MONITORAGGIO DELLA QUALITA DELLE ACQUE: COME INTERPRETARE I DATI

Transcript

1 MONITORAGGIO DELLA QUALITA DELLE ACQUE: COME INTERPRETARE I DATI All interno del progetto denominato I Sentieri dell Acqua una delle attività effettuate è stata il monitoraggio della qualità acquatica tramite un apposita metodologia scientifica del reticolo idrico dell Alta Valle Brembana. Per ottenere dati più significativi sono state effettuate quattro serie di prelievi nelle diverse condizioni stagionali. Sono stati scelti 13 punti (stazioni) tenendo conto dell accessibilità definita dai sentieri individuati come percorsi e opportunamente distribuiti nei vari sottobacini. I prelievi sono stati effettuati dai membri delle locali Guardie Ecologiche Volontarie in gruppi preparati e formati in analoghe operazioni precedenti, sotto la guida di un professionista, i quali hanno raccolto una serie di dati con l intento di creare un archivio consultabile e aggiornabile nel tempo. Qui a seguito viene brevemente riportata la procedura effettuata nelle misurazioni e la metodologia con un minimo di descrizione della strumentazione utilizzata per effettuare le analisi. Le analisi hanno riguardato: Parametri fisici: ossigeno, conducibilità, torbidità, ph, temperatura dell acqua. Parametri chimici: nitriti, nitrati, fosforo, fosfati, ammoniaca, calcio, solfati, cloruri. Rilevamenti ambientali: I. F. F. (Indice di Funzionalità Fluviale), osservazioni e rilevamenti fotografici di particolari dell alveo, delle sponde e della vegetazione circostante (o delle opere antropiche). Parametri biologici: microbiologici (Escherichia coli), B.O.D. 5 (Domanda Biologica di Ossigeno), I. B. E. (Indice Biotico Esteso) Rilevamenti di portata RILEVAMENTO DI PARAMETRI DIRETTAMENTE SUL CAMPO Nella rilevazione dei parametri chimico - fisici di temperatura, conducibilità, ph, torbidità, ossigeno disciolto sono state utilizzate delle sonde portatili da campo munite di sensore che grazie alla loro leggerezza e alle loro ridotte dimensioni si rivelano assai pratiche e maneggevoli. Dotate di display e di memoria per la registrazione dei dati, una volta calibrate, esse permettono la lettura immediata dei parametri riscontrati con una buona approssimazione e facilità. In particolare l analisi diretta si rileva assai efficace per l ossigeno disciolto ed il ph, che misurati successivamente potrebbero subire variazioni anche abbastanza considerevoli.

2 Il ph - metro può registrare variazioni di ph comprese tra 4.00 e con una risoluzione dello 0.01; inoltre rileva la temperatura da -10 a 120 C con la precisione del decimo di grado. Il conducimetro rileva la quantità di ioni disciolti in µs / cm; è in grado anche di rilevare misure di torbidità in p.p.m. (parti per milione), deducendola automaticamente dal valore di conducibilità. L ossimetro è uno strumento che può rilevare la concentrazione di ossigeno disciolto nelle acque in due unità di misura differenti, in mg/l o in percentuale. Anche questa sonda è in grado di rilevare misurazioni di temperatura. ANALISI DEI PARAMETRI CHIMICI IN LABORATORIO Gli ioni disciolti nelle acque vengono rilevati in laboratorio attraverso uno strumento chiamato fotometro. Esso è un apparecchiatura che, grazie al sistema ottico ed al microprocessore interno, è in grado di analizzare fino a 46 diversi parametri delle acque naturali, potabili e di scarico. L analisi chimica fotometrica si basa sulla possibilità di ottenere un composto assorbente mediante una specifica reazione chimica tra il campione e i reagenti. Una volta posto il campione nella cuvetta d analisi e aggiunto il reagente pre-dosato (in polvere, gocce o bustine) il fotometro è in grado di valutare la quantità dello ione esaminato con buona approssimazione. Attraverso il fenomeno dell assorbanza luminosa, che si basa sull interazione tra le radiazioni elettromagnetiche (ad. es. la luce) e la materia, parte della radiazione viene assorbita dalla struttura atomica, molecolare o cristallina del composto trattato da analizzare. Tramite l utilizzo di particolari lampade al tungsteno miniaturizzate e filtri ad interferenza a banda stretta il fotometro permette di ottenere risultati accurati e ripetibili. Livello di inquinamento espresso dai macrodescrittori (adattamento tab. 7 cap. 3 - monitoraggio acque superficiali allegato dlg ) Parametro Livello 1 Livello 2 Livello 3 Livello 4 Livello OD (% sat.) (*) 10 (#) >50 BOD 5 (O 2 mg/l) < 2, >15 NH 4 (N mg/l) < 0,03 0,10 0,50 1,50 >1,50 NO 3 (N mg/l) < 0,3 1,5 5,0 10,0 >10,0 Fosforo totale (P mg/l) < 0,07 0,15 0,30 0,60 >0,60 Escherichia coli (UCF/100 ml) < >20000 I.B.E (*) la misura deve essere effettuata in assenza di vortici; il dato relativo al deficit o al surplus deve essere considerato in valore assoluto. (#) In assenza di fenomeni di eutrofia.

3 RILEVAMENTI AMBIENTALI: L INDICE DI FUNZIONALITA FLUVIALE (I. F. F.) Per valutare la qualità dell ambiente fluviale sia per quel che riguarda l interno del corso d acqua che le sponde si utilizza l Indice di Funzionalità Fluviale (PETERSEN, 1982; SILIGARDI & MAIOLINI, 1990 e successive revisioni). Esso valuta la capacità di un corso d acqua di resistere all inquinamento e di autodepurarsi attraverso una serie di parametri che riguardano l ecosistema ripario e quello acquatico; il primo infatti funge da filtro naturale agli inquinanti che vi afferiscono. Tali funzioni di filtro e autodepurazione sono tanto più efficienti quanto più il corso d acqua e le sue rive si trovano in condizioni naturali; il grado di naturalità viene determinato attraverso una scheda con 14 domande relative ad altrettanti parametri ambientali, per ciascuno dei quali sono fornite quattro possibili risposte alternative con relativi punteggi. Per applicare il metodo, l operatore si deve recare sul corso d acqua da indagare e attribuire i punteggi sulla base delle osservazioni della scheda; egli, inoltre, dopo un accurata osservazione deve scegliere per ciascuna domanda la risposta che meglio si adatta alla situazione che ha di fronte, senza utilizzare punteggi diversi da quelli indicati; quindi viene operata la somma di tali punteggi e si giunge ad un risultato finale che può essere tradotto in una corrispondente classe di qualità e nel rispettivo giudizio. Alcuni parametri devono essere valutati separatamente per le due sponde, quindi si otterranno due giudizi finali, uno riferito alla sponda destra ed uno a quella sinistra. Nelle analisi effettuate è stata applicata la più recente versione dell Indice (aggiornamento ). Qui sotto viene riportata in sintesi la classificazione in base al punteggio e la relativa descrizione in base alla classe di appartenenza. Valori e giudizi dell Indice di Funzionalità Fluviale Valore di IFF Livello di funzionalità Giudizio di funzionalità Colore I Elevato I-II Elevato - buono II Buono II-III Buono - mediocre III Mediocre III-IV Mediocre scadente IV Scadente IV-V Scadente pessimo V Pessimo

4 RILEVAMENTO DEI PARAMETRI MACROBIOLOGICI L INDICE BIOTICO ESTESO (I. B. E.) Obiettivi del campionamento dei macroinvertebrati Scopo del campionamento è quello di ricostruire la composizione e la densità dei popolamenti che colonizzano una determinata sezione del corso d acqua. Il campione raccolto rappresenta una piccola porzione rispetto all universo che si vuole ricostruire e quindi occorre procedere con criteri e tecniche adeguate per fare in modo che il campione stesso rappresenti in modo significativo la struttura reale della comunità. La diversità di una comunità è data dalla sua ricchezza in specie (tutte le popolazioni che formano la comunità) e dal numero di individui per ogni popolazione (densità). La distribuzione delle popolazioni di macroinvertebrati è influenzata dal tipo di habitat; un tratto di fiume è costituito in genere da un mosaico di microhabitat. Ogni microhabitat occupa inoltre una superficie diversa rispetto alla superficie totale da analizzare e le densità delle popolazioni possono essere diverse da zona a zona, nella stessa sezione fluviale. Ciò dimostra quanto sia complesso il campionamento di un ambiente fluviale e quanto possa essere laborioso ottenere dati significativi. Il retino per la campionatura Per il campionamento qualitativo (procedura da seguire per determinare l I. B. E.) il retino immanicato è probabilmente lo strumento più adatto: può essere infatti usato su fondi duri ad acque basse e veloci, in corsi d acqua guadabili e anche ad una certa profondità. Retini di questo tipo non consentono di ottenere risultati quantitativi, tuttavia è possibile qualche volta ricavare indicazioni sull abbondanza relativa dei vari taxa realizzando campionamenti a tempo o lungo tratti di lunghezza definita (campionamenti semi-quantitativi). Un retino immanicato è formato da un manico collegato ad un telaio su cui è fissata la rete per la raccolta degli organismi. All estremità viene montato un raccoglitore svitabile ed esso impone una forma conica allo strascico: il raccoglitore deve essere di plexiglas, foggiato a bicchiere, e avvitato ad una flangia dello stesso materiale. Con tale dispositivo la raccolta degli animali bentonici è facilitata, ma esso impone l uso di uno strascico lungo (circa 80 cm).

5 L Indice Biotico Esteso (I. B. E.) Scopo dell I. B. E. è quello di formulare diagnosi della qualità di ambienti di acque correnti sulla base delle modificazioni nella composizione delle comunità di macroinvertebrati, indotte da fattori di inquinamento delle acque e dei sedimenti o da significative alterazioni fisiche dell alveo bagnato. Deriva dal Trent Biotic Index, aggiornato come Extended Biotic Index E. B. I. e adattato per una applicazione standardizzata ai corsi d acqua italiani (GHETTI, BONAZZI, 1981; GHETTI, 1986; 1995; GHETTI & AL. 2001). Questo indice si basa sull analisi della struttura delle comunità di macroinvertebrati che colonizzano le differenti tipologie fluviali. Essendo i macroinvertebrati delle acque correnti legati ai substrati, composti da numerose popolazioni con differenti livelli di sensibilità alle modificazioni ambientali e con differenti ruoli ecologici e avendo cicli vitali relativamente lunghi, l indice è particolarmente adatto a rilevare nel tempo gli effetti dovuti al complesso dei fattori di stress sull ambiente. L indice, inoltre, rileva lo stato di qualità di un determinato corso d acqua integrando nel tempo gli effetti di differenti cause di turbativa (fisiche, chimiche, biologiche). L Indice Biotico assume pertanto un ruolo centrale nella definizione della qualità dei corsi d acqua in funzione della protezione della vita acquatica. Per le sue caratteristiche esso si dimostra di grande utilità nelle diagnosi preliminari di qualità di interi reticoli idrografici, per il controllo nel tempo dell evoluzione di questa qualità, per stimare l impatto prodotto da scarichi inquinanti puntiformi e diffusi, continui e accidentali, per valutare l impatto di trasformazioni fisiche dell alveo, nella elaborazione di carte ittiche per valutare le capacità autoregolative di un corso d acqua. Il metodo si fonda quindi concettualmente su di un confronto fra la composizione di una comunità attesa e la composizione della comunità presente in un determinato tratto di fiume. Per le esigenze proprie di un indice, di praticità, generalizzabilità, riproducibilità, il metodo prevede l ausilio di una tabella a due entrate. Questa tabella costituisce una guida necessaria per trasformare le informazioni racchiuse nelle liste di taxa in un giudizio espresso mediante un valore numerico discreto (Indice Biotico). In questo modo è possibile tradurre, con criteri uniformi, una informazione specialistica in una scala di valori di indice universalmente comprensibile. La definizione del valore di indice è fondata su due tipi di indicatori: la presenza dei taxa più esigenti in termini di qualità e la ricchezza totale in taxa della comunità.

6 Tabella per il calcolo del valore di I. B. E. (Indice Biotico Esteso) Gruppi faunistici (primo ingresso) Numero totale delle Unità Sistematiche costituenti la comunità (secondo ingresso) Plecotteri (Leuctra ) Più di una U.S. / / Una sola U.S. / / Efemerotteri Più di una U.S. / / (Baetidae e Caenidae ) Una sola U.S. / / Tricotteri Più di una U.S. / Una sola U.S. / Gammaridi, Atiidi e Palemonidi Asellidi Tutte le U.S. sopra assenti Tutte le U.S. sopra assenti / / Oligocheti o Chironomidi Tutte le U.S. sopra assenti / / / Tutti i Taxa precedenti assenti Possono esserci organismi a respirazione aerea 0 1 / / / / / / : nelle comunità in cui Leuctra è presente come unico taxon di Plecotteri e sono contemporaneamente assenti gli Efemerotteri (tranne Baetidae e Caenidae), Leuctra deve essere considerata al livello dei Tricotteri al fine dell entrata orizzontale in tabella. : nelle comunità in cui sono assenti i Plecotteri (tranne eventualmente Leuctra) e fra gli Efemerotteri sono presenti solo Baetidae e Caenidae l ingresso orizzontale avviene al livello dei Tricotteri. I valori di I. B. E. vengono raggruppati in cinque classi di qualità (C. Q.), ciascuna individuata da un numero romano. Queste classi consentono di rappresentare la qualità dei corsi d acqua mediante cinque intervalli di giudizio. Le cinque classi di qualità possono essere facilmente visualizzate in cartografia mediante i colori convenzionali (azzurro, verde, giallo, arancione, rosso) o altro simbolismo grafico. I valori intermedi fra le classi vengono rappresentati mediante tratteggio formato dai colori corrispondenti alle due classi.

7 Classi di qualità e relativo giudizio, secondo l indice I. B. E. IBE Classe Qualità dell'acqua Giudizio Colore 10 + I buona 8-9 II accettabile Ambiente non inquinato o comunque non alterato in modo sensibile Ambiente con moderati sintomi di inquinamento o di alterazione 6-7 III dubbia Ambiente inquinato o comunque alterato 4-5 IV critica V molto critica Ambiente molto inquinato o comunque molto alterato Ambiente fortemente inquinato o fortemente alterato ALTRI PARAMETRI BIOLOGICI: B.O.D. 5 ED ESCHERICHIA COLI Altri due parametri biologici presi in considerazione nello studio degli ecosistemi acquatici sono il B. O. D. 5 ed Escherichia coli. Il primo fattore misura la Domanda Biologica di Ossigeno che una determinata quantità di campione di acqua richiede in 5 giorni in mg/l; la richiesta biochimica di ossigeno è un indice della quantità di sostanza organica biodegradabile presente in un campione d acqua. Durante la degradazione ossidativa della sostanza organica i microrganismi aerobici che ne sono responsabili consumano ossigeno, presente come gas disciolto nel liquido. Convenzionalmente si rileva questo parametro dopo cinque giorni di incubazione del campione a 20 C in condizioni di oscurità. Escherichia coli, invece è una forma batterica la cui misura che ci permette di identificare la possibile influenza di fattori inquinanti di natura antropica, quali scarichi di acque reflue da impianti fognari. La misura in questo caso viene valutata attraverso la stima del n di colonie fecali incubate ad una data temperatura in un intervallo di tempo (U. F. C.) STIME DI PORTATA Durante i rilievi di campo, per ogni stazione analizzata, sono state effettuate anche delle stime di portata. Poiché la portata è definita come la quantità di acqua che fluisce attraverso una determinata sezione in un intervallo temporale di secondo, si è provveduto alla misurazione delle sezioni bagnate e delle velocità medie della corrente.

8 A causa del substrato fluviale molto irregolare, oltretutto assai mutabile nel tempo a seguito di piene, le difficoltà nell ottenere dati precisi sono state parecchie, pur avendo avuto cura nell utilizzare una metodologia scrupolosa. Per determinare l ampiezza della sezione bagnata (rilevata all incirca sempre nello stesso punto di volta in volta) sono state effettuate sul campo misurazioni di altezze di punti ravvicinati sul transetto sponda sponda all interno dell alveo fluviale (generalmente metro con metro, ma in casi di sezioni e profondità ridotte anche ogni 50 cm) e alcune repliche per quanto concerne la misura di velocità, sia alla superficie che a circa 7/10 della quota misurata a partire dalla superficie (misura di profondità). Nel rielaborare poi i dati e nell intento di ricostruire la superficie teorica il più precisa possibile attraverso la valutazione delle aree parziali sono stati applicati artifici matematici di approssimazione di calcolo quali aree di trapezi, rettangoli, triangoli e, dove possibile, anche di superfici curvilinee (calcolo integrale di aree). Per la velocità, invece, si è calcolata la media ponderata delle repliche sia alla superficie che in profondità.