CORSO DI ECOLOGIA APPLICATA

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA TOR VERGATA LAUREA TRIENNALE IN ECOLOGIA CORSO DI ECOLOGIA APPLICATA Titolare del corso: PROF. STEFANO CATAUDELLA Hanno collaborato alla preparazione del materiale didattico: Dott. Tommaso Russo Dott. Giuseppe Magnifico A.A. 2005/2006 Testo consigliato per il corso: R. Marchetti Ecologia applicata, CittàStudi Edizioni S.r.l., 1993

2 Il ciclo dell acqua e l inquinamento dei mari e delle acque dolci

3 INQUINAMENTO DELL'ACQUA L acqua è senza dubbio la sostanza più comune e più diffusa nell ambiente ed è inoltre una delle più importanti. Oltre ad essere utilizzata come fonte di vita per vegetali e animali, viene impiegata nelle fabbriche e nelle industrie. L acqua può però svolgere le sue numerose funzioni (diluire le sostanze, trasportare, ecc.) solo se fluisce in continuazione. Per fare ciò esiste un meccanismo naturale detto ciclo dell acqua. Come si può notare dall immagine, l acqua può di raggiungere il mare non solo attraverso fiumi ma anche passando dal suolo, dopo essersi infiltrata ed aver raggiunto una falda acquifera. Detto questo, si può facilmente intuire che l acqua si può inquinare non solo tramite i fiumi ma anche con i prodotti inquinanti del suolo.

4 Inquinamento delle acque dolci Un importante causa dell inquinamento delle acque dolci sono gli scarichi di materiale organico. La decomposizione di sostanze organiche consuma l ossigeno contenuto nell acqua, a volte fino a far morire i pesci dei fiumi; inoltre può provocare l eutrofizzazione delle acque. Le principali fonti di inquinamento organico sono: le fogne delle città, gli allevamenti, le industrie e l agricoltura: Le fogne delle città. I liquami che si trovano nelle fogne contengono grandi quantità di escrementi umani, perciò dovrebbero passare attraverso impianti di depurazione prima di essere scaricati nei fiumi purtroppo, in Italia meno della metà degli scarichi vengono depurati. I liquami fognari possono contenere microrganismi che provocano alcune malattie (colera, salmonellosi, ecc.). Una persona rischia di ammalarsi se ingerisce questi organismi (può capitare facendo il bagno nel fiume o mangiano molluschi contaminati). Gli allevamenti. Negli allevamenti, gli escrementi vengono lavati via con l acqua, i liquami così ottenuti vengono in parte utilizzati come fertilizzanti, in parte invece riversati nei fiumi. Le industrie. Alcuni tipi di industrie, per esempio quelle alimentari, scaricano materiali organici direttamente nei fiumi. L agricoltura. I fertilizzanti, sia chimici che naturali, possono inquinare i fiumi come vedremo successivamente.

5 L inquinamento delle acque dolci Le cause dell inquinamento delle acque dolci sono le stesse a cui si deve l inquinamento delle acque marine. Inquinamento marino e inquinamento delle acque interne sono strettamente connessi e l inquinamento delle acque costiere in particolare, dipende in larghissima misura dagli inquinanti trasportati in mare dai fiumi oltre che dagli scarichi a mare degli agglomerati urbani e delle industrie situate lungo la costa. Gli effetti dell inquinamento delle acque dolci sia pure in scala spaziale minore sono talvolta più netti di quelli che si osservano in mare, almeno nella maggior parte dei casi e tali da rendere laghi di piccole dimensioni e tratti del corso di fiumi trasformati in vere e proprie fogne. Definizione di inquinamento L inquinamento è una modificazione sfavorevole di un ambiente naturale dovuta completamente o parzialmente all attività umana, con interventi diretti o indiretti, che alterano le caratteristiche fisico-chimiche dell acqua, i flussi di energia e la struttura e abbondanza delle associazioni dei viventi. (definizione del Comitato Ecologico Americano)

6 Fonti di inquinamento: Fonti terrestri dirette: acque di rifiuto urbane, domestiche, industriali, acque di pioggia che hanno raccolto sul terreno materiali inquinanti, etc. Fonti terrestri indirette: sono rappresentate dai materiali inquinanti trasportati dai fiumi e che hanno subito una certa diluizione. Fonti atmosferiche: per ricaduta di sostanze radioattive dovute ad attività terrestri (centrali termiche, nucleari)

7 TIPI DI INQUINAMENTO L inquinamento delle acque può essere naturale, domestico, agricolo, industriale (vedi tabella). L inquinamento naturale è quello che si verifica per fenomeni non dipendenti dall intervento dell uomo. L inquinamento domestico ha origine dai liquami delle fogne urbane. L inquinamento agricolo dipende dall uso di prodotti chimici in agricoltura (soprattutto di pesticidi). L inquinamento industriale è provocato dall eliminazione nell ambiente esterno delle acque residue di lavorazioni industriali.

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9 Gli effetti dell inquinamento delle acque sono relativi alle componenti che li determinano e si manifestano, prevalentemente, attraverso la presenza di sostanze tossiche, mancanza di ossigeno e variazioni della temperatura dell acqua ricevente. Per effetto del metabolismo anaerobio che si verifica per la riduzione dell ossigeno presente nell acqua dovuta all eccessivo inquinamento, le sostanze che normalmente si comportano come donatori di ossigeno (nitrati, solfati e fosfati) vengono ridotte dando luogo alla formazione di sostanze nocive e maleodoranti. Questo processo è tossico per microrganismi animali e vegetali delle acque e, in alcuni casi, si estende all uomo. Le sostanze chimiche più frequenti oggetto degli inquinamenti industriali sono: gli acidi e gli alcali, il cloro, l ammoniaca, l idrogeno solforato, i metalli pesanti. Gli elementi inquinanti (oli, detergenti) possono, inoltre, compromettere il passaggio delle radiazioni solari nell ambiente acquatico e, di conseguenza, interferiscono sui cicli vitali dei microrganismi vegetali e animali. In alcuni casi, lo scarico di impianti di raffreddamento industriale ad acqua, può compromettere l equilibrio termico e le reazioni biochimiche termoregolate.

10 Gli inquinanti non degradabili, cioè le sostanze e i veleni che, come le lattine di alluminio, i sali di mercurio, le sostanze chimiche con radicali fenolici a lunga catena laterale, il DDT, non vengono degradati, o vengono degradati molto lentamente nell ambiente in altre parole, le sostanze per le quali non esistono processi di degradazione naturale che possano sostenere il ritmo con cui l uomo le riversa nell ecosistema. Questi inquinanti non degradabili non solo si accumulano, ma subiscono anche, durante il loro passaggio attraverso i cicli biogeochimici e le catene alimentari, il processo della "magnificazione biologica". Inoltre essi si combinano spesso con composti presenti nell ambiente, formando altre sostanze tossiche. L unica forma di riduzione di questo tipo di inquinamento consiste nell eliminazione o nell estrazione degli inquinanti dall ambiente, che è però piuttosto costosa.

11 Gli inquinanti biodegradabili, come i rifiuti domestici, possono essere rapidamente decomposti da processi naturali o con sistemi meccanici,come ad esempio gli impianti comunali, che aumentano la capacità della natura di decomporre e di riciclare le sostanze. Gli inquinanti degradabili diventano pericolosi quando la quantità riversata nell ambiente supera le possibilità di degradazione e di dispersione. Gli inquinanti degradabili che forniscono energia (sostanze organiche), o nutrienti (fosfati, carbonati, ecc.) possono far aumentare la produttività, fornendo energia sussidiaria se vengono immessi in quantità moderata nell ecosistema. Se la quantità è notevole, si raggiunge un valore critico, caratterizzato da violente oscillazioni, come nel caso delle fioriture algali. Oltre questo limite, si ha una condizione di stress, e il sistema viene avvelenato. La rapidità con cui una situazione non controllata può cambiare da buona a cattiva contribuisce alla difficoltà di accorgersi dell inquinamento e di prendere le misure necessarie.

12 SOSTANZE INQUINANTI Le sostanze inquinanti possono restare nei fiumi o in sospensione nell atmosfera per giorni o mesi, ma gli oceani possono conservare gli stessi materiali, in soluzione o in sospensione per tempi misurabili in anni o addirittura in centinaia di milioni di anni. I composti clorurati di sintesi, come il DDT e i PCB possono presentare nei tessuti degli organismi, particolarmente in quelli ricchi di grassi, valori alcune migliaia di volte più elevati di quelli dell acqua di mare. L accumulo interessa anche i cosiddetti metalli pesanti, in particolare: il mercurio, il piombo ed il cadmio sembrano essere i più pericolosi. Metalli pesanti ed insetticidi, sono abitualmente ritenuti i rappresentanti tipici di due gruppi di sostanze che vengono scaricate. Il primo gruppo comprende sostanze che sono naturalmente presenti nelle acque anche se talvolta solo in tracce; il secondo gruppo è formato dai composti organici di sintesi che fino a pochi decenni or sono non esistevano.

13 RADIOATTIVITA Per le loro particolari caratteristiche le sostanze radioattive sono fra gli inquinanti più pericolosi, inoltre, alcuni elementi come il plutonio ed i suoi composti sono anche molto tossici. Alcuni elementi hanno una certa tendenza a trasferirsi nelle acque superficiali,molto probabilmente perché aderiscono a particelle, sia di natura organica che inorganica. Il plutonio, ad esempio, viene rapidamente adsorbito dalle pareti delle alghe. Quando le alghe vengono ingerite i radionuclidi, passano nello zooplancton, e successivamente negli altri anelli delle catene alimentari. I radioisotopi del manganese, ferro, cobalto e zinco contribuiscono per il 62% circa alla radioattività totale del plancton e quasi per il 100% alla radioattività dei pesci onnivori e carnivori. IDROCARBURI Gli idrocarburi, formano con maggiore frequenza sottili pellicole, talvolta addirittura monomolecolari, alla superficie dell acqua (slicks) che vengono ossidate alla luce e biodegradate, almeno parzialmente da batteri, lieviti e funghi filamentosi. È evidente che gli organismi planctonici sono fra i più esposti all azione degli idrocarburi perché il sottile velo oleoso può ostacolare il passaggio delle radiazioni solari e, di conseguenza interferire sul ciclo vitale di microrganismi vegetali e animali. La riproduzione, per esempio, può essere ostacolata perché vengono mascherati i "messaggi chimici" (ferormoni) o perché è ridotta la vitalità dei gameti.

14 Inquinamento da "Metalli Pesanti" La produzione globale di mercurio, 8800 t anno è notevolmente inferiore ai quantitativi liberati nell atmosfera per cause naturali (tra e t anno), calcolati in base alle concentrazioni di mercurio nei ghiacciai. Alcuni autori hanno trovato valori di mercurio più elevati nei pesci carnivori rispetto agli erbivori, nei pesci di maggiori dimensioni rispetto a quelli più piccoli ed infine in aree in cui vengono versate acque industriali in confronto con acque più pulite o dove arriva mercurio proveniente da giacimenti naturali: Monte Amiata per il Tirreno, Idria, attraverso l Isonzo per l Alto Adriatico. Questi fatti indicano una concentrazione attraverso le reti trofiche delle quali la prima maglia è rappresentata dalle cellule algali che possono assumere mercurio sotto forma organica. Tutto questo accade perché molti organismi hanno la capacità di concentrare, fino a valori pari ad alcune migliaia di volte, elementi presenti anche in tracce nell acqua. Quando essi vengono mangiati, le sostanze concentrate vengono accumulate nelle cellule e nei tessuti dell animale che le ha ingerite e siccome molto spesso, vengono eliminate molto lentamente, se la ingestione è continua il loro quantitativo tende ad aumentare.

15 L assunzione continuata di pesci e molluschi contaminati da mercurio può causare gravi danni anche all uomo. E ormai tristemente nota la malattia di Minamata che ha provocato la morte di un centinaio di persone e la invalidità permanente di molte altre, in seguito a lesioni irreversibili a carico del sistema nervoso centrale. Sono pertanto opportune le norme che fissano i quantitativi massimi di mercurio che possono essere presenti nei pesci (0,7 ppm). Anche per il piombo sono stati descritti casi di concentrazione, specialmente neisedimenti ed in organismi bentonici costieri (mitili), che possono essere dovuti al piombo tetraetile usato come antidetonante nella benzina.

16 Inquinamento da scarichi urbani Le acque di fogna sono un altra causa di inquinamento. Le sostanze inquinanti in esse contenute sono di natura molto diversa, perché nei collettori oltre alle acque luride possono venir convogliate acque di origine industriale, acque di piccole officine e laboratori che trattano i prodotti più eterogenei e le acque piovane che hanno dilavato il suolo delle città raccogliendo ogni sorta di sostanze, molte delle quali solubili. I componenti principali sono i liquami di natura organica, ed i detersivi usati nelle industrie e nelle lavatrici domestiche in sostituzione del sapone. Le sostanze organiche, quando vengono mineralizzate dai batteri, producono sali nutritivi, nitriti, nitrati e fosfati che hanno un azione diretta sulla produzione primaria, cioè sulla quantità di sostanza organica prodotta dai vegetali. Le acque di fogna e le sostanze in esse contenute producono modificazioni ambientali di vario tipo ed intensità come: diminuzione della trasparenza e dell ossigeno, variazioni del ph, aumento della anidride carbonica (CO2) e di altri prodotti della degradazione delle sostanze organiche (H2S, NH3, CH4, ecc.).

17 POTABILITA DELLE ACQUE Le acque superficiali possono essere inquinate da liquami domestici e scarichi industriali; è possibile che tali tipi di contaminazione raggiungano le falde acquifere profonde quando i sistemi di smaltimento non sono adeguati. L inquinamento dell acqua può avvenire anche a livello dei condotti quando il sistema dell acquedotto è stato costruito in maniera impropria o con materiali poco idonei (ad esempio, tubature di piombo). Da un punto di vista biologico gli inquinamenti idrici riguardano problemi di tipo infettivo quasi sempre legati a microrganismi di eliminazione fecale (virus epatite A, salmonella, vibrioni). Tali tipi di inquinamento possono dar luogo ad epidemie.

18 Con la Francia, La Norvegia è la più colpita in Europa dall inquinamento petrolifero di mare e coste. Meno pesanti i naufragi subiti nei pressi delle sue coste, ma non si può dimenticare il continuo rilascio in mare di petrolio dalle piattaforme petrolifere del Mare del Nord: solo nel 1995 se ne sono contati sono i relitti che minacciano ancora le coste norvegesi. Nel 1994, a distanza di 54 anni, è stato possibile recuperare quanto ancora rimaneva delle tonnellate di petrolio contenute nel relitto di una nave tedesca affondata nel 1940 nel fiordo di Oslo. Per 54 anni sopra il relitto ha galleggiato in continuazione una pellicola di petrolio. "Azalea" (1990), "Sonata" (1991), "Arisan" (1992), sono le petroliere naufragate recentemente nei mari norvegesi. Fonte:

19 LEGISLAZIONE Fonte: In sede internazionale la prevenzione dell'inquinamento marino è regolata da diversi strumenti giuridici che si possono raggruppare come segue: - a) convenzioni che pongono il divieto di dispersione di idrocarburi o sue miscele dalle navi o anche da piattaforme sia fisse che mobili utilizzate per l'esplorazione e lo sfruttamento di idrocarburi nel fondo marino e per la cui infrazione stabiliscono la punibilità da parte della legislazione dello stato di immatricolazione operando con ciò un rinvio agli ordinamenti interni (Convenzione di Londra del 1954 e Convenzione per la prevenzione della polluzione da navi MARPOL ); - b) convenzioni che invece stabiliscono l'obbligo per lo stato costiero di "porre in essere tutte le misure appropriate per la protezione delle risorse viventi nel mare da agenti dannosi sancendo la responsabilità internazionale degli stati per i danni causati da terzi in ambiti soggetti alla loro giurisdizione per l'inadempimento di tale obbligo oppure soltanto consentono agli stati di adottare anche in alto mare le misure ritenute necessarie a prevenire, attenuare o eliminare gravi e imminenti rischi che possono derivare ai loro litorali a causa di inquinamento da idrocarburi in seguito a sinistro marittimo (Convenzione di Bruxelles del 29 novembre 1969 e Convenzione sul diritto dei mare di Montego Bay dei 198/1).

20 - c) convenzioni che disciplinano lo scarico (o meglio l'immersione in mare) di rifiuti ed altre sostanze nocive da navi, aerei, banchine od altre strutture artificiali (c.d, dumping) e l'inquinamento da terra (Convenzione di Londra dei 1972 e Convenzione di Parigi del 1974), Come si può notare la legislazione internazionale in materia di prevenzione presenta il comune substrato dell'acquisita consapevolezza da parte della comunità internazionale che l'ambiente marino costituisce il patrimonio comune dell'umanità e che il rischio dei c.d. inquinamenti marini transfrontalieri richiede la cooperazione interstatuale. Fonte:

21 Convenzione di Barcellona Le parti contraenti della convenzione prendono, individualmente o congiuntamente, ogni misura necessaria per proteggere e migliorare l'ambiente marino nella zona del Mare Mediterraneo e per prevenire, diminuire e combattere l'inquinamento in tale zona. Quattro forme di inquinamento richiedono particolare attenzione da parte delle parti contraenti: l'inquinamento dovuto allo scarico da parte di navi e di aeromobili; l'inquinamento causato dalle navi; l'inquinamento derivante dall'esplorazione e dallo sfruttamento della piattaforma continentale, del fondo marino e degli strati sottostanti; l'inquinamento di origine tellurica. La convenzione prevede un sistema di collaborazione e informazione tra le parti qualora una situazione critica rischi di inquinare la zona del Mare Mediterraneo al fine di ridurre o eliminare i danni che ne derivano. Le parti si impegnano altresì a costituire un sistema di sorveglianza continua dell'inquinamento. Esse collaborano tra di loro nei settori della scienza e della tecnologia mettendo a punto opportune procedure per determinare le responsabilità e il risarcimento dei danni da inquinamento dovuti alla violazione delle disposizioni della convenzione. Fonte:

22 La convenzione prevede un sistema di composizione delle controversie e di arbitrato per risolvere eventuali dispute tra le parti in materia di interpretazione o applicazione della convenzione. Le parti intendono cooperare per definire opportune procedure che consentano loro di vigilare sull'applicazione della convenzione. Il programma delle Nazioni Unite in materia di ambiente assicurerà le funzioni di segreteria nel quadro dell'attuazione della convenzione (convocazione e preparazione delle riunioni, coordinamento, ecc.). Fonte:

23 Protocollo sulla prevenzione dell'inquinamento del Mare Mediterraneo dovuto allo scarico di rifiuti da parte di navi e di aeromobili Fonte: Il protocollo concerne unicamente l'inquinamento della zona del Mare Mediterraneo dovuto allo scarico di rifiuti da parte di navi e di aeromobili. È vietato lo scarico di taluni tipi di rifiuti o di talune sostanze (composti organici alogenati e organici silicici tossici, mercurio, cadmio, plastiche, petrolio greggio, ecc.). Lo scarico di altre sostanze o altri tipi di rifiuti (arsenico, piombo, rame, zinco, cromo, nichel, contenitori, rottami, taluni tipi di pesticidi, ecc.) è subordinato al previo rilascio di un permesso specifico o generale da parte delle autorità nazionali competenti. I permessi saranno rilasciati solo dopo un attento esame di tutti gli elementi (caratteristiche e composizione del materiale, caratteristiche del luogo di scarico e del metodo previsto, considerazioni e condizioni generali). Le navi o gli aeromobili utilizzati a fini governativi e non commerciali esulano dal campo d'applicazione del protocollo.