INQUINAMENTO, PROTEZIONE E CONSERVAZIONE DELLE ACQUE SUPERFICIALI IN EMILIA-ROMAGNA: ASPETTI ECOLOGICI E QUADRO NORMATIVO

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1 P. Viaroli, R. Azzoni, M. Bartoli, R. Bolpagni, G. Giordani, D. Longhi, M. Naldi, D. Nizzoli Dipartimento di Scienze Ambientali, Università di Parma INQUINAMENTO, PROTEZIONE E CONSERVAZIONE DELLE ACQUE SUPERFICIALI IN EMILIA-ROMAGNA: ASPETTI ECOLOGICI E QUADRO NORMATIVO Foto D. Longhi La direttiva nitrati: ricerca e applicazioni nella provincia di Ferrara Convegno, Ferrara 5 marzo 29

2 41 m3/sec 25 1/1/91 5/6/93 8/11/95 12/4/98 14/9/ 17/2/3 22/7/5 25/12/7 data Change Point Analisys dei dati di portata del Po dal 1991 al 27. Sono evidenziati gli intervalli temporali che presentano valori medi statisticamente diversi tra di loro e con il periodo di riferimento (linee rosse, ). I limiti superiore e inferiore delle aree rappresentano i valori massimo e minimo di un dato periodo (P. Viaroli et al., 28. Studio per l approfondimento delle variazioni dei carichi di azoto e fosforo transitati nella stazione di Pontelagoscuro e per l analisi dei processi rilevanti ai fini della composizione e delle trasformazioni dei carichi. Studio finanziato dall Autorità di bacino del Fiume Po)

3 6 5 Nitrato Portata 6 5 [N-NO 3 ] (mg N l -1 ) Q (m 3 s -1 ) 1 1 1/3 4/3 7/3 1/3 1/4 4/4 7/4 1/4 1/5 4/5 7/5 1/5 1/6 4/6 7/6 1/6 1/7 4/7 7/7 1/7 giorni dal 1 gennaio 23 Variazioni delle concentrazioni dell azoto nitrico nelle acque del Po a Pontelagoscuro dal 23 al 27 (P. Viaroli et al., 28. Studio per l approfondimento delle variazioni dei carichi di azoto e fosforo transitati nella stazione di Pontelagoscuro e per l analisi dei processi rilevanti ai fini della composizione e delle trasformazioni dei carichi. Studio finanziato dall Autorità di bacino del Fiume Po)

4 2 16 P totale Portata 6 5 [TP] (μg l -1 ) Q (m 3 s -1 ) 1/3 4/3 7/3 1/3 1/4 4/4 7/4 1/4 1/5 4/5 7/5 1/5 1/6 4/6 7/6 1/6 1/7 4/7 7/7 1/7 4 1 giorni dal 1 gennaio 23 Variazioni delle concentrazioni del fosforo totale nelle acque del Po a Pontelagoscuro dal 23 al 27 (P. Viaroli et al., 28. Studio per l approfondimento delle variazioni dei carichi di azoto e fosforo transitati nella stazione di Pontelagoscuro e per l analisi dei processi rilevanti ai fini della composizione e delle trasformazioni dei carichi. Studio finanziato dall Autorità di bacino del Fiume Po)

5 3 25 Silice Portata 6 5 [SRD] (mg Si l -1 ) Q (m 3 s -1 ) 1/3 4/3 7/3 1/3 1/4 4/4 7/4 1/4 1/5 4/5 7/5 1/5 1/6 4/6 7/6 1/6 1/7 4/7 7/7 1/7 5 1 giorni dal 1 gennaio 23 Variazioni delle concentrazioni della silice reattiva disciolta nelle acque del Po a Pontelagoscuro dal 23 al 27 (P. Viaroli et al., 28. Studio per l approfondimento delle variazioni dei carichi di azoto e fosforo transitati nella stazione di Pontelagoscuro e per l analisi dei processi rilevanti ai fini della composizione e delle trasformazioni dei carichi. Studio finanziato dall Autorità di bacino del Fiume Po)

6 Anno Anno Carico totale annuo (1 6 kg y -1 ) Carico totale annuo (1 6 kg y -1 ) Confronto dei carichi di SRP (fucsia) e TP (rosso) misurati dal 1968 al 1993 (Provini et al., 1992; Provini & Binelli, 26) e dal 1999 al 27 (Viaroli et al, 28) Confronto dei carichi di azoto nitrico misurati dal 1968 al 1993 (Provini et al., 1992; Provini & Binelli, 26) e dal 1999 al 27 (Viaroli et al, 28)

7 23 18 giorni di piena 25% Portata ordinaria piena giorni 29% giorni 38% giorni 36% giorni 4% Fino al 4% del carico annuale del P rilasciato dal Po nell Adriatico è veicolato dalle piene in tempi molto brevi (< 4 giorni) Piena Q > 15 m 3 s -1

8 Numero di giorni con portata < 5 m 3 s -1 (linea) e < 25 m 3 s -1 (istogrammi) 8 8 Numero di giorni Q < 5 m 3 s -1 Q < 25 m 3 s anno P. Viaroli et al., 28. Studio per l approfondimento delle variazioni dei carichi di azoto e fosforo transitati nella stazione di Pontelagoscuro e per l analisi dei processi rilevanti ai fini della composizione e delle trasformazioni dei carichi. Studio finanziato dall Autorità di bacino del Fiume Po

9 Risalita del cuneo salino nei rami del delta del Po con portate < 25 m 3 s -1 Salinità 2 psu (acqua di fondo) 3 giugno 23 Provincia di Ferrara - Servizio Risorse Idriche e Tutela Ambientale Unità Operativa Acque Costiere e Economia Ittica

10 Relazione tra risalita del cuneo salino (km) e portata misurata a Pontelagoscuro (media dei cinque giorni precedenti) nel Po di Goro da luglio 23 a aprile saline wedge (km ) river discharge (m 3 s -1 ) Dati da Provincia di Ferrara - Servizio Risorse Idriche e Tutela Ambientale, Unità Operativa Acque Costiere e Economia Ittica e ARPA - Regione Emilia Romagna

11 Acque sotterranee Nitrati MEDIA ANNUA 1998 (mg/l) dati ARPA Emilia Romagna Rete Regionale di Monitoraggio delle Acque Sotterranee

12 9 8 7 Ca Morta µg N-NO 3 - L Ca Stanga gen/4 gen/5 gen/6 gen/7 gen/8 gen/9 Variazioni delle concentrazioni medie (pesate sui volumi) in due laghi di cava nel comune di Piacenza

13 Componenti strutturali, modificazioni e inquinamento Fonti di inquinamento Prelievi idrici e deflussi Reticolo idrografico minore Sistema laterale, sviluppo longitudinale e sistema iporreico nei corsi d acqua principali

14 Carichi effettivi di azoto e fosforo rilasciati nel bacino del fiume Po (dati Autorità di Bacino del Fiume Po) COMPARTO AZOTO FOSFORO t/anno % t/anno % CIVILE INDUSTRIALE ZOOTECNICO AGRICOLO DILAVAMENTO

15 Origine del carico azotato nelle acque sotterranee del bacino del fiume Po (dati Autorità di Bacino del Fiume Po) COMPARTO t/anno % CIVILE INDUSTRIALE 1. 1 ZOOTECNICO AGRICOLO DILAVAMENTO

16 Canali e ambienti acquatici marginali sono inseriti nel sistema agricolo e costituiscono la prima interfaccia tra sistema acquatico principale e fonti di inquinamento Le interfacce sono reattori metabolici dai quali dipendono trasformazioni e variazioni dei carichi inquinanti Likens, G. E., Beyond the shoreline: a watershed ecosystem approach. Verh. Internat. Verein. Limnol. 22: Wetzel, R.G., 199. Land-water interfaces: metabolic and limnological regulators.verh. Internat. Verein. Limnol. 24: Ewel K.C. et al., 21. Managing Critical Transition Zones. Ecosytems 4: Allan, J.D., 24. Landscapes and riverscapes: the influence of land use on stream ecosystems. Ann. Rev. Ecol. Syst. 35: Seitzinger S. et al., 26. Denitrification across landscape and waterscape a synthesis. Ecological Applications 16:

17 Alterazione dei sistemi fluviali e del reticolo idrografico (connettività longitudinale) Impianto idroelettrico sul Po a Isola Serafini (Piacenza)

18 Alterazione delle zone critiche di transizione nel reticolo idrografico (connettività laterale) numero ecosistemi acquatici periodo del rilevamento Ambienti acquatici permanenti nella golena del Po in provincia di Piacenza dal 197 al 1998

19 A Connettività laterale Isolamento e pensilizzazione di un sistema di lanche nella golena di Stagno (Roccabianca, PR) A A A

20 Il cavo di adduzione Reticolo idrografico minore 19 km di canali di bonifica con funzioni di adduzione, laminazione e scolo - Canale di adduzione (Bonifica Bentivoglio Moglia Secchia a Novellara, RE)

21 Canale di scolo (Bonifica Bentivoglio Moglia Secchia Il cavo a Novellara, di scolo RE)

22 8 6 4 Luce Buio PPL -1 Consumo bentico di ossigeno mg O 2 m -2 h mg O 2 m -2 h Testa B Testa E -6 Elodea Potamogeton -5 19/8/24 15/2/25 µg N-NH 4 + m -2 h Luce Buio µg N 2 m -2 h Denitrificazione totale Testa B Testa E -6 Elodea Potamogeton 19/8/24 15/2/25 Flussi di ossigeno, ammonio e denitrificazione in teste e aste nei fontanili di corte Valle Re (RE) Denitrificazione totale: 2-3 mg N m -2 d -1

23 2 DW DIN net consumption mmol N m -2 d /2 1/4 1/6 1/8 1/1 1/12 Potamogeton pectinatus 1/2 1/4 1/6 1/8 1/1 1/12 microalghe bentoniche Andamento della denitrificazione totale (DW) e dell abbattimento dell azoto inorganico disciolto nel litorale di un lago di cava con e senza vegetazione a macrofite sommerse

24 Misure di metabolismo e denitrificazione nelle fasce laterali del Po A = velocità corrente.5 m s -1 e sedimento sabbioso B = velocità corrente.2 m s -1 e sedimento limoso C = lanca di retro-pennello Progetto finanziato dall Autorità di bacino del Po

25 Misure di metabolismo lungo un gradiente di umidità

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27 Un confronto con la letteratura Tipologie differenti di zone umide (naturali e artificiali): µmol N m -2 h -1 [Kallner Bastviken et al., 25; Hernandez & Mitsch, 27] Denitrification rate (mol N m -2 y -1 ) ambienti collegati ambienti isolati eutrophic shallow lakes TASSO ANNUALE TASSO RELATIVO AL MESE DI MAGGIORE TEMPERATURA DELLE ACQUE modificato da Piña-Ochoa & Álvarez-Cobelas, 26

28 Corpi idrici del fiume Po (ai sensi della WFD) sorgente Laita rio Torto Pellice ig 1 ig 2 ig 3 ig 4 S B A sorgente Laita Laita rio Torto rio Torto Pellice Pellice La Loggia La Loggia Chisola La Loggia TR55 TR59 prog. km 142 prog. km 142 prog. km 157 prog. km 157 TR277 Tanaro Scrivia Parm a Oglio Laita rio Torto Pellice Chisola TR55 TR59 TR277 Sesia Sesia Tanaro Scrivia Ticino Ticino Lambro Lambro Diga I. Serafini Diga I. Serafini prog. km 387 prog. km 387 Parma Mincio Incile Po Goro Chisola Sesia Sesia Scrivia Scrivia Ticino Ticino Adda Adda Oglio Oglio Incile TIPOLOGIE prog. km qualità chimico-fisica Oglio Mincio caratteri idrogeomorfologici uso suolo CORPI IDRICI Matrice decisionale sinottica utilizzata per la definizione dei WB del Po tra la sorgente e l Incile del Po di Goro (prog. km - 64)(per i descrittori di qualità chimico-fisica, ig 2 e di uso del suolo i colori utilizzati rispecchiamo il livello delle pressioni rilevate) Bolpagni et al., Studio commissionato dall autorità di bacino del Fiume Po

29 IER ds pp oc IMC Configurazione storica alveo inciso rettilineo canali intrecciati - rettilineo monocursale - sinuoso monocursale - meandriforme anastomizzato - sinuoso canali intrecciati - sinuoso wandering monocursale - meandriforme braided - sinuoso monocursale - sinuoso descrittori Quadro di unione delle tipologie di dettaglio e descrittori tipologici: IER: Idro-ecoregioni; ds: distanza dalla sorgente; pp: perennità e persistenza; oc: origine del corso d acqua; IMC: influenza del bacino a monte; quanto alla configurazione storica dell alveo, essa è stata desunta dall analisi della cartografia primo impianto IGM Bolpagni et al., Studio commissionato dall autorità di bacino del Fiume Po

30 Il buono stato ecologico si raggiunge -Riducendo i carichi -settore agro-zootecnico -depurazione delle acque -Recuperando -le strutture idro-geomorfologiche -le componenti e i processi ecosistemici -la capacità tampone delle aree di transizione Azioni e obiettivi di una data direttiva non possono non considerare obiettivi e vincoli di altre direttive

31 91/676/CEE 91/271/CEE 2/6/CE 26/118/CE 27/6/CE Protezione delle acque dall inquinamento da nitrati di origine agricola Trattamento delle acque reflue urbane Direttiva quadro sulle acque Protezione delle acque sotterranee dall inquinamento e dal deterioramento Valutazione e gestione dei rischi dalle alluvioni 28/6/CE 79/49/CEE 92/43/CE Marine strategy directive Conservazione degli uccelli selvatici Conservazione degli habitat naturali e seminaturali e della flora e della fauna selvatiche

32 Integrazione delle politiche ambientali Integrated River Basin Management (IRBM) Integrated Coastal Zone Management (ICZM) Integrated Coastal Area and River Basin Management (ICARM) ( IRBM ICZM ICARM

33 Il Po e il reticolo idrografico ad esso collegato sono strettamente connessi con il mare Adriatico attraverso una fascia di transizione marino costiera fortemente modificata, di grande importanza ecologica ed economica. Humborg C, Ittekkot V, Cociasu A, von Bodungen B, Effect of Danube River dam on Black Sea biogeochemistry and ecosystem structure. Nature 386, Dal 197 in poi la concentrazione della silice reattiva rilasciata dal Danubio al Mar Nero si è ridotta di circa due terzi. Nel mar Nero si è osservata una diminuzione di circa il 6% della silice a cui è seguita la scomparsa delle diatomee sostituite da coccolitofori e alghe flagellate. A cascata si è avuto uno shift nella rete alimentare planctonica Justic, Rabalais, Turner, Stoichiometric Nutrient Balance and Origin of Coastal Eutrophication. Marine Pollution Bulletin, 3: 41-46

34 Ringraziamenti Francesco Tornatore, Fernanda Moroni e Francesco Puma - Autorità di bacino del Fiume Po Silvano Bencivelli Provincia di Ferrara - Servizio Risorse Idriche e Tutela Ambientale, Unità Operativa Acque Costiere e Economia Ittica e ARPA - Regione Emilia Romagna ARPA Regione Emilia Romagna Enrica Pierobon, Monica Pinardi, Erica Racchetti, Valentina Nigro, Elisa Soana, Alex Laini, Giuseppina Roma, Valentina Beltrami Dipartimento di Scienze Ambientali dell Università di Parma