell’azoto), detersivi, farmaci e, in minor misura, altri possibili microinquinanti.

I rifiuti solidiUna città produce ogni giorno enormi quantità di rifiuti solidi degradabili e non. Il loro smaltimento o distruzione con tecniche diverse (discariche, inceneritori) produce altri problemi. La raccolta differenziata e il recupero, almeno parziale, è una soluzione assolutamente irrinunciabile.

Urbanizzazione e occupazione del territorio

Centri urbaniStrade

Ferrovie

L’impatto dell’urbanizzazione sul territorio non èproporzionale alla superficie occupata ma molto superiore.Le reti di comunicazione (strade, ferrovie), di trasporto di risorse (acquedotti, elettrodotti), ecc. producono una frammentazione del territorio con gravi conseguenze sugli ecosistemi naturali.

Gli effetti degli insediamenti industrialiL’occupazione fisica del territorioUn’area industriale, come un insediamento civile, richiede reti di comunicazione. L’occupazione del territorio è significativa, anche se quantitativamente inferiore rispetto ad altre attività umane (urbanizzazione, agricoltura).

Le emissioni in atmosferaOltre a micro e macroinquinanti derivanti dalle combustioni, le emissioni industriali possono contenere una enorme varietà di sostanze chimiche, diverse in funzione del processo produttivo.

Le emissioni in acquaCome le emissioni in aria, gli effluenti industriali in acqua possono contenere sostanze chimiche estremamente diverse in funzione della tipologia industriale. Queste possono essere sia macrocontaminanti (sostanza organica ossidabile, nutrienti) che, soprattutto, microcontaminanti tossici. Si possono anche determinare alterazioni termiche da acque di raffreddamento.

L’inquinamento del suoloLe attività industriali possono determinare lo smaltimento sul suolo di sostanze nocive.

Gli effetti dell’agricoltura

L’occupazione fisica del territorioL’agricoltura è l’attività che determina la maggiore occupazione del territorio. Ad esempio, nella Pianura Padana, circa l’80% del territorio è occupato da superfici agricole. Gli ecosistemi naturali vengono sostituiti da agroecosistemi, nei quali l’obiettivo è la riduzione della biodiversità.

L’inquinamento del suoloLe sostanze usate in agricoltura, fertilizzanti e prodotti fitosanitari (erbicidi, insetticidi, fungicidi) contaminano il suolo sul quale vengono, direttamente o indirettamente, applicati.

L’inquinamento dell’acquaFertilizzanti e prodotti fitosanitari vengono dilavati dalle acque meteoriche e contaminano le acque superficiali o sotterranee per scorrimento superficiale o per lisciviazione.

I cicli della materia nei sistemi naturali e in agricoltura

Mineralizzazione

Organicazione

Organicazione

Trasportoe utilizzo

Mineralizzazione

Necessità di ripristinare i

nutrienti perduti

Scarichi potenzialmente

inquinanti

In un sistema naturale (bosco) i cicli della

materia sono relativamente chiusi.

Tutti i processi si svolgono all’interno di un equilibrio

ecologico.

In un sistema agricolo la materia viene trasportata e utilizzata lontano dai luoghi di produzione, in situazioni

fortemente concentrate.

Questo crea una serie di profondi squilibri ecologici.

Gli effetti della zootecnia

Gli allevamenti estensivi (pascolo brado) provocano danni relativamente contenuti all’ambiente. I rifiuti sono, in larga parte, riciclati da processi naturali.

I danni derivano dai grandi allevamenti intensivi che producono una enorme concentrazione di rifiuti.

L’inquinamento del suoloIl destino naturale delle deiezioni animali dovrebbe essere l’uso come fertilizzante naturale in agricoltura. Un uso irrazionale ed eccessivo può comportare inquinamento del suolo.

L’inquinamento dell’acquaDeriva sia da scarichi diretti, sia da apporti indiretti, dovuti all’uso in agricoltura.Oltre a sostanza organica ossidabile e nutrienti, negli scarichi zootecnici sono presenti altre sostanze di vario genere, come farmaci o additivi e integratori alimentari.

La produzione di energia in Italia

Come viene prodotta l’energia per gli usi umani?

Nel nostro paese la maggior parte dell’energia viene prodotta dacentrali termoelettriche (circa 70%) o idroelettriche (circa 20%).

L’energia nucleare, rilevante in molti paesi, in Italia è stata bandita da un referendum popolare.

L’energia da tutte le fonti alternative rinnovabili a basso impatto ambientale (solare, eolico, geotermico, trasformazione di biomasse) copre attualmente una modesta percentuale del fabbisogno nazionale (<10%).

Gli effetti della produzione di energia termoelettrica

Oltre ad un certo impatto fisico sul territorio, paragonabile a quello degli insediamenti industriali, le centrali termoelettriche producono gravissimi danni ambientali.

Le emissioni in atmosferaLa produzione di energia da centrali termoelettriche è la fonte principale di CO2nell’atmosfera, presumibilmente la causa più importante dell’effetto serra. A questo si devono aggiungere tutti gli altri micro e macroinquinanti derivanti dalle combustioni, con effetti sulla piccola e media scala.

Le emissioni in acquaMeno gravi di quelle in atmosfera, con effetti a scala locale, essenzialmente legati all’inquinamento termico.Le centrali che prendono acqua dal mare possono scaricare rilevanti quantità di sostanze tossiche usate per il controllo degli organismi incrostanti nelle condotte di raffreddamento (antifouling).

L’impatto delle digheLa costruzione di una diga a scopo idroelettrico provoca profonde alterazioni agli ecosistemi acquatici e terrestri.A monte

Superfici spesso rilevanti di territorio vengono completamente sommerse, con la scomparsa degli ecosistemi preesistenti (boschi, praterie). L’ecosistema fluviale si trasforma in ecosistema lacustre.A valle

Il regime idrologico naturale è completamente alterato, spesso con forti riduzioni della portata. Il libero movimento e le migrazioni delle specie ittiche sono ostacolati.

Prima della costruzione della diga

Dopo la costruzionedella diga

Il concetto di Carico e di Carico Ammissibile

Si intende per “carico” la quantità di sostanza potenzialmente contaminante emessa in un determinato sistema ambientale (ad esempio un lago) o in un determinato territorio, a diversi livelli di scala (dal bacino idrografico all’intera biosfera).

Il “carico ammissibile” è la quantità massima che può essere emessa in un determinato ambiente senza determinare alterazioni inaccettabili nel sistema in funzione di prefissati criteri di qualità ambientale o obiettivi gestionali.

Il carico ammissibile non è un valore assoluto. Esso viene stabilito in funzione dello stato di qualità che si vuole ottenere nel sistema ambientale in oggetto.

Attività antropiche e contaminazione delle acque

ORIGINE DELLA

EMISSIONE

TIPO DI SCARICO

RECETTORE PRINCIPALE

DELLA CONTAMINAZIONE

TIPO DI SOSTANZE CONTAMINANTI

EFFETTI SULL’AMBIENTE

EFFETTI DURETTI E INDIRETTI

SULL’UOMO Urbana Puntiforme Acque supeficiali Sostanze organiche

ossidabili Organismi

potenzialmente patogeniDetersivi Farmaci

Deficit di ossigeno Eutrofizzazione Effetti tossici

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Diffusione di patologie

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Industriale Puntiforme Acque superficiali Microcontaminanti organici e inorganici Sostanze organiche

ossidabili

Effetti tossici Deficit di ossigeno

Eutrofizzazione

Effetti tossici Riduzione della qualità per usi

multipli Agricola Diffuso Acque superficiali

+ Acque profonde

Fertilizzanti Prodotti fitosanitari

Eutrofizzazione Effetti tossici

Riduzione della qualità per usi

multipli Effetti tossici

Zootecnica Diffuso +

Puntiforme

Acque superficiali +

Acque profonde

Sostanze organiche ossidabili Organismi

potenzialmente patogeniFarmaci e add. alimentari

Deficit di ossigeno Eutrofizzazione Effetti tossici

Riduzione della qualità per usi

multipli Effetti tossici

Esempi di problemi di contaminazione delle acque a diversi livelli di scala

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S ostanza organ ica ossidabile (B O D )

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La contaminazione organicaBOD Biochemical Oxygen Demand

COD Chemical Oxygen Demand

Misure indirette della sostanza organica degradabile per via biologica (BOD) o per drastica ossidazione chimica (COD) presente in un

campione d’acqua.

Unità di misura: mg O2 /L

Il BOD deve essere riferito al tempo nel quale la comunità batterica ha agito sulla sostanza organica.

Tradizionalmente, si misura a 5 giorni (BOD5 )

Rapporto indicativo tra BOD5 e COD: BOD5 /COD ≈≈≈≈ 1/3

molto variabile in funzione del tipo di sostanze organiche presenti nel campione.

Il BOD nelle acque naturali

Valori indicativi di BOD5:acqua sorgiva: 0-2 mg O2 /L

acqua di fiume non contaminata: 2-5 mg O2 /L

acque di scarico: >20.000 mg O2 /L

Criterio di qualità UE per BOD5

acque salmonicole ≤ 3 mg O2 /L

acque ciprinicole ≤ 6 mg O2 /L

La curva del BOD

L=quantità di ossigeno necessaria per ossidare la SO del campione iniziale (=BOD∞∞∞∞)

Lt=quantità di ossigeno necessaria per ossidare la SO residua al tempo t

BODt=quantità di ossigeno consumata al tempo t (=L- Lt)

K=costante di reazione

-dL/dt = KLLt = L e-KT

L- Lt =L (1- e-KT)BODt =L (1- e-KT)

Variazioni in funzione di K

La velocità di reazione (K) è funzione di parametri ambientali (es. temperatura) e delle caratteristiche di degradabilità della sostanza organica.In condizioni sperimentali costanti e standard, esiste solo l’effetto delle caratteristiche della SO.La curva D indica la mancanza di una flora batterica adattata alla SO presente.

La curva a sacco

Effetti di uno scarico organico in un corso

d’acqua

Sostanza organica e depurazione

Le sostanze organiche ossidabili sono un prodotto assolutamente naturale che non creerebbe nessun problema ambientale se non fosse

per l’eccessiva concentrazione che non consente un equilibrato svolgimento dei cicli naturali

In un impianto di depurazione biologico, i processi di ossidazione della sostanza organica, ad opera di organismi decompositori, si

svolgono in un sistema controllato

Un impianto di depurazione non è altro che un ecosistema artificiale che evita eccessivi fenomeni decompositivi nelle acque naturali

Lo stato della depurazione degli scarichi

urbani in Europa

(Eurostat 2002)

L’eutrofizzazione

Che cos’è?Un eccesso di sostanze nutrienti negli ecosistemi acquatici che provoca una crescita abnorme di organismi fotosintetici(alghe o piante acquatiche)

Dove si manifesta?E’ un fenomeno tipico dei laghi o delle acque marine costiere in particolari condizioni (baie chiuse, aree soggette ad elevati carichi con poca diluizione e poco ricambio)

In mare è di norma un fenomeno localizzato, ma in particolari condizioni può anche interessare aree molto estese (Mar Baltico, Mare Adriatico).

Conseguenze dell’aumento di nutrienti in

un lago

Aumento della Produzione Primaria

In zona pelagicaCrescita di

fitoplancton

In zona litoraleCrescita di piante

acquatiche

Aumento di sostanza organica

Aumento del consumo di ossigeno sul fondo

Riduzione della trasparenzaRiduzione della zona foticaAumento di sostanza organicaInnalzamento della profondità di compensazioneAumento del consumo di ossigeno ipolimnico

Produzione Primaria e nutrienti limitantiProduzione Primaria e nutrienti limitanti

Quali sono i nutrienti fondamentali?Carbonio (C)

Azoto (N)Fosforo (P)

Altri (K, Si, Mg, micronutrienti)

Quali nutrienti possono esplicare un ruolo di regolazione della Produzione Primaria?

Quelli presenti nella minore quantità rispetto alle esigenze degli organismifotosintetici

(Fattori Limitanti secondo la Legge di Liebig)

Qual è il rapporto approssimativo tra i nutrienti fondamentali in funzione delle esigenze degli organismi fotosintetici?

C/N/P = 100/10/1

Quali sono i fattori limitanti nelle acque superficiali?P (di norma nelle acque dolci)

N (di norma nelle acque marine)

Classificazione trofica dei laghi

Caratteristiche trofiche di una serie di laghi

Italiani

I numeri sono riferiti alla serie della tabella precedente

Saggi algali per lo studio della limitazione da nutrienti nei

laghi

Distribuzione dei valori di fosforo totale (µg/l) e relativa classe trofica per un campione di 108 laghi LIMNO.

IPER-EUTROFIA

EUTROFIA

MESOTROFIA

ULTRA-OLIGOTROFIA

OLIGOTROFIA

IPER-EUTROFIA

EUTROFIA

MESOTROFIA

ULTRA-OLIGOTROFIA

OLIGOTROFIA

Modello di bilancio di massa per lo studio dell’eutrofizzazione dei laghi

L(P) = [P] z/ττττw (1+ √√√√ττττw)

L(P) : carico di Ptot mg m-2 anno-1

[P] : concentrazione di Ptot mg m-3

z : profondità media mττττw : tempo teorico di ricambio anni

Si tratta di un modello empirico che lega il carico esterno di fosforo alla concentrazione nel lago, mediante due semplici caratteristiche morfometriche e

idrauliche (profondità media e tempo teorico di ricambio)

Rappresentazione grafica del modello di bilancio di massa.

La famiglia di curve

rappresenta i luoghi dei punti a

costante concentrazione

di Ptotale

0.1 1 10 100 1,00010

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1,000

10,000

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L(P)

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z/ττττw

[P] µµµµg/L

5

2010

STUDIO E GESTIONE DELLA

EUTROFIZZAZIONE DEI LAGHI

Stima del carico esterno

Previsione della qualità dell’acqua e della sua evoluzione

Modello di Bilancio di massa

Previsione delle modificazioni idrauliche e morfologiche

Stima del carico interno

Studio dei possibili interventi per

migliorare la qualità

Possibilità di uso multiplo

Il metodo sperimentale per la misura del carico di nutrienti in un lago

Punti di prelievo

Immissari

Emissario

E’ necessario misurare nei punti di confluenza degli immissari:

• le concentrazioni dei nutrienti• la portata

La frequenza di campionamento èfunzione delle caratteristiche degli immissari (variabilità delle portate)

Idealmente, la portata dovrebbe essere misurata in continuo

Da dove arrivano i nutrientiDa dove arrivano i nutrienti

Effluenti urbaniIn questo caso la depurazione biologica e sterilizzazione (perfettamente efficienti contro inquinamento organico e microbiologico) non sono sufficienti. E’ necessario un trattamento chimico per eliminare fosforo e/o azoto. La normativa vigente in Italia prevede limiti molto rigidi (es. 0,5 mg/L di P) solo per le aree vulnerabili (essenzialmente laghi). I limiti applicati alle altre aree sono insufficienti a prevenire l’eutrofizzazione in zone particolari.

Carichi agricoli e zootecniciComprendono gli apporti da fertilizzanti chimici o naturali applicati ai terreni agricoli e gli scarichi diretti da allevamenti intensivi.

Effluenti industrialiSolo alcune particolari tipologie industriali hanno un ruolo significativo.

Carichi da suoli naturali e fall-out atmosfericoRappresentano il background naturale (anche se il fall-out atmosferico è alterato da attività antropiche) e hanno un peso moderato rispetto alle altre fonti

Il metodo teorico per la stima del carico di nutrienti

in un lagoA r e e n a t u r a l i

A l l e v a m e n t o

C e n t r i u r b a n i

A g r i c o l t u r a

I n d u s t r i a

Procedura:• Censimento di tutte le attività che

possono emettere nutrienti• Applicazione di adeguati fattori

unitari (Es.:carico umano=0.58kgP/anno pro capite; terreni agricoli=0.6 kgP/ha per anno, ecc.)

• Raccolta di tutte le informazioni utili (Es.: inpianti di depurazione, tipo di trattamento, colture agricole, ecc.)

• Somma di tutti i contributi

I metodi per la valutazione del carico di nutrienti

Vantaggi Svantaggi M etodo Sperimentale

se eseguito correttamente fornisce i risultati più precisi

•

tecnicamente più difficile •

costoso in tempo e denaro •

richiede almeno un anno di misure

•

non dà informazioni sull’importanza relativa delle diverse fonti del carico

M etodo Teorico

•

più rapido •

più economico •

dà informazioni sulle diverse fonti di carico

fornisce risultati più approssimativi

Confronto tra misura sperimentale e stima teorica del carico di fosforo in una serie di bacini fluviali Italiani

I bacini 1, 2 e 3 corrispondono rispettivamente a Po, Tevere e Adige

Confronto tra misura sperimentale e stima teorica del carico di fosforo in una serie di bacini fluviali Italiani

Rapporto tra carico teorico e carico sperimentale (T/S).I bacini 1, 2 e 3 corrispondono rispettivamente a Po, Tevere e AdigeUna delle cause della maggiore variabilità nei piccoli bacini è la minor affidabilità dei coefficienti specifici su scala locale

Possibili interventi per combatterel'eutrofizzazione

Scarichi urbani

Agricoltura

Zootecnia

Suolinaturali

Suoli urbani

Scarichi industriali

Deposizioni atmosferiche

Interventi suicarichi

Interventi nel lago

a monte durante ilprocesso

a valle

fisici

biologici

idraulici

Efficaciaalta bassa

Gli interventi a monte nel caso degli scarichi urbani si riferiscono ai polifosfati contenuti nei detersivi, attualmente banditi in Italia e il cui bando è stato proposto a livello Europeo.

Carichi di fosforo e possibilità di controllo

1 20

3 5

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C a r ic o to ta le

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D if f ic ile d a c o n tro lla r e

Im p o s s ib ile d a c o n tro lla re

Origini del carico di fosforo e possibile

obiettivo di qualità in alcuni laghi Alpini

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D a c a r i c o n a t u r a l e D a c a r i c o a g r i c o l o

D a c a r i c o u r b a n o O b i e t t i v o d i q u a l i t à

Esempio di relazione tra costi e benefici in un programma di controllo dell’eutrofizzazione nei laghi

0 20 40 60 80 1000

20

40

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100

Percentuale d i ob iettivo ragg iunto

Perc

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O ttim izzazione dicosti-benefici

Consumo di detergenti e caratteristiche dell’acqua

Uno dei principali interventi per combattere l’eutrofizzazione in Italia è stata la legge che ha abolito i tripolifosfati nei detersivi (1980-85)

1940 1950 1960 1970 1980 1990 20000

10,000

20,000

30,000

40,000

50,000

60,000

70,000

Years

Phos

phor

us lo

ad to

ns/y

ear

Detergents

Metabolic

AgricultureLivestock

Industry

Naturalsoil

Total

Trend of phosphorus load in surface water in Italy in the last five decades (data from Chiaudaniet al., 1978, Capri and Pagnotta, 2003).

Some results of P control in EuropeSwiss lakes

Livelli naturali e Indici MorfoEdafici

Livelli naturali e Indici MorfoEdafici

Il caso dei laghi Washington e MinnetonkaNei due laghi venne effettuato lo stesso intervento per il controllo dell’eutrofizzazione (diversione fuori bacino di tutti i carichi puntiformi). Nel Lago Washington l’intervento consentì di raggiungere condizioni di oligotrofia.Nel Lago Minnetonka il risultato fu insoddisfacente. Questo sarebbe stato prevedibile utilizzando l’Indice Morfoedafico.

Alcuni esempi di evoluzione trofica in laghi italianiLa go di P us ia no

0

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1

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(µg/ l)

l im ite e u tro fia l im ite m e s o tro fia l im ite o l ig o tro fial im ite u ltrta -o l ig o tro fia TP TP n a t(ME Ico n d )TP n a t(ME Ia lc )

(µg/l)

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Eutrofia

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Alcuni esempi di evoluzione trofica in laghi italiani

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(µg /l)

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Eutrofia

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Alcuni esempi di evoluzione trofica in laghi italianiLago di Garda

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(µg /l)

limite oligotrofia limite ultra-oligotrofia TPmisurato

TPnat(MEIalc) TPnat(MEIcond)

(µg/l)

Mesotrofia

Oligotrofia

Ultra-Oligotrofia

La risposta di un ecosistema naturale alla variazione della concentrazione di nutrienti

0

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Anni

Liv

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( µµ µµg

P/L)

Fioriture algali (mg C/m2 giorno)

Biomanipolazione delle catene trofiche

Biomanipolazione delle catene trofiche

Un esperimento di biomanipolazione

Lago BInstallate tre “enclosures” (200 m2 ciascuna):1- rimozione totale dei pesci2- introduzione di tre giovani esemplari (circa 70 g) di lucci (Esox lucius)3- introduzione di tre esemplari (circa 150 g) di persico trota (Micropterus salmoides)

Il lago aperto è assunto come controllo

Lago CInstallata una grande “enclosure” (2000 m2 ). La comunità ittica originale completamente rimossa e ricostruita artificialmente con caratteristiche da ambiente meso-eutrofico equilibrato.Predatori (lucci, persici, persici-trota): circa 30 kg/haPiccoli Ciprinidi (Alburnus, Phoxinus, ecc): circa 150 kg/ha Grandi Ciprinidi (carpe, tinche): circa 60 kg/ha

Il lago aperto è assunto come controllo

Alcuni risultati: Lago B

Alcuni risultati: Lago C

Risultati di interventi di biomanipolazione

Eutrofizzazione delle acque

costiereLL’’eutrofizzazione eutrofizzazione

delldell’’AdriaticoAdriatico

L’area tratteggiata indica la zona costiera maggiormente interessata al fenomeno.Le frecce rosse indicano la direzione delle correnti dominanti

I carichi di I carichi di fosforofosforo

Parametri di eutrofizzazione in un transettoParametri di eutrofizzazione in un transetto

APPROCCI SPERIMENTALI E GESTIONALI PER LO STUDIO DELL’EUTROFIZZAZIONE IN ADRIATICO

1. Quantificazione del fenomeno e individuazione delle cause• Monitoraggio ambientale• Saggi di laboratorio• Studi sui popolamenti naturali• Individuazione dei fattori responsabili

2. Ricerca di relazioni causa-effetto• Saggi algali per lo studio delle limitazioni nutrizionali• Studio della dinamica della limitazione sui popolamenti naturali• Individuazione di relazioni tra crescita algale e concentrazione di nutrienti

3. Quantificazione dei carichi di nutrienti da diverse fonti• Studio del territorio• Individuazione delle diverse fonti di carico• Quantificazione teorica e sperimentale

4. Sviluppo di un modello previsionale per valutare i cambiamenti nella qualità delle acque in funzione della riduzione dei carichi di fosforo

• Relazioni tra carico e concentrazioni ambientali• Relazioni tra carico ed effetti

5. Studio delle possibilità di intervento• Individuazione dei possibili interventi• Valutazione costi-benefici

6. Suggerimenti per interventi di controllo e risanamento

Confronto tra la situazione in atto (riferita alla metà degli anni ’80) e quella conseguente a tre diverse opzioni di intervento

Proposte di strategia per il Proposte di strategia per il risanamento dellrisanamento dell’’Adriatico Adriatico

dalldall’’eutrofizzazioneeutrofizzazione

Cosa si Cosa si èè fattofatto

La situazione dell’Adriatico è in progressivo miglioramento, anche se con tempi enormemente più lunghi di quanto sarebbe necessario e auspicabile.

Le condizioni di trattamento delle acque reflue urbane sono molto migliorate negli ultimi 20 anni, anche se la situazione italiana non è ancora al livello dei paesi europei più avanzati (si pensi che Milano ha un impianto di trattamento funzionante solo da pochi mesi). Gli impianti con trattamento chimico dei nutrienti sono ancora insufficienti. Questo vale anche per i reflui industriali.

Un contributo determinante è stato prodotto dalla legge sul bando dei tripolifosfati nei detersivi, in atto dagli anni ’80. In questo l’Italia è stata all’avanguardia. E’ stata recentemente approvata la proposta di estensione a tutti i paesi dell’Unione Europea.

Gli interventi sui carichi agricoli e zootecnici, più complessi da mettere in atto, sono ancora insufficienti.