FITODEPURAZIONE, AGRICOLTURA ED AMBIENTE.

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1 AMBIENTE - RISORSE IDRICHE FITODEPURAZIONE, AGRICOLTURA ED AMBIENTE. Una tecnologia verde utile alla riduzione dell inquinamento nell ambiente, positiva per la biodiversità e che permette il recupero di acque altrimenti perse per l irrigazione. PAOLO MANNINI Consorzio di Bonifica per il Canale Emiliano Romagnolo L agricoltura è frequentemente incolpata di contribuire in maniera molto rilevante all inquinamento ambientale, e specie al peggioramento della qualità delle acque superficiali e profonde. I grandi quantitativi di nutrienti (azoto e fosforo) persi per ruscellamento superficiale e per percolazione dai campi coltivati sono infatti una delle cause principali della eutrofizzazione delle acque dei fiumi e quindi del mare. L agricoltura, a sua volta, utilizzando acque imperfette per l irrigazione, subisce le conseguenze negative dell inquinamento idrico derivante delle altre attività umane (usi civili ed industriali. L irrigazione con acque imperfette può poi essere negativa per la salute dell agricoltore e degli abitanti delle aree agricole, nonché, talvolta, per quella del consumatore. Qualunque sia il comparto maggiormente colpevole del peggioramento delle acque è comunque da rilevare con preoccupazione che la disponibilità di risorse idriche di buona qualità è sempre più limitata, e dunque, occorre che tutti gli utilizzatori, siano esso civili, industriali od agricoli, pongano la massima attenzione per addivenire da un lato al contenimento dei consumi ed al riuso dell acqua, dall altro alla riduzione delle immissioni inquinanti nelle acque ed miglioramento di quelle usate. In un epoca nella quale la risorsa acqua diventa sempre più limitata ed assume quindi un elevato valore di mercato, e la salvaguardia della qualità dell ambiente risulta essere il fulcro per il mantenimento del livello economico e della qualità della vita di intere regioni, occorre giungere ad un uso oculato ed integrato della risorsa idrica. Una agricoltura ecocompatibile deve quindi avere sia la capacità di ridurre l impiego dei fertilizzanti dei pesticidi e dell acqua, sia quella di utilizzare e migliorare acque di cattiva qualità, determinando il minimo impatto ambientale e riducendo i prelievi idrici dalla falda, causa principale del gravissimo fenomeno di sprofondamento (subsidenza) del territorio emiliano-romagnolo. LA FITODEPURAZIONE La fitodepurazione è una tecnologia verde che si basa principalmente sull impiego di piante palustri per il disinquinamento di acque reflue. E da tempo noto che gli ambienti acquatici naturali, come i fiumi o le paludi di acqua dolce, hanno la capacità rigenerare le caratteristiche delle acque cariche di sostanza organica, di nutrienti ed altri inquinanti; i corpi idrici utilizzano infatti un insieme di meccanismi di autodepurazione che riescono a rimuovere, trasformare e biodegradare parzialmente o totalmente le sostanze inquinanti.

2 I principali fenomeni autodepurativi sono provocati dalla degradazione batterica operata da batteri chemio-organotrofi che demoliscono la maggior parte delle sostanze organiche naturali disciolte nell acqua oltre ad alcuni composti dell azoto del fosforo e dello zolfo, e dall assimilazione vegetale operata dalle alghe e dalle piante acquatiche superiori che per la loro crescita, come le più comuni specie agrarie, assimilano azoto e fosforo. Le funzioni autodepuranti delle piante e dei batteri sono strettamente legate tra loro, infatti la presenza di un elevato numero di culmi e foglie è la condizione indispensabile per ottenere un elevata superficie di contatto tra i film batterici che aderiscono alla vegetazione immersa nell acqua da depurare. Altri fenomeni contribuiscono al miglioramento della qualità dell acqua: la sedimentazione sul fondale delle sostanze sospese, l adsorbimento di alcuni erbicidi e cationi di metalli sulle particelle argillose o di altri colloidi, la idrolisi di sostanze complesse in altre più semplici e facilmente assimilabili, la complessazione con la sostanza organica di cationi metallici pericolosi che vengono così inattivati. Gli ambienti acquatici sono poi popolati da numerosi organismi animali superiori quali pesci, crostacei, insetti, vermi e protozoi, che per ingestione e metabolizzazione, rimuovono e degradano una rilevante frazione delle sostanze sospese nell acqua. Un cenno particolare merita la capacità di abbattimento della carica microbica patogena (colibatteri fecali) operata dagli ecosistemi acquatici: la rimozione di tali batteri è provocata dalla predazione operata dai protozoi presenti, dall azione di filtraggio operata dalle porzioni immerse delle piante palustri, nonché, pare, dalla azione antisettica operata dagli essudati liberati dalle radici delle stesse piante. Con la fitodepurazione la capacita autodepurativa degli ambienti acquatici naturali viene imitata tramite la costruzione di ecosistemi filtro artificiali nei quali i fenomeni naturali vengono guidati, stimolati ed esaltati. La costruzione di ambienti umidi artificiali nei quali far fluire, e quindi migliorare, acque reflue di origine civile, zootecnica, agricola od industriale può costituire un importante opportunità di basso costo per ridurre l inquinamento degli ecosistemi fluviali e vallivi costieri ricettori, per costituire habitat ideali per l avifauna selvatica migliorando la biodiversità, nonché per consentire un recupero ed un utilizzazione irrigua delle acque dagli stessi migliorata. La successiva utilizzazione irrigua di tali acque con la conseguente assimilazione di nutrienti da parte delle piante agricole e la degradazione di inquinanti da parte della micloflora del terreno, può infatti determinare un ulteriore riduzione dei nutrienti e degli inquinanti che giungono ai corpi idrici recettori (vedi riquadro). Gli impianti di fitodepurazione, specie se integrati con un agricoltura irrigua filtrante, hanno infatti una notevole efficienza nel processo di miglioramento qualitativo delle acque reflue; alcuni risultati potenzialmente conseguibili sono riportati in tabella 1. Tab. 1- Rimozione percentuale di componenti inquinanti conseguibili tramite ambienti palustri naturali, fitodepuratori costruiti, integrazione di un agricoltura irrigua con la fitodepurazione. COMPONENTE INQUINANTE PALUDE NATURALE FITODEPURAZIONE A FLUSSO SUPERFICIALE AZOTO FOSFORO BOD SOLIDI SOSPESI BATTERI FECALI FITODEPURAZIONE SEGUITA DA IRRIGAZIONE

3 Per non incorrere in insuccessi, la progettazione di questi fitodepuratori non deve essere affidata al caso, ma dovrà, note la portata del refluo e le sue caratteristiche qualitative, individuare: il più corretto tempo di transito idrico nell ecosistema filtro, la successione di piante palustri più adatte al terreno, al clima ed all acqua reflua. Anche la tecnica colturale, principalmente costituita dalle operazioni di sfalcio della vegetazione palustre, può influire fortemente sulla efficacia del trattamento. LA SPERIMENTAZIONE IN ATTO NELL AMBITO DELL OBIETTIVO 5B Le acque del Canale Emiliano Romagnolo prelevate dal fiume Po vengono immesse nel Cavo Napoleonico e percorrono 16 chilometri in questo grande bacino ( ettari). In questo enorme fitodepuratore, che funge da primo tratto del sistema idrico del C.E.R., il lentissimo scorrimento dell acqua ed il grande contatto con la vegetazione palustre e ripariale esistente, permette un eccezionale miglioramento dell acqua che viene portata verso la Romagna. Dai controlli chimici regolarmente eseguiti sulle acque all ingresso ed all uscita del Cavo Napoleonico (ingresso nell asta del Canale), è stato possibile rilevare che vengono rimosse annualmente dall acqua circa tonnellate di nitrati, tonnellate di fosforo reattivo, tonnellate di potassio e 5-7 tonnellate di metalli pesanti inquinanti. L esperienza acquisita con le osservazioni eseguite su questo grande laboratorio naturale hanno permesso di avviare una sperimentazione nell ambito delle azioni di Ricerca e sperimentazione per le zone umide promosse dalla Regione Emilia Romagna con l Obiettivo 5B. Il Consorzio per il Canale Emiliano-Romagnolo è stato infatti incaricato di condurre un azione di ricerca intitolata Fitodepurazione produttiva ed agricoltura irrigua per la salvaguardia delle zone umide del delta del Po, avente l obiettivo principale di studiare e verificare le possibilità di ridurre le immissioni di nutrienti ed inquinanti nelle valli di Comacchio che, a seguito del progressivo inquinamento determinato dalle immissioni di reflui civili ed industriali, nonché di colatizie agricole, sono in progressiva e preoccupante contrazione produttiva. Le prime azioni di ricerca, avviate nel marzo 1996, sono consistite nella costruzione su piccola scala di 6 ecosistemi filtro costituiti da 3 vasche di fitodepurazione ognuno collegate in serie (foto 1). Le acque reflue del depuratore civile della cittadina di Ostellato (FE) vengono immesse nei fitodepuratori ove verranno studiate, con l ausilio di un intensa attività di monitoraggio delle acque, le potenzialità di miglioramento indotte dalle diverse successioni di piante palustri e le differenze indotte da diversi tempi di transito nei moduli filtranti. L individuazione nell ambiente specifico della più efficiente successione di piante fitodepuranti e del più idoneo tempo di transito, permetteranno poi, la prosecuzione degli studi sulla utilizzazione irrigua delle acque migliorate ed applicazioni di fitodepurazione su larga scala. Per il momento si è proceduto al collegamento idraulico col depuratore ed ai trapianti di cannuccia (Phragmites communis), giunco palustre (Scirpus lacustris) e tifa (Typha angustifolia e latifolia) all interno delle vasche (foto 2). Le prime immissioni idriche nelle vasche, finalizzate ad un buon attecchimento delle piante, sono iniziate nel mese di luglio, mentre i primi controlli analitici sulle acque in ingresso ed uscita sono stati eseguiti in agosto; non si dispone quindi ancora di risultati sperimentali, che verranno resi noti in futuro su queste pagine.

4 INTEGRAZIONE TRA LA FITODEPURAZIONE E L AGRICOLTURA IRRIGUA Fig.1-A: Scarico tradizionale con immissione delle acque direttamente nel corso idrico Nella situazione attuale, i depuratori dei liquami civili, se efficienti, scaricano nei corsi idrici recettori delle acque reflue di caratteristiche tali da rientrare nei limiti di legge. Ciononostante le acque scaricate contengono quantitativi di nutrienti e di elementi inquinanti, che contribuiscono negativamente all eutrofia delle acque fluviali, delle valli e del mare. ECOSISTEMA FILTRO Fig.1-B: Scarico nell'ecosistema filtro acquatico e immissione delle acque migliorate nel corso idrico La costruzione di ambienti umidi artificiali, attraverso i quali far defluire le acque reflue, contribuisce in maniera rilevante alla riduzione dei quantitativi di nutrienti scaricati nei corsi idrici. L ambiente umido artificiale, può quindi fungere da economico e funzionale ecosistema filtro dei reflui dei depuratori e risulta poi avere anche altre valenze di carattere economico ed ambientale (recupero di biomasse utili, oasi paesaggistiche, oasi rifugio dell avifauna acquatica e degli anfibi utili, ecc.). ECOSISTEMA FILTRO AGRICOLTURA IRRIGUA FILTRANTE Le acque reflue, migliorate dal passaggio negli ecosistemi filtro, si prestano ottimamente ad essere impiegate in agricoltura. L utilizzazione irrigua dei reflui migliorati è quindi capace di ridurre i quantitativi idrici scaricati e di contribuire fortemente alla riduzione degli effetti inquinanti, negativi per i fiumi, le valli e quindi per il mare (eutrofia).

5 DIDASCALIA FOTO 1 (STAMPA) Foto 1- Veduta aerea dell impianto Palantone per il sollevamento dell acqua del Po (in alto) nel Cavo Napoleonico (in basso) che, con i suoi 16 chilometri di lunghezza, funge da primo tratto del sistema idrico del CER e da fitodepuratore delle sue acque. Nella foto sono evidenti le meandrificazioni costituite da vegetazione palustre fitodepurante. DIDASCALIA FOTO 2 (DIAPO) Foto 2- Veduta del dispositivo sperimentale per la verifica della efficienza fitodepurante di diverse successioni di erbe palustri. DIDASCALIA FOTO 3 (DIAPO) Foto 3- Operazioni di trapianto di piante palustri all interno di una vasca fitodepurante sperimentale.