Monitoraggio chimico-biologico delle acque

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1 Oggetto: Relazione progetto Monitoraggio chimico-biologico delle acque Bando A21L 2005 per il finanziamento di progetti finalizzati alla diffusione di iniziative di sviluppo sostenibile a livello locale Classi III A e IIIB I.T.I. Copernico-Carpeggiani Ferrara Chimica Industriale Referenti del progetto: A. Barca, C. Gallini, F. Zamboni Il progetto, svolto nell anno scolastico 2005/06, ha avuto per protagonisti gli studenti delle classi terze del corso di Chimica Industriale, che hanno sviluppato insieme tutte le attività progettuali, e ha visto la collaborazione di più partners: I.T.I., ARPA di Ferrara ( settore Ambiente-Laboratori di Ittiologia ), Parco del Delta del Po, Provincia di Ferrara. Gli obiettivi generali del progetto, inserito nel P.O.F. (Piano dell Offerta Formativa) del nostro istituto come progetto triennale, sono stati sviluppati sia dal punto di vista teorico che sperimentale per il primo anno di attività. Tali obiettivi sono riportati di seguito nella relazione. Finalità ed Obiettivi 1- Premessa La necessità della salvaguardia dei corpi idrici dall inquinamento rappresenta una priorità ambientale, per la relativa scarsità della risorsa e per la difesa degli ecosistemi acquatici, importanti dal punto di vista ambientale e/o produttivo (impianti di itticoltura o molluschicoltura). Un aspetto molto importante, nelle attività di controllo della qualità delle acque è il rilevamento rapido della presenza di sostanze inquinanti e di tutte quelle variazioni di qualità dell acqua che possono avere effetti indesiderati sul biota, costituendo quindi un rischio per l ecosistema. Al riguardo il D.Lgs 258/00 aggiorna e modifica il D.Lgs 152/99, in merito ai parametri da considerare per il monitoraggio e la classificazione delle acque in funzione degli obiettivi di qualità ambientale. L attenzione del legislatore, con il D.Lgs 258/00, è stata rivolta agli elementi necessari per la definizione completa dello stato ecologico e dello stato chimico dei corpi idrici superficiali, ed in particolare all importanza della ricerca dei parametri biologici e delle indagini sulla matrice sedimento. Ad integrazione delle analisi chimiche già previste per i corpi idrici superficiali, si evidenzia la necessità di individuare nuovi metodi per la valutazione degli effetti provocati sulle comunità biotiche degli ecosistemi, dalla presenza di sostanze chimiche pericolose, persistenti e bioaccumulabili.

2 In particolare per le acque marino costiere, si richiede di abbinare alla determinazione dei parametri di base sulla matrice acquosa, indagini associate al sedimento ed al biota e si indica il mollusco bivalve Mytilus galloprovincialis, tra le possibili specie bersaglio per i test di bioaccumulo sul macrobenthos. Per le acque dolci interne si indica invece il mollusco mitilide Dreissena polymorpha (Zebra mussel). Le indagini di laboratorio sulle acque, di tipo ecotossicologico e chimico (secondo quanto previsto dal Programma di Formazione Il mollusco Mytilus galloprovincialis quale indicatore biologico per la valutazione della qualità delle acque marine e di transizione e dei sedimenti ) sono riferite a campioni prelevati a cadenza predefinita, mentre sarebbe importante poter condurre indagini su campioni prelevati simultaneamente al verificarsi delle condizioni di criticità. L inquinamento infatti, sia di origine antropica che naturale è, nella maggior parte dei casi, un fatto accidentale e quindi non prevedibile. Un sistema per il controllo delle variazioni in tempo reale è dato dal monitoraggio strumentale in continuo che però è generalmente limitato ai soli parametri chimico-fisici. Il recente sviluppo di sistemi per il monitoraggio biologico o Biological Early Warning Systems (BEWS) fornisce un prezioso strumento per la segnalazione in tempo reale delle situazioni di criticità. La caratteristica del monitoraggio biologico è quella di utilizzare organismi viventi come sensori, in grado di segnalare (preallarme biologico), in tempi molto rapidi (minuti) l insorgenza di una condizione di sofferenza o danno per l organismo stesso. Condurre campionamenti a fronte di segnali di preallarme biologico consentirebbe di effettuare indagini mirate e più efficaci per individuare le cause che sono alla base delle situazioni di criticità. 2- Obiettivi del percorso formativo L obiettivo principale del progetto, di durata triennale, è la formazione di studenti in grado di corrispondere a quanto sotto esposto. Lo scopo generale del progetto è la messa a punto di un sistema per il rilevamento dei parametri necessari al monitoraggio e alla classificazione delle acque, in funzione degli obiettivi di qualità ambientale, basato su saggi ecotossicologici condotti su campioni prelevati in automatico, a seguito di un segnale di allarme biologico. In questo quadro generale il progetto prevede di predisporre: -un sistema per il rilevamento e la segnalazione delle situazioni di criticità ambientale e di simultanea raccolta di campioni acquosi; -saggi ecotossicologici e di bioaccumulo, condotti su batteria di organismi per una rapida caratterizzazione delle cause della crisi che consenta di indirizzare le analisi chimiche su acque e sedimenti. Lo schema riassuntivo delle azioni previste è riportato nella figura 1. L architettura del sistema di rilevamento delle emergenze sarà così costituita: -sistema di monitoraggio biologico con funzione di allarme -sonda multiparametrica per il monitoraggio chimico-fisico in continuo -campionatore automatico per il prelievo di acqua -sistema computerizzato in grado di acquisire i dati, mettere in relazione i diversi parametri, identificare l insorgenza di situazioni anomale, associare ad ogni evento una serie di azioni quali: modificare la frequenza di acquisizione dei dati, azionare l autocampionatore, inviare messaggi di allarme ad uno o più destinatari.

3 Condizioni critiche Allarme biologico Variazione della frequenza di registrazione dei dati della sonda Attivazione autocampionatore Invio di messaggio di allarme a diversi destinatari Campionamenti manuali mirati Adozione di eventuali contromisure Test tossicologici acuti su batterie di organismi Analisi chimiche Caratterizzazione delle cause scatenanti Nel corso delle attività del primo anno di progetto (a.s. 2005/06), uno degli aspetti importanti sviluppati è stato quello della salvaguardia dei corpi idrici dall inquinamento, in funzione del quale sono stati introdotti concetti fondamentali di Ecotossicologia per la difesa di ambienti acquatici. Altro aspetto importate trattato è stato il controllo dei parametri per la definizione delle acque; lo studio dei parametri ed il loro monitoraggio è avvenuto nei nostri laboratori applicando in pratica le conoscenze acquisite in teoria, in acquari allestiti da ARPA per il loro condizionamento finalizzato alla vita di organismi test. Nelle uscite al Parco del Delta del Po e ai laboratori ittiologici di ARPA, gli studenti hanno potuto analizzare il sistema di monitoraggio in diretta con controllo a distanza MOSSELMONITOR basato sulle risposte di organismi viventi come le cozze, e il conseguente controllo con sonde multiparametriche in caso di preallarme.

4 Gli studenti hanno elaborato al computer tutti i dati ottenuti dal monitoraggio degli acquari. Tale elaborazione fa parte integrante del Project-Work che ogni allievo ha presentato al termine delle attività progettuali. Calendario delle attività svolte nell a.s. 2005/06: 30/11/05 Presentazione del progetto, sala proiezioni Esperti dott. Modugno, Gelli, dott. Trentini referenti ARPA Assistenza :Barca, Gallini, Carantoni, Zamboni 11/11/05 Partecipazione al seminario sui lavori relativi al monitoraggio della Sacca di Goro, ridotto del Teatro Comunale, presentati da ARPA, Dip. di Biologia, Parco del Delta del Po. Accompagnatori: Barca, Gallini, Zamboni 05/12/05 Seminario tenuto dal dott. Modugno su elementi di base di Ecotossicologia I parte 15/12/05 Seminario tenuto dal dott. Modugno su elementi di base di Ecotossicologia II parte 26/01/06 Seminario tenuto dal dott. Modugno su Sonde Parametriche I parte, allestimento acquari 02/02/06 Seminario tenuto dal dott. Modugno su Sonde Parametriche II parte,controllo parametri acquari 08/02/06 Seminario tenuto dal dott. Modugno su Organismi Bersaglio I parte del modulo 13/02/06 Seminario tenuto dal dott. Modugno su Organismi Bersaglio II parte del modulo 16/03/06 Seminario tenuto dal dott. Modugno su Sonde Multiparametriche. Modulo monitoraggio ambientale, laboratori ARPA, classe IIIA Docenti accompagnatori:carantoni, Bergamini 24/03/06 Seminario tenuto dal dott. Modugno su Sonde Multiparametriche. Modulo monitoraggio ambientale, laboratori ARPA, classe IIIB Docenti accompagnatori: Barca, Piva 02/03/06 Visita guidata alla Sacca di Goro e alle Valli di Comacchio Esperti: dott. Modugno, F. Gelli di ARPA Docenti accompagnatori: Bergamini, Carantoni, Piva, Caniatti 15/02/06 Interpretazione dei protocolli d analisi. Docente prof.ssa Barca, IIIA e IIIB 22/02/06 01/03/06 15/03/06

5 11/04/06 Seminario aspetti legislativi Docente prof.ssa Riemma, IIIA, IIIB 21/04/06 26/04/06 20/05/06 Presentazione del progetto a tutte le classi della specializzazione e alle loro famiglie nell ambito del percorso di informazione e visibilità che il corso di chimica da tempo attua Docenti organizzatori : Barca, Gallini, Rubino. 26/10/06: Visita guidata all acquario di Cattolica, parco Le navi Docenti accompagnatori Zamboni, Piva, Rubino Gennaio, Febbraio, Marzo, Aprile, Maggio, Settembre, Ottobre 2006: nei mesi di gennaio- febbraio- marzo-aprile- maggio sono state sviluppate attività teoriche e sperimentali, relativamente ai protocolli d analisi, alle tecniche analitiche e di metodi di presentazione dei risultati Le attività sono state programmate e sviluppate dai docenti delle discipline: Barca, Piva, Carantoni, Bergamini, Zamboni e Forlani. Maggio, Settembre, Ottobre 2006: Stesura del Project Work, lavoro individuale di ogni allievo Per lo sviluppo del Project-work si è valutato un carico orario per ciascun studente di 20 ore comprensive dell organizzazione dei materiali, dell interpretazione dei risultati e della stesura dell elaborato finale. Per i seminari tenuti all ITI e nei laboratori ARPA, per l uscita al Delta del Po e all acquario Le navi di Cattolica, per le attività svolte in istituto per lo sviluppo dei principi teorici, del monitoraggio degli acquari, dell elaborazione dati sono state impegnate complessivamente 90 ore per classe. Si allega alla presente relazione un CD contenente la presentazione in Power Point del progetto, i risultati finali dei monitoraggi e delle determinazioni sperimentali, il Project Work realizzato dagli studenti e le foto realizzate durante una uscita per campionamenti. Ferrara, 15 novembre 2006 I referenti del progetto A. Barca, C. Gallini, F. Zamboni