70 anni di ricerche del CNR Istituto

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1 Qualità delle acque del Lago Maggiore - Studi e prospettive Verbania, 14 marzo anni di ricerche del CNR Istituto per lo Studio degli Ecosistemi di Verbania Pallanza Rosario Mosello Direttore C.N.R. ISE DLDC DLFC `tüvé wx `tüv{ e Çt `ÉÇà 1

2 XwztÜwÉ UtÄw i ààéü É géçéää _ ä t géçéää DLIJ@JL 1938: l Istituto l Italiano di Idrobiologia "Dott. Marco de Marchi" ha inizio come fondazione 2

3 Nel 1977 l Istituto l viene incorporato al Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) Nel 2002, con la riorganizzazione del CNR l Istituto l Italiano di Idrobiologia è diventato Istituto per lo studio degli Ecosistemi,, incorporando altri istituti. Il Dipartimento di Idrobiologia ed Ecologia delle Acque Interne è oggi attiva nello storico edificio già sede dell Istituto Italiano di Idrobiologia "Dott." Marco de Marchi". 3

4 L Istituto per lo Studio degli Ecosistemi Verbania Pallanza Pisa Firenze Sassari L Istituto per lo Studio degli Ecosistemi Nel 2001 l Istituto Italiano di Idrobiologia si univa ad altri istituti del CNR a formare l Istituto per lo Studio degli Ecosistemi, allargando le sue competenze agli ecosistemi terrestri, al controllo degli organismi dannosi e all ecologia applicata ai sistemi agro-forestali. Questo nella continuità delle attività di studio sugli ecosistemi acquatici, con particolare riferimento alla idrologia e ai laghi del VCO. La rivista Memorie dell Istituto Italiano di Idrobiologia si trasforma in Journal of Limnology, rivista internazionale alla quale è stato recentemente riconosciuto un elevato impact factor. 4

5 Principali attività di ricerca Climatologia e idrologia Limnologia fisica Biologia Paleolimnologia meteorologia, misura di portate correnti, temperature, mescolamento microbiologia, fitoplancton, produzione primaria, zooplancton, pesci, organismi bentonici, macrofite acquatiche evoluzione dei laghi Idrochimica Biblioteca metodologie analitiche, eutrofizzazione, acidificazione circa 7000 libri e 800 riviste in abbonamento o scambio LARVE D INSETTO PESCI ZOOPLANCTON ALGHE NUTRIENTI INORGANICI Principali relazioni trofiche tra gli organismi che compongono la catena alimentare di un lago. (Da Conoscere un lago, 1984 ). 5

6 Collaborazioni nazionali ed internazionali Ministero Ambiente Ministero Politiche Agricole e Forestali Unione Europea Centro Comune Ricerca della UE, Ispra deposizioni atmosferiche, ICP Waters deposizioni atmosferiche in siti forestali, ICP Forests acidificazione laghi alpini, paleoclima metodologie analitiche Commissione Italo- Elvetica eutrofizzazione Lago Maggiore Prog. Strategico EvK2-CNR laghi Himalayani Prog. Nazionale Ricerche laghi Antartide 50 Evoluzione del numero e inquadramento dei dipendenti del CNR ISE, sede di Verbania Pallanza, dal 1978 al Tempo indeterminato 30 Precari

7 ALCUNE NOTE SUL BACINO IMBRIFERO Lago Maggiore Monte Rosa Lago di Mergozzo Lago d Orta go La ag M e or gi Lago di Lugano Lago di Varese Lugano Orta Varese Lago Maggiore Reticolo idrografico ben sviluppato (32 laghi naturali ed artificiali, 14 tributari studiati) Clima mite (azione termoregolatrice del lago e riparo dalla catena alpina), ma umido con abbondanti precipitazioni atmosferiche (1700 mm/a) Litologia complessa (rocce cristalline e carbonatiche) Poco più del 50% del bacino è in territorio svizzero, mentre l 80% del lago è in Italia residenti A.E. turistici; circa residenti rivieraschi Fondotoce San Giovanni Toce San Bernardino 7

8 L EUTROFIZZAZIONE Le sostanze organiche o inorganiche eutrofizzanti sono quelle che apportano fosforo (P) e azoto (N) alle acque e in questo modo le fertilizzano in maniera eccessiva. Questa provoca uno sviluppo accelerato degli organismi vegetali e una eccessiva produzione di sostanza organica. Nel demolire tutta questa sostanza organica, i batteri arrivano a consumare tutto l'ossigeno disponibile, alterando così le caratteristiche del corpo d acqua. CAUSA: eccessivi apporti di P dal bacino imbrifero derivanti da: Dilavamento delle rocce e dei suoli Liquami domestici Agricoltura Attività zootecniche Attività industriali RIMEDIO: riduzione degli apporti sino a livelli il più possibile prossimi a quelli naturali; depurazione degli scarichi con eliminazione del P 8

9 Effetti dell eutrofizzazione Fisici Chimici Biologici Sull uso delle acque Diminuzione della trasparenza Cambiamenti di colorte (presenze episodiche di particolari specie fitoplanctoniche) Aumento delle concentrazioni di nutrienti algali, soprattutto P Sovrassaturazione di ossigeno nella zona fotica, accompagnata da ph elevati Deficit di ossigeno e/o anossia nella zona profonda, con comparsa di NH 3, H 2 S, CH 4 e rilascio di P dai sedimenti Aumento della biomassa totale delle alghe unicellulari Variazioni di composizione delle comunità biologiche Riduzione della diversità interspecifica Calo delle specia ittiche più pregiate (salmonidi) e aumento di quelle poco pregiate (ciprinidi) Ridotta possibilità di utilizzo del lago come risorsa ricreazionale e turistica Aumento del pescato (specie poco pregiate) Nei casi più gravi, morie di pesci per anossia Gravi problemi di potabilizzazione per odori e sapori difficilmente eliminabili, elevata carica batterica, formazione di composti tossici a seguito della clorazione Quantificazione dell eutrofizzazione Concentrazione di fosforo totale (µg P l -1 ) <10 oligotrofia mesotrofia >20 eutrofia 9

10 50 Fosforo disciolto (µg P L -1 ) P reattivo P totale Limite meso-eutrofia Limite oligo-mesotrofia t P a LAGO MAGGIORE Apporti di fosforo totale acque tributarie fascia rivierasca '78'79'80'81'82'83'84'85'86'87'88'89'90'91'92'93'94'95'96'97'98'99'00'01'02'03'04'05 10

11 200 Lugano m Como Garda Lugano m Iseo Maggiore Fosforo totale al mescolamento primaverile µg P L Limite oligo-mesotrofia Fioritura di Microcystis flosaquae nel Lago di Lugano (26/10/2006) Fioritura di Microcystis aeruginosa nel Lago di Iseo (12/10/2006) Fioriture di cianobatteri nei laghi profondi sudalpini nel corso degli ultimi 30 anni 11

12 Anabaena lemmermannii Planktothrix rubescens/ag. Microcystis aeruginosa/flo s-aquae Aphanizomeno n flos-aquae Garda 1990 ( ) Anabaena lemmermannii Planktothrix rubescens Iseo Como anni 80 Lugano ( ) (1999) Maggiore Salmaso, Fioriture di cianobatteri nei laghi profondi dell Italia settentrionale. Istituto Superiore di Sanità, Rapporti ISTISAN 05/29: SITUAZIONE AL 2004 Anabaena lemmermannii Planktothrix rubescens/ag. Microcystis aeruginosa/flos -aquae Aphanizomenon flos-aquae Microcystis aeruginosa (Lugano) Garda Iseo Como Lugano ( ) ( ) 2006 anni 80 (2006) (1999) SITUAZIONE AL 2008 Aphanizomenon flos-aquae Maggiore

13 Concentrazioni di DDT e derivati nelle acque del Lago Maggiore Ghiffa Contaminazione in agone 13

14 Contaminazione in coregone bondella Le piogge acide 14

15 La deposizione di inquinanti acidi ha effetti su: Salute umana Colture agricole Foreste Acque Materiali Patrimonio artistico I laghi alpini come indicatori ambientali Lontani da disturbi antropici diretti (scarichi inquinanti, industrie, agricoltura) Ricevono inquinanti immessi in atmosfera dalle attività umane, trasportati e ridepositati dalle precipitazioni atmosferiche Condizioni climatiche estreme Caratteristiche dei bacini imbriferi Caratteristiche idrologiche rendono i laghi alpini particolarmente sensibili agli inquinanti e alle variazioni climatiche I laghi alpini possono costituire degli indicatori degli effetti delle variazioni climatiche e della deposizione di inquinanti atmosferici 15

16 Sedimenti Apporto di composti tossici (metalli pesanti, composti organici di sintesi) Misure eseguite nell ambito di progetti dell Unione Europea (MOLAR, EMERGE), hanno evidenziato concentrazioni di composti organoclorurati e idrocarburi policromatici caratteristiche di aree a moderato grado di contaminazione. Questo inatteso risultato ha dato luogo ad un approfondimento di studi, che considera intere famiglie di inquinanti organici, inclusi i policlorobifenili (PCBs) ed i derivati del DDT Sono in corso anche studi su metalli presenti nelle acque, nei sedimenti e nei pesci (Cd, Pb, Co, Zn, Cr, Ni, Mn, V, As), tentando di distinguere la parte di origine naturale da quella derivante dalle attività umane, trasportata con le masse d aria 16

17 100 Lago d Orta d e bacino imbrifero T. Fiu metta T. Plesin a T. Acqualba T. Pellino N OME GNA CR ABB I A T. Niguglia T. Pescone PETTEN ASCO ORTA S. Giulio Principali caratteristiche morfometriche ed idrologiche Area lago. 18 km 2 Volume. 1,29 km 3 Livello medio m Profondità massima. Profondità media... Portata emissario m 71 m 4,81 m 3 s -1 Tempo teorico di rinnovo... Tempo reale di rinnovo... 8,5 a a T. Lagn a Scarico Bemberg 40 BU CCION E Punto di massima profondità (m 143) Depuratore Area del bacino imbrifero 115,7 km 2 Altitudine media (s.l.m.) m Altitudine massima (s.l.m.) m Area bacino / Area lago... 6,4 SITUAZIONE ANTERIORE AL CHIMISMO Politecnico Zurigo e Analisi paleolimnologiche ph = 7,1 scarso contenuto di soluti bassa alcalinità acque oligotrofe FITOPLANCTON ZOOPLANCTON Popolamento ricco, ben diversificato ( gruppi) Parecchie decine di specie pelagiche ben strutturate con normali successioni stagionali 17

18 Il filo Bemberg Cupro èun filo multibava sottilissimo prodotto dalla lavorazione chimica della cellulosa Impieghi Fodere dei vestiti dei più importanti marchi mondiali Abbigliamento esterno di abiti di moda Tessuti per arredamento Capi d abbigliamento per intimo, bagno, sportivo 2000 t N a t Cu a -1 18

19 LAGO D ORTAD ( ) µg Cu l rame LAGO D ORTAD ( ) mg N l -1 6,0 5,0 4,0 ammonio ph ph 9,0 8,0 7,0 3,0 6,0 2,0 5,0 1,0 4,0 0,0 3,

20 Nel 1982 il carico di ammonio viene ridotto da 2500 a 30 t N a -1, mentre gli apporti di rame scendono da 8-9 t a -1 a 300 kg a -1. Provenienza Cava di calcare di Lecco Polveri residue derivanti dal lavaggio dei macchinari di frantumazione e macinazione Granulometria 50% 18 µm Umidità 15-21% Composizione 92% CaCO 3 6% MgCO 3 2% silice e altre impurità (marne e argille assenti) 20

21 Lunghezza.. 28 m Larghezza utile.. 6 m Portata netta t 21

22 LAGO D ORTAD mg N l -1 6,0 5,0 ammonio ph ph 9,0 8,0 4,0 7,0 3,0 6,0 2,0 5,0 1,0 4,0 0, ,0 µg l LAGO D ORTAD Rame 20 Alluminio Zinco

23 PESCI persico sole vairone scardola barbo bottatrice scazzone coregone agone trota salmerino carpa tinca persico reale persico trota cavedano alborella luccio anguilla 1926 alborella luccio anguilla 1945 LIMING persico trota cavedano alborella luccio anguilla 1985 scardola trota salmerino carpa tinca persico sole persico reale cavedano alborella luccio anguilla 1993 scardola trota barbo bottatrice? salmerino? carpa tinca persico sole persico reale persico trota cavedano alborella luccio anguilla 2007 ZOOPLANCTON Ceriodaphnia sp. Cyclops abyssorum Brachionus calyciflorus Hexarthra fennica 1970 Cyclops abyssorum Cyclops abyssorum Brachionus calyciflorus Brachionus calyciflorus Asplanchna brightwellii Hexarthra fennica Hexarthra fennica Cyclops sp. Diaphanosoma brachyurum Bosmina longirostris Diaphanosoma brachyurum Daphnia obtusa Bosmina longirostris Diaphanosoma brachyurum Daphnia longispina Ceriodaphnia laticaudata Bosmina longirostris Chydorus sphaericus Daphnia longispina Eubosmina sp. Alona rectangula Chydorus sphaericus Ceriodaphnia pulchella Cyclops abyssorum Alona rectangula Daphnia longispina Megacyclops viridis Leptodora kindti Daphnia longispina-galeata Diaphanosoma brachyurum Brachionus calyciflorus Polyphemus pediculus Daphnia galeata Bosmina longirostris Keratella quadrata Cyclops abyssorum Polyphemus pediculus Ceriodaphnia pulchella Keratella cochlearis Acanthocyclops viridis Cyclops abyssorum Daphnia obtusa Kellicotia longispina Brachionus urceolaris Acanthocyclops viridis Daphnia longispina Notholca squamula Keratella quadrata Diaptomide Chydorus sphaericus Notholca foliacea Keratella cochlearis Keratella quadrata Alona rectangula Anuraeopsis fissa Kellicotia longispina Keratella cochlearis Bythotrephes longimanus Trichortia pocillum Lepadella ovalis Kellicotia longispina Cyclops abyssorum Lepadella ovalis Lecane luna Lecane luna Brachionus calyciflorus Squatinella mutica Lecane gr. lunaris Trichocerca sp. Brachionus urceolaris Lecane flexilis Trichocerca sp. Gastropus stylifer Keratella quadrata Lecane luna Gastropus stylifer Ascomorpha ecaudis Keratella cochlearis Lecane gr. lunaris Ascomorpha sp. Synchaeta gr. stylata-pectinata Anuraeopsis fissa Trichocerca capucina Brachionus calyciflorus Synchaeta gr. tremula-oblonga Bosmina longirostris Trichortia tetractis Trichocerca cylindrica Synchaeta sp. Polyarthra vulgaris-dolichoptera Daphnia obtusa Lepadella ovalis Ascomorpha saltans Polyarthra vulgaris-dolichoptera Asplanchna priodonta Chydorus sphaericus Squatinella mutica Synchaeta sp. Asplanchna priodonta Filinia longiseta Cyclops abyssorum Lecane luna Polyarthra vulgaris-dolichoptera Filinia longiseta Conochilus unicornis Brachionus calyciflorus Lecane flexilis Asplanchna priodonta Hexarthra fennica Collotheca mutabilis Brachionus urceolaris Trichocerca capucina Hexarthra fennica Conochilus unicornis Notholca acuminata Asplanchna brightwellii Asplanchna brightwellii Collotheca sp. Rotaria sp. Ploesoma truncatum Hexarthra fennica Hexarthra fennica Habrotrocha sp. Collotheca mutabilis Ploesoma hudsoni 1985 La comunità zooplanctonica è ben strutturata e diversificata, ma in continua evoluzione LIMING 23

24 24

25 ZÜté x ÑxÜ ÄËtààxÇé ÉÇx 25