Azione 2 - Ottimizzare l’uso della - Progetto STRADA · Ossigeno % sat., pH, Temperatura...
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Direzione Ambiente [email protected] [email protected] Progetto “STRADA” - Comitato di Pilotaggio Milano, 18 aprile 2013 D.G. Ambiente, Energia e Sviluppo sostenibile U.O. Risorse Idriche e Programmazione Ambientale Azione 2 - Ottimizzare l’uso della risorsa idrica: i laghi Verbano e Ceresio Attività 2.1.3 - Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore Risultati conclusivi
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Direzione Ambiente
Progetto “STRADA” - Comitato di Pilotaggio
Milano, 18 aprile 2013
D.G. Ambiente, Energia e Sviluppo sostenibile
U.O. Risorse Idriche e Programmazione Ambientale
Azione 2 - Ottimizzare l’uso della risorsa idrica: i laghi Verbano e Ceresio
Attività 2.1.3 - Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Risultati conclusivi
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Ricerca:
Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del Lago Maggiore
1) Quantificazione di accumulo e rilascio di nutrienti dalla fascia litorale interessata
dall’escursione di livello
2) Verifica della produzione e dell’attività di esoenzimi presenti nelle acque in
concomitanza con le fioriture.
Contratto di ricerca con:
Durata: 2 anni (inizio 2010 – fine 2011) Importo: 125.000, 00 Euro
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Dipartimento
del V. C. O.
Ricerca “A” Monitoraggio, campionamento selettivo e crioconservazione di ceppi
cianobatterici presenti nelle acque del lago Maggiore.
DIREZIONE AMBIENTE
Ricerca “B” Analisi delle condizioni meteorologiche, idrologiche ed idrochimiche
predisponenti la formazione di schiume e loro origine più probabile nei laghi Maggiore ed Orta
2 distinte Collaborazioni Istituzionali (Convenzioni) con:
Durata: 2 anni e mezzo (2° sem. 2010 – fine 2012)
Importo: 50.000, 00 Euro
Durata: 2 anni (inizio 2011 – fine 2012)
Importo: 50.000, 00 Euro
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Azione 1: Monitoraggio dell’evoluzione stagionale dei taxa coinvolti nelle fioriture
Azione 2: Campionamento selettivo, creazione di banca dei taxa coinvolti nelle fioriture
Attività 2010 conclusa
1° rendicontazione effettuata
(12.500,00 €)
Attività 2011 conclusa
2° rendicontazione effettuata
(15.000,00 €)
Attività 2012 S.A. Intermedio
3° rendicontazione effettuata
(10.000,00 €)
Attività Conclusa
4° rendicontazione
in corso
Ricerca “A”
Anno 1 - 2010 Anno 2 - 2011 Anno 3 - 2012
Azione Semestre 2 Semestre 1 Semestre 2 Semestre 1 Semestre 2
1
Messa a punto metodologica azione 1 Rendicontazione intermedia
Esecuzione azione 1
Esecuzione azione 1 Rendicontazione intermedia
Esecu zione azione 1
Analisi dei dati. Rendicontazione
finale
2 Esecuzione azione 2.
Esecuzione azione 2.
Rendicontazione intermedia
Esecuzione azione 2.
Rendicontazione finale
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
1) Definizione di un protocollo operativo per individuare l’origine biotica (fioritura di cianobatteri)
o abiotica (antropica, altro) delle schiume
2) Analisi delle relazioni esistenti tra parametri meteorologici e idrologici e presenza di schiume.
3) Verifica condizioni idrochimiche del lago come potenziali fattori favorenti formazione schiume.
4) Messa a punto di un protocollo (analitico) per stimare la composizione e l’origine delle schiume
o delle sostanze potenzialmente schiumogene presenti nel lago in caso di origine abiotica.
Ricerca “B”
Anno
Trimestre 1 Trimestre 2 Trimestre 3 Trimestre 4
1 A t t i v i t à 3 : : 5 0 %
4 : : 5 0 %
2 Attività 1: 80%
Attività 2: 20 %
Attività 1: 20%
Attività 2 : 80 %
Attività 3: 50%
Attività 4: 50 %
1° rendicontazione effettuata (anticipo 7.500,00 €)
Attività 2011 conclusa - 2° rendicontazione effettuata (15.000,00 €)
Attività 2012 conclusa - 3° rendicontazione in corso (7.500,00 €)
A t t i v i t à
Attività 1: 20%
Attività 2 : 80 %
Attività 1: 80%
Attività 2: 20 %
Elaborazione risultati rendicontazione
Elaborazione risultati rendicontazione
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Monitoraggio, campionamento selettivo e
crioconservazione di ceppi cianobatterici
presenti nelle acque del lago Maggiore.
La problematica: fioriture diffuse di cianobatteri potenzialmente tossici (in grado
di produrre cianotossine), inusuali per un lago oligotrofico quale il lago Maggiore
Gli effetti: potenziale rischio per la salute umana (danno sanitario)
sospensione della balneazione; riduzione appeal turistico (danno socio-economico)
Ipotesi avanzate di causa-effetto: fluttuazioni di livello del lago legate ad eventi
estremi (periodi siccitosi seguiti da forti piogge) potrebbero determinare un rilascio di nutrienti dalla fascia litorale favorendo le fioriture cianobatteriche
Ricerca “A”
* Dolichospermum (Anabaena) lemmermannii (Pallanza 30-06-2011)
*
–80°C
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Metodiche:
Determinazione quali-quantitativa di cianobatteri mediante fluorimetria in vivo
Campionamento, identificazione, isolamento, crioconservazione dei taxa coinvolti nelle fioriture, banca dati/campioni
Distribuzione orizzontale e
verticale di clorofilla e
determinazione
dei gruppi algali in
base alla Concentrazione
specifica delle diverse
clorofille e ficobiline
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
ALCUNI RISULTATI RELATIVI AL 2012
Inverno-primavera Estate-autunno
Non rilevate fioriture algali importanti
In evidenza il contributo (scarso) degli organismi
contenenti ficocianina (cianobatteri “blu”, come
Dolichospermum - Anabaena - lemermannii) e di
quelli contenenti ficoeritrina (cianobatteri “rossi”
come Oscillatoria – Plankthotrix - rubescens)
Metodi applicati:
Monitoraggio dei cianobatteri mediante elaborazione di immagini telerilevate (Satellite MERIS - immagini distribuite da E.S.A. - Progetto MELINOS)
Immagini
utilizzate.*
15-06-2011
20-06-2011
01-07-2011
20-07-2011
11-08-2011
16-08-2011
22-08-2011
30-08-2011
Estate 2011 - Mappe di trasparenza del Lago Maggiore. Evidenziata la fioritura di Mougeotia
* In collaborazione con CNR – Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente - Milano
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
curva di taratura di una “firma” spettrale
risposta spettrale:
presenza o
assenza di
Cianobatteri
Risultati e considerazioni conclusive
Nel periodo 2011-2012 non hanno avuto luogo fioriture estese e durature di cianobatteri (come nel 2005-2010):
Si evidenzia quella che appare come una instabilità del sistema fitoplanctonico lacustre: ad esempio tra giugno ed agosto 2011 si è registrata una eccezionale e diffusa fioritura di Mougeotia sp. (Conjugatophyceae): questa ha limitato la crescita dei cianobatteri, che è avvenuta solo nella fase di declino delle prime.
La fioritura dei cianobatteri risente di molti fattori: andamenti climatici, competizione con altri taxa algali, disponibilità di nutrienti, livelli lacustri etc.: non sono noti, ad oggi, trend definiti o correlazioni univoche
Le metodiche usate sono adatte a rilevare con tempestività ed estesamente “blooms” cianobatterici e algali in genere; l’uso di crioprotettori consente di conservare campioni per confronti futuri, anche di tipo genetico.
Mougeotia sp.
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Anabaena lemermannii
La problematica: negli ultimi anni (2007-2010) è stata ripetutamente segnalata,
sia nel lago Maggiore sia nel lago d’Orta, la formazione di schiume di consistenza ed estensione variabile (striature, ammassi biancastri)
Gli effetti: potenziale tossicità di sostanze di origine antropica (es. surfactanti
perfluorurati); riduzione dell’ appeal turistico del lago (danno socio-economico)
Ipotesi avanzate di causa-effetto: lo sviluppo di attività fisiologiche o
funzionali oppure di processi di decomposizione in organismi algali e cianobatterici potrebbero essere connessi, qualora esclusa l’origine antropica, a particolari condizioni meteoclimatiche o variazioni della superficie lacustre.
Analisi delle condizioni meteorologiche,
idrologiche ed idrochimiche predisponenti la
formazione di schiume e loro origine
più probabile nei laghi Maggiore ed Orta
Dip. V.C.O.
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Ricerca “B”
Metodiche: Predisposizione ed utilizzo di apposita scheda-evento (formato Excel)
Descrizione dettaglio evento luogo, durata, estensione, persistenza, colorazione, forma, odori, foto, verbali di sopralluogo
Condizioni chimico-fisiche di contesto Ossigeno % sat., pH, Temperatura
Popolazioni fitoplanctoniche Conteggio popolazioni algali e cianobatteriche nell’area e nel periodo interessato
Condizioni idro-meteo di contesto Livello lago, piovosità, venti, radiazione solare
Descrizione sintetica evento Con eventuali metodiche e risultati analitici
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Metodiche: protocollo di campionamento ed analisi di composizione delle frazioni
1) Individuazione: localizzazione /descrizione evento (scheda evento)
2) Campionamento: definizione di 3-5 punti x15 gg. fino ad esaurimento fenomeno ogni campione almeno 5 sub-campioni rappresentativi di 5-10m2 ca.
3b) Prelievo di campioni d’acqua (cons. 4° C) 3a) Prelievo di campioni di schiuma
4b) Analisi: TOC, COD, BOD5, pH, , conduc., P e composti, N e composti, Si, solfuri, cloruri, Fenoli, Metalli, tensioattivi, test tossicità
4a) Congelamento / liofilizzazione
5a) Frazionamento/ estrazione
6a) Caratterizzazione 13C-NMR (Nuclear Magnetic Resonance)* stato solido del liofilizzato frazionato
8a) analisi bidimensionale HSQC NMR delle frazioni solubili*+ Analisi GC-MS (Gas Chromatography - Mass Spectrometry)
*
* Analisi svolte in collaborazione con l’Isituto di Ricerche Chimiche e Biochimiche G.Ronzoni di Milano
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 p p m
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 p p m
7a) Analisi 1H-NMR delle frazioni solubili e insolubili in H2O*
Metodiche: Valutazione statistica pluriennale (2000-2010) delle dinamiche
fitoplanctoniche in relazione all’ influenza di fattori abiotici (idro-meteo) e biotici
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
1) Check-list delle specie con picchi annuali > 300mm3/m3 (anni 2000-2010) * circa 20 taxa
*biomassa algale tale da poter produrre formazione estesa di schiume. (Dati da “Ricerche sull’evoluzione del lago Maggiore Aspetti
Limnologici” della Commissione Internazionale per la Protezione delle acque Italo Svizzere (CIPAIS) elaborati dal CNR-ISE di Pallanza)
2) Principal Component Analysis (PCA) Con indicazione dei gruppi di taxa maggiormente correlabili tra loro e con eventi rilevanti di formazione di schiume 2) Incrocio delle rilevazioni su fioriture algali, schiume-eventi e principali parametri idro-morfologici e meteorologici
Ventosità (velocità, raffiche, calma..)
Anomalie termiche
stagionali
Livelli idrometrici
lacustri
Precipitazioni cumulate
Risultati e considerazioni conclusive
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Lago Maggiore Ghiffa 2008
Lago Maggiore Cannero 2010
Lago Maggiore Lesa 2011
Nel 2010 e 2011 sono stati registrati eventi - moderati - di formazione di schiume. Importanti fenomeni nel 2007 e 2008. Nessun evento rilevato nel 2012
L’analisi chimica dei componenti delle schiume ha confermato la composizione di polisaccaridi ramificati e non (ad es. arabinogalattani) di origine vegetale. Non sono stati rilevati tensioattivi di origine antropica. L’isteresi (3-4 mesi) tra fioriture-eventi e schiume-eventi è attribuibile forse al delay dei processi di degradazione organica
I principali eventi rilevati sembrano associabili alla significativa o predominante presenza di alcuni taxa: T. Flocculosa –Bacyllariophyceae –(2007-2008-2010) e
T. bourrelyi– Cyanophiceae - (2008-2010), Mougeotia sp. (2011)
I principali eventi risultano correlabili a condizioni di maggior gradiente termico alla circolazione (inverni miti, scarso rimescolamento, epilimnio “caldo”) e ventosità primaverile, comunque a raffiche di vento. Non sembra rilevabile, per le schiume, correlazione con i livelli idrometrici lacustri
1) Evidenze sperimentali dimostrano che, in periodi stagionali critici,
l’abbassamento e il successivo innalzamento dei livelli lacustri
possono favorire lo sviluppo litoraneo di fioriture cianobatteriche
2) Il graduale innalzamento delle temperature lacustri sta determinando
modificazioni quali-quantitative nelle popolazioni fitoplactoniche: è
plausibile che le variazioni di livello possano intervenire nel processo
3) Importanti e frequenti fioriture algali, inconsuete nel lago Maggiore,
sono fenomeno probabilmente in crescita ma, ad oggi, non ancora
“esplosivo”, forse perché determinato da molte variabili concorrenti
4) Le schiume rilevate di recente sono quasi certamente un sottoprodotto
algale: le fluttuazioni di livello non sembrano fattore determinante
Considerazioni generali preliminari su alcuni effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore.
ATTIVITA’ 2.1.3 Effetti ecologici delle fluttuazioni di livello del lago Maggiore
Progetto “STRADA” - Comitato di Pilotaggio
Milano, 18 aprile 2013
Grazie per l’attenzione
