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La qualità dell’acqua in un bacino Manuale e guida

La dinamica di un lago pag. 3 Le cause del degrado della qualità dell’acqua pag. 7 Conseguenze della scarsa qualità dell’acqua pag. 12 Attività preventive pag. 14 Fontane galleggianti ed ossigenatori pag. 16 La scelta dell’ossigenatore pag. 17 Soluzioni alternative pag. 20 Conclusioni pag. 24

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La dinamica di un lago

La qualità dell’acqua costituisce un fattore cruciale per il successo nella gestione dei bacini ornamentali o per irrigazione nei campi da golf, parchi o complessi produttivi Una gestione dell’acqua carente ha un impatto negativo sulla qualità dell’ambiente, del terreno erboso, del sistema d’irrigazione e del valore estetico del fondo. Considerate l’effetto negativo dell’ingestione d’acqua e d’aria inquinata. Questi principi valgono anche nell’ecosistema idrico e nella gestione dei nostri campi da golf, paesaggi e terreni. L’acqua è una delle nostre risorse più importanti e meno conosciute. Molti dei nostri laghetti, laghi, bacini d’irrigazione e realizzazioni acquatiche sono gestiti male. Ci limitiamo a trattare i sintomi visibili della scarsa qualità dell’acqua, come le alghe, la crescita di vegetazione acquatica, gli odori, e gli irrigatori, le valvole e le pompe intasati, piuttosto che agire per prevenirli. La nostra conoscenza superficiale ha portato a delle soluzioni del tipo “aspirina e cerotto” per tamponare la fase acuta dei problemi risolvendoli temporaneamente, ma lasciando intatte le cause croniche di base che peggiorano e risorgono ripetutamente. Una migliore conoscenza delle cause di questi problemi porta allo sviluppo di soluzioni di natura preventiva e a lungo termine, favorevoli all’ambiente e dirette contro le cause. Proprio come gli agronomi sono esperti di terreni erbosi, i limnologi sono esperti di gestione dei laghi. Questo materiale proviene da ricerche effettuate da alcuni tra i maggiori limnologi mondiali all’Università della Florida e all’Università del Minnesota, ambedue impegnate nella sperimentazione e nella ricerca sul campo dei sistemi di aerazione, ossigenazione e circolazione nei laghi.

I cinquanta anni de esperienza pratica maturata dalla Otterbine nella gestione dei laghi è inoltre una ricca fonte di conoscenza. Il nostro scopo è di presentarvi un quadro completo delle attuali conoscenze tecnico-scientifiche nel campo della gestione della qualità dell’acqua, e di realizzare un mutamento dei paradigmi. La parola paradigma viene dal termine greco che significa “disegnare.” Dopo la lettura di questo manuale avrete una più profonda conoscenza delle cause della scarsa qualità dell’acqua e, se si dovesse rivelare necessario, sarete in grado di “ri-disegnare” il vostro approccio alla gestione della qualità dell’acqua, in modo da poter progettare un adeguato programma di gestione della qualità dell’acqua che sia preventivo e non fissativo. Dopotutto, avrete senz’altro sentito l’eufemismo “un’oncia di prevenzione vale una libbra di cure”. Questo è vero in modo particolare nel caso della gestione dei laghi.

“Ogni Lago costituisce un Ecosistema Unico”

Immaginate due laghi affiancati, di cui uno è fresco, pulito e sano mentre l’altro è sporco, pieno di infestanti fonte di spiacevoli odori (Figura 1). Perché? Ogni lago è un ecosistema unico, e, sfortunatamente, non esistono cure magiche per i problemi connessi ai laghi. Per questo motivo è essenziale capire le cause dei problemi nonché i loro effetti.

Migliorando la vostra conoscenza, sarete in grado di realizzare un programma di gestione e di prevenzione equilibrato per i vostri laghi. Nel vostro ruolo di gestori di zone verdi siete ben

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consci delle nostre responsabilità e della nostra capacità di agire positivamente sull’ambiente. Per la progettazione e la realizzazione di programmi preventivi di gestione della qualità dell’acqua, è indispensabile avere una piena conoscenza delle cause dei problemi connessi alla qualità dell’acqua. Esamineremo gli effetti della scarsa qualità dell’acqua e i costi relativi che spettano al gestore e ci concentreremo sulla realizzazione di soluzioni orientate contro le cause, progetteremo dei programmi che restituiranno l’equilibrio ecologico ai vostri laghi e impediranno l’insorgere di futuri problemi fastidiosi. Se sapete a quale categoria appartiene il vostro lago, diventa più facile stabilire un punto di riferimento per i problemi tipici che potreste incontrare e per la realizzazione dei vostri programmi. Mentre esaminate i tre tipi base di lago, fate un veloce inventario sui laghi da voi gestiti. A quale categoria appartengono? Generalmente, i laghi sono classificati in una delle seguenti tre categorie: 1. Oligotrofo (o nuovo) 2. Mesotrofico (o di media età) 3. Eutrofico (o vecchio) L’età del lago e il suo profilo planimietrico costituiscono due fattori cruciali da tenere in considerazione. Ogni lago è composto da zone, o regioni, ed è indispensabile che il gestore del lago conosca queste zone e che le sfrutti allo scopo di mantenere l’equilibrio ecologico: un lago equilibrato è un lago sano che invecchia lentamente. I laghi oligotrofi sono laghi limpidi e freddi con livelli bassi di nutrienti e poche macrofite o piante. Dal punto di vista geologico, si tratta di “laghi nuovi”. I laghi oligotrofi o nuovi hanno dei livelli bassissimi di fosforo, normalmente inferiori a .001mg\l, e le alghe sono rare o assenti.

I laghi mesotrofici tendono ad avere livelli medi di nutrienti e macrofite o piante, e si potrebbero definire “laghi di mezza età”. Questi laghi hanno livelli più alti di fosforo e sono soggetti a problemi di infestanti e di alghe. I laghi Eutrofici sono caratterizzati da alti livelli di nutrienti, da acqua torbida e da dense popolazioni di alghe e piante macrofite. I livelli di fosforo possono raggiungere 1mg\l. Un grammo di fosforo produce 100 grammi di biomassa di alghe, e i laghi eutrofici contengono delle dense popolazioni di alghe. I laghi si sviluppano tramite un processo di invecchiamento naturale. In condizioni naturali, questo processo dura centinaia, a volte migliaia di anni. L’eutroficazione culturale, cioè l’accelerazione del processo di invecchiamento dovuta ad interventi da parte dell’uomo, accelera questo processo di invecchiamento ad una velocità esponenziale. Questi interventi comprendono l’erosione, il rilascio di sostanze chimiche o di fertilizzanti, gli scarichi, le perdite nei sistemi dei pozzi neri ed altro. L’invecchiamento del lago o del laghetto va di pari passo con l’accrescersi del livello di interventi. La maggior parte dei laghi da noi gestiti sono laghi artificiali. In molti casi, questi laghi sono progettati male e perlopiù sono talmente poco profondi che entro pochi anni passano dallo stadio oligotrofo (nuovo) allo stadio eutrofico (vecchio). Un eccesso di affluenti accelera il processo di invecchiamento del lago in modo esponenziale. Bisogna prestare attenzione particolare e realizzare dei programmi di gestione adeguati in modo da superare questi effetti di invecchiamento e mantenere produttivo ed esteticamente piacevole il lago. Siete stati in grado di identificare a quali categorie appartengono i vostri laghi? Questo è uno dei primi passi nella realizzazione di un programma di gestione fatto su misura per le vostre esigenze.

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Sia la forma del bacino, la morfometria (Figura 2a), che le caratteristiche del bordo del lago, la morfologia (Figura 2b), sono molto importanti per il gestore del lago.

All’interno del “corpo” del lago è possibile individuare delle regioni ulteriormente divisibili in zone che esercitano un’enorme influenza sulla qualità: litorale, limnetica, eufotica, e bentonica. La morfometria e la morfologia esercitano un’influenza cruciale sulla circolazione nel bacino e sia la circolazione verticale che quella orizzontale sono importanti per il mantenimento di un ecosistema equilibrato. La morfometria, ossia la forma del lago, influisce sulla circolazione orizzontale. I canali lunghi e le penisole possono costituire delle barriere fisiche che impediscono la circolazione rendendo più facile l’insorgere di problemi di ristagno. La morfologia, ossia le caratteristiche del bordo del lago, influenza la circolazione verticale e la presenza di vegetazione. I vari tipi di vegetazione si riproducono a profondità diverse. Per un esame più approfondito della morfologia è necessario iniziare con l’esplorazione delle zone. Prima, la zona litorale (Figura 2b) è la regione del lago che degrada dalla riva fino all’”acqua alta”. Costituisce l’interfaccia tra il bacino

idrografico e il centro del lago, e generalmente si tratta della zona dove la luce del sole penetra fino al fondo del bacino.

Le dimensioni della zona litorale dipendono dalla profondità del lago, dalla sua trasparenza e dal moto ondoso. La luce solare, il moto ondoso e il fondo lacustre costituiscono gli elementi cruciali in questa zona. Tipicamente, è la regione lacustre più impegnativa da gestire. In molti casi, si può vedere un perimetro di piante lungo la riva con varietà e specie dipendenti dalla profondità. Diversi tipi di alghe, tra cui le alghe filamentose, costituiscono il 90% delle specie presenti nel lago. Le alghe nella zona litorale sono spesso fissate alle macrofite, piante acquatiche affioranti come le giunche e le canne. Le alghe e le macrofite costituiscono l’habitat ideale per i pulitori naturali come la microflora e lo zooplancton. Lo zooplancton è costituito da animali microscopici quali i protozoi, i micro-crostacei, i rotiferi e gli invertebrati più grandi come i vermi acquatici, i gamberi, le larve d’insetti e i pesci. La seconda regione da esaminare è la zona limnetica, o zona di acqua alta (Figura 2b). Si tratta della zona del lago che inizia alla fine della fascia litorale e si estende al centro del lago. In questa regione la forma del litorale e il profilo del fondo-lago esercitano un’influenza minore. Le alghe planctoniche, le ninfee, gli infestanti sommersi, lo zooplancton, gli invertebrati e i pesci popolano normalmente questa area. Questa regione del lago è tipicamente più facile da gestire.

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La terza regione del lago da esaminare è lo strato dell’acqua superiore e ben illuminato: l’epilimnio (Figura 2c).

La quarta regione sotto esame è la zona eufotica o area fotozonica (Figura 2d). Si tratta dello strato superiore del lago, dove la luce solare penetra e favorisce la crescita di piante verdi. La “water column” è la colonna verticale di acqua contenuta nel lago. Questo termine si usa spesso quando si parla di caratteristiche lacustri come i livelli di ossigeno, la temperatura ed il contenuto di nutrienti. Esamineremo tra breve l’importanza della luce per l’ecosistema acquatico.

Infine, la zona bentonica è l’area in fondo al lago (Figura 2e) costituita da sedimenti e terriccio e povera di ossigeno..

Ricapitoliamo... (Figura 3) La zona litorale è l’area perimetrale del lago da dove i nutrienti scorrono nell’acqua. La natura poco profonda di questa zona e il fatto che la maggior parte dei nutrienti entra nel bacino attraverso la zona litorale la rende la zona più impegnativa da gestire. La zona limnetica o di acqua alta è più profonda e più facile da gestire, mentre la zona eufotica è la parte della colonna dell’acqua illuminata dal sole. A secondo della torpidità, la maggior parte dei laghi che incontriamo hanno una zona eufotica che occupa dal 80% al 100% della colonna dell’acqua. La zona bentonica è lo strato sul fondo del lago, ricco di nutrienti e povero di ossigeno. Un programma equilibrato di gestione dei laghi deve tener conto di tutte queste zone e regioni, utilizzandole al fine di realizzare un equilibrio ecologico.

Un lago ecologicamente equilibrato costituisce un ecosistema sano e dinamico

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che invecchia molto lentamente, ricco di pesci e le altre forme di vita acquatica e privo di cattivi odori e colonie di alghe. I nutrienti che entrano nell’ecosistema sono assorbiti dalle piante acquatiche o metabolizzate dai batteri aerobici. I livelli di ossigeno sono sufficienti in tutte le regioni del lago, nella misura minima di 4 PPM o mg\l. Il lago è arricchito di ossigeno grazie all’azione delle onde e del vento, dal processo di fotosintesi, diurno e dalla pioggia. È un ecosistema sano ed equilibrato: la natura ha messo a disposizione i meccanismi di pulizia necessari per mantenere in equilibrio il lago. Questo equilibrio è, però, delicato. Normalmente i batteri aerobici respirano e consumano l’ossigeno e metabolizzano i nutrienti in ingresso nel lago che vengono mantenuti ad un livello tollerabile per l’ecosistema ma è sufficiente una giornata calda, umida e nuvolosa, quando le alghe planctoniche non attivano la fotosintesi e non producono quindi ossigeno, oppure una nottata calda con un fabbisogno di ossigeno superiore alla norma per alterare il fragile equilibrio. In queste situazioni, non ci sono produttori di ossigeno ma molti consumatori, soprattutto nelle acque stratificate dove l’esigenza ossigeno non può essere soddisfatta. Sopraggiunge uno stress da ossigeno che provoca la moria di pesci: il lago è diventato anossico o anaerobico. Il fattore limitante è l’ossigeno e la moria di pesci pur non essendo il primo segno dell’esistenza del problema è il segno più drammatico e riconoscibile.

Le cause del degrado della qualità dell’acqua

Come gestori, dobbiamo capire i fattori che danneggiano questo delicato equilibrio. I tre fattori più rilevanti per il gestore del lago sono: Luce e Temperatura Nutrienti Ossigeno

Luce solare e temperatura La luce solare è il fattore più importante nella dinamica lacustre in quanto è la fonte primaria di energia. La maggior parte dell’energia che controlla il metabolismo del lago viene direttamente dall’energia solare utilizzata nella fotosintesi. La fotosintesi avviene soltanto nella zona eufotica (Figura 3) ossia lo strato superiore del lago. Questa è la parte della colonna dell’acqua che la luce solare riesce a penetrare. I laghi poco profondi, con una profondità inferiore a 3m, sono più facilmente soggetti a problemi causati da infestanti radicate nel fondo del lago o da alghe bentoniche. La stratificazione termica è il termine che indica la stratificazione della temperatura. Quando il sole splende su un lago, riscalda l’acqua di superficie. Quest’acqua diventa più leggera delle acque più fresche e dense intrappolate in fondo al lago. Con il procedere dell’estate, la differenza di temperatura tra le calde acque di superficie e quelle più fredde del fondo aumenta. Il volume d’acqua si separa in strati che non si mescolano tra loro. Lo strato di confine tra i caldi e i freddi è detto termoclino o metalimnio (Figura 4) e può agire come barriera fisica impedendo la circolazione verticale nel lago. Inoltre, ricordatevi che le acque calde di superficie stimolano la crescita di alghe. Avete mai sperimentato questo fenomeno, tuffandovi in uno stagno o un lago e notando che l’acqua è più fredda in fondo che in superficie?

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La stratificazione termica influenza la qualità dell’acqua di un lago, in primo luogo a causa del suo effetto sui livelli di ossigeno disciolto, (valore che ci aiuta a misurare il modo in cui l’acqua trattiene l’ossigeno) (Figura 5). L’acqua tiepida ha una capacità minore di trattenere l’ossigeno: l’acqua alla temperatura di 11°C trattiene il 40% in più di ossigeno rispetto all’acqua a 27°C. Quando la temperatura dell’acqua aumenta, la capacità dell’acqua di trattenere l’ossigeno diminuisce. L’ossigeno disciolto in un lago proviene primariamente dalla fotosintesi e dall’azione delle onde e del vento. Con il processo di stratificazione, le acque del fondo-lago si separano da queste fonti di ossigeno diventando anossiche, prive di ossigeno. Gli organismi acquatici hanno bisogno di ossigeno per la sopravvivenza perciò quando viene a mancare possono migrare oppure morire. Le acque di fondo-lago, atossiche, perdono lo zooplancton e i batteri aerobici necessari alla digestione efficiente ed efficace, mentre altre forme di batteri anaerobici tolleranti, meno efficaci e più inquinanti, si sviluppano.

Effetto della stratificazione termica sul contenuto in ossigeno

Gradi Punto di saturazione 11°C 11 PPM 17°C 10 PPM 22°C 9 PPM 27°C 8 PPM

La mancanza di ossigeno disciolto mette in moto una serie di reazioni chimiche che riducono ancor più la qualità dell’acqua: il solfuro è convertito in idrogeno solforato, il ferro insolubile è convertito in forme solubili, i solidi sospesi aumentano e si verifica una forte diminuzione della decomposizione della materia sul fondo-lago. La stratificazione termica avviene in un ciclo stagionale e il termoclino diventa più rigido durante la tarda estate ed il tardo inverno. I laghi delle regioni con un clima più caldo sono soggetti ad un ciclo annuo più breve, e si trovano per periodi più lunghi in condizioni di tarda estate o inizio autunno.

I laghi poco profondi offrono al gestore dell’acqua una sfida ancora maggiore. I laghetti con una profondità inferiore ai 2 m tendono ad essere piuttosto caldi, permettendo agli infestanti e le alghe di proliferare nell’intera colonna dell’acqua. Concentrazione dei nutrienti Il secondo fattore essenziale per la gestione dei laghi è l’impatto dei nutrienti sull’ecosistema lacustre: c’è infatti una diretta correlazione tra il livello di nutrienti disponibili e le colonie di alghe e infestanti acquatici. E’ importante conoscere le fonti dei nutrienti, il modo in cui i nutrienti vengono assorbiti e decomposti e gli effetti che i nutrienti possono avere sulla chimica dell’acqua. Infatti la diagnosi della composizione chimica di un lago può aiutare a progettare un programma di prevenzione.. Dobbiamo prendere in considerazione il modo in cui i nutrienti organici si accumulano e sono digeriti nel lago. Un nutriente organico è un composto di carbonio essenziale per la vita delle piante e nell’ecologia lacustre i macro-nutrienti principali sono il fosforo e l’azoto in particolare il fosforo è l’elemento che maggiormente influenza la crescita di piante acquatiche: un grammo di fosforo produce cento grammi di biomassa formata da alghe. Nella misura in cui il livello di nutrienti nell’acqua aumenta, aumenta anche la crescita di piante ed infestanti acquatici e ne conseguono gravi problemi dal punto di vista ambientale ed estetico. È buona norma identificare le principali fonti di nutrienti: limo di fondo-lago e l vegetazione morta acqua di scarico da zone erbose

circostanti eventualmente fertilizzate immissari del lago.

La vita vegetale nel lago e il sedimento di fondo sono le prime fonti di nutriente. Le alghe blu-verdi, sebbene abbiano un ciclo di vita di sole due settimane, possono riprodursi perdivisione

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cellulare e raddoppiare la propria popolazione con una frequenza di una volta ogni 20 minuti. Alla fine del ciclo le piante muoiono e cominciano ad affondare sul fondo del lago, aggiungendosi alla biomassa cioè alla quantità totale di materia biologica nel laghetto (Figura 6).

Lo strato di materia vegetale morta costituisce una fonte di nutrienti per future alghe e infestanti acquatici secondo un fenomeno chiamato ciclo dei nutrienti che incrementa il consumo dell’ossigeno disponibile nell’ipolimnio amplificando lo stato di stress. Le ricerche condotte all’Università della Florida indicano che il sedimento può crescere ad un ritmo che va da 2,5 a 12 cm l’anno nei climi temperati, mentre in condizioni climatiche tropicali il ritmo aumenta, da 6 a 16 cm l’anno secondo il livello di carico di nutrienti. Con un ritmo medio di accumulo di 7 cm l’anno, un lago con una superficie di 4.000 mq perde 300 mc di capienza in un solo anno. Immaginate l’effetto su un bacino d’irrigazione nel corso di dieci, venti o cinquanta anni. L’accumulo sul fondo avviene gradualmente e diminuisce la capacità di immagazzinare acqua di ogni lago o bacino d’irrigazione. La seconda fonte più comune di nutrienti è lo scarico proveniente dalle zone erbose circostanti, ma anche dalle strade, dalle aziende agricole ed altre zone nei dintorni (Figura 7). Fino al 4% dei fertilizzanti utilizzati nelle aree adiacenti potrebbe essere scaricato nei laghi secondo il fenomeno noto come caricamento dei nutrienti: se in un campo da golf si

distribuiscono sedici tonnellate di fertilizzante l’anno la possibilità che una mezza tonnellata di fertilizzante scorra nei fiumi o nei bacini di scolo esiste realmente. Inoltre anche le foglie, l’erba tagliata ed altra biomassa finisce nei bacini appesantendo i processi naturali di pulizia. I laghi fungono spesso come i “secchi della spazzatura” della natura.

Il caricamento dei nutrienti può raggiungere livelli altissimi nelle acque in prossimità di zone verdi o tappeti erbosi. Con l’aumento dei livelli di nutrienti nel laghetto, aumenta anche il ritmo di crescita delle piante. Uno studio presentato dal North American Lake Management Society (NALMS) sostiene che le alghe possono assorbire più di 1mg\L di fosforo e più di 2.5mg\L di azoto (Figura 8). I nutrienti hanno un impatto significante sulla crescita di alghe e piante acquatiche, e di solito un livello più alto di nutrienti porta ad un aumento della vegetazione. Inoltre i nutrienti entrano nei nostri laghi tramite le acque degli immissari probabilmente contaminate da acque di scolo, da impianti per il trattamento delle acque di scarico e da perdite dai pozzi neri. Spesso gli immissari hanno un minimo di ossigeno e sono cariche di fosforo. Una chiara indicazione dell’eccesso di fosforo è l’acqua spumeggiante.

Azoto totale

Fosforo Totale

Alghe

Immissario 3,2 mg/l 1,7 mg/l < 1%

Centro lago 0,50 mg/l 0,62 mg/l > 40%

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Concentrazione dell’ossigeno Il terzo fattore essenziale nell’ecologia dei laghi è costituito dal ruolo dell’ossigeno. L’ossigeno è importante per tutte le forme di vita nel lago; dopotutto, per quanto tempo possiamo vivere senza aria? L’ossigeno sostiene la catena alimentare nei laghi e negli stagni. Nel lago, un ecosistema sano comprende una molteplicità di piante ed animali, ed è dotato di un meccanismo naturale per la biodegradazione dei nutrienti organici. In fondo alla catena alimentare ci sono le alghe microscopiche che sono consumate dallo zooplancton di dimensioni leggermente superiori. Ogni livello di consumatore trasferisce una piccola frazione dell’energia ricevuta dal lago ad un livello di consumatore più elevato nella catena alimentare. Questo significa che alcuni pesci per la pesca sportiva dipendono in larga misura dalle piante e le alghe. Questa grande massa di piante ed alghe richiede una quantità ancor maggiore di nutrienti per poter crescere; una catena alimentare sana è in grado di estrarre una quantità enorme di nutrienti dall’acqua. L’ossigeno sostiene l’intero sistema. I processi di decomposizione naturale nell’ecosistema acquatico sono ossigeno-dipendenti. La digestione aerobica è uno strumento rapido ed efficiente per la decomposizione dei nutrienti. Inoltre, una scorta abbondante di ossigeno disciolto sostiene l’ossidazione e gli altri processi chimici che contribuiscono a mantenere il lago in equilibrio ecologico. In che modo si arricchisce un lago di ossigeno? Ci sono varie fonti ma le prime sono la fotosintesi e l’azione delle onde e del vento. Le piante acquatiche e le alghe producono grandi quantità di ossigeno tramite il processo diurno della fotosintesi. Questo costituisce una fonte importante di ossigeno nella maggior parte dei laghi, in particolare i laghi più vecchi, o eutropici. Durante la notte le piante diventano dei consumatori d’ossigeno nel processo notturno della fotosintesi e producono l’anidride carbonico. L’altra importante fonte di ossigeno è il trasferimento creato dall’azione delle onde e del vento. La superficie del lago aumenta grazie all’azione delle onde di superficie o delle

increspature causate dal vento o da altri agenti. Il moto ondoso creato dal vento aumenta la circolazione e decompone parzialmente la stratificazione termica. Le acque di superficie che si trovano in diretto contatto con l’aria sono ossigenate. Infine la pioggia, passando attraverso l’atmosfera, accumula l’ossigeno libero e lo deposita in forma disciolta quando cade sulla superficie del lago. L’esaurimento dell’ossigeno si compie per varie ragioni e quando i livelli scendono sotto i 3 o 4 PPM o mg\L, si verifica uno stress da ossigeno. Le situazioni tipiche in cui si presenta questo fenomeno sono le seguenti:

A notte inoltrata e subito prima dell’alba Durante le giornate nuvolose e senza

vento Durante le giornate calde e umide Quando il contenuto di nutrienti nel

lago è elevato Dopo un trattamento chimico

Le reazioni più immediate all’esaurimento dell’ossigeno sono le morie di pesci o gli odori. I problemi a lungo termine sono costituiti da un accumulo di nutrienti, un accumulo di resiodui e uno squilibrio chimico nel lago. Il processo di metabolizzazione dei nutrienti si chiama biodigestione ed è prodotto da due batteri presenti in tutti i laghi e gli stagni: i batteri aerobici e quelli anaerobici. I batteri contribuiscono a decomporre il carico di nutrienti mangiando i nutrienti organici trasformandoli, tramite la digestione, in composti inorganici di cui le alghe e le piante acquatiche non possono facilmente nutrirsi. I batteri più efficaci sono i batteri aerobici. I batteri aerobici vivono esclusivamente alla presenza di ossigeno e metabolizzano o decompongono i nutrienti, respirando o consumando l’ossigeno durante questo processo. Sono molto efficienti, decompongono i nutrienti organici, l’anidride carbonica ed altri materiali, e la loro biodigestione è sette volte più veloce di quella dei batteri anaerobici.

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Anche i batteri anaerobici decompongono I nutrienti organici ma vivono nelle acque e nei suoli poveri di ossigeno. Non sono così efficaci come i batteri aerobici nella digestione di materia organica e permettono ai nutrienti organici solubili di riciclarsi nella colonna dell’acqua. Gli effetti secondari nocivi creati dalla decomposizione anaerobica includano la produzione di metano, ammoniaca e idrogeno solforato. In generale, le acque che emettono un cattivo odore possono essere definite anossiche o povere di ossigeno. L’ossidazione è un processo chimico dipendente dall’ossigeno. L’ossigeno ha una carica molecolare positiva. Quando una molecola di ossigeno si fissa ad una particella nell’acqua, comincia ad ossidare o a decomporre i legami che tengono insieme la particella. Inoltre, la carica molecolare positiva attrae insieme diverse piccole particelle, nel processo della coagulazione. Queste più pesanti particelle coagulate precipitano, o irrompono dalla sospensione. Durante questo processo le sostanze solubili come il fosforo e il ferro diventano insolubili e non possono più essere utilizzate dalla vegetazione acquatica. Un ecosistema acquatico equilibrato contiene una popolazione piuttosto bassa di alghe ed infestanti acquatici, nonché di altre forme di nutrienti. I batteri aerobici si nutrono di nutrienti organici e li digeriscono, trasformandoli in composti inorganici che le alghe e le piante acquatiche non possono utilizzare facilmente per nutrirsi. Le semplici analisi della qualità dell’acqua indicano i livelli di nutrienti e danno altre informazioni preziose relative ai laghi (Figura 9). Generalmente, queste analisi controllano l’ossigeno disciolto, la richiesta biologica di ossigeno, l’alcalinità, il pH, il fosforo, l’azoto e, in alcuni casi, i coliformi fecali. L’ossigeno disciolto si indica in parti per milione o in milligrammi per litro. L’esigenza biologica di ossigeno (Biological Oxygen Demand) è denominato BOD. Nel diagramma sono indicati i livelli adatti ai laghi. Queste analisi possono essere eseguite dalla maggior parte dei laboratori per le analisi dell’acqua, e sono importanti allo scopo di ottenere una

conoscenza completa dell’acqua che intendete gestire. Ricapitoliamo... Mentre il lago invecchia, il livello dei nutrienti aumenta, e questo è dovuto all’incremento della portata affluente, al sedimento organico sul fondo, al fertilizzante utilizzato nelle zone circostanti e alla quantità di alghe e infestanti lacustri. Dopo la crescita e la morte, questi infestanti affondano e si decompongono. Il risultato è un improvviso aumento dell’attività e della popolazione di batteri aerobici, causato dalla grande scorta di nutrienti. La profondità del lago diminuisce con l’accrescersi della biomassa in fondo al lago. I batteri aerobici consumano moltissimo ossigeno con la digestione di scorte organiche e la fonte principale di ossigeno nel bacino è costituita dal contatto con la superficie, dalla pioggia e dalla fotosintesi delle piante.

Livelli adeguati

A causa della stratificazione termica, gli strati superiori ed inferiori del lago non si mescolano e l’ossigeno necessario non riesce a scendere in fondo al lago per sostenere la digestione aerobica. La carenza di ossigeno si evidenzia dalla mancata digestione dei nutrienti, dalla moria di pesci e dai cattivi odori dovuti alla digestione anaerobica. L’equilibrio è cruciale per l’ecosistema acquatico. Un lago sano contiene ossigeno e

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nutrienti in quantità equilibrate e la temperatura è adeguata.

Conseguenza della scarsa qualità dell’acqua

Ora che abbiamo acquisito una conoscenza più approfondita delle vere cause dei problemi relativi all’acqua, identifichiamo gli effetti o i sintomi. Questi includono le alghe, le infestanti e gli odori. I costi dei programmi di intervento sono associati a questi effetti. Una volta che il lago ha perso il suo equilibrio ecologico ed entra in crisi, i costi direcupero aumentano vertiginosamente.. Spesso si considerano le alghe come il problema principale nella gestione dei laghi ma il vero problema è la scarsa qualità dell’acqua di cui alghe ed infestanti sono i primi sintomi evidenti. Fioriture di alghe microscopiche e filamentose possono essere sgradevoli da vedere e possono limitare la fruizione del lago. Le alghe planctoniche sono delle piante monocellulari o pluricellulari che si trovano vicino alla superficie, ossia all’epilimnio, sono spesso di colore verde chiaro e danno al lago l’aspetto di una “zuppa di piselli”. Spesso, durante una giornata estiva nuvolosa e calda, oppure a notte inoltrata, queste alghe possono consumare tutto l’ossigeno disponibile nell’acqua e mettere il lago in condizione di stress con conseguente moria di pesci e delle stesse alghe. Ovviamente risono altre cause di morte per le alghe: un’ondata di freddo intenso, la mancanza di luce, oppure un trattamento chimico. Il colore del lago cambia improvvisamente dal verde chiaro al marrone. Le alghe morte portano ad un aumento del bisogno di ossigeno superiore all’ossigeno disponibile, creando un aspetto visivo e degli odori negativi per l’ambiente. Le alghe bentoniche o filamentose sono un tipo di alghe estremamente difficile da controllare. Queste piante crescono sul fondo del lago, o zona bentonica, soltanto nei casi in

cui la profondità e la trasparenza dell’acqua permettono alla luce solare di raggiungere il fondo-lago e si liberano e galleggiano in superficie. Queste alghe sono spesso denominate alghe muschio o alghe cotone. Alcune specie sono dotate di piccole camere d’aria che le fanno galleggiare e quando raggiungono la superficie, costituiscono un habitat ideale per zanzare e altri insetti. Tutte queste infestanti e le alghe hanno in comune un vantaggio: aiutano a ridurre i nutrienti disponibili nel lago. Quali sono gli effetti delle alghe e delle infestanti lacustri per la gestione di un lago?

Un aumento dei livelli di nutrienti/biomassa che causano un accumulo di sedimenti

Problemi di esaurimento dell’ossigeno come gli odori e la moria di pesci

Per la gestione gli effetti negativi e i costi relativi alla scarsa qualità dell’acqua sono reali e possono avere conseguenze sia estetiche che funzionali. Le valvole d’irrigazione intasate possono devastare il tappeto erboso ed un accumulo di sedimenti riduce la capienza di un bacini senza contare il danno estetico prodotto da odori, moria di pesci ed alghe. La presa d’aspirazione del sistema di irrigazione si trova sul fondo-lago, dove i sedimenti potrebbero intasare le pompe, le tubazioni, le valvole e gli irrigatori. Se una pompa sommersa si sporca è necessario fare intervenire un sommozzatore che può causare dei ritardi nelle riparazioni dovuti a motivi logistici e durante questo lasso di tempo il tappeto erboso non può essere irrigato. Se si sporca una valvola o un irrigatore il problema è meno grave ma potrebbe essere evidente dopo parecchi giorni e nel frattempo il tappeto erboso si rovina per mancanza di acqua o per l’eccessivo ristagno (Figura 10). La riparazione è alquanto semplice e normalmente richiede dalle due alle quattro ore ma potrebbe essere difficile nel caso di un campo da golf

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dove l’intervento interferisce con l’andamento normale de gioco. Ricordatevi che il sedimento fa crescere l’esigenza di ossigeno da parte del lago, e rende disponibili nutrienti supplementari per la crescita delle piante acquatiche. In certe condizioni è possibile che i sedimenti passino attraverso il sistema d’irrigazione e raggiungano il tappeto erboso. Questo si può verificare quando la pioggia o il vento mischia il sedimento e lo rimanda in sospensione. Se il sistema di pompaggio aspira il sedimento e lo distribuisce sul tappeto erboso si possono verificare una nuova serie di problemi poiché il sedimento in fondo al lago può contenere dei metalli pesanti, dei batteri anaerobici, e della materia organica parzialmente decomposta. Nel caso questo sedimento finisca sul tappeto erboso, può creare uno “strato nero” nella zona delle radici dell’erba. Questo strato sigilla il tappeto erboso e non permette all’ossigeno, all’acqua e ai nutrienti di filtrare verso le radici dell’erba. Ne consegue la malattia o persino la morte dell’erba. Se questo succede, è necessario sostituire il tappeto verde oppure rimuovere la parte danneggiata e effettuare una nuova semina. I costi possono essere sbalorditivi.

L’accumulo di sedimento riduce la capienza di un bacino con conseguenze deleterie se il lago è un deposito per l’irrigazione oppure un laghetto di contenimento di acqua piovana in eccesso. In ambedue i casi, il lago è stato progettato per contenere un dato volume che non è più garantito (Figure 11a & 11b).

L’esaurimento dell’ossigeno può causare la moria di pesci: i pesci di acqua calda hanno bisogno all’incirca di 4 PPM di ossigeno disciolto mentre i pesci di acqua fredda ne richiedono 5 PPM.. Quando i pesci entrano in stress da carenza di ossigeno migrano in superficie dove un trasferimento minimo di ossigeno è garantito.

I cattivi odori possono essere prodotti da quattro cause: Le alghe L’inquinamento chimico Le condizioni geologiche Livelli bassi di ossigeno e conseguente

condizione anaerobica Aumentando i livelli di ossigeno e facendo circolare l’acqua le condizioni anaerobiche possono essere minimizzate mentre i gas maleodoranti possono dispersi. Generalmente, queste condizioni possono essere trattate con il filtraggio o l’ossigenazione. Pertanto, i problemi associati alla scarsa qualità dell’acqua, come la crescita eccessiva di infestanti ed alghe, gli irrigatori, le valvole e le pompe intasate, l’accumulo di sedimento e la riduzione della capacità del lago, gli strati neri sotto il tappeto erboso, nonché gli odori spiacevoli, la diminuzione dell’effetto estetico e i problemi causati dagli insetti possono essere evitati mettendo in atto un programma preventivo di gestione del lago.

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Attività preventive Sono disponibili svariati strumenti per la gestione della qualità dell’acqua perciò il gestore dovrebbe adoperarsi per realizzare un programma favorevole all’ambiente che abbia una natura preventiva, mantenendo il lago in equilibrio ecologico grazie alla pianificazione a breve e lungo raggio. La gestione reattiva di norma gestisce la crisi: si aspetta che il lago perda il suo equilibrio ecologico e solo allora si agisce ma le soluzioni reattive sono meno favorevoli all’ambiente e più costose da applicare Per stabilire la pratica preventiva bisogna identificare le vere cause del problema. Quali relazioni esistono tra il problema e i tre fattori che hanno il maggiore impatto sulla gestione della qualità dell’acqua: luce solare e temperatura, nutrienti e ossigeno? Con la maggior consapevolezza dell’importanza della qualità dell’acqua e del suo impatto sull’ambiente, le pratiche preventive girano intorno a questi problemi ed offrono le soluzioni più adeguate, poiché tali soluzioni sono dirette contro le cause. Molti problemi di gestione dei laghi sono connessi alla luce e al calore del sole: i laghi poco profondi con un problema serio di alghe bentoniche o filamentose rientrano in questa categoria. Per affrontare le cause dell’eccessiva radiazione solare dobbiamo analizzare la configurazione del bacino e l’utilizzo di coloranti per laghi che bloccano la penetrazione di raggi UV. Un buon disegno o una buona configurazione del lago costituisce il primo passo verso un’acqua sana e minimizzerà molti degli inevitabili problemi di gestione che sorgono con l’invecchiamento del lago. Molti laghi sono artificiali, e quando si progetto un lago è essenziale che il designer tenga conto dei fattori biologici in quanto la morfometria e la morfologia svolgono un ruolo importante nella dinamica del lago. Purtroppo, spesso i laghi sono progettati con una profondità troppo ridotta.

Per quanto riguarda la forma del lago (morfometria), è consigliabile evitare le penisole isolate o le lingue di terra che interferiscano con la circolazione. Il litorale del lago (morfologia) deve comprendere un banco litorale dove i nutrienti possono essere respinti o assorbiti dalla vegetazione, prima di raggiungere la zona limnetica (Figure 12a & 12b).

Si consiglia un minimo di 3 m come profondità del bacino. Questa profondità limita la penetrazione della luce solare e fornisce una zona che non dovrebbe essere infestata dalle piante radicate al fondo con delle acque più fresche da mescolare con le acque di superficie. I laghetti poco profondi e caldi possono rappresentare la sfida più grande per il gestore di laghi. In molti casi il lago o specchio d’acqua è costruito laddove in natura non sorgerebbe un lago o uno stagno. Spesso il suolo non è adatto a contenere acqua mentre in certe zone la situazione ambientale consiglia la separazione tra le acque di drenaggio e quelle presenti nel suolo Tutti questi fattori hanno portato ad un maggiore impiego di rivestimenti per laghi (Figura 13).

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Quando si usa un rivestimento per laghi, la preparazione del sottofondo costituisce un fattore importante per la riuscita del progetto. Il gestore deve tener conto della falda freatica e, se è presente, deve sviluppare un sistema di deflusso che permetta all’acqua di scorrere lateralmente sotto il rivestimento fino ad un pozzo di ghiaia. Il letto del lago dovrebbe essere preparato con cura prima di applicare il rivestimento stando attenti a che sia liscio e ben curato in modo da assicurare un’istallazione facile e ben riuscita.

Anche se sono disponibili vari tipi di materiali, il PVC rimane il più comunemente richiesto. Poiché i raggi UV degradano il PVC è necessario coprire il rivestimento con un minimo di 30 cm di terreno.. Un altro tipo di materiale, il polipropilene rinforzato, non subisce gli effetti della luce e può essere istallato con successo senza coprire il rivestimento con il terreno. Tradizionalmente l’argilla e la bentonite sono state usate come rivestimento ma tendono a incrinarsi e non sono più di uso così comune come in passato. Infine si raccomanda di provvedere ad un impianto elettrico per ogni lago. Costa pochissimo nelle fasi di costruzione e serve anche per sistemi supplementari di ossigenazione o per altre esigenze nelle fasi successive. I coloranti per laghi costituiscono degli strumenti attivi di prevenzione molto importanti nella gestione di laghi poco profondi. Questi prodotti aiutano a contrastare la mancanza di profondità riducendo l’energia UV assorbito dal lago. Un colorante per laghi è un inibitore della

fotosintesi. Blocca la penetrazione della luce solare nel lago, rallentando la crescita delle piante acquatiche. I coloranti per laghi migliorano anche l’aspetto dei laghi, mascherando o coprendo i problemi di limpidezza o di colore. I coloranti per laghi sono disponibili in forma liquida o in polvere, e contengono una forma inerte di polvere simile ad un colorante alimentare. Si raccomanda di selezionare un colorante che sia stato approvato dalle normative locali vigenti. L’utilizzo del colorante nei bacini che non hanno emissari contribuisce all’aspetto estetico intensificando il colore dell’acqua che diventa blu scuro (Figura 14).

L’effetto della maggior parte dei coloranti per laghi dura per 6-8 settimane, non sono dannosi per i pesci e non macchiano gli uccelli acquatici. Le fonti di nutrienti includono la materia inorganica e organica già presente nel lago e i nutrienti che scorrono o filtrano nel lago. Il nostro obiettivo dovrebbe essere quello di prevenire l’entrata in acqua della maggiore quantità possibile di nutrienti. Qual è il modo migliore per realizzare questo scopo? Si può realizzare una zona “senza fertilizzanti” nell’immediata prossimità del lago, di larghezza almeno 10 metri allo scopo di evitare il deflusso chimico nel lago. L’utilizzo di fertilizzanti a rilascio graduato è un altro modo di minimizzare il deflusso mentre permette al tappeto erboso di crescere più alto nella zona a contatto con il lago. Infine, un lieve rilievo geologico, come una conca o un argine,

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aiuta ad impedire ai nutrienti organici e ai fertilizzanti di scorrere direttamente nell’acqua. Un altro metodo preventivo di controllo biologico è l’introduzione di una fascia paludosa nelle zone dove le acque reflue scorrono nel lago. La fascia paludosa può svolgere due funzioni: rallentare l’avanzamento dell’acqua verso il lago, riducendo i problemi di erosione e di alluvioni, e, in secondo luogo, favorire la crescita di piante che agiscano come fissativi e digestori dei nutrienti dilavati dall’area fertilizzata. Una forma moto efficace di controllo biologico è costituita dall’utilizzo come sbarramento di piante vascolari radicate. Questa “prima linea di difesa” fu sperimentata più di dieci anni fa dal Dr. Bob Blackburn dell’Auburn University: le piante della zona litorale assorbono i nutrienti prima che raggiungano l’acqua e contribuiscono ad abbassarne la quantità disponibili alle alghe, alle infestanti acquatiche e ai batteri. Il diagramma seguente indica le piante adatte alle diverse profondità. Si raccomanda che le piante siano trapiantate a distanza di 25 cm l’una dall’altra.

Nota: La scelta delle piante è legata alla profondità. Come le piante di palude, queste specie forniscono un habitat ideale per i pesci e gli uccelli acquatici, nonché un bellissimo fogliame.

Fontane galleggianti e ossigenatori

Esiste una differenza enorme tra le fontane e gli ossigenatori. La funzione principale di un ossigenatore è di aggiungere ossigeno e indurre la circolazione nell’acqua. La funzione principale di una fontana è di realizzare un effetto estetico. Per l’ossigenazione occorre che gli apparecchi abbiano ritmi di trasferimento dell’ossigeno (Oxygen Transfer Rates - OTR) superiori a 5kg per HP e portate superiori 1200 l/HP. Secondo le condizioni del sito si raccomandano le unità di ossigenazione da 1HP a 3HP per 4000 metri quadrati di superficie. Per definizione, l’ossigenazione consiste nell’aggiunta di ossigeno all’acqua ma il secondo risultato dell’ossigenazione è la circolazione e la rottura della stratificazione termica. L’ossigenazione è una disciplina scientifica che fu usata per la prima volta per trattare le acque di scarico durante la rivoluzione industriale. Continua a svolgere un ruolo rilevante nel trattamento di scarichi e rifiuti industriali e domestici. L’ossigenazione può inoltre contribuire a migliorare le acque usate per l’irrigazione del tappeto erboso. L’ossigenazione è uno strumento olistico di prevenzione che allunga la durata della vita utile del lago. In quale modo può un ossigenatore migliorare la qualità dell’acqua e controllare la crescita delle alghe? Tramite tre fattori: ossigeno, nutrienti e temperatura. Immettendo grandi quantità di ossigeno nell’acqua un ossigenatore favorisce la formazione di una potente colonia di batteri aerobici i quali, a loro volta, lavorano per ripulire il lago dai nutrienti e dai rifiuti organici. Infine, un sistema di ossigenazione di dimensioni adeguate favorisce la circolazione, disgregando la stratificazione termica e abbassando le temperature di superficie mentre

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aggiunge l’ossigeno disciolto alle regioni inferiori del lago (Figura 16).

L’introduzione dell’ossigeno disciolto nella parte inferiore del lago rallenta il rilascio di fosforo dai sedimenti, riducendo questa fonte interna di nutrienti,. infatti ha luogo una reazione chimica che converte le forme solubili di fosforo e di ferro in forme insolubili che non possono essere utilizzate dalle piante. Acque che presentino alte concentrazioni di ferro, oltre 3 PPM, possono “ macchiare” i sentieri, i materiali e le strutture incidentalmente bagnate nell’irrigazione e bloccare gli irrigatori. Un sistema di ossigenazione di dimensioni adeguate è in grado di abbassare le concentrazioni di ferro fino a 1 PPM or mg\l. In un caso sotto esame nell’ovest dell’ Australia, i livelli di ferro nei laghi di irrigazione stavano devastando il tappeto erboso Dopo una adeguata ossigenazione e un minimo di riconfigurazione della planimetria del bacino, il ferro era diminuito di oltre 15mg\l, da 17 PPM a .02 PPM (mg\l).

L’evidenza scientifica indica che l’ossigenazione è in grado di contribuire ad

attenuare la durezza dell’acqua e persino di abbassare i livelli alti di pH. Questo è dovuto in parte al mescolamento di acque ricche di anidride carbonica proveniente dal fondo-lago con le acque dei livelli superiori della colonna dell’acqua. Un alto ritmo di pompaggio o di circolazione di un ossigenatore disgrega la stratificazione termica, mescolando le più dense acque del fondo con quelle più calde della superficie, e distribuendo ossigeno in tutte le parti del lago. Facendo salire in superficie l’acqua fresca del fondo, gli strati superficiali si raffreddano e la crescita delle alghe si rallenta. Le alghe monocellulari affondano, e questo periodo al buio rallenta la crescita e la riproduzione. Come potete costatare, l’ossigenazione affronta efficientemente i tre fattori all’origine della bassa qualità dell’acqua: la temperatura, i nutrienti e l’ossigeno, mantenendoli in equilibrio tra loro. Con il miglioramento della qualità dell’acqua, riduciamo la crescita d’infestanti e di alghe, l’accumulo di sedimenti sul fondo, gli odori e l’infestazione da insetti. A sua volta, questo agisce in modo positivo sulle inefficienze dei sistemi d’irrigazione e di pompaggio, sull’ambiente e sull’effetto estetico. L’ossigenazione attacca la fonte del problema, la bassa qualità dell’acqua, e costituisce un metodo economico e continuo di gestione del lago. Secondo un antico detto, “un’oncia di prevenzione vale una libbra di cure”, e nulla è più vero di questo nel campo della gestione della qualità dell’acqua.

La scelta dell’ossigenatore Esistono tre tipi fondamentali di ossigenatori per laghi: Ossigenatori di Superficie, Aspiratori Orizzontali e Sistemi di Diffusione d’Aria. Ogni tipo è adatto ad uno scopo specifico e tipi diversi possono essere usati in concomitanza per il trattamento di diversi generi di problemi nello stesso lago, oppure da soli, secondo la situazione.

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Gli Ossigenatore di Superficie realizzano la migliore circolazione verticale nei laghi con una profondità inferiore a 5m mentre gli Aspiratori Orizzontali vanno scelti per i laghi con profondità tra 1m e 4m, che traggono vantaggio dal potente flusso direzionale. I Sistemi di Diffusione d’Aria sono gli ossigenatori più discreti e danno i migliori risultati nei laghi con una profondità di 5m e oltre. Esaminiamo più da vicino questi sistemi e i loro rispettivi punti di forza. Ossigenatore di Superficie (Figura 18a). Questo tipo di ossigenatore realizza la migliore circolazione verticale nei laghi con una profondità inferiore a 5m.

Sollevano l’acqua del fondo-lago distribuendola sulle acque di superficie allo scopo di ossigenarle e realizzare dei moti convettori. L’effetto visivo è piacevole. Questi sistemi aggiungono 2 mg al litro di ossigeno disciolto a una profondità di 3m. Il moto ondoso causato dallo spruzzo è ideale per la disgregazione dei tappeti di alghe e scoraggia la riproduzione delle zanzare. Aspiratori Orizzontali (Figura 18b). Questi ossigenatori vanno scelti per i laghi con una profondità tra 1-4 m, che avranno benefici dal potente flusso direzionale. Si tratta di una buona scelta per le applicazioni là dove non sono desiderati spruzzi. Queste unità si utilizzano per creare delle correnti artificiali nei laghetti lunghi e stretti o nei canali e contribuiscono inoltre a disgregare le masse di alghe nelle acque stagne.

Sistemi di Diffusione d’Aria (Figura 18c). Questi sono i più discreti degli ossigenatori.

Danno i migliori risultati in acqua profonda 5 m e oltre, ma funzionano anche nelle acque fino ad una profondità minima di 1,2 m (Figura 19a). Le bolle d’aria salgono in superficie ad una velocità di 30cm al secondo, e pertanto l’efficacia del sistema è direttamente legata alla profondità. Ad una profondità di 3 m questi sistemi operano con un’efficienza del 25% circa. Come potete costatare, la profondità

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deve essere sufficiente per permettere alle bolle d’aria in risalita di portare l’acqua verso la superficie, realizzando in tal modo la circolazione nella colonna di acqua e quindi l’ossigenazione. Efficienza di un AirFlow in funzione della profondità Profondità Ossigeno trasferito

per Hp per h Efficienza

5 m 2 kg 100% 4 m 1 kg 50% 3 m 0,5 kg 25% 2m 0,25 kg 12% 1 m 0,12 kg 6%

Il sistema funziona tramite un compressore d’aria istallato sulla riva, che spinge un grosso volume d’aria attraverso un tubo di rifornimento al diffusore posto in fondo al lago. Il diffusore emette l’aria nella forma di migliaia di piccole bolle, che catturano o attraggono l’acqua in fondo al lago e lo portano in superficie. I sistemi di diffusione d’aria non sono visibili sulla superficie se non come un ribollio di bolle che crea un movimento sull’acqua di superficie, dissolvendo le masse di alghe e scoraggiando la riproduzione degli insetti, mentre realizza un mescolamento ideale delle acque dal fondo alla superficie rompendo il termoclino. I sistemi di diffusione d’aria sono economici e possono essere usati in concomitanza con gli altri tipi di ossigenatori. Bisogna prestare attenzione alla scelta del corretto tipo di diffusore. La ricerca ci dice che le dimensioni e la densità delle bolle influisce sul ritmo di trasferimento dell’ossigeno (OTR) e sulla circolazione. Il seguente diagramma indica l’efficienza di vari sistemi ad una profondità di 2 m (Figura 19b).

Efficienza dei diffusori a 2 m Tipologia OTR per

HP/h Differenza

% Diffusori in ceramica (6 diffusori con griglia 50x50 cm)

0,22 Kg ---

Tubazione (22 m) 0,17 kg - 24% Membrana flessibile 0,13 kg - 43% Nche le cascate possono ossigenare ma non sostituiscono efficacemente un sistema d’ossigenazione (Figura 20). Una cascata di medie dimensioni si serve di una pompa da 5 a 25 HP e sposterà circa 3700 l/min su una

parete di 3 m di altezza ma non garantisce adeguati ritmi di trasferimento d’ossigeno e non è in grado di realizzare la circolazione necessaria ad una vera e propria gestione della qualità dell’acqua. Per essere efficace, un ossigenatore deve avere un ritmo di pompaggio molto elevato. Come abbiamo già detto, bisogna scegliere un’unità che pompi almeno 1.5m3\minute per HP.

Gli ossigenatori si valutano in base al ritmo di trasferimento d’ossigeno OTR. Un buon ossigenatore di superficie o ad aspirazione immette da 1 a 1.3 kg/h/HP d’ossigeno, mentre un sistema di diffusione d’aria ne immette un po’ di più o un po’ meno a seconda della profondità del laghetto. Selezionare, se possibile, un ossigenatore che è stato sottoposto ad un’analisi OTR fatta da un ente certificatore indipendente che adotti una metodologia collaudata come il S.A.E. o Standard Aeration Efficiency (Efficienza Standard d’ossigenazione). Questo metodo è stato approvato dall’American Society of Civil Engineers e valuta il trasferimento dell’ossigeno attraverso l HP reale generato. Le prove di sicurezza sono molto importanti, perché la maggior parte degli ossigenatori sono apparecchi elettrici che operano in acqua. Optate per il collaudo globale del sistema e per l’ approvazione da parte di CE, C.S.A., ETL o UL. Le prove sui componenti singoli di un sistema senza il collaudo globale del sistema stesso non garantisce che l’unità sia stata assemblata in modo sicuro né che tutti i

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componenti siano delle dimensioni adatte oppure adatte alla vostra applicazione. Le dimensioni e il posizionamento corretti costituiscono la chiave per un’istallazione riuscita. La migliore apparecchiatura non risulta efficace se non è utilizzato nel modo corretto. Nel caso degli ossigenatori di Superficie e Aspiratori, sono necessari 2 HP ogni 4.000 mq di superficie del bacino. Bisogna aggiungere potenza se il lago è meno profondo di 2 m, se c’è evidenza di alti livelli di nutrienti o se si tratta di un lago invecchiato con un denso strato di sedimenti organici. I Sistemi di Diffusione d’Aria necessitano all’incirca di un diffusore per ogni 6.000 mq di superficie, nel caso di laghi con una profondità minima di 5m. Nel caso di laghi meno profondi, è necessario usare un numero più elevato di diffusori. Nei laghi più grandi o di forma irregolare, parecchi ossigenatori piccoli danno risultati migliori di un ossigenatore grande. In un lago rotondo, quadrato oppure ovale, usate un ossigenatore di Superficie oppure a Diffusione d’aria nel centro del lago o sopra la zona più profonda, mentre un aspiratore posto vicino al bordo del lago genererà un flusso circolare. Nei laghi lunghi e stretti, si raccomanda di usare molte unità o diffusori per generare la circolazione in tutto il lago. Se usate una sola unità, posizionatela nel punto dove sarà realizzata la migliore circolazione. Nei laghi di forma irregolare gli ossigenatori vanno posti nel punto dove possono generare la migliore circolazione. Nei corsi d’acqua e nei canali l’ossigenatore migliore è l’aspiratore orizzontale.

Soluzioni alternative

L’ozono è un potente ossidante e disinfettante. Il concetto è relativamente nuovo nel campo della gestione dei laghi. In questo momento esistono pochissimi dati provenienti dalla ricerca universitaria sull’utilizzo dell’ozono nel nostro settore, e la International Ozone Association non ha alcuno studio sull’uso

dell’ozono nella gestione dei laghi. Tuttavia, è possibile estrapolare i dati dalle industrie di trattamento dell’acqua e delle acque di scarico ed applicarli alla nostra attività. L’ozono è una forma altamente instabile di ossigeno, con simbolo chimico O

3, e viene

generato quando una molecola di ossigeno viene scisso da O

2 a 2 O

1. Questi radicali sono

altamente instabili e si attaccano rapidamente alle molecole d’ossigeno circostanti, creando O

3. Le molecole instabili di ozono ritornano allo

stato di ossigeno in breve tempo. L’emivita dell’ozono nell’acqua è lunga circa 20-30 minuti, e perdura nell’acqua per un periodo di un’ora, a seconda della temperatura e della richiesta di ossigeno. L’ozono è generato da scariche oppure da generatori di luce ultravioletta. La scarica corona è il metodo usato per trattare le acque di scarico e per il trattamento dell’acqua, ed è in grado di produrre un miscuglio di ozono/aria che va dal 2% al 4% di ozono, con un consumo che va dai 6 agli 8 Kw per la produzione di 1 kg di ozono. Se si mettono a confronto i sistemi, bisogna tener conto sia del capitale che dei costi di operazione. L’ozono ha una capacità enorme di ossidazione ben cinque volte superiore a quella dell’ossigeno e di oltre il 50% rispetto al cloro perciò è un potente disinfettante, in grado di eliminare le cellule batteriche perché trapassa la membrana cellulare e le fa esplodere. L’ozono è oltre 3.000 volte più rapido del cloro e 50% più potente come disinfettante, e ritorna in breve tempo allo stato dell’ossigeno innocuo. Nella gestione dei laghi possiamo riconoscere quali ambiti di azione dell’ozono il controllo delle alghe, l’aumento della trasparenza, il controllo degli effluenti. In un intervento la trasparenza dell’acqua del lago era all’inizio di 20cm ma dopo una settimana di trattamento con l’ozono da scarica corona, la trasparenza nello stesso lago superava 1 m.

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Il fabbisogno di ozono di un lago è altissimo perciò con i piccoli generatori attualmente in uso (<40 g ozono/h), è praticamente impossibile sterilizzare un lago. Quando si valuta le misure di un sistema, è necessario conoscere il volume del lago, la fonte dell’acqua, la forma del bacino e ogni altro dettaglio relativo. Bisogna ricordare il volume d’acqua va ricircolato dalle 4 alle 7 volte al giorno. Seguite i seguenti livelli di dosaggio per ottenere dei risultati soddisfacenti: Problemi legati ad alghe standard, odore o trasparenza 1,8 g/ora per 1.234 m3 Problemi legati ad alghe moderate, odore o trasparenza 2,57 g/ora per 1.234 m3 Problemi legati ad immissari e problemi gravi 3,85 g/ora per 1.234 m3 Un’altra forma di controllo biologico è costituita dall’introduzione di batteri aggiuntivi nel laghetto, un processo noto come la bioaumentazione. Si tratta di uno strumento molto importante per l’abbassamento dei livelli di nutrienti, soprattutto nelle acque affluenti. Molte aziende producono e vendono i batteri che possono essere applicati in forma liquida o in polvere. Questi batteri aerobici aiutano ad accelerare la disgregazione dei nutrienti. È stato dimostrato dalla ricerca che l’uso concomitante di ossigenatore e batteri contribuisce a ridurre il sedimento di fondo da 2 a 15 cm in un solo anno. Comunque, saranno il pH e la composizione chimica a stabilire se questo approccio potrà essere impiegato per il vostro lago. Questi prodotti sono stati usati per decine d’anni negli impianti di trattamento delle acque di scarico e nelle aziende di pescicoltura. Nel caso dei laghetti circondati da tappeti erbosi, gli obiettivi sono di ridurre le alghe, migliorare la trasparenza, eliminare gli odori e decomporre il materiale organico nel letto di sedimento.

Questo è realizzato in parte dall’abbassamento del livello di nutrienti e solidi sospesi nella colonna d’acqua. Si riducono le colonie di alghe grazie alla ridirezione dei nutrienti. Il fosforo è assorbito dalla parete cellulare dei batteri, rendendolo inaccessibile alle alghe. L’azoto è rimosso dall’acqua tramite il ciclo di nitrificazione, mentre l’ammoniaca ed i nitrati sono ossidati dall’ossigeno disciolto. Essenzialmente, i batteri competono con le alghe per lo stesso nutriente, e vincono! Mentre i risultati visibili si fanno aspettare per qualche settimana, una riduzione del 50% del fosforo e dell’azoto avviene entro 1-2 giorni. Entro 3-4 giorni si verifica un’importante riduzione di odori ed entro 14 giorni si nota l’aumento della trasparenza. Prima di aggiungere i batteri, bisogna raccogliere o trattare chimicamente le alghe. Se si usano prodotti chimici, aspettate almeno 48 ore prima di utilizzare i prodotti di bioaumentazione (Figura 22).

Le dosi iniziali devono essere seguite periodicamente da dosi di manutenzione più leggere. In questo approccio i fattori limitanti sono il pH, la temperatura e l’ossigeno disciolto. Il pH dovrebbe avere un valore tra 6 e 9, mentre la temperatura dell’acqua dovrebbe essere tra 12 e 40o C. La velocità metabolica dei batteri diminuisce insieme alla temperature, e i migliori risultati possono essere raggiunti con una temperatura dell’acqua vicino ai 30o C. I livelli di ossigeno disciolto sono cruciali per tutte le attività dei batteri aerobici, cosa particolarmente vera nel caso di una popolazione di batteri incrementato artificialmente. L’ossigenazione è essenziale

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per ottenere dei risultati con la bioaumentazione.

Un’altra misura di prevenzione attiva è costituita dall’introduzione di pesci che mangiano gli infestanti o di carpe erbivore (Amur oppure Triploid) (Figura 23a). Questi pesci sono efficaci aiuti per il controllo della crescita eccessiva delle infestanti. A lungo termine hanno dei costi molto bassi e non necessitano di lavoro o di manutenzione una volta messi in acqua. Sono in grado di consumare da 2 a 3 volte il loro peso corporeo in un solo giorno. Purtroppo assimilano solamente una frazione di quanto mangiano, raddoppiando il loro peso corporeo nel corso di un anno. La materia rimanente è restituita al lago sotto forma di materiale di scarto. Si possono tenere 12-16 pesci lunghi 20cm ogni 4.000 m2. La scorta va rinnovata ogni cinque anni. Sono mangiatori indiscriminati ed il loro peso arriva a raggiungere più di 20 chili (Figura 23b). Comunque, tenete conto del fatto che gli alimenti da loro preferiti sono le più prelibate piante acquatiche e mangiano le alghe solo quando mancano le piante che prediligono. In molti Stati il loro utilizzo è soggetto a regolamento, in quanto si tratta di una specie introdotta da fuori, che distrugge l’habitat dei pesci autoctoni e la catena alimentare. Inoltre, con la rimozione di tutti i tipi di piante acquatiche in un laghetto, una fonte primaria di ossigeno viene a mancare, da cui possono nascere i problemi legati agli odori e alla qualità dell’acqua.

La paglia d’orzo è stata considerata come una possibile cura per le fioriture di alghe. Il concetto richiede che la paglia sia distribuita sulla superficie del laghetto oppure messa nelle reti e poi sommersa. Se sono presenti livelli sufficienti di ossigeno disciolto, la paglia inizia a decomporsi, e la decomposizione attraversa vari stadi. Durante lo stadio finale della decomposizione la paglia si ossida prendendo la forma di acidi umici ed altre sostanze umiche. È stato dimostrato che quando la luce solare splende nell’acqua contenente ossigeno disciolto e sostanze umiche, si forma il perossido d’idrogeno, e bassi livelli di perossidi sono noti come inibitori della crescita delle alghe. Fino ad oggi, l’unica ricerca documentata è stata realizzata dal Dr. Jonathan Newman, Aquatic Weed Research Unit, Regno Unito e dall’Università della Florida. Lo studio inglese è scritto in un linguaggio scientifico, ma la conclusione ripetutamente raggiunta nel rapporto è che “L’attività viene prodotta soltanto se la paglia si decompone in condizioni ottimali di ossigenazione.” La ricerca fatta dall’Università della Florida ha prodotto dei risultati inconcludenti sull’effetto della paglia sulle alghe. Con l’aggiunta di paglia all’acqua,

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aggiungiamo nutrienti e materia vegetale che si converte in biomassa, creando ulteriori esigenze di ossigeno. Mentre potrebbero esserci dei benefici a breve termine, a lungo termine l’aggiunta di nutrienti rende più difficile la gestione del lago e crea un ulteriore squilibrio biologico. Un trend relativamente nuovo nella gestione della qualità dell’acqua è la bruciatura dello zolfo per trattare l’acqua d’irrigazione ed abbassare il pH. L’acqua viene trattata con biossido di zolfo (cugino dell’acido solforico) che abbassa il pH di una parte dell’acqua del lago di 2-2,5 punti pH. Comunque, il biossido di zolfo si aggrega all’ossigeno disciolto nel laghetto e potrebbe abbassare il livello di ossigeno fino a livelli critici, e pertanto in congiunzione con questi sistemi bisogna provvedere ad una maggiore ossigenazione. Il sistema produce un odore solforoso quando è in funzione. Dal punto di vista della gestione del lago questa tecnica è diretta più al controllo di un sintomo, le alghe, che della causa, la scarsa qualità dell’acqua. Attualmente, l’EPA sta studiando l’impatto sull’ambiente di questi sistemi. Nel progettare il vostro lago, assicuratevi di abbinare bene il corretto metodo di gestione con le esigenze ecologiche del lago. L’uso di uno strumento reattivo per la prevenzione non porta ai risultati desiderati. Allo stesso modo, gli strumenti preventivi saranno meno efficaci quando il lago entra in crisi. La “mietitrice” è una macchina che rimuove le alghe galleggianti ed i detriti dal lago togliendoli dalla superficie (Figura 25). Si tratta di uno strumento molto efficace che rimuove permanentemente le piante ed i nutrienti associati dal lago. Il processo, però, è costoso e l’effetto di breve durata. Abbiamo detto che le alghe verdi e blu-verdi hanno una vita di due settimane, per cui l’uso della macchina per il controllo continuo delle alghe avrebbe un costo proibitivo.

Quando un lago diventa eutropico ed è presente un letto significante di nutrienti sul fondo del lago l’unica soluzione potrebbe essere di dragare il lago. Le draghe sono delle grandi macchine galleggianti che devono essere portate sul lago a costo di danneggiare il tappeto erboso e la vegetazione.

La draga utilizza una grande trivella simile ad un compressore da neve (Figura 26a), che viene abbassata nell’acqua e poi comincia a grattare via il sedimento. Questi sedimenti presentano molta materia parzialmente degradata e anossica, e l’operazione è accompagnata da spiacevoli odori. Il materiale di scarto è pompato sulla riva da dove bisogna rimuoverlo dal sito (Figura 26b).

Spesso il liquame o i detriti contengono metalli pesanti, e a volte vengono considerati come

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scorie pericolose. Una macchina di medie dimensioni è in grado di rimuovere uno spessore di 1m di sedimento da un lago di 4.000m2 in 40 ore. Rimovendo i sedimenti e la materia vegetale, si elimina dal laghetto una potenziale fonte di nutrienti. Inoltre il controllo meccanico risulta costoso e ad alta intensità di manodopera, e va ripetuto spesso, ogni volta che le piante ricrescono. Il controllo chimico è molto usato come metodo di controllo delle piante acquatiche. Gli alghicidi e gli erbicidi sono usati nel laghetto allo scopo di uccidere le alghe e le piante. I benefici dei metodi di controllo chimici sono che danno risultati abbastanza rapidi e possono essere usati per controllare problemi recidivi o per eliminare determinati tipi di piante non desiderate. La maggior parte degli alghicidi e degli erbicidi sono prodotti a base di rame, disponibili in forma liquida o granulare. Gli alghicidi/erbicidi liquidi si utilizzano per le piante nell’intera colonna dell’acqua, mentre le forme granulari di solito servono per trattare i problemi sul fondo del lago. I livelli di dosaggio dipendono dall’alcalinità del lago, soprattutto nel caso dei prodotti a base di rame. La composizione chimica dell’acqua deve essere analizzata prima di utilizzare un prodotto chimico. I prodotti chimici si possono applicare a mano, ma è essenziale avere cura di maneggiarli correttamente. Nei laghi più grandi si possono distribuire da una barca spruzzatrice. Molti stati e paesi richiedono che l’applicatore abbia una licenza, in quanto è importante conoscere il dosaggio giusto e la corretta tecnica d’applicazione. Vanno utilizzati esclusivamente i prodotti chimici. Molti erbicidi sono prodotti a base di rame che aggiungono metalli pesanti allo specchio di acqua. Dall’uso prolungato di questi prodotti chimici consegue un accumulo tossico di rame nei laghi. È essenziale che i prodotti chimici siano utilizzati soltanto nei laghi statici. I produttori sostengono che gli erbicidi uccidono una “vasta gamma” di piante acquatiche e alcuni tipi uccidono al contatto. Quando gli

erbicidi “a vasta gamma” sono introdotti nell’ecosistema acquatico, possono essere uccise insieme alle alghe e agli infestanti anche le piante benefiche che fissano l’azoto e il fosforo. Gli erbicidi non discriminano, e i batteri e i protozoi benefici rischiano di essere danneggiati durante questo processo. Ci sono degli altri effetti collaterali. Gli erbicidi uccidono le piante e le alghe che a loro volta affondano finendo sul fondo del laghetto dove cominciano a decomporsi, causando morie di pesci e odori sgradevoli. Inoltre, gli erbicidi uccidono i batteri benefici che contribuiscono alla decomposizione dei nutrienti. Quando questi erbicidi sono rilasciati nell’acqua, accelerano il consumo d’ossigeno e creano di nuovo una mancanza di ossigeno o una situazione di stress. Trattandosi di erbicidi c’è il rischio di danneggiare il tappeto erboso e le piante sul terreno se l’acqua trattata serve per l’irrigazione. È stato appurato che l’ossigenazione meccanica applicata in congiunzione con i prodotti chimici riduce la quantità necessaria di prodotti chimici. Inoltre l’ossigenazione meccanica e una quantità limitata di prodotti chimici può costituire un potente approccio preventivo, con il ricorso alle misure reattive in caso di necessità.

Conclusioni

La gestione della qualità dell’acqua è una scienza. Una migliore conoscenza dell’ecosistema e delle cause ed effetti dei fattori connessi è essenziale per la corretta gestione di un lago poiché ogni realtà costituisce un ecosistema unico che necessita di analisi adeguate e di conoscenza. Due laghi non sono mai uguali, e pertanto non esiste un unico programma di gestione in grado di ottenere gli stessi risultati in due laghi diversi. L’equilibrio delicato tra temperatura, nutrienti ed ossigeno svolge un ruolo rilevante nella realizzazione di un programma di gestione per ogni bacino. I principi da seguire nella progettazione di programmi ottimali di gestione sulle vostre

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proprietà sono molto chiari. Il primo passo è l’identificazione delle cause, e non dei sintomi, dei problemi cronici nella gestione dei laghi. Esaminate i fattori essenziali. Il vostro problema riguarda la luce, la temperatura, i nutrienti o l’ossigeno? Molti problemi nei laghi sono costituiti da una combinazione di tutti e tre i fattori. In seguito, analizzate la configurazione del bacino. Le dimensioni, la forma e la profondità sono in grado di sostenere un ecosistema sano? È quasi impossibile compensare un cattivo progetto. Dopo che avete identificato il problema cronico e le cause alla sua origine, siete pronti per l’elaborazione di una soluzione. Potete minimizzare i problemi di luce e di calore con i coloranti per laghi e con la circolazione verticale. Se la profondità non è sufficiente, può essere necessario dragare. I problemi connessi ai nutrienti vanno affrontati con la diminuzione dei nutrienti che scorrono nel lago e l’abbassamento dei livelli di nutrienti nel lago. Le zone senza fertilizzanti, i fertilizzanti a rilascio lento, le depressioni, le paludi e le piante contribuiscono a ridurre nuove scariche nel lago. L’ossigenazione, la bioaumentazione e i pesci che mangiano gli infestanti contribuiscono ad abbassare i livelli di nutrienti nel lago stesso. Utilizzate gli strumenti preventii in un programma di gestione continuo, riservando gli strumenti reattivi ai periodi di crisi del lago. Mietere, dragare e l’uso dei prodotti chimici sono tutti efficaci ma nessuno di questi costituisce una soluzione pratica per tutti i giorni. Servitevi di pratiche complementari quando progettate il programma. Per esempio, ci sono casi nei quali l’ossigenazione e il colorante sono in grado di risolvere completamente i problemi di alghe entro sole 6 settimane. Non esiste un unico strumento tuttofare per la gestione dei laghi, e una soluzione realizzata attorno al controllo di tutti i fattori essenziali avrà maggiore possibilità di successo.

La gestione dei laghi è un processo continuo: quanto più a lungo è operativo un programma di gestione preventiva tanto maggiore sarà il beneficio visibile. Le soluzioni biologiche danno risultati gradualmente e a lungo termine.