Carichi di azoto ed impatti in Pianura Padana

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1 Carichi di azoto ed impatti in Pianura Padana Flavia Saccomandi, Nicoletta Calace ISPRA Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale

2 I contenuti di questa presentazione costituiscono parte dello studio oggetto di una Convenzione MIPAAF-ISPRA finalizzata ad affinare il livello conoscitivo circa l origine del contenuto dei nitrati nelle acque sotterranee e superficiali. In particolare sono stati valutati i contributi derivanti dalle diverse sorgenti sulla base di conoscenze ambientali e territoriali, e cioè dei numerosi processi fisici, chimici e biologici che intervengono e dei dati, delle informazioni e delle analisi di monitoraggio dello stato dei suoli e delle acque. Lo studio è stato focalizzato sui territori delle Regioni Piemonte, Lombardia, Emilia Romagna, Veneto e Friuli Venezia Giulia e ha visto il coinvolgimento operativo di ISPRA e delle ARPA.

3 Lo studio ha previsto attività suddivise in due fasi: - la prima fase relativa allo sviluppo di una metodologia atta ad ipotizzare il pericolo di impatto sull acquifero delle diverse sorgenti di nitrati di origine agricola e civile che insistono sul e nel suolo attraverso la definizione di un indice parametrico complesso (INDICE SPEC) - la seconda fase relativa alla sperimentazione di un modello di miscelamento isotopico idoneo a stimare l apporzionamento dell impatto dei nitrati nelle acque superficiali e sotterranee rispetto alle sorgenti incidenti sul territorio (apporzionamento isotopico)

4 PRIMA FASE INDICE SPEC Il modello parametrico, basato su l utilizzo di un numero limitato di dati d ingresso, reperibili in modo omogeneo anche su vaste aree di territorio, ha permesso d individuare le porzioni di territorio interessate a scala comunale dalle diverse tipologie di sorgenti di nitrati (fertilizzanti minerali, fertilizzanti organici, fanghi e scarichi civili) ed i relativi e conseguenti impatti potenziali sulla qualità delle acque.

5 PRIMA FASE INDICE SPEC Indice parametrico basato sull assegnazione dei carichi di azoto a scala comunale (kg di massa in un anno per ettaro) suddivisa per le differenti coperture del suolo definite dal Corine Land Cover Sono stati assegnati punteggi a: Sorgenti (Fertilizzanti minerali, reflui zootecnici, fanghi di depurazione, perdite fognarie e fosse settiche) Carico di azoto (kg/ha/anno) Fattori ambientali di Controllo che influiscono sulla lisciviazione dei nitrati in falda (Contenuto di N nel suolo, Clima, Metodi di irrigazione, Classificazione granulometrica, Soggiacenza)

6 HI tot HI m HI o HI f HI c

7 PRIMA FASE INDICE SPEC (Risultati)

8 PRIMA FASE INDICE SPEC (Risultati) LOMBARDIA EMILIA ROMAGNA

9 PRIMA FASE INDICE SPEC (Risultati) distribuzione delle aree impattate da nitrati nelle classi di pericolo N aree impattate ricadenti nelle classi di pericolo Classi Piemonte Lombardia Emilia Romagna Veneto Friuli Venezia Giulia Minimo Basso Medio Alto Elevato Totale Aree

10 Dal calcolo al confronto con la misura di campo Mentre il calcolo attraverso lo SPEC dell Hi tot può trovare riscontro attraverso la rete nitrati (che ci restituisce il valore del nitrato totale in falda), la validazione dell apporzionamento calcolato necessita di altri dati. HI tot HI m HI o HI f HI c Fertilizzanti minerali Zootecnico Fanghi di depurazione Scarichi civili Rete nitrati

11 SECONDA FASE APPORZIONAMENTO ISOTOPICO L analisi isotopica, condotta su atomi il cui rapporto, ad esempio 15N/14N, è facilmente misurabile (rapporto isotopico) ci aiuta nella risoluzione della nostra domanda in quanto nei processi naturali sia chimici, fisici che biologici tali rapporti isotopici variano e le indagini ambientali possono pertanto essere finalizzate alla definizione in termini isotopici di tali variazioni.

12 . dalla letteratura alla realtà.. Analisi degli eluati dei suoli per definire i fattori di correzione 30 CivING δ 18O ( ) Zoo 25 Min Nsuolo 20 CivUSC Nacqua Diagramma delle nostre sorgenti 30 CivING δ 18O ( ) Zoo δ 15N ( ) -10 Min Nsuolo 20 CivUSC Nacqua δ 15N ( )

13 SECONDA FASE APPORZIONAMENTO ISOTOPICO 6 aree di taratura caratterizzate da pratiche agricole e processi ambientali diversi per individuare gli intervalli dei valori delle marcature isotopiche caratteristiche dell area d indagine: bianco : area caratterizzata dall assenza di pressioni antropiche, sorgente singola: area caratterizzata dall utilizzo di fertilizzanti minerali sorgente singola: area caratterizzata dall utilizzo di effluenti zootecnici sorgente multipla: area caratterizzata dall uso di fertilizzanti minerali e effluenti zootecnici sorgente multipla: area caratterizzata dall uso di fertilizzanti minerali e fanghi di depurazione denitrificazione: area caratterizzata dall assenza di impatto da nitrati nonostante l insistenza di pressioni antropiche di differente origine. Regioni Aree taratura Piemonte Bianco Piemonte Sorgente singola Minerale Lombardia Sorgente singola Zootecnica Emilia Romagna Sorgente multipla Minerale + Zootecnica Veneto Sorgente multipla Minerale + Fanghi di depurazione Denitrificazione Minerale + Zootecnica Saccomandi, Calace Giulia Friuli Venezia Tipo di sorgente

14 SECONDA FASE APPORZIONAMENTO ISOTOPICO 84 aree vulnerate individuate sulla base dei seguenti criteri: punti di monitoraggio con concentrazione di nitrato maggiore di 40 mg/l punti di monitoraggio con un trend crescente della concentrazione di nitrati punti di monitoraggio distribuiti sul territorio, tenendo in considerazione la definizione dei corpi idrici riportata nei Piani di Gestione regionale; punti di monitoraggio caratterizzati da un elevato grado di incertezza rispetto alle potenziali pressioni incidenti Comune NO3 (mg/l) Comune NO3 (mg/l) Comune NO3 (mg/l) CASTEL BOLOGNESE CASTELFRANCO EMILIA CASTELVETRO DI MODENA CESENA CESENA COLLECCHIO FAENZA FAENZA FONTEVIVO FORMIGINE GAZZOLA GRAGNANO TREBBIENSE GRAGNANO TREBBIENSE 80,0 61,5 43,5 129,5 82,5 87,0 51,0 41,0 42,5 61,0 8,0 40,5 35,5 LANGHIRANO MODENA MONTECCHIO EMILIA MONTECHIARUGOLO NOCETO PARMA PARMA PARMA PIACENZA PIACENZA PIACENZA PODENZANO PODENZANO 41,0 61,5 16,5 65,0 61,0 100,5 46,0 70,0 44,5 49,0 42,5 70,5 76,0 PONTENURE RIMINI SAN CESARIO SUL PANARO SAN CLEMENTE SAN GIOVANNI IN MARIGNANO SANTARCANGELO DI ROMAGNA SARMATO SASSUOLO SPILAMBERTO VIGNOLA ZOLA PREDOSA ZOLA PREDOSA 55,5 81,0 76,5 14,5 56,5 45,5 56,5 64,0 34,0 52,5 27,5 32,5

15 DATI INPUT: ISOTOPI DELLE ACQUE SOTTERRANEE denitrificazione

16 dall analisi qualitativa alla quali-quantitativa il contributo percentuale di ciascuna sorgente è ciò che non conosciamo e che vorremmo conoscere quindi misuriamo il contenuto isotopico delle sorgenti e delle acque.per riuscire a calcolare matematicamente i contributi percentuali Falda SUO ZOO CIV? x%? Y%? w% MIN? k% δ δ 15N 18O

17 DALLA MISURA ISOTOPICA ALL APPORZIONAMENTO LOMBARDIA i risultati delle aree lombarde riportati in termini di concentrazione di nitrato (mg/l) ascrivibile a ciascuna sorgente nei punti di monitoraggio mostrano che, in alcuni casi, il solo contributo zootecnico supera i 20 mg/l, come pure in alcuni punti il contributo minerale sembra da solo poter generare delle situazioni di grave impatto. Busto Arsizio, Cavenago, Mezzago e Saronno presentano un contributo ai nitrati maggiore di 20 mg/l ascrivibile alla fonte civile. Saccomandi, Calace

18 DALLA MISURA ISOTOPICA ALL APPORZIONAMENTO LOMBARDIA to 10 mg/l 10 to 25 mg/l 25 to 45 mg/l 45 to 115 mg/l NO3_CIV NO3_ZOO NO3_TOT NO3_MIN

19 DALLA MISURA ISOTOPICA ALL APPORZIONAMENTO EMILIA ROMAGNA NO3SUO NO3ZOO NO3MIN NO3CIV 21,1 4,4 6,6 0,0 19,4 10,6 21,8 15,2 19,1 9,2 9,8 22,3 1,2 0,6 15,0 10,2 0,0 24,5 10,5 48,6 0,0 37,2 34,5 45,1 2,6 34,3 17,9 5,8 6,9 22,0 23,4 16,7 4,1 0,0 17,2 0,0 4,1 4,6 1,4 23,1 27,7 54,4 10,1 1,4 12,9 21,6 17,2 56,6 57,3 11,1 13,8 17,0 57,6 58,0 44,6 21,1 17,8 19,5 50,1 19,8 20,0 21,5 15,2 8,5 11,1 22,0 39,1 36,0 31,4 0,0 0,0 2,0 26,0 11,9 48,2 37,3 25,2 23,5 17,2 20,0 12,1 18,4 27,1 25,9 4,0 0,8 17,7 25,7 30,6 6,1 12,8 20,3 0,0 4,5 5,8 5,4 7,8 1,8 0,2 2,6 6,7 6,1 0,9 3,1 4,3 3,0 8,6 0,5 0,0 0,7 2,0 4,5 0,0 1,8 4,4 0,9 5,8 3,1 8,6 2,8 7,2 11,7 4,8 4,3 9,7 3,7 12,7 0,0 19,4 26,0 0,1 0,0 3,0 0,0 0,0 9,1 8,9 0,0 11,0 6,8 0,0 1,5 0,0 2,8 3,0 0,3 44,0 SARMATO GRAGNANO TREBBIENSE PIACENZA PIACENZA PODENZANO GRAGNANO TREBBIENSE GAZZOLA PIACENZA PONTENURE PODENZANO FONTEVIVO NOCETO COLLECCHIO PARMA LANGHIRANO PARMA PARMA MONTECHIARUGOLO MONTECCHIO EMILIA SASSUOLO MODENA FORMIGINE SPILAMBERTO CASTELVETRO DI MODENA VIGNOLA SAN CESARIO SUL PANARO CASTELFRANCO EMILIA ZOLA PREDOSA ZOLA PREDOSA CASTEL BOLOGNESE FAENZA CESENA CESENA RIMINI SANTARCANGELO DI ROMAGNA SAN GIOVANNI IN MARIGNANO SAN CLEMENTE Formigine mostra una prevalenza zootecnica e Castel Bolognese che presentando una prevalenza minerale

20 DALLA MISURA ISOTOPICA ALL APPORZIONAMENTO EMILIA ROMAGNA Legenda to 10 mg/l 10 to 25 mg/l 25 to 45 mg/l 45 to 130 mg/l NO3 ZOO NO3 CIV NO3 MIN NO

21 Modello teorico versus modello sperimentale SPEC ISOTOPI

22 CONCLUSIONI Il metodo isotopico è risultato uno strumento efficace per la stima, seppur probabilistica e affetta da un certo grado di incertezza, dell apporzionamento della concentrazione di nitrato misurata nelle acque in relazione alle potenziali sorgenti incidenti. I risultati ottenuti nelle aree vulnerate oggetto del presente studio hanno evidenziato: la presenza di un valore di fondo di nitrati imputabile al processo di mineralizzazione della sostanza organica naturalmente presente nei suoli la presenza, in alcuni casi, di un contributo di origine civile non trascurabile la discriminazione dei contributi minerale e zootecnico aree caratterizzate da fenomeni di denitrificazione

23 CONCLUSIONI I limiti dei risultati sin qui ottenuti dall applicazione del metodo isotopico sperimentale, e della significatività del confronto di questi con quelli ottenuti con il modello parametrico teorico, sono: un appena sufficiente numero di punti di monitoraggio utilizzati per i rilievi, le misure e le analisi la mancanza dell uso di alcuni ulteriori parametri che, seppur di non facile definizione e caratterizzazione come i trasferimenti intercomunali di reflui zootecnici, appaiono necessari per confermare la robustezza della modellazione teorica

24 CONCLUSIONI Il confronto tra il metodo parametrico ed il metodo isotopico ha evidenziato, tenuto conto anche delle incertezze associate ad entrambe le metodologie, un sufficiente accordo tra i due. Il metodo parametrico (calcolato) si può configurare come un buon metodo previsionale.

25 Propositi futuri L analisi isotopica del boro produrrebbe un ulteriore passo avanti nella modellizzazione isotopica; la composizione isotopica del boro rappresenta, infatti, un informazione significativa in termini di identificazione e discriminazione dei contributi derivanti da diverse fonti. Il Rapporto Nitrati e i contributi completi delle ARPA e della Seconda Università di Napoli, sono pubblicati alla voce progetto nitrati del seguente indirizzo:

26 Grazie per l attenzione La mente è come un paracadute: funziona solo se si apre. A. Einstein flavia.saccomandi@isprambiente.it nicoletta.calace@isprambiente.it