Rete di monitoraggio dei suoli in Emilia-Romagna

Transcript

1 GEOFLUID 01/10/2008 Rete di monitoraggio dei suoli in Emilia-Romagna Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 1

2 IL SUOLO è un corpo naturale costituito da particelle minerali ed organiche che si forma dall alterazione fisica e chimico-fisica della roccia e dalla trasformazione biologica e biochimica dei residui organici. Capace di sostenere la vita delle piante, è caratterizzato da un atmosfera interna, da una flora e da una fauna propria e da una particolare economia dell acqua. Rappresenta il mezzo d interazione tra atmosfera, idrosfera e biosfera. Si suddivide in orizzonti aventi caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche proprie SOIL CONSERVATION SERVICE USDA 1986 Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 2

3 Quadro di riferimento Quadro di riferimento â FAO/ECE International Workshop on Harmonization of Soil Conservation Monitoring Systems - Budapest, 1993; â Reg. CE 1091/94 - Rete Europea di aree permanenti per la sorveglianza intensiva e continua degli ecosistemi forestali della durata di 20 anni; â Comunicazione della Commissione COM(2002) 179 Verso una strategia tematica per la protezione del suolo ; Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 3

4 Quadro di riferimento â Comunicazione della Commissione COM (2006) 231 Strategia tematica per la protezione del suolo ; â Comunicazione della Commissione COM (2006) 232 DIRETTIVA DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO che istituisce un quadro per la protezione del suolo e modifica la direttiva 2004/35/CE Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 4

5 Quadro di riferimento â D.Lgs.152/99 e D.Lgs.258/2000 di recepimento tra l altro della Direttiva 91/676/CEE Protezione delle acque dall inquinamento provocato dai nitrati provenienti da fonti agricole recepita con il DL 152/99; â Piano Territoriale regionale per il risanamento e la tutela delle acque- Stralcio comparto zootecnico, approvato con Del.C.R.dell 11/2/1997, n.570; Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 5

6 Quadro di riferimento â Deliberazione 27 luglio 1984 Disposizioni per la prima applicazione dell articolo 4 del D.P.R, n. 915/82; â Programmi zonali pluriennali agro-ambientali R.E-R, in attuazione del Regolamento CEE 2078/92; â D.Lgs. 99/92 Attuazione della Direttiva 86/278/CEE concernente la protezione dell ambiente, in particolare del suolo, nell utilizzazione dei fanghi di depurazione in agricoltura ; Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 6

7 Analisi dei bisogni informativi La regione e gli enti locali possono svolgere una funzione decisiva: â Nella pianificazione territoriale e urbanistica (in cui affermare principi di sostenibilità nella gestione del territorio); â Nello sviluppo economico (garantire un uso sostenibile delle risorse necessarie per lo sviluppo economico); â Nello sviluppo delle infrastrutture (reti stradali, approvvigionamento idrico e smaltimento delle acque reflue); â Nel controllo dell'inquinamento (influire positivamente tramite un uso oculato delle autorizzazioni ambientali, del diritto di accesso alle informazioni ambientali); â Nell informazione, istruzione e formazione (promozione della partecipazione dei cittadini alla tutela dell'ambiente. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 7

8 Informazioni richieste COM 179/2002 Erosione Contaminazione locale o diffusa Diminuzione della sostanza organica Sealing (impermeabilizzazione) Compattazione Salinizzazione Calo della biodiversità Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 8

9 Quali mezzi o strumenti possiamo utilizzare per caratterizzare la qualità del suolo? â La Pedologia â La Chimica del terreno Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 9

10 Pedologia â La Pedologia si sofferma principalmente sui caratteri morfologici e pedogenetici utilizzando in prevalenza tecniche di tipo descrittivo, è la più adatta ad una descrizione sistematica dei suoli, sia nel senso della classificazione che della conoscenza territoriale; Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 10

11 Pedologia Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 11

12 Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 12

13 Chimica del terreno â la Chimica del terreno ha sviluppato una serie di test ed analisi di laboratorio allo scopo di approfondire la conoscenza sui meccanismi che regolano il movimento degli elementi chimici nel suolo ed in particolare le possibili relazioni fra questi e le radici delle piante, si presta di più alla conoscenza di situazioni puntuali in cui sia necessario un approfondimento di indagine a costi accettabili per l utilizzatore l del suolo. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 13

14 Indicatori di controllo della qualità del suolo Possono essere suddivisi in quattro gruppi generali: Visivi: Osservazioni o interpretazione fotografica Fisici: sono relativi alla disposizione delle particelle solide ed alla loro sistemazione. Chimici: includono le misure della reazione del terreno, sostanza organica, fosforo assimilabile, ciclo dei nutrienti, CSC, metalli pesanti Biologici: includono le misure della presenza dei micro e macro organismi, loro attività o sottoprodotti Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 14

15 Indicatori di controllo della qualità del suolo - i metalli pesanti, che possono arrivare al suolo attraverso la distribuzione di fitofarmaci (rame, arsenico), di concimi minerali (molte fosforiti utilizzate per produrre i concimi fosfatici sono ricche di arsenico, cadmio e cromo), di concimi organici (il cuoio torrefatto, ad es., contiene fino al 3 % s.s. di cromo, così come i sottoprodotti dell industria conciaria), di liquami zootecnici (per la presenza di rame e zinco), e di fanghi di depurazione o di compost; oltre alla misura della quota totale di arsenico, cadmio, cromo, rame, mercurio, nichel, piombo e zinco, diventa sempre più importante conoscere anche la quota assimilabile per definire la loro potenziale mobilità e pericolosità ambientale. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 15

16 Elementi Cd, Cu, Ni, Zn, Cu Cd, Cu, Cr, Ni, Zn Cd, Cr, Pb Cd, Ni, Zn Cd, Cu, Ni, Pb, Zn Cr, Pb Cr, Ni Pb Elementi Cd, Cu, Cr, Ni, Pb, Zn Cd, Cu, Pb Cd, Cu, Ni, Pb, Zn Cr, Pb, Zn Cu, Cr Cu Ni Sorgenti Fertilizzanti Letami animali fungicidi e battericidi Fanghi di depurazione/biosolidi Deposizioni atmosferiche Attività estrattive Attività ed emissioni industriali Acque Geolitologia Cibo Fattori del suolo ph tessitura (tipo di argilla) sostanza organica potenziale redox ossidi di Fe e Mn salinità C.S.C. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 16

17 Fonti di Cadmio Il Cd è presente in: â agricoltura (pesticidi, fertilizzanti fosfatici, fanghi di depurazione); â inquinamento industriale (vernici, materiale fotografico, batterie, plastica,.); â sorgenti geologiche (scisti del carbonaceo); â processi alimentari (additivi per cibi); â US EPA (1993) : (RfD( RfD) ) dose di riferimento Cd acque potabili 0,0005 mg kg -1 /d e cibi 0,001 mg kg -1 /d; â non è stato ancora stabilito un valore della concentrazione di riferimento (RfC( RfC). Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 17

18 Fonti di Cromo Il Cr è presente in: â sorgenti geologiche (ofioliti, cromite); â inquinamento industriale (metallurgia produzione di acciaio inossidabile, industria chimica, fonderie, industria della carta, concerie e tessili); â agricoltura (fertilizzanti, fanghi di depurazione); â Il Cr è l unico tra i metalli potenzialmente tossici, Cd, Pb, As e Hg, la cui importanza biologica è regolata dal suo stato d ossidazione; infatti il Cr (III) è stato riconosciuto essenziale per la nutrizione umana e animale e tale forma chimica è richiesta per mantenere livelli normali nel metabolismo del glucosio. Il Cr (VI) non è essenziale ed è ritenuto una tossina; â US EPA (1993) classifica come rifiuti particolari solo quelli che contengono determinate quantità di Cr (VI) lisciviabile. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 18

19 Fonti di Nichel Il Ni è presente in: â sorgenti geologiche (ofioliti); â inquinamento industriale (processi industriali di elettrodeposizione, la produzione di leghe, batterie Ni-Cd e componenti elettronici, attività estrattive e fonderie); â biosolidi, contenenti in media lo 0,5% di Ni, che possono causare fitotossicità ma non severi problemi per la catena alimentare; â Fertilizzanti fosfatici. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 19

20 Fonti di Piombo Il Pb è presente in: â Inquinamento atmosferico (le concentrazioni dell elemento presente nelle deposizioni sono un riflesso delle epoche di maggior produzione e diffusione dell elemento nell ambiente); â US EPA: le concentrazioni di Pb respirabili in aria non devono eccedere in media il valore di 1,5 μg m -3 (ATSDR, 1992b); â US EPA: dal 1985 (anno in cui fu bandito) le concentrazioni di Pb dovevano essere inferiori a 0,013 g/l nella benzina; â inquinamento industriale (attività estrattive, produzione, riciclaggio e utilizzo di prodotti contenenti Pb possono rilasciare l elemento nell aria, suolo e acqua anche ad elevati livelli); â molti studi degli anni 70 e 80 hanno usato i livelli del Pb nel sangue come marker per valutare l esposizione. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 20

21 Il Cu è presente in: Fonti di Rame â produzione di fili elettrici e nelle leghe con Zn e Sn; â sorgenti principali (fertilizzanti, fungicidi e battericidi, letami, fanghi di acque reflue urbane ed emissioni industriali); â deiezioni suine hanno la capacità di aumentare i livelli di Cu e, alla fine, potrebbero essere causa di fitotossicità. È uno dei sette micronutrienti (Zn, Cu, Mn, Fe, B, Mo e Cl) essenziali per la nutrizione vegetale. La sua fitotossicità si evidenzia per valori di mg/kg di Cu nel suolo. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 21

22 Fonti di Zinco Lo Zn è presente in: â miniera, dove è associato a solfuri, tale attività è legata a fonderie che possono causare gravi danni per l ambiente; â sorgenti principali (fertilizzanti, fungicidi e battericidi, letami, fanghi di acque reflue urbane ed emissioni industriali); â leghe con Cu e Sn; â deiezioni suine. L eccesso di Zn ha mostrato azione inibente sulla lunghezza delle radici e predispone il suolo all erosione, riduce la diversità e densità della microfauna. Come il Cu lo Zn è elemento essenziale per la nutrizione vegetale. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 22

23 Dati disponibili Dati disponibili sui suoli Documenti Area coperta Anno Disponibilità cartografici aggior. Digitale; Carta dei suoli Tutta la regione 1994 stampa 1: Carte dei suoli Tutta la pianura 1998 Digitale; 1: / ed alcune aree stampa 1: campione in Appennino Carta dei suoli Aziende 2001 Digitale compl 1: sperimentali 1996 stampa parz. Carte dei campioni del SACT tematizzati per i singoli dati analitici (argilla, ph, calcare totale, calcare attivo, sostanza organica, N, P,K) in scala 1: per tutta la regione, aggiornati al Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 23

24 Sequenza Temporale L Amministrazione Provinciale di Piacenza attraverso il Servizio di Chimica Agraria e Ambientale (struttura di supporto) ha collaborato alla produzione della carta pedologica della Regione Emilia-Romagna in scala 1: per dare un aiuto concreto alle aziende agricole nella fertilizzazione e controllare anche l utilizzo dei fanghi di depurazione in agricoltura (Direttiva 86/278/CEE recepita dallo Stato Italiano con D.Lgs 99/92) Area totale coperta 2400 Km 2 ; campionamento dei suoli (profondità 0-40 cm); circa campioni per parametri sulla fertilità; circa 800 campioni per i metalli. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 24

25 1992 Sequenza Temporale Prima elaborazione geostatistica dei dati analitici Presentazione dei pubblicazioni, etc.) risultati (congressi, (prime carte tematiche programmi di grafica) con l uso di Aumento del numero di dati analitici e nuove elaborazioni. Negli ultimi due anni uso sistematico del GIS e produzione di carte tematiche interpretative. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 25

26 Geostatistica â Studia i fenomeni naturali che si sviluppano su base spaziale attraverso la conoscenza, in un limitato numero di punti, dei valori assunti dalla variabile o dalle variabili che descrivono il fenomeno; â Strumento per lo studio e la predizione di strutture spaziali di variabili georeferenziate, utilizzato: L Nello studio della contaminazione dei suoli in aree industriali; L Nella costruzione di mappe agrochimiche o per illustrare le proprietà chimiche e fisiche dei suoli di un territorio Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 26

27 Geostatistica â La variabilità spaziale delle proprietà dei suoli possono essere definite come funzione di: L valore medio determinato da fattori di formazione del suolo (clima, tempo, morfologia, organismi viventi, vegetali e materiale originale) costituisce una componente deterministica della variabilità; L variabilità locale (funzione della scala e dell estensione) dipende dalla distanza tra le unità campionate (risoluzione di campionamento); L variabilità stocastica o pseudo-stocastica è completamente casuale ed è espressa dal nugget. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 27

28 Campionamento Random 4700 campioni Campionamento fertilità Tessitura ph CaCO3 Sostanza Organica Fosforo assimilabile Potassio assimilabile Metodi ufficiali di analisi Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 28

29 Maglie regolari (2 km x 2 km) 366 campioni Random 200 campioni Campionamento metalli 2004 Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn USEPA Methods SW-846 (3051/95 and 6010b/96) Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 29

30 Maglie regolari (2 km x 2 km) 366 campioni Random 300 campioni Campionamento metalli 2005 Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn USEPA Methods SW-846 (3051/95 and 6010b/96) Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 30

31 p H Exponential model τ (h) = C o + C [1 exp(-h/a o )] C o = C o +C = A o = r 2 = Predominanza dei suoli alcalini in pianura e montagna. Sulle colline sono presenti suoli con ph 7.0 (lisciviati con perdita di carbonati). Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 31

32 Tessitura Exponential model τ (h) = C o + C [1 exp(-h/a o )] C o = C o +C = A o = r 2 = Molto variabile. F nei suoli ai piedi dei terrazzamenti fluvioglaciali, accumuli di argilla in pianura e collina. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 32

33 Sostanza Organica Exponential model τ (h) = C o + C [1 exp(-h/a o )] C o = C o +C = A o = r 2 = Buone concentrazioni nei suoli di pianura tra i 20 e i 30 g/kg, scarse concentrazioni soprattutto nei suoli collinari piacentini e parmensi. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 33

34 Nickel Spherical model τ (h) = C o + C [1.5 (ha 0 ) 0.5(h/A o ) 3 ] Alte Co concentrazioni = ; Co+C = di Ni nella parte centrale della pianura Ao = r2 = piacentina ( mg/kg) per trasporto dell elemento elemento a valle dopo l erosione l delle rocce ofiolitiche a monte, nella provincia di PR invece è possibile vedere due apporti distinti (ofioliti in collina e montagna, a valle asse fluviale del PO) Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 34

35 Affioramenti di ofioliti in provincia di PC e PR Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 35

36 Nickel comparazione Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 36

37 Cadmio Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 37

38 Rame Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 38

39 Zinco Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 39

40 Numero attuale e prospettive e localizzazione future dei punti di rilevamento Rete a maglia fissa maglia fissa con griglia di 4 x 4 Km, onde verificare la presenza e la concentrazione degli elementi in traccia; 894 punti di rilevamento. Coerente geograficamente con la rete europea 16x16 Km ICP-FOREST, gestita per l Italia dal Servizio CONECOFOR-CFS del Mi.P.A.F. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 40

41 Parametri e frequenze di rilevamento Rete a maglia fissa Parametri Unità di misura Parametri Unità di misura ph As mg/kg Parametri di legge C.S.C. cmoli+/kg C.S.C. Cd Hg Pb Cu Zn mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg Parametri aggiuntivi Cr Sostanza Organica Granulo metria mg/kg g/kg g/kg Ricollegamento al tipo di suolo Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 41

42 Numero e localizzazione dei punti di rilevamento Rete per siti rappresentativi â La proposta prevede l istituzione l di siti, distribuiti sull intero territorio regionale, scelti in base alla loro rappresentatività rispetto alla diffusione dei suoli regionali. Tali siti potrebbero costituire il primo nucleo della rete dei siti di riferimento, che per l Emilial Emilia- Romagna è quantificata in 35 siti, secondo il documento RTI CTN_SSC 1/2001, e 4 di questi potrebbero essere inseriti nella rete dei siti chiave nazionali. Tali siti saranno collocati presso aziende sperimentali nelle aree agricole (pianura, collina, montagna); per i siti in ambiente forestale è possibile riallacciarsi alla rete delle aree di saggio forestali gestita dal Servizio Regionale Paesaggio, Parchi e Patrimonio Naturale e/o alla rete ICP Forest. Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 42

43 Parametri e frequenze di rilevamento Rete siti rappresentativi Parametro Unità di misura Oggetto Frequenza di campionamento Ricollegamento al tipo di suolo Sito di osservazione iniziale Caratteristiche del sito e del profilo Sito di osservazione Iniziale Caratterizzazione climatica Azienda Iniziale Caratterizzazione geologica Sito di osservazione Iniziale Caratterizzazione mineralogica Sito di osservazione Iniziale Misura del livello della falda m ipodermica Batteria piezometri Da settimanale a mensile Caratterizzazione della falda ipodermica Batteria piezometri semestrale Granulometria g/kg Parcella decennale Densità apparente Kg/m 3 Parcella Quadrimestrale Calcare totale e attivo g/kg Parcella Decennale ph Parcella Decennale Capacità di Scambio Cationico cmoli+/kg Parcella Quinquennale Carbonio organico g/kg Parcella Quinquennale Azoto totale g/kg Parcella Annuale Fosforo assimilabile mg/kg Parcella Quinquennale Potassio assimilabile mg/kg Parcella Quinquennale Elementi potenzialmente tossici (As, mg/kg Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) Parcella Quinquennale Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 43

44 Conclusioni â Approfondire le conoscenze del territorio per avere la visione globale del problema (Monitoraggio delle risorse primarie: acqua, aria e suolo). â Sviluppare ed utilizzare modelli che determinano la perdita di azoto nitrico dai suoli associata alle pratiche agricole. â Razionalizzare le pratiche agricole (fertilizzazione, distribuzione di liquami zootecnici e fanghi di depurazione) Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 44

45 Proteggendo la qualità del suolo, proteggiamo anche la qualità dell aria e dell acqua, perciò dovrebbe essere una meta fondamentale per il controllo nazionale dell ambiente (National Research Council, 1993) Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 45

46 Visitateci sul web.. ARPA EMILIA-ROMAGNA Homepage Eccellenza Suolo dott.chim. Antonio Nassisi 46