AZIONE 9 AGGIORNAMENTO DEL PERSONALE TECNICO UTILE AL PERSEGUIMENTO DEGLI OBIETTIVI Metodiche di indagine nei corsi d acqua montani

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1 PROGETTO ORDINARIO ECOIDRO USO DELL ACQUA E SALVAGUARDIA AMBIENTALE E DELLA BIODIVERSITÀ NEI BACINI DI ADDA, MERA, POSCHIAVINO E INN AZIONE 9 AGGIORNAMENTO DEL PERSONALE TECNICO UTILE AL PERSEGUIMENTO DEGLI OBIETTIVI Metodiche di indagine nei corsi d acqua montani 1

2 Università dell Insubria PROGETTO INTERREG USO DELL ACQUA E SALVAGUARDIA AMBIENTALE E DELLA BIODIVERSITÀ NEI BACINI DI ADDA, MERA, POSCHIAVINO E INN ECOIDRO AZIONE 9 AGGIORNAMENTO DEL PERSONALE TECNICO UTILE AL PERSEGUIMENTO DEGLI OBIETTIVI Metodiche di indagine nei corsi d acqua montani GENNAIO 2012 COORDINAMENTO PROF. GIUSEPPE CROSA

3 Sommario 1 PREMESSA DECRETO MINISTERIALE 8 NOVEMBRE 2010 N METODICHE DI INDAGINE E INDICATORI DI QUALITÀ AMBIENTALE DESCRIZIONE DELL HABITAT FLUVIALE Indice di Funzionalità Fluviale IFF Habitat Assessment Il rilevamento dei parametri idraulici, morfologici e del microhabitat fluviale Rilevamento delle unità di mesohabitat fluviale Caratterizzazione idromorfologica e degli habitat fluviali: metodo Caravaggio CARATTERIZZAZIONE DEL SUBSTRATO DI FONDO Valutazione dell embeddedness Caratterizzazione del substrato Analisi granulometrica del sedimento PARAMETRI IDRAULICI: LA MISURA DELLE PORTATE PARAMETRI CHIMICO-FISICI DELLE ACQUE Parametri di campo Parametri di laboratorio Solidi sospesi PARAMETRI BIOLOGICI Protocollo di campionamento dei macroinvertebrati bentonici Studio della comunità delle diatomee bentoniche Studio della comunità delle macrofite Studio della comunità ittica CONSIDERAZIONI OPERATIVE RELATIVE AL CONTESTO DELLE PROVINCIA DI SONDRIO DESCRIZIONE DELL HABITAT FLUVIALE RILEVAMENTO DEI PARAMETRI CHIMICO-FISICI STUDIO DELLA COMUNITÀ DEI MACROINVERTEBRATI BENTONICI STUDIO DELLA COMUNITÀ DELLE DIATOMEE BENTONICHE STUDIO DELLA COMUNITÀ ITTICA BIBLIOGRAFIA... 67

4 1 PREMESSA L Università dell Insubria ha partecipato in qualità di Partner al Progetto Interreg Italia-Svizzera Uso dell Acqua e Salvaguardia Ambientale e della Biodiversità nei Bacini di Adda, Mera, Poschiavino e Inn finalizzato a salvaguardare, gestire e valorizzare le risorse ambientali attraverso azioni quali la definizione di politiche e di interventi di pianificazione congiunta, la gestione del territorio e la sostenibilità ambientale, con particolare riguardo alle risorse idriche, e attraverso studi e interventi per la salvaguardia e la valorizzazione delle specie autoctone degli ecosistemi montani e lacustri. Gli obiettivi generali del progetto sono stati: la salvaguardia e il miglioramento della qualità degli ambienti acquatici la definizione di interventi del sistema idroelettrico al fine di incrementare la compatibilità ambientale il sostegno alla biodiversità legata agli ambienti acquatici il miglioramento della conoscenza e della fruizione sostenibile degli ambienti acquatici Gli obiettivi sopra esposti sono stati perseguiti attraverso i seguenti obiettivi specifici: la definizione di un quadro aggiornato e dettagliato delle caratteristiche naturali e delle criticità del reticolo idrografico provinciale la progettazione e la realizzazione di attività di gestione del sedimento presente nei bacini artificiali ad uso idroelettrico il controllo del rilascio dei Deflussi Minimi Vitali (DMV) e degli effetti ecologici ad essi associati la progettazione di interventi di miglioramento degli habitat fluviali la realizzazione di interventi sperimentali di miglioramento degli habitat fluviali gli interventi di reintroduzione e ripopolamento di specie acquatiche di interesse comunitario l allevamento e l immissione in natura di specie ittiche ad elevata valenza faunistica la formazione di personale tecnico utile al perseguimento degli obiettivi le iniziative didattico/divulgative sul tema degli ambienti acquatici, dei pesci e della pesca Il progetto ha avuto quale capofila italiano la Provincia di Sondrio e si è articolato in 11 azioni. L Università dell Insubria, attraverso il gruppo di lavoro del Prof. Giuseppe Crosa, è stata coinvolta in quattro diverse azioni: o o o Azione 1 Caratterizzazione degli ecosistemi acquatici provinciali, del complesso degli utilizzi della risorsa idrica e delle criticità presenti Azione 2 Studio delle dinamiche del trasporto solido che interessano i bacini di particolare rilievo e progettazione di interventi di rimozione Azione 8 Definizione di tecniche e indicatori per lo studio e la valutazione dei benefici prodotti dall introduzione dei DMV 1

5 o Azione 9 Aggiornamento del personale tecnico utile al perseguimento degli obiettivi In questo rapporto sono descritte le metodiche di raccolta ed elaborazioni dati utilizzate nel progetto ECOIDRO utili ai fini della citata Azione 9. Nello specifico il documento presenta: - i contenuti del DM 260/2010; - le metodiche di indagine utilizzate nel progetto; - le considerazioni specifiche connesse alla loro applicabilità nel contesto di studio; - i riferimenti bibliografici utilizzati. 2

6 2 DECRETO MINISTERIALE 8 NOVEMBRE 2010 N 260 Le attività di monitoraggio dei corpi idrici in questi anni sono state progressivamente aggiornate a seguito della Direttiva 2000/60, del D.lgs 152/2006 e di una serie di Decreti ministeriali che hanno nel tempo definito le modalità di valutazione della qualità ecologica dei corpi idrici. Il 7 febbraio 2011 è stato pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale il Decreto 8 novembre 2010, n. 260 del Ministero dell Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare. Il decreto introduce i criteri aggiornati per il monitoraggio e la classificazione dei corpi idrici superficiali e sotterranei e sostituisce integralmente l'allegato I alla parte III del D.Lgs. 152/06, modificando in particolare il punto Classificazione e presentazione dello stato ecologico", per renderlo conforme agli obblighi comunitari, attraverso l'inserimento di criteri tecnici per la classificazione dello stato dei corpi idrici. Secondo tale decreto (allegato I) per la definizione dello stato di qualità ecologica di un corpo idrico è necessaria la valutazione di elementi biologici e di elementi idromorfologici e chimico-fisici, a sostegno degli elementi biologici. In particolare, per quanto concerne i fiumi gli elementi che occorre indagare sono: Elementi biologici o Composizione e abbondanza della flora acquatica; o Composizione e abbondanza dei macroinvertebrati bentonici; o Composizione e abbondanza della fauna ittica con individuazione anche della struttura di età. Elementi idromorfologici o Volume e dinamica del flusso idrico; o Connessione con il corpo idrico sotterraneo; o Continuità fluviale; o Variazione della profondità e della larghezza del fiume; o Struttura e substrato dell alveo; o Struttura della zona ripariale. Elementi chimico-fisici o o o o o o Condizioni termiche; Condizioni di ossigenazione; Conducibilità; Stato di acidificazione; Condizioni dei nutrienti; Inquinamento da altre sostanze non appartenenti all elenco di priorità di cui è stato accertato lo scarico nel corpo idrico in quantità significative. 3

7 Per gli elementi biologici la classificazione si effettua sulla base del valore di Rapporto di Qualità Ecologica, ossia del rapporto tra valore del parametro biologico osservato e valore dello stesso parametro, corrispondente alle condizioni di riferimento per il tipo di corpo idrico in osservazione. Inoltre, per la valutazione dello stato ecologico di un corpo idrico è possibile selezionare gli elementi di qualità biologica, idromorfologica e chimico-fisica più sensibili alla pressione o pressioni significative alle quali i corpi idrici sono soggetti. Secondo tale normativa gli effetti principali dovuti ad una pressione di tipo idrologico, comportante la variazione nei livelli idrici in seguito ai prelievi e un regime di flusso modificato, si manifestano in primo luogo sul biota con una possibile modifica del sedimento (es. granulometria), alterazioni dei fenomeni di erosione e deposito, possibile incisione dell alveo e quindi con una complessiva alterazione degli habitat fluviali e delle comunità ad essi associate. Pertanto, gli elementi di qualità biologica più sensibili ad una pressione idrologica come il DMV risultano essere: le macrofite, i macroinvertebrati ed i pesci. Per una completa classificazione risulta opportuno indagare anche i parametri idro-morfologici e quelli chimico-fisici di base. Il presente decreto indica anche le frequenze di campionamento, nell arco di un anno, opportune per quanto riguarda i diversi elementi, che nel caso dei fiumi risultano essere: due volte per macrofite e diatomee, tre volte per i macroinvertebrati, una volta per i pesci, una volta per i parametri idromorfologici, tre volte per quelli chimico-fisici (in corrispondenza del campionamento dei macroinvertebrati). L utilizzo delle macrofite come elemento per stabilire la qualità biologica dei fiumi risulta essere facoltativo per quanto riguarda le idroecoregioni alpine. 4

8 3 METODICHE DI INDAGINE E INDICATORI DI QUALITÀ AMBIENTALE In questo capitolo sono presentate in modo dettagliato le metodologie di indagine che vengono impiegate per la valutazione della qualità ambientale nei corsi d acqua montani; particolare risalto sarà dato alle tecniche e agli indici previsti per la definizione delle condizioni ecologiche riportati nel DM 260/ Descrizione dell habitat fluviale Lo studio dell habitat fluviale, nel suo complesso, ha previsto l applicazione delle seguenti metodologie: Indice di Funzionalità Fluviale IFF; Habitat Assessment; rilevamento dei parametri idraulici, morfologici e del microhabitat fluviale; rilevamento delle unità di mesohabitat fluviale INDICE DI FUNZIONALITÀ FLUVIALE IFF L Indice di Funzionalità Fluviale IFF (AA. VV., 2007; 2003) rappresenta un evoluzione della scheda RCE-2 messa a punto da Siligardi & Maiolini (1993), rappresentante a sua volta un adattamento alla realtà dei corsi d acqua alpini e prealpini dello RCE ( Riparian, Channel and Enviromental Inventory ), elaborato da Petersen nel L IFF, ulteriormente aggiornato nella sua ultima versione del 2007, analogamente ai suoi progenitori, valuta le caratteristiche dell habitat fluviale e ripario ed è stato concepito per esprimere la qualità dell ecosistema fluviale in termini di livello di funzionalità idrobiologica del corso d acqua. La scheda (Tabella 1:) si compone di 14 domande che appartengono a 4 diverse categorie sulla base degli aspetti che prendono in esame. Nel loro complesso queste domande consentono di indagare tutte le principali componenti dell ecosistema fluviale, sia abiotiche che biotiche, per ciascuna delle quali vengono fornite 4 possibili risposte cui sono associati altrettanti punteggi. Una volta risposto alle domande, dalla somma dei singoli punteggi attribuiti si otterrà il punteggio finale per ciascuna sponda, al quale corrisponderà una classe di funzionalità fluviale (Tabella 2). La compilazione della scheda deve essere riservata ad operatori di provata esperienza nel campo dell ecologia fluviale: infatti, benché sia apparentemente di facile applicazione, il metodo presuppone adeguata preparazione scientifica, nonché capacità di osservazione e di ragionamento da parte del rilevatore. 5

9 Tabella 1: scheda IFF Domanda Sponda dx sx 1- Stato del territorio circostante Assenza di antropizzazione Compresenza di aree naturali e usi antropici del territorio Colture stagionali e/o permanenti; urbanizzazione rada 5 5 Aree urbanizzate Vegetazione presente nella fascia perifluviale primaria Compresenza di formazioni riparie complementari funzionali Presenza di una sola o di una serie semplificata di formazioni riparie Assenza di formazioni riparie ma presenza di formazioni comunque funzionali Assenza di formazioni a funzionalità significativa 1 1 2bis- Vegetazione presente nella fascia perifluviale secondaria Compresenza di formazioni riparie complementari funzionali Presenza di una sola o di una serie semplificata di formazioni riparie Assenza di formazioni riparie ma presenza di formazioni comunque funzionali 5 5 Assenza di formazioni a funzionalità significativa Ampiezza delle formazioni funzionali presenti in fascia perifluviale Ampiezza cumulativa delle formazioni funzionali maggiore di 30 m Ampiezza cumulativa delle formazioni funzionali compresa tra 30 e 10 m Ampiezza cumulativa delle formazioni funzionali compresa tra 10 e 2 m 5 5 Assenza di formazioni funzionali Continuità delle formazioni funzionali presenti in fascia perifluviale Sviluppo delle formazioni funzionali senza interruzioni Sviluppo delle formazioni funzionali con interruzioni Sviluppo delle formazioni funzionali con interruzioni frequenti o solo erbacea continua e consolidata o solo arbusteti a dominanza di esotiche e infestanti 5 5 Suolo nudo, popolamenti vegetali radi Condizioni idriche dell alveo Regime perenne con portate indisturbate e larghezza dell alveo > 1/3 dell alveo di morbida 20 Fluttuazioni di portata indotte di lungo periodo con ampiezza dell alveo bagnato < 1/3 dell alveo di morbida o variazione del solo tirante idraulico 10 Disturbi di portata frequenti o secche naturali stagionali non prolungate o portate costanti indotte 5 Disturbi di portata intensi, molto frequenti o improvvisi o secche prolungate indotte per azione antropica 1 6- Efficienza di esondazione Tratto non arginato, alveo di piena ordinaria superiore al triplo dell alveo di morbida 25 Alveo di piena ordinaria largo tra 2 e 3 volte l alveo di morbida (o, se arginato, superiore al triplo) 15 Alveo di piena ordinaria largo tra 1 e 2 volte l alveo di morbida (o, se arginato, largo 2 3 volte) 5 Tratti di valle a V con forte acclività dei versanti e tratti arginati con alveo di piena ordinaria < di 2 volte l alveo di morbida 1 7- Strutture di ritenzione degli apporti trofici Alveo con massi e/o vecchi tronchi stabilmente incassati (o presenza di fasce di canneto o idrofite) 25 Massi e/o rami con depositi di materia organica (o canneto o idrofite rade e poco estese) 15 Strutture di ritenzione libere e mobili con le piene (o assenza di canneto e idrofite) 5 Alveo di sedimenti sabbiosi o sagomature artificiali lisce a corrente uniforme 1 8- Erosione delle rive Poco evidente e non rilevante o solamente nelle curve Presente sui rettilinei e/o modesta incisione verticale Frequente con scavo delle rive e delle radici e/o evidente incisione verticale 5 5 Molto evidente con rive scavate e franate o presenza di interventi artificiali Sezione trasversale Alveo integro con alta diversità morfologica 20 Presenza di lievi interventi artificiali ma con discreta diversità morfologica 15 Presenza di interventi artificiali o con scarsa diversità morfologica 5 Artificiale o diversità morfologica quasi nulla 1 6

10 10- Idoneità ittica Elevata 25 Buona o discreta 20 Poco sufficiente 5 Assente o scarsa Idromorfologia Elementi idromorfologici distinti con successione regolare 20 Elementi idromorfologici distinti con successione irregolare 15 Elementi idromorfologici indistinti o preponderanza di un solo tipo 5 Elementi idromorfologici non distinguibili Componente vegetale in alveo bagnato Periphyton sottile scarsa copertura di macrofite tolleranti 15 Film perifitico tridimensionale apprezzabile e scarsa copertura di macrofite tolleranti 10 Periphyton discreto o (se con significativa copertura di macrofite tolleranti) da assente a discreto 5 Periphyton spesso e/o elevata copertura di macrofite tolleranti Detrito Frammenti vegetali riconoscibili e fibrosi 15 Frammenti vegetali fibrosi e polposi 10 Frammenti polposi 5 Detrito anaerobico Comunità macrobentonica Ben struttura e diversificata, adeguata alla tipologia fluviale 20 Sufficientemente diversificata, ma con struttura alterata rispetto a quanto atteso 10 Poco equilibrata e diversificata con prevalenza di taxa tolleranti all inquinamento 5 Assenza di una comunità strutturata; pochi taxa, tutti piuttosto tolleranti all inquinamento 1 Tabella 2: livelli di funzionalità dell IFF Valore di IFF Livello di funzionalità Giudizio di funzionalità Colore I Ottimo I-II Ottimo - buono II Buono II-III Buono - mediocre III Mediocre III-IV Mediocre scadente IV Scadente IV-V Scadente pessimo V Pessimo HABITAT ASSESSMENT L Habitat Assessment, messo a punto dall U.S.E.P.A. (Plafkin et al., 1989; Hayslip, 1993; Barbour & Stribling, 1996), è una metodologia che consente di effettuare una valutazione della qualità dell habitat fluviale e di tradurla in un punteggio. Tale protocollo prende in esame i principali parametri ambientali (10) relativi al micro e macrohabitat in alveo, alla morfologia fluviale e all habitat ripario, che determinano nel loro complesso l idoneità di un tratto di corso d acqua ad ospitare la comunità biologica acquatica. Ciascun parametro viene valutato secondo le indicazioni fornite da quattro categorie di giudizio prestabilite, a ciascuna delle quali corrisponde un determinato ambito di punteggio; la scelta del punteggio preciso entro tale ambito è affidata all esperienza dell operatore, in modo da garantire alla metodologia la massima flessibilità possibile nelle diverse situazioni d impiego. 7

11 Per ottenere il punteggio finale sarà sufficiente sommare i singoli punteggi attribuiti ad ogni parametro (i punteggi relativi alle due sponde andranno mediati); esso sarà poi confrontato, in termini percentuali, con il punteggio massimo possibile corrispondente alla situazione teorica migliore. La valutazione dell integrità dell habitat fluviale così ottenuta verrà espressa in 4 diverse classi. Tabella 3: scheda per l applicazione dell Habitat Assessment Cover / substrato colonizzabile OTTIMALE: Area di substrato colonizzabile da parte del macrobenthos e con rifugi per i pesci >70%; habitat stabili e in grado di essere pienamente colonizzati. BUONO: Area di substrato colonizzabile da parte del macrobenthos e con rifugi per i pesci 40-70%; adeguata presenza di habitat per il mantenimento delle popolazioni esistenti, accompagnati da zone non ancora mature per una piena colonizzazione. MEDIOCRE: Area di substrato colonizzabile da parte del macrobenthos e con rifugi per i pesci tra 20-40%; habitat adeguati alla colonizzazione presenti in misura inferiore alle attese; substrato 6-10 spesso alterato. PESSIMO: Area di substrato colonizzabile da parte del macrobenthos e con rifugi per i pesci 0-5 <20%. Embeddedness - Ricopertura del substrato con sedimento fine OTTIMALE: Ghiaia, ciottoli e massi circondati da sedimento fine meno del 25%. Disponibilità di spazi interstiziali. BUONO: Ghiaia, ciottoli e massi circondati da sedimento fine 25-50% MEDIOCRE: Ghiaia, ciottoli e massi circondati da sedimento fine 50-75% PESSIMO: Ghiaia, ciottoli e massi circondati da sedimento fine più del 75%. 0-5 Rapporto velocità / profondità OTTIMALE: Presenti tutte le 4 categorie, profonde-lente, basse-lente, profonde-veloci e basseveloci) BUONO: Presenti 3 categorie su 4; penalizzare maggiormente l assenza di acque basse e veloci MEDIOCRE: Presenti 2 categorie su 4; penalizzare maggiormente l assenza di acque basse-veloci 6-10 e basse-lente. PESSIMO: Presente 1 categoria su 4, generalmente lente-profonde. 0-5 Deposizione di sedimento OTTIMALE: Superficie del fondo interessata da barre o isole di sedimento <5% BUONE: Superficie del fondo interessata da barre o isole di sedimento 5-30%. Ridotta sedimentazione nelle pool. MEDIOCRE: Superficie del fondo interessata da barre o isole di sedimento 30-50%. Moderata 6-10 sedimentazione presso gli ostacoli alla corrente e nelle pool. PESSIMA: Superficie del fondo interessata da barre o isole di sedimento >50%. Elevata 0-5 sedimentazione, con riempimento quasi completo delle pool. Condizioni idriche dell'alveo OTTIMALE: alveo asciutto assente BUONE: alveo bagnato >75% alveo di morbida. Superficie del substrato esposto <25% MEDIOCRE: alveo bagnato 25-75% alveo di morbida. Superficie del substrato esposto dominante PESSIME: alveo bagnato <25% alveo di morbida. Acqua quasi assente e per lo più presente sotto 0-5 forma di pozze ferme. Alterazioni dell'alveo OTTIMALE: Assenza di canalizzazione e pavimentazioni; percorso dell alveo naturale BUONO: Presenza di canalizzazione e pavimentazioni antiche o solo parziali MEDIOCRE: Presenza di estesa canalizzazione, interessante 40-80% del tratto ed entrambe le 6-10 sponde. PESSIMO: Presenza di canalizzazione per oltre l 80% del tratto; sponde con argini in cemento, 0-5 alveo pesantemente alterato. Frequenza dei riffle OTTIMALE: Distanza riffe/ larghezza tratto < 7; diversità di habitat BUONA: Distanza riffe/ larghezza tratto 7-15; riffle poco frequenti MEDIOCRE: Distanza riffle/ larghezza tratto 15-25; presenza dei riffle occasionale PESSIMA: Distanza riffle/ larghezza tratto >25; acque piatte poco profonde e scarsità di habitat. 0-5 Stabilità delle sponde (dx/sx) OTTIMALE: Sponde stabili, erosione <5% BUONA: Sponde moderatamente stabili, erosione 5-30%

12 MEDIOCRE: Sponde piuttosto instabili, erosione 30-60%. Alto rischio di erosione durante le piene. 3-5 PESSIMA: Sponde instabili con molte zone in erosione e in frana, erosione >60%. 0-2 Vegetazione riparia (dx/sx) OTTIMALE: Copertura vegetale >90%, abbondanza di piante native e presenza di tutte le categorie di vegetali: alberi, cespugli ed erbe crescono indisturbati BUONA: Copertura vegetale 70-90%, presenza di piante native ma assente una categoria di vegetali. 6-8 MEDIOCRE: Copertura vegetale 50-70%, presenza evidente di zone alterate con suolo nudo o con 3-5 vegetazione pesantemente sfruttata. PESSIMA: Copertura vegetale <50%, elevato tasso di distruzione della vegetazione riparia. 0-2 Ampiezza della zona riparia (dx/sx) OTTIMALE: Ampiezza della fascia riparia > 18 m, assenza di impatti antropici nella zona BUONA: Ampiezza della fascia riparia m, limitati impatti antropici nella zona. 6-8 MEDIOCRE: Ampiezza della fascia riparia 6-12 m, presenza di impatti antropici nella zona. 3-5 PESSIMA: Ampiezza della fascia riparia <6 m, pesanti impatti antropici nella zona con distruzione 0-2 della zona riparia. Tabella 4: classi di valutazione secondo il protocollo Habitat Assessment Percentuale rispetto al Valutazione punteggio massimo (A) Situazione simile a quella di riferimento, integrità dell habitat ottimale 90% Presenza di moderate alterazioni, integrità dell habitat accettabile 75 88% Presenza di alterazioni, integrità dell habitat compromessa 60 73% Elevata presenza di alterazioni, integrità dell habitat gravemente 58% compromessa (a) Nel caso in cui la percentuale ottenuta ricada al di fuori degli intervalli indicati, l attribuzione della valutazione dovrà essere fatta dall operatore sulla base della sua esperienza e di eventuali altre indicazioni disponibili sulla qualità ambientali del tratto fluviale esaminato IL RILEVAMENTO DEI PARAMETRI IDRAULICI, MORFOLOGICI E DEL MICROHABITAT FLUVIALE La caratterizzazione idraulico - morfologica dei tratti fluviali è avvenuta attraverso la misurazione in sezioni campione dei dati di larghezza dell alveo bagnato, profondità dell acqua e velocità della corrente secondo lo schema sotto riportato; gli ultimi due parametri, insieme alla tipologia di substrato, costituiscono il cosiddetto microhabitat fluviale. Figura 1: punti di misurazione della velocità e profondità dell acqua MISURA DI PROFONDITÀ PUNTO DI MISURA DI VELOCITÀ SEZIONE TRASVERSALE La profondità sarà misurata mediante apposita asta graduata in cm. 9

13 La misurazione della velocità è stata effettuata lungo le verticali all interno dell alveo bagnato (Figura 1) mediante correntometro. In acque profonde fino a 75 cm è possibile stimare il valore della velocità media sulla colonna d acqua con una singola misura fatta alla profondità del 60% rispetto alla profondità totale. In acque a maggiore profondità si eseguono in genere due misure (una al 20% e un altra all 80% della totale), che vengono poi mediate; nel caso di acque particolarmente turbolente e profonde è consigliabile fare tre misure (al 20%, al 60% e all 80% della profondità totale) e poi mediarle secondo la formula: Vm = dove V m = velocità media; ( v v v 0. 2 ) 4 v 0.8 = velocità misurata all 80% della distanza dalla superficie; v 0.6 = velocità misurata al 60% della distanza dalla superficie; v 0.2 = velocità misurata al 20% della distanza dalla superficie. I valori di velocità per ciascuna verticale nell alveo bagnato sono inserite come valore in m/s nella colonna Vel nella finestra «Coordinate data» RILEVAMENTO DELLE UNITÀ DI MESOHABITAT FLUVIALE Le caratteristiche morfologiche e idrauliche di un torrente sono elementi determinanti per la possibilità di colonizzazione da parte delle comunità biologiche e in particolare della fauna ittica, il cui svolgimento dell intero ciclo vitale (alimentazione, accrescimento, riproduzione) richiede la presenza di diverse tipologie di habitat fluviale. Dal punto di vista della ecologia fluviale è particolarmente interessante lo studio della morfologia di un corso d acqua a livello di mesohabitat, cioè su una scala spaziale nell ordine della decina di metri, e con una durata temporale dell ordine della decina di anni; gli elementi di mesohabitat, detti anche unità morfologiche, sono riconducibili a quattro tipologie fondamentali (White, 1973; Bisson et al., 1982; Marcus et al., 1990; Mc Cain et al., 1990): pool: raggruppa le tipologie caratterizzate da velocità di corrente moderata, acque relativamente profonde, fondo costituito da sedimento fine; riffle: indica tratti con corrente veloce, acqua poco profonda e substrati grossolani e duri. step pool: rapide disposte a scalinata, dove piccole pozze, poco profonde e posizionate dietro gruppi di massi, si susseguono alternativamente a corti tratti a pendenza più accentuata che vanno a formare delle piccole cascatelle; cascade: si riferisce a tutti quei tratti che non possono ospitare stabilmente pesci in quanto la velocità di corrente è eccessiva o la profondità d acqua troppo scarsa; si tratta in genere di tratti con elevata pendenza, vere e proprie cascate o schiene di roccia viva, che spesso sono associati a discontinuità dell alveo non superabili dai pesci. 10

14 I riffle hanno caratteristiche idraulico - morfologiche (acque veloci e ossigenate, substrato grossolano che è ricco di interstizi e offre un ampia superficie per la crescita del periphyton) particolarmente idonee alla colonizzazione da parte dei macroinvertebrati bentonici, e sono pertanto aree preferenziali per l attività alimentare dei pesci, della cui dieta il macrobenthos è componente fondamentale. Essi rivestono, inoltre, una notevole importanza per l attività riproduttiva di numerose specie ittiche (p.e. trote e temoli), le cui uova vengono deposte in substrati ghiaiosi e necessitano di un buon ricambio d acqua; in tali aree si possono verificare temporanei addensamenti di individui adulti maturi nel periodo riproduttivo. Il valore biologico assoluto di un riffle dipenderà dalle sue caratteristiche: un tratto con fondo ciottoloso sarà meno favorevole alla riproduzione, ma potrà offrire più rifugi e maggiore disponibilità di macroinvertebrati, rispetto ad uno con fondo ghiaioso, più adatto invece alla frega. Le pool forniscono rifugio dai predatori aerei e terrestri ai pesci di taglia maggiore, in particolare a quelli che fanno uso di tane come gli individui adulti di trota, che non trovano ripari idonei nelle acque basse dei riffle. In corsi d acqua soggetti a notevoli riduzioni di portata, la presenza di pool con un sufficiente volume d acqua di riserva è fondamentale per garantire la sopravvivenza della fauna ittica nei periodi di magra, durante i quali le tipologie come i riffle possono essere soggette ad asciutte. Anche per le pool le diverse caratteristiche che le definiscono, quali la profondità massima e la presenza di rifugi, saranno determinanti nel definire il valore biologico che esse rivestono; è ovvio che una pool molto profonda sarà più importante per la sopravvivenza dei pesci rispetto ad una pool più bassa. Alcune pool, inoltre, terminano con una zona di acque veloci e poco profonde, mostrando una conformazione tale da consentire la riproduzione delle trote grazie alla possibilità di ospitare al contempo i riproduttori e la zona di frega. Sulla base di quanto esposto appare evidente che un habitat fluviale ottimale dovrà essere caratterizzato da un elevato grado di diversità idraulico - morfologica al suo interno: sarà necessaria la presenza di zone a riffle dove sia possibile svolgere l attività alimentare e la deposizione delle uova, ma anche di pool ad esse contigue e collegate (dal punto di vista della percorribilità ittica), dove gli adulti possano trovare rifugio. La presenza di cascade può essere un fattore limitante per lo sviluppo della fauna ittica in un tratto di corso d acqua, se ne determinano una eccessiva frammentazione dal punto di vista della percorribilità ittica (specialmente se si interpongono tra aree di frega e aree abitate dai riproduttori) o qualora ne rappresentino una vasta superficie, che di fatto non è disponibile alla colonizzazione da parte dei pesci. Operativamente la mappatura del mesohabitat è avvenuta identificando le singole unità morfologiche e misurandone lunghezza e larghezza media, tramite telemetro o corda metrata. La composizione del mesohabitat è espressa in termini di percentuale di superficie rappresentata per ciascuna tipologia di unità morfologica. Nei casi in cui non sia possibile percorrere il corso d acqua, si potrà fornire una stima descrittiva della presenza delle diverse tipologie, con un report fotografico a supporto di quanto riportato. 11

15 Figura 2: schematizzazione delle principali tipologie di unità morfologiche di mesohabitat riffle, pool e run R I F F L E P O O L D I R E Z I O N E C O R R E N T E D E L L A R U N RIFFLE POOL RUN CARATTERIZZAZIONE IDROMORFOLOGICA E DEGLI HABITAT FLUVIALI: METODO CARAVAGGIO Il metodo CARAVAGGIO (Core Assessment of River habitat VAlue and hydro-morphological condition) è un protocollo di raccolta dati per il rilevamento delle caratteristiche idromorfologiche e degli habitat fluviali nato come evoluzione del metodo inglese River Habitat Survey (RHS) e suo adattamento alle caratteristiche degli ambienti fluviali dell Europa meridionale e mediterranea in particolare. Il metodo consente il rilevamento di un ampia gamma di caratteristiche idromorfologiche e di habitat, soddisfacendo i requisiti della Direttiva Quadro europea sulle Acque (WFD: EC, 2000/60). È prevista infatti, la registrazione di informazioni che variano dalla tipologia vegetazionale e di uso del territorio, alla tipologia di substrato e flusso rilevati nel canale, alle caratteristiche di deposito/erosione di alveo e sponde, alla presenza di specifiche alterazioni morfologiche (e.g., risezionamento rive e canale, ponti, briglie). Nelle pagine seguenti si riportano le schede da campo e le relative chiavi applicative utili per la compilazione. 12

16 Figura 3: Caravaggio 2005 pagina 1 13

17 Figura 4: Caravaggio 2005 chiave applicativa alla pagina 1 14

18 Figura 5: Caravaggio 2005 pagina 2 15

19 Figura 6: Caravaggio 2005 chiave applicativa alla pagina 2 16

20 Figura 7: Caravaggio 2005 pagina 3 17

21 Figura 8: Caravaggio 2005 chiave applicativa alla pagina 3 18

22 Figura 9: Caravaggio 2005 pagina 4 19

23 Figura 10: Caravaggio 2005 chiave applicativa alla pagina 4 20

24 L informazione ottenuta mediante l applicazione del CARAVAGGIO potrà aiutare nell interpretazione dei dati biologici consentendo e.g. di effettuare confronti tra i dati relativi all analisi delle comunità di macroinvertebrati, macrofite e pesci e la qualità e diversità degli habitat. Inoltre, il metodo permette da un lato di effettuare delle correlazioni dirette tra la presenza di determinate caratteristiche idromorfologiche e le comunità biologiche e, dall altro, di calcolare indici sintetici di qualità. Le informazioni vengono rilevate lungo un tratto fluviale di 500 m lungo 10 transetti trasversali (spotcheck), equidistanti. Il rilevamento viene completato da una sezione che considera il totale del tratto analizzato (sweep-up). Il metodo prevede la possibilità di raccogliere circa 1500 singole informazioni per ogni sito campionato, cui vanno sommati insiemi opzionali di dati riguardanti le caratteristiche di micro-habitat che possono portare a qualche centinaio di informazioni aggiuntive per ogni sito caratterizzato. Un metodo analitico di tali caratteristiche necessita di uno strumento per l archiviazione dell informazione raccolta. Il software CARAVAGGIOsoft è una base dati relazionale che archivia i dati e può produrre output di dati grezzi ed elaborati. Una sezione del database è espressamente sviluppata per raccogliere i dati di microhabitat fluviale e contiene, inoltre, opportune routine per il calcolo automatico di indicatori sintetici dell informazione raccolta (HQA Habitat Quality Assessment, HMS Habitat Modification Score e LRD Lentic-lotic River Descriptor). La semplicità di utilizzo per l utente ha costituito un aspetto importante nello sviluppo del software CARAVAGGIOsoft. Le maschere di inserimento riproducono fedelmente le schede utilizzate sul campo e tutti i campi nei quali è previsto l inserimento dati sono provvisti di funzionalità volte alla velocizzazione dell operazione e alla limitazione delle possibilità d errore. 3.2 Caratterizzazione del substrato di fondo Nell ambito della valutazione del substrato di fondo dei corsi d acqua sono state impiegate due metodiche: una relativa alla valutazione del grado di infiltrazione del materiale fine (Embeddedness); l altra riguarda un approccio per la valutazione della granulometria superficiale del substrato VALUTAZIONE DELL EMBEDDEDNESS Per documentare e quantificare l effetto che le fluitazioni hanno sull alveo, in termini di deposizione di sedimento, si effettuano dei sopralluoghi, pre e post svaso, durante i quali si raccolgono dati fotografici e campioni di substrato fluviale. Attraverso il rilievo fotografico è possibile determinare visivamente i cambiamenti macroscopici, identificando qualitativamente i depositi di sedimento più rilevanti. Questo richiede una procedura abbastanza semplice e veloce, che prevede di marcare con spray alcuni elementi grossolani dell alveo (non devono essere rimossi dalle condizioni 21

25 idrologiche della fluitazione) in diverse posizioni dell alveo e lungo le rive; tali punti sono poi fotografati prima e dopo l evento, in modo di disporre di fotografie confrontabili della medesima porzione di alveo per valutare l eventuale accumulo di sedimento. Per una valutazione quantitativa del deposito di materiale fine interstiziale e del cambiamento della composizione granulometrica del materiale costituente il fondo, si possono invece utilizzare il metodo Mc Neil (McNeil e Ahnell, 1964) oppure una procedura derivante dalla sua semplificazione. Il metodo Mc Neil consiste, essenzialmente, nell infissione di un tubo metallico di dimensioni note all interno del letto dell alveo e nel prelievo di alcuni campioni. Lo strumento utilizzato (Figura 11) è un grosso tubo cilindrico in materiale plastico, forato sul fondo; nel foro è inserito un altro tubo cilindrico in acciaio concentrico al precedente (diametro 13.5 cm). Una volta inserito il cilindro metallico nel letto del torrente, si aspetta che l acqua risalga fino al livello del tirante idraulico locale, e quando il liquido è in quiete si procede con il campionamento. Per applicare questo metodo la portata in alveo deve essere tale da permettere all operatore di attraversare in sicurezza il corso d acqua. Questo è generalmente possibile per i torrenti montani, dove la portata regolata dalla presenza a monte derivazioni o dighe. Figura 11: campionamento di substrato con il metodo Mc Neil La procedura completa consiste nel prelievo dall interno del tubo di un campione del materiale solido presente sul fondo e successivamente, dopo aver agitato il fondo, un campione di acqua contenente il sedimento più fine. Prima di raccogliere quest ultimo è necessario misurare l altezza di acqua presente nel tubo in modo da poter calcolare, per proporzione rispetto al volume del campione preso, la quantità totale di sedimento fine presente nel volume liquido. Tale quantità è relativa ad un area pari all area del tubo infisso nell alveo, per proporzione si calcola la quantità presente in un m 2. In ogni punto si determina, quindi, la quantità di sedimento fine presente, espressa in g/m 2. 22

26 La procedura semplificata permette di valutare solamente la quantità di materiale fine presente sul fondo: viene raccolto e analizzato solamente il campione di acqua contenente il sedimento fine (e non il campione del materiale solido di pezzatura maggiore che costituisce il fondo). Una volta definito il tratto da monitorare, durante il sopraluogo prefluitazione vengono eseguite delle mappature topografiche di base per poter ritrovare successivamente le sezioni e i punti monitorati. In corrispondenza dei punti di campionamento il livello idrico deve essere tale da non causare, nella fase di infissione del tubo, la fuoriuscita dell acqua dal tubo interno dello strumento. Se ciò avviene non si è più in grado di determinare la quantità di materiale fine presente sul fondo. Questo può essere un problema in fase di postfluitazione poiché in corrispondenza di qualche punto il tirante potrebbe essere superiore rispetto a prima della fluitazione, a causa di un incremento di portata oppure di fenomeno di erosione. Prima di effettuare il sopralluogo post fluitazione è necessario quindi verificare che la portata in alveo sia pari o inferiore a quella del campionamento prefluitazione. In alcuni casi il punto non può essere monitorato dopo la fluitazione perché, a causa di una modificazione morfologica della sezione, il punto si trova in una zona asciutta. Qualora un punto di una sezione non si riuscisse a campionare, per i motivi appena descritti, occorre individuarne un altro sulla stessa sezione, il più vicino possibile, dove effettuare il monitoraggio. Raccolti i campioni del materiale di fondo e di acqua torbida (nel quale è presente il materiale fine) questi vengono analizzati in laboratorio. I campioni del materiale di fondo sono essiccati in stufa a 105 C e poi analizzati mediante analisi granulometr ica per setacciatura (vedi paragrafo ) Per poter confrontare le curve granulometriche del materiale di fondo senza l influenza degli elementi più grossolani (p.e. particelle di ghiaia), questi possono essere rimossi. Nei campioni di acqua torbida è possibile separare la frazione dei solidi sedimentabili da quella dei solidi non sedimentabili (vedi paragrafo 3.5.3). Questa procedura non permette però di caratterizzate la granulometria del sedimento. In alternativa, una volta determinato il volume del campione, lo stesso è stato lasciato sedimentare per una settimana e quindi viene misurata la quantità di solidi totali presenti nel campione. Il sedimento è stato poi setacciato in modo da determinarne la composizione granulometrica. Essendo esigua la quantità di sedimento di ciascun campione, sono stati selezionati tre setacci di diametro 0.063mm, 0.125mm e 0.25mm con cui fare la setacciatura. La procedura completa, più onerosa dal punto di vista delle analisi di laboratorio, è molto utile se il sedimento fluitato è prevalentemente di tipo sabbioso. Se il sedimento fluitato è invece prevalentemente di tipo limoso-argilloso, è più utile intensificare il numero di punti di campionamento applicando solamente la procedura semplificata CARATTERIZZAZIONE DEL SUBSTRATO Il substrato è l insieme degli elementi che compongono il letto del fiume, ciascuno dei quali definito dalla propria granulometria. Il modo più semplice per valutare le granulometrie è quello della stima 23

27 visiva nell intorno del punto dove è posizionata ciascuna verticale. L osservazione del substrato è facilitata alle basse portate, con acque limpide e fondo ben visibile o in parte esposto. Se le acque sono troppo torbide è necessario prelevare campioni di substrato con un apposita benna, avendo cura di non perdere materiale fine, per non falsare la valutazione del grado di riempimento del substrato. La raccolta dà una buona stima delle parti più grossolane, anche se può essere problematica perché altera la disposizione del particolato. Esistono comunque altri metodi che permettono di fare osservazioni anche in cattive condizioni (ad esempio view box, view tube, dei visori trasparenti in plexiglass per vedere sotto il pelo dell acqua). Un altro metodo consiste nel posizionamento sul fondo di un apposita cornice metallica graduata che viene fotografata e consente di stimare successivamente in laboratorio le classi granulometriche (la classe di appartenenza dipende dalla lunghezza della particella di substrato, come riportato nella Tabella 5, misurata rispetto all asse più lungo). In Tabella 5 è presentato un sistema di classificazione del substrato utilizzato dall USGS. Tabella 5: sistema di classificazione delle diverse granulometrie del substrato (Bovee, 1995) e definizione degli assi per la misurazione di una particella di substrato (da Bunte & Abt, 2001) Descrizione del substrato Dimensioni Detrito e materiale organico - Argilla - Fango Sabbia Ghiaia Ciottoli Massi <0.062 mm mm 2-64 mm mm mm Letto roccioso - Il Pebble Count (Wolman, 1954) è un altro metodo per la determinazione speditiva delle dimensioni del materiale d alveo, appropriata per sedimento perlopiù grossolano, quale quello prevalente nei torrenti oggetto di indagine. Deve essere effettuato in condizioni di bassa portata in modo da poter attraversare l alveo. Il campionamento consiste nella misura dell asse intermedio di 100 granuli raccolti sul fondo dell alveo in corrispondenza di fissate sezioni oppure attraversando l alveo a zig-zag. La curva granulometrica che si ottiene è basata non su una percentuale in peso, ma su una percentuale di area dell alveo coperta da granuli di una data dimensione. Il limite principale del metodo consiste nell impossibilità di descrivere in dettaglio la frazione di diametro inferiore ai 2mm. La misura dell asse intermedio delle particelle è stata effettuata in campo con l ausilio del normografo. Questa tecnica di caratterizzazione del materiale di fondo permette di quantificare la presenza di ciottoli e massi nell alveo quindi integra l informazione granulometrica ottenuta con la procedura completa del Mc Neil. 24

28 Figura 12: Normografo utilizzato per il Pebble Count ANALISI GRANULOMETRICA DEL SEDIMENTO I campioni di sedimento vengono analizzati in laboratorio mediante analisi granulometrica: le particelle costituenti il sedimento vengono raggruppate in diverse classi di grandezza, per ciascuna classe viene poi determinata la percentuale in peso che deve essere riferita al peso secco del campione iniziale. I dati forniti dall analisi granulometrica vengono rappresentati in diagrammi semilogaritmici dove per ogni diametro del setaccio considerato, si riporta la percentuale in peso della frazione più fine (percentuale di passante) o di quella più grossolana (percentuale di trattenuto). Analisi granulometrica per setacciatura L analisi granulometrica per setacciatura utilizza una serie di setacci, con maglie crescenti, in modo da separare il sedimento in gruppi omogenei per dimensione. Tabella 6: Serie di setacci adottati dalle Norme ASTM Denominazione Apertura (mm) /4" /8 9.5 No No No No

29 Denominazione Apertura (mm) No No No Qui di seguito si descrive brevemente il metodo A delle Norme ASTM: Si essicca il campione a C e lo si pesa (F igura 13). Figura 13 Pesatura del campione Utilizzando il setaccio N 10 della serie ASTM (2mm), si separa la frazione fine da quella grossolana trattenuta (> 2mm). Per mezzo di mortaio e pestello si effettua la frantumazione della frazione trattenuta in modo da separare le eventuali aggregazioni di particelle, si passa nuovamente al setaccio N 10 la frazione tratt enuta e la si aggiunge al passante precedente. Si lava la frazione trattenuta al setaccio N 10 (per non sovraccaricare il setaccio si procede per frazioni successive di peso non superiori a 200g), la si essicca e la si pesa. Il peso ottenuto rappresenta la parte grossolana del campione. Si vaglia la frazione grossolana adottando le corrispondenti serie di setacci, fino al setaccio N 10 (Figura 14). Si prende nota del peso di ciascu na frazione trattenuta al corrispondente setaccio. Si mescolano uniformemente le frazioni passanti al setaccio N 10 e si procede alla quartatura in modo da ottenere un campione del peso minimo di 115g, se il materiale si presenta sabbioso, e di 70g se limoso-argilloso. Si distrugge la parte organica per ignizione portando il campione a 400 C per 2 ore (3 ore dall accensione della muffola). Si pesa il campione. Si trasferisce il campione in una bacinella, lo si ricopre con acqua e lo si lascia riposare in modo che si saturi. 26

30 Figura 14: Operazione di setacciatura mediante traballatore (Sx), serie di setacci ASTM (Alto Dx) e risultato della setacciatura (Basso Dx) Si setaccia a umido il materiale utilizzando il setaccio N 230 (0.063mm) (Figura 15). Per far questo si sistema il setaccio N 230 sul fondo di un a bacinella pulita, si versa l acqua del campione saturato e si aggiunge una certa quantità di acqua pulita, sufficiente a realizzare un livello di mm al di sopra delle maglie del setaccio. Si trasferisce sul setaccio N 230 il materiale saturato, spargendolo sul setacc io poco alla volta e si spezzano con le dita gli eventuali grumi rimasti in modo da far passare la frazione fine. Si solleva il setaccio al di sopra della bacinella e si completa l operazione di lavaggio utilizzando una certa quantità di acqua pulita (si è utilizzato uno spruzzino). Si trasferisce il materiale, trattenuto al setaccio, in un altra bacinella e si ripete l operazione di lavaggio su un altra parte del campione. Si essicca il materiale trattenuto in stufa. Si prende nota del peso. Si setaccia adottando le corrispondenti serie di setacci, dal N 14 (1.4mm) f ino al setaccio N 230. Si prende nota del peso di ciascuna frazione trattenuta al corrispondente setaccio. Si recupera il materiale passato al setaccio N 230 durante la fase di lavaggio (si lascia decantare e poi si sifona l acqua e si fa essiccare in stufa) e lo si aggiunge alla frazione passante al setaccio N 230, ottenuta al punto prece dente, in modo da poterlo utilizzare per l analisi aerometrica. 27

31 Per campioni con elevata percentuale di materiale limoso-argilloso si setaccia a umido e si filtra il materiale direttamente sul setaccio N 230 dopo aver distrutto il materiale organico. Figura 15: Fase di setacciatura ad umido e fase di essicazione mediante stufa a 105 Analisi granulometrica della frazione fine: metodo del densimetro La distribuzione granulometrica delle particelle con diametro inferiore a mm (secondo le Norme ASTM), oppure a mm (secondo le Norme BS, AFNOR) viene determinata indirettamente, misurando la velocità di caduta delle particelle. La lettura viene effettuata tramite un densimetro. La procedura utilizzata viene brevemente descritta qui di seguito: Si riempie la vasca autotermoregolante con acqua (distillata se possibile) e la si porta a temperatura costante. Si pesa 50 g di materiale passante il setaccio da mm (essiccato in stufa a 110 C per 24 ore e, per eliminare la sostanza organica a 400 C per 2 ore). Lo si mette a bagno in un beaker da 250 cc con 125 ml di soluzione di antiflocculante (soluzione al 4% di esametafosfato di sodio). Si lascia saturare il materiale per ore, rimescolando ogni tanto con una bacchetta di vetro. Si trasferisce il materiale nella coppa disperdente dell agitatore meccanico. Utilizzando una spruzzetta di plastica, si lava il beaker con acqua distillata e la si versa nella coppa in modo da non perdere alcuna particella di terreno. Si porta il livello della miscela al di sopra della metà dell altezza della coppa stessa aggiungendo acqua distillata. Si introduce il cestello e si fa miscelare per 5 minuti. Si versa il contenuto della coppa nel cilindro graduato, facendo attenzione a sciacquare bene con acqua distillata. Si aggiunge acqua distillata al cilindro fino a 1000 cc. Si immerge il cilindro graduato contenente la miscela nella vasca autotermoregolante e si attende che la temperatura interna del cilindro si sia uniformata a quella del bagno termostatico. Si chiude superiormente il cilindro (con una mano o del parafilm) e si agita il campione energicamente per 1 minuto, capovolgendolo più volte. Si posa il cilindro e si aziona il cronometro. Fare attenzione a non disturbare il cilindro durante la prova. Si introduce il densimetro e si legge la densità (R) dopo 1 minuto e dopo 2 minuti lasciando il densimetro immerso nella soluzione e si misura la temperatura. Si riportano le misure di 28

32 densità e temperatura in tabella. È necessario introdurre il densimetro gradualmente (non lasciandolo cadere liberamente) secondi prima di ciascuna lettura e mantenerlo all incirca nella posizione di equilibrio, cercando di disturbare il campione il meno possibile. La lettura si effettua sul bordo superiore del menisco. Si misura la densità e la temperatura dopo 4, 8, 15, 30, 60 (1 ora), 120 (2 ore), 240 (4 ore), 480 (8 ore), 1440 minuti (24 ore) e oltre. Tra una misura e l altra si toglie il densimetro dalla miscela, lo si lava ed asciuga. Il test termina quando tutto il materiale si deposita. Generalmente può ritenersi conclusa dopo ore. Con un apposita procedura di calcolo è possibile legare la densità letta sul densimetro al diametro e alla percentuale in peso delle particelle presenti in sospensione nel cilindro nei vari tempi. 3.3 Parametri idraulici: la misura delle portate La rilevazione della velocità di corrente si esegue seguendo le indicazioni delle norme UNI EN ISO 748:2003, utilizzando lo strumento Sonteck/YSI FlowTracker (correntometro a effetto Doppler). Figura 16: misurazione della velocità e profondità dell acqua 3.4 Parametri chimico-fisici delle acque In questo paragrafo vengono presentate le metodiche di indagine chimico-fisico delle acque utilizzate nel progetto ECOIDRO, distinte fra quelle di campo e quelle di laboratorio. 29

33 3.4.1 PARAMETRI DI CAMPO Il campionamento delle acque viene condotto congiuntamente al campionamento degli elementi biologici, in quanto la determinazione dei parametri chimico-fisici di tipo generale sono di supporto all interpretazione dei risultati ottenuti nel monitoraggio biologico. Direttamente sul campo, tramite la sonda multiparametrica portatile YSI Professional Plus, dotata di barometro incorporato, è possibile misurare i seguenti parametri: temperatura ( C); concentrazione di ossigeno (mg/l); percentuale di saturazione di ossigeno (%); conducibilità elettrica (µs/cm); ph (unità); salinità (%NaCl). Figura 17: sonda multiparametrica portatile YSI Professional Plus. 30

34 3.4.2 PARAMETRI DI LABORATORIO Per il campionamento, il trasporto e la conservazione dei campioni di acqua, si osservano le indicazioni metodologiche presenti nel documento APAT/IRSA-CNR, 2003 e APAT, I campioni di acqua si raccolgono in bottiglie di polietilene, trattate con acido cloridrico, si conservano in frigorifero e si sottopongono ad analisi entro 24h dal campionamento. In laboratorio le metodiche analitiche utilizzate sono spettrofotometriche, mediante lo spettrofotometro marca HACH-LANGHE modello DR3800 con kit di analisi dedicati preconfezionati in cuvette test in tube. La maggior parte delle metodiche corrispondono a quelle previste dall APAT-IRSA/CNR, del 2003; solamente l azoto nitrico e il BOD 5 non rientrano nelle metodiche ufficiali. Fosforo ortofosfato: IRSA 4110 del 2004 (APAT-IRSA/CNR, 2003) metodo A1. Principio: ioni fosfati formano in soluzione acida con ioni molibdato e antimonio un complesso antimonil-fosfomolibdato che con acido ascorbico si riconduce in blu fosfomolibdato (limite strumentale mg/l). Fosforo totale: IRSA 4110 del 2004 (APAT-IRSA/CNR, 2003) metodo A2. Principio: preliminare trasformazione di tutti i composti del fosforo, organici ed inorganici, a orto fosfati mediante idrolisi; successivamente gli ioni fosfati formano in soluzione acida con ioni molibdato e antimonio un complesso antimonil-fosfomolibdato che con acido ascorbico si riconduce in blu fosfomolibdato (limite strumentale mg/l). Azoto ammoniacale: IRSA 4030 del 2004 (APAT-IRSA/CNR, 2003) metodo A1. Principio: gli ioni ammonio reagiscono a un ph 12.6 con ioni di ipoclorito e di salicilato, in presenza di nitro prussiato sodico quale catalizzatore, dando il blu indo fenolo. (limite strumentale mg/l). Azoto nitrico: principio: ioni nitrato reagiscono in soluzione di acido solforico-fosforico con 2.6-dimetilfenolo dando 4-nitro-2.6-dimetilfenolo (limite strumentale 0.23 mg/l). Azoto nitroso: IRSA 4050 del 2004 (APAT-IRSA/CNR, 2003). Principio: i nitriti reagiscono in soluzione acida con ammine aromatiche primarie formando sali di diazonio. Questi formano con complessi aromatici, contenenti un gruppo ammonio o idrossilico, coloranti azoici intensamente colorati (limite strumentale mg/l). Azoto totale: IRSA 4060 del 2004 (APAT-IRSA/CNR, 2003). Principio: l azoto in associazione organica ed inorganica viene ossidato in nitrato dissociandolo col perossidi solfato. Gli ioni nitrato reagiscono in soluzione solforica e fosforica col 2.6-dimetilfenolo dando il nitro fenolo (limite strumentale 1.0 mg/l). BOD 5 : principio: determinazione della domanda biochimica di ossigeno in 5 giorni con inibizione della nitrificazione attraverso 5 mg/l di Alliltiourea. L ossigeno disciolto forma in soluzione alcalina, con un derivato pirocatecolico e in presenza di Fe 2+, un colorante rosso (limite strumentale l 0.5 mg/l). 31

35 COD: IRSA 5130 del 2004 (APAT-IRSA/CNR, 2003). Principio: reazione con soluzione di acido solforico e dicromato potassico più solfato di argento quale catalizzatore. I cloruri vengono mascherando col solfato di mercurio. La colorazione gialla del Cr 6+ viene letta fotometricamente (limite strumentale 5 mg/l). Figura 18: Spettrofotometro Hach Lange DR3800 Il Decreto integra i dati dei nutrienti e dell ossigeno disciolto nell indice di qualità LIM eco (Livello di Inquinamento dai Macrodescrittori per lo stato ecologico), per attribuire la classe di qualità al corso d acqua. Tabella 7: Soglie per l assegnazione dei punteggi ai singoli parametri per ottenere il punteggio LIMeco. Livello 1 Livello 2 Livello 3 Livello 4 Livello 5 Punteggio* Parametro 100-O2%sat. I10I I20I I40I I80I >I80I N-NH4 (mg/l) < >0.24 Soglie** N-NO3 (mg/l) < >4.8 Fosforo totale (µg/l) < >400 * Punteggio da attribuire al singolo parametro ** Le soglie di concentrazione corrispondenti al Livello 1 sono state definite sulla base delle concentrazioni osservate in campioni (115) prelevati in siti di riferimento (49), appartenenti a diversi tipi fluviali. In particolare, tali soglie, che permettono l attribuzione di un punteggio pari a 1, corrispondono al 75 percentile (N-NH4, N-NO3, e Ossigeno disciolto) o al 90 (Fosforo totale) della distribuzione delle concentrazioni di ciascun parametro nei siti di riferimento. I siti di riferimento considerati fanno parte di un database disponibile presso CNR-IRSA. 32

36 Tabella 8: Classificazione di qualità secondo i valori di LIMeco. Stato ecologico Limiti di classe ELEVATO* 0.66 BUONO 0,50 SUFFICIENTE 0,33 SCARSO 0,17 CATTIVO <0,17 *Il limite tra lo stato elevato e lo stato buono è stato fissato pari al 10 percentile dei campioni ottenuti da siti di riferimento SOLIDI SOSPESI In relazione alla rilevanza di questo parametro sia nel progetto ECOIDRO che nel contesto della Provincia di Sondrio, le metodiche di indagine vengono descritte separatamente e con maggiore dettaglio. La misurazione dei solidi sospesi avviene in campo con l utilizzo di sonde e coni Imhoff e successivamente in laboratorio, analizzando campioni d acqua prelevati in campo. Metodi per la misura solidi sospesi totali - sonde Per la determinazione in campo dei solidi sospesi totali (SST) sono utilizzate sonde apposite in grado di restituire valori di concentrazione tramite la misura della torbidità. Le misure ottiche ottenute per mezzo delle sonde devono essere integrate da misure analitiche a campione dei SST (vedi paragrafo successivo), al fine di verificare la relazione che si instaura tra queste due variabili ed intervenire per eventuali calibrazioni dei risultati ottenuti dal monitoraggio in continuo. Per il monitoraggio in campo si fa uso di misuratori di solidi sospesi basati sulla riduzione dell'intensità di luce trasmessa del tipo Controller LANGE SC 100 con doppio sensore per solidi sospesi (Solitax ts-line sc) e ossigeno (Lange ldo tm). Il range di misura del sensore per i solidi sospesi ha fondo scala di 50 g/l misurati; il principio di funzionamento è un doppio raggio di luce incidente con misura della luce diffusa (IR) a 90 (side scattering) e 180 (back scattering). È dotata di tergicristallo per la pulizia delle lenti e per prevenire il fouling. 33

37 Figura 19 Sonda fissa Lange per la misurazione dei solidi sospesi La calibrazione delle sonde avviene mettendo a confronto i dati ottenuti in laboratorio con i corrispondenti valori delle sonde registrati sul campo. Dal confronto si ottengono delle rette di regressione, con il metodo dei minimi quadrati (forzando l'intercetta a zero). Il coefficiente angolare delle rette fornisce informazioni sulla corrispondenza tra i valori di campo e di laboratorio: quando è pari a 1, i valori di concentrazione letti in campo si avvicinano a quelli analitici. Il coefficiente di determinazione R 2 rappresenta la proporzione di variabilità spiegata dal modello di regressione; più questo valore si avvicina ad 1, più diminuisce la dispersione dei punti, ossia la correlazione tra le due variabili è forte e la retta fitta meglio i dati. Il coefficiente ottenuto dalle correlazioni, sopra descritte, viene utilizzato per correggere i valori di concentrazione misurati dalle sonde. La misura dei solidi sedimentabili con i coni imhoff Il monitoraggio dei solidi sospesi si effettua mediante lettura volumetrica tramite coni Imhoff; a tal fine si procede con l immissione in un cono di 1000 ml di acqua in esame e poi si misura il volume occupato, sul fondo del cono, dai solidi sedimentati in un periodo di tempo determinato. La lettura viene effettuata a 10 min e a 30 min. 34

38 Figura 20: coni Imhoff in una stazione di campo Alcuni campioni vengono recuperati e successivamente analizzati in laboratorio al fine di stabilire la relazione fra solidi sospesi totali e solidi sedimentabili e quindi fra la massa in g/l e il volume in ml/l dei sedimenti fluitati. Metodi per la misura analitica dei solidi sospesi totali L analisi dei solidi sospesi viene eseguita utilizzando come metodo di riferimento quello descritto nei Metodi analitici per le acque APAT, IRSA-CNR (metodo B Solidi sospesi totali, 2004) integrato con le indicazioni contenute nell'annesso del Piano di Stralcio delle Fasce Fluviali riguardante il monitoraggio morfologico e del trasporto solido degli alvei ( che suggerisce di effettuare, per concentrazioni di materiale in sospensione elevata (> 1g/l) l'addensamento in cono Imhoff. La metodica di seguito descritta è stata ampiamente sperimentata nel corso della ricerca promossa dalla Provincia di Sondrio sulla Definizione degli impatti degli svasi dei bacini artificiali sull ittiofauna e ritenuta la più adeguata per la tipologia di materiale da analizzare. La procedura consiste nel separare i solidi sospesi totali in solidi sedimentabili e non sedimentabili mediante cono Imhoff e di determinare per via gravimetrica le due frazioni. 35

39 I solidi sedimentabili sono determinati sia per via volumetrica che gravimetrica seguendo le procedure APAT IRSA-CNR Metodi analitici per le acque (metodo C Solidi sedimentabili, 2004). Il metodo consiste nel riempire un cono Imhoff graduato da 1000 ml con un campione raccolto in campo, dopo averlo sufficientemente agitato per rendere il contenuto omogeneo e lasciandolo sedimentare mescolando delicatamente di tanto in tanto con una bacchetta di vetro per staccare i solidi eventualmente rimasti adesi alle pareti del cono. Figura 21: batteria di coni Imhoff Vengono effettuate due letture volumetriche, rispettivamente a 10 minuti dall immissione del campione nel cono e a 30 minuti. Il valore registrato a 30 minuti rappresenta la misura volumetrica dei solidi sedimentabili. Trascorsi i 30 minuti si recupera l acqua contenente la porzione rimasta in sospensione e, in seguito, la frazione sedimentata. 36

40 Figura 22: recupero del surnatante (a sinistra) e della frazione sedimentata (a destra) Il materiale viene trasferito dal fondo del cono in un crogiolo di porcellana, precedentemente posto in stufa a 105 C per almeno 2 ore, raffreddato in e ssiccatore e poi pesato per la tara. Il tutto è essiccato in stufa a una temperatura di 105 C. Tras corse 24 ore viene nuovamente raffreddato in essiccatore e poi pesato. Il peso dei solidi essiccati si esprime in mg/l riferendosi al volume di campione d acqua iniziale. I solidi non-sedimentabili sono determinati con la stessa procedura applicata per la misura dei Solidi Sospesi Totali descritta nei Metodi analitici per le acque APAT IRSA-CNR (metodo B, 2004). I Solidi Sospesi Totali presenti in un'aliquota del campione d'acqua sono raccolti per filtrazione su un apposito filtro e determinati per via gravimetrica dopo essiccamento del filtro ad una temperatura di C fino a peso costante. La t ecnica di misura dei Solidi Sospesi Totali effettuata al surnatante del cono Imhoff fornisce i solidi non-sedimentabili. Una volta recuperata dal cono Imhoff la porzione del campione contenente i solidi rimasti in sospensione, si procede con la filtrazione di un'aliquota su filtri di acetato di cellulosa utilizzando un apparato per filtrazione a vuoto adeguato al diametro del filtro (in genere 47 mm). I pori della membrana filtrante devono avere diametro pari a 0.45 µm. Si pone il filtro in stufa a 105 C per almeno 1 ora per farlo condizionare, poi lo si lascia raffreddare per circa 30 minuti in essiccatore e lo si pesa per il bianco. A questo punto viene collocato nell apparecchio di filtrazione e, dopo averlo lavato con acqua deionizzata, si procede con la filtrazione sotto vuoto di un'opportuna aliquota del campione, dopo preventiva omogeneizzazione. Ultimata la filtrazione si trasferisce il filtro con il suo contenuto in 37

41 stufa alla temperatura di 105 C. Il giorno seguente lo si lascia raffreddare in essiccatore per almeno 30 minuti e poi si pesa. Il contenuto dei solidi sospesi è dato dal peso del residuo dopo essiccamento rapportato al volume del campione. Il volume prelevato per la filtrazione deve essere tale da lasciare un residuo secco compreso tra 2.5 e 200 mg. Figura 23: filtrazione del surnatante (a sinistra) e residuo rimasto sul filtro (a destra) La somma tra il peso dei solidi sedimentabili ottenuti con il cono Imhoff e il peso dei solidi nonsedimentabili fornisce la misura dei Solidi Sospesi Totali. 3.5 Parametri biologici I parametri biologici esaminati sono stati: la comunità dei macroinvertebrati bentonici; la comunità delle diatomee bentoniche; la comunità delle macrofite; la comunità ittica. Le attività di monitoraggio sono effettuate secondo quanto previsto dalle metodiche di indagine delle acque correnti messe a punto e pubblicate a cura di APAT e disponibili nel sito 38

42 3.5.1 PROTOCOLLO DI CAMPIONAMENTO DEI MACROINVERTEBRATI BENTONICI Per la raccolta degli organismi macrobentonici viene indicato l utilizzo di un retino immanicato tipo Surber con dimensioni del telaio generalmente quadrato di 32 x 32 cm, pari ad un area di campionamento di 0.1 m 2, cono di rete lungo dai 60 agli 80 centimetri e maglia di 500 µm, dotata di bicchiere di raccolta terminale. Trattandosi di un campionamento quantitativo viene indicata una superficie massima complessiva per ogni indagine pari a 1 m 2 che verrà raggiunta compiendo in ogni stazione 10 repliche di prelievo, mantenendo separati i diversi substrati. Figura 24: retino immanicato tipo Surber da 32 x 32 cm di lato I periodi migliori in cui condurre il campionamento dipendono dalla tipologia del corso d acqua in oggetto e sono indicati generalmente l inverno (febbraio, inizio marzo), la tarda primavera (maggio) e la tarda estate (settembre); in ogni caso vengono fornite indicazioni accessorie riguardo a periodi o momenti in cui è meglio evitare di campionare, come durante o subito dopo eventi di piena, durante o subito dopo periodi di secca estrema, impedimenti a causa di fattori ambientali nella stima dell estensione relativa degli habitat (elevata torbidità). Preliminarmente al campionamento è necessario condurre una stima della composizione del substrato fluviale e della relativa presenza di diversi microhabitat, in cui successivamente allocare le 10 repliche. Si procede identificando una idonea sezione del corso d acqua che sia rappresentativa del tratto fluviale da indagare, si riconosce la tipologia di mesohabitat prevalente e si distinguono i singoli microhabitat presenti, stimando le percentuali di superficie che occupano con intervalli del 10% e ad ogni intervallo corrisponde una replica. Il rilievo viene condotto osservando l interezza dell alveo di torrente, sia il centro sia le rive, compilando una apposita scheda di rilevamento. 39

43 Nella Tabella 9 sono elencate e descritte le diverse tipologie di microhabitat che si possono rinvenire in alveo. Tabella 9: tipologia dei microhabitat rinvenibili e breve descrizione Microhabitat Codice Definizione substrato Igropetrico IGR Igropetrico strato d acqua su roccia spesso ricoperta da muschi Megalithal MGL Megalithal massi che superano i 40 cm* Macrolithal MAC Macrolithal massi compresi tra 20 e 40 cm* Mesolithal MES Mesolithal ciottoli compresi tra 6 e 20 cm* Microlithal MIC Microlithal ghiaia compresa tra 2 e 6 cm* Ghiaia GHI Ghiaia fine (tra 2 mm e 2 cm) Sabbia SAB Sabbia ( tra 6µ e 2 mm) Argilla ARG Argilla (minore di 6µm) Artificiale ART Artificiale Alghe AL Macro-micro alghe verdi visibli macroscopicamente Macrofite sommerse SO Macrofite sommerse inclusi muschi e Characeae Macrofite emergenti EM Macrofite emergenti (Thypha, Carex, Phragmites) Terrestri TP Parti vive di piante terrestri radici fluitanti di vegetazione riparia Xylal (legno) XY Xylal (legno) legno morto, rami, radici CPOM CP CPOM depositi di materiale organico grossolano FPOM FP FPOM depositi di materiale organico fine Film Batterici BA Film batterici, funghi e sapropel *: le dimensioni si riferiscono all asse intermedio I campionamenti quantitativi di macroinvertebrati si eseguono tramite retino Surber, che permette di raccogliere gli organismi presenti in un area delimitata da una cornice metallica rettangolare e quindi di dimensioni note, in modo da poterne successivamente determinare la densità per unità di superficie. Per evitare disturbi nel substrato da campionare è necessario stare a valle del retino effettuando le repliche risalendo verso monte; la precisione del campione raccolto dipende inoltre da: aderenza della cornice al fondo per evitare la perdita di organismi; riflusso dell acqua causato dalla resistenza della rete che può ostacolare la cattura degli organismi; accuratezza nel rimuovere gli organismi, che possono essere saldamente attaccati al substrato; profondità del substrato rimosso, in quanto gli organismi bentonici possono vivere anche diversi centimetri sotto la superficie cm. 40

44 Figura 25: campionamento di macroinvertebrati con retino APAT Per la conservazione, gli organismi raccolti sono dapprima posti in una bacinella con acqua pulita per la separazione dal detrito. Gli individui campionati vengono infine posti in contenitori e fissati con formalina al 4% o alcol etilico al 75 %; questo al fine di prevenire eventuali fenomeni di decomposizione o di predazione tra esemplari nel periodo intercorrente tra la raccolta del campione e la sua analisi in laboratorio. Come accennato, verranno operate 10 repliche, utilizzando il retino Surber avente come area di prelievo 0.1 m 2 totalizzando per stazione una superficie complessiva di 1 m 2. La metodica consente di riunire in un unico contenitore il risultato delle singole repliche, anche se per semplificare le operazioni di smistamento degli organismi dalle parti vegetali e minerali più fini, è consentito trattare alcuni sub campioni raccolti (es. argilla sabbia, CPOM ecc.) separatamente. È previsto il sottocampionamento limitatamente ai taxa che presentano densità elevate nel campione, previa annotazione sull apposita scheda. Parallelamente al campionamento dei macroinvertebrati, al fine di una più precisa caratterizzazione della stazione, verranno annotati anche i principali parametri chimico-fisici quali temperatura, ph, conducibilità, ossigeno disciolto dai quali possono dipendere direttamente la distribuzione e la composizione delle comunità di macroinvertebrati. Il campione così prelevato viene fissato ed etichettato in modo univoco, riportando la data, il nome della stazione, del corso d acqua, la tipologia di mesohabitat e il numero di incrementi al quale corrisponde. Una volta in laboratorio si procede al riconoscimento e alla classificazione degli organismi catturati in toto, trasferendo il contenuto in più vaschette; il livello tassonomico minimo richiesto per la classificazione è riportato nella Tabella 10. Per quanto riguarda le abbondanze è richiesto il conteggio preciso degli organismi fino alla soglia dei 10 individui, per quelli che invece superino tale soglia si ritiene necessario fornire direttamente una indicazione della stima mediante conteggio approssimativo anziché limitarsi a valutare la classe di abbondanza. 41

45 Tabella 10: limiti per la definizione delle Unità Sistematiche Gruppi tassonomici Livelli di determinazione tassonomica per la definire le Unità sistematiche Plecotteri genere Efemerotteri genere Tricotteri genere Coleotteri famiglia Odonati genere Ditteri famiglia Eterotteri famiglia Crostacei famiglia Gasteropodi famiglia Bivalvi famiglia Tricladi genere Irudinei genere Oligocheti famiglia A seguire, una rassegna fotografica delle tipologie di microhabitat, tratte dal documento Macroinvertebrati acquatici e direttiva 2000/60/EC (WFD) - Parte B. Descrizione degli habitat fluviali a supporto del campionamento biologico A cura di: Buffagni A., Erba S., Aquilano G., Armanini D.G., Beccari C., Casalegno C., Cazzola M., Demartini D., Gavazzi N., Kemp J.L., Mirolo N., Rusconi M. Notiziario dei Metodi Analitici n.1 (2007) CNR-IRSA, Brugherio (MI). 42

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51 Il sistema di classificazione utile per la definizione dello stato ecologico dei campioni prelevati secondo il protocollo A.P.A.T. è denominato MacrOPer e descritto da: Buffagni A., Erba S. & Pagnotta R., Definizione dello stato ecologico dei fiumi sulla base dei macroinvertebrati bentonci per la 2000/60/EC (WFD): il sistema di classificazione MacrOper. Notiziario dei Metodi Analitici numero speciale (2008), CNR-IRSA, Brugherio (MI). Tale sistema combina le informazioni relative ad i seguenti elementi fondamentali: sistema tipologico nazionale; limiti di classe definiti all interno del processo di intercalibrazione europeo; valori numerici di riferimento tipo specifici per sei metriche selezionate; calcolo dell indice STAR_ICMi; Il conteggio effettuato in laboratorio viene informatizzato esprimendo, per ogni famiglia, l abbondanza in termini di densità/m 2. 48

52 E successivamente applicato a questi dati l indice STAR_ICMi (Indice multimetrico STAR di Intercalibrazione). L indice è composto di sei metriche, le quali forniscono informazioni in merito ai principali aspetti che la Direttiva Quadro chiede di considerare per gli organismi macrobentonici. Tabella 11: metriche che compongono lo STAR_ICMi e peso loro attribuito nel calcolo (da Buffagni, Erba e Pagnotta, 2008) I valori di queste metriche, opportunamente normalizzati e ponderati, si combinano ad esprimere il Rapporto di Qualità Ecologica (RQE), che assume valori compresi fra 0 e +1. Per quanto riguarda i valori numerici di riferimento tipo-specifici per le sei metriche e per lo stesso STAR_ICMi, esse richiedono un approvazione formale da parte di MATTM e Regioni interessate. In attesa dell approvazione formale da parte delle autorità in questione, nel presente studio vengono considerati come valori di riferimento quelli ottenuti dal calcolo delle sei metriche applicato alle stazioni di monte; le stazioni di valle otterranno un Rapporto di Qualità Ecologica relativo al rispettivo riferimento-monte. Una volta ottenuto l RQE, per definire un giudizio di qualità ecologica, si fa riferimento ai limiti di classe dello STAR_ICMi per i macrotipi fluviali definiti durante l esercizio di intercalibrazione per la Direttiva Quadro. 49

53 Tabella 12: macrotipi fluviali (da Buffagni, Erba e Pagnotta, 2008) In particolare, l Italia afferisce a tre Gruppi di Intercalibrazione Geografici (GIG): Alpino, Centrale/Baltico e Mediterraneo. Secondo la metodica, l attribuzione ad una delle 5 classi di qualità per il sito in esame sarà da effettuarsi considerando il valore di STAR_ICMi ottenuto come media dei valori relativi alle diverse stagioni di campionamento. I valori riportati in tabella vanno inclusi nella classe superiore STUDIO DELLA COMUNITÀ DELLE DIATOMEE BENTONICHE La Direttiva 2000/60/CE, nella valutazione della qualità delle acque superficiali prevede, fra i bioindicatori, anche lo studio della comunità algale e, in particolare, delle Diatomee, quali principali componenti del fitobenthos fluviale. Le Diatomee sono alghe unicellulari di natura silicea presenti con una elevata biodiversità in tutti i fiumi, dove vivono adese a substrati di varia natura; sono considerate degli ottimi indicatori per la loro sensibilità alle variazioni ambientali, in particolar modo alla sostanza organica, ai nutrienti nutritivi ed ai sali minerali disciolti nell acqua, soprattutto i cloruri. Inoltre, presentano un ampia distribuzione e la loro tassonomia ed ecologia è ben conosciuta. In molti paesi europei l impiego delle diatomee nel monitoraggio della qualità dei corsi d acqua è ormai consolidato da tempo anche se non sempre è riconosciuto a livello legislativo. In Italia, il recepimento della Direttiva 2000/60/CE ha dato un notevole impulso allo studio delle diatomee come bioindicatori. Il DM 260/2010 prevede, per la valutazione dello stato ecologico delle comunità diatomiche, l Intercalibration Common Metric Index (ICMi), elaborato durante il processo di intercalibrazione del GIG dell area geografica Centrale /Baltica e basato sull Indice di Sensibilità agli Inquinanti IPS e sull Indice Trofico TI. L analisi delle Diatomee bentoniche per il monitoraggio biologico dei corsi d acqua prevede le seguenti fasi principali: raccolta dei campioni; 50

54 preparazione in laboratorio di vetrini permanenti; osservazione al microscopio dei preparati per la determinazione sistematica ed il conteggio. Il campionamento e l analisi delle diatomee viene effettuato seguendo il protocollo di campionamento dei corsi d acqua pubblicato sul sito dell Ispra (ex APAT) alla pagina che si basa sulle norme standard europee (CEN EN 13946,2003; CEN EN 14407, 2004). Il campionamento delle diatomee epilitiche viene effettuato attraverso la raccolta di 4 o 5 massi o ciottoli nella zona centrale dell alveo, procedendo lungo il corso d acqua da valle verso monte, per un tratto di lunghezza pari a circa 10 m, avendo cura di escludere le zone in cui la corrente lenta (pozze laterali o lanche) potrebbe favorire il proliferare di alghe filamentose, che costituiscono il substrato preferenziale delle alghe epifitiche. I ciottoli vengono ripuliti con l ausilio di uno spazzolino e lavati con acqua. Per la conservazione del materiale raccolto viene poi aggiunto etanolo al 70%. In laboratorio, il campione conservato viene più volte risciacquato con acqua distillata e centrifugato prima di procedere all ossidazione della sostanza organica presente, attraverso l aggiunta di agenti ossidanti. Uno dei metodi più utilizzati per la pulizia dei frustoli delle diatomee prevede l aggiunta di perossido di idrogeno (130 vol) a freddo. Al termine del processo può essere utile l aggiunta di alcune gocce di acido cloridrico (HCl), al fine di rimuovere il perossido di idrogeno in eccesso ed i carbonati eventualmente presenti. Si ottiene in questo modo un preparato contenente i frustuli ossidati delle diatomee. Per ogni campione ossidato, opportunamente diluito, viene montato un vetrino permanente, con l utilizzo di vetrini coprioggetto di forma rotonda e di resina ad alto potere di rifrazione (Naphrax). Con l ausilio di un microscopio ottico dotato di obiettivo 1000X ad immersione, si procede all identificazione delle Diatomee, sulla base dell osservazione dei frustoli di cui viene analizzata la morfologia. Al fine della classificazione i più importanti elementi tassonomici da esaminare sono la simmetria della valva, la sua iso-o etero polarità, la presenza e la disposizione del rafe, il numero e la disposizione delle strie e punteggiature, la lunghezza e la larghezza del frustolo. Gli individui vengono identificati a livello di specie e varietà, seguendo principalmente le chiavi dicotomiche di Krammer et Lange Bertalot ( ) e per ogni campione devono essere contati 400 valve come previsto dalle norme standard (UNI EN 14407:2004). 51

55 Figura 26: raccolta delle diatomee epilitiche Nell ambito delle attività di implementazione della Direttiva 200/60/CE, l Istituto Superiore della Sanità ha proposto come metodo per la valutazione dello stato ecologico delle acque correnti mediante le comunità diatomiche, l ICMi (Intercalibration Common Metric Index) (Mancini & Sollazzo, 2009), un indice basato sulle attuali conoscenze in ambito nazionale e sull esperienza maturata nell ambito dei gruppi geografici di intercalibrazione (GIG) dell area geografica centrale e Baltica. L ICMi è un indice multi metrico composto dall Indice di Sensibilità agli Inquinanti IPS sviluppato in Francia dal Cemagref (1982) e dall Indice Trofico TI di Rott (Rott et al., 1999). L IPS (Index de Pollo Sensibilité) è un indice saprobico che tiene conto della sensibilità delle specie all inquinamento organico, mentre l indice TI valuta principalmente l arricchimento naturale in nutrienti e l inquinamento trofico. Entrambi gli indici prevedono l identificazione delle diatomee al livello di specie e attribuiscono a ciascuna di esse un valore di sensibilità (affinità/tolleranza) all inquinamento e un valore di affinità come bioindicatore. Il valore dell IPS 5 viene calcolato attraverso la formula di Zelinka e Marvan: Successivamente l IPS 5 viene convertito in classe 20 con la seguente formula: IPS=(4,75 x IPS5)-3,75 Anche l indice TI si basa sulla formula di Zelinka e Marvan: 52

56 L ICMi è dato dalla media aritmetica degli RQE (Rapporto di Qualità Ecologica), cioè del rapporto fra il valore osservato ed il valore di riferimento del quality element considerato, della somma dei due indici IPS e TI: Gli RQE dei due indici vengono calcolati nel seguente modo: I valori di riferimento degli indici IPS e TI per i diversi tipi fluviali sono riportati nella seguente tabella. Tabella 13: limiti di classe per i diversi macrotipi fluviali Macrotipo fluviale IPS TI A A C M M M M M Lo stato ecologico viene quindi espresso attraverso il Rapporto di Qualità Ecologica, fra le comunità osservate e quelle di riferimento. I limiti delle classi di qualità sono riportate nella tabella seguente. Tabella 14: limiti di classe per i diversi macrotipi fluviali Macrotipi E/B B/S S/S S/C A A C M1-M2-M3-M M STUDIO DELLA COMUNITÀ DELLE MACROFITE La comunità delle macrofite è considerata un elemento di qualità biologica per la classificazione dello stato ecologico dei corpi idrici fluviali, nel Progetto ECOIDRO tale elemento non è stato utilizzato, in quanto facoltativo per le idroecoregioni alpine. Ai fini di un suo possibile utilizzo si 53

57 riporta una descrizione della metodologia di campionamento e di analisi e l applicazione dell indice IBMR per la valutazione dello stato ecologico, secondo le indicazioni presenti nel DM 260/2010. Per le metodiche di campionamento, determinazione e conservazione dei campioni si fa riferimento al Protocollo di campionamento e analisi delle macrofite delle acque correnti - APAT (2009). Il campionamento deve essere effettuato due volte durante la stagione vegetativa; generalmente per l Italia sono da preferirsi i periodi da aprile a giugno e da luglio a settembre. La scelta del sito di campionamento deve comprendere, per quanto possibile, tutte le facies idrologiche e biologiche presenti nel tratto di studio, ed avere uno sviluppo longitudinale di m a seconda delle dimensioni del corso d acqua. All interno del sito di campionamento si individuano le zone con presenza di macrofite e se ne valuta la copertura percentuale. Nell ambito delle aree caratterizzate da macrofite si valuta quindi la copertura percentuale dei singoli taxa (con distinzione se possibile a livello di specie, altrimenti di genere). Per eseguire il rilievo in corsi d acqua guadabili si cammina all interno del tratto di studio controcorrente procedendo a zig-zag, individuando i taxa presenti e successivamente determinandone la copertura percentuale mentre si procede in senso inverso. All interno di corsi d acqua non guadabili l individuazione dei taxa e della loro copertura si effettua tramite campionamenti random con un rastrello dal fondo del corso d acqua. Le percentuali di copertura si attribuiscono secondo classi di valori corrispondenti a multipli di 5. Qualora la vegetazione fosse caratterizzata da una struttura pluristratificata, le percentuali di copertura si attribuiscono separatamente per ogni strato. Durante la determinazione dei taxa su campo è necessario prelevare almeno un campione per ogni taxon per la conservazione a lungo termine, al fine di consentire eventuali verifiche successive allo studio. I campioni di fanerogame si conservano essiccati, quelli di alghe in barattoli contenenti l acqua di campionamento con aggiunta di formalina; ogni campione deve essere etichettato. Calcolo del Rapporto di Qualità Ecologica (RQE) La qualità dei corsi d acqua sulla base delle macrofite si calcola a partire dall indice biologico macrofitico dei corsi d acqua (Indice Biologique Macrophytique en Rivière, IBMR). Tale indice è calcolato sulla base della copertura (coefficiente K i ), del coefficiente di stenoecìa (E i ) e del coefficiente di sensibilità (Cs i ) delle specie, tra quelle rinvenute, appartenenti ad una lista appositamente creata per il calcolo dell indice. L IBMR è un indice finalizzato alla valutazione dello stato trofico inteso in termini di intensità di produzione primaria. Il rapporto tra il valore dell IBMR del sito di studio e il valore calcolato per il sito di riferimento (RQE) permette di individuare la classe di qualità a cui appartiene il tratto di corso d acqua in esame. 54

58 Calcolo dell IBMR: Dove: i = specie indicatrice E = coefficiente di stenoecia da 1 (ampia distribuzione ecologica specie euriecia) a 3 (ristretta distribuzione ecologica specie stenoecia) K = coefficiente di abbondanza (1-5) Cs = punteggio specifico di oligotrofia da 0 (eutrofo) a 20 (oligotrofo) Coefficiente di abbondanza 1 = copertura della specie i < 0.1% 2 = 0.1 % 1 % 3 = 1 % 10 % 4 = 10 % 50 % 5 = > 50% L elenco delle specie indicatrici e i valori dei rispettivi coefficienti e punteggi sono reperibili nel manuale Metodologie analitiche della componente vegetazionale negli ambienti di acque correnti - Centro Tematico Acque Interne e Marino Costiere. Per la messa a punto del metodo si può fare riferimento ad un articolo sull IBMR di Haury J. et al., Il rapporto di qualità ecologica RQE_IBMR si calcola a partire dal valore di IBMR ottenuto e dal valore di riferimento relativo al macrotipo fluviale in esame. Tabella 15: valori di riferimento dell IBMR per i macrotipi fluviali Area geografica Macrotipi Valore di riferimento Alpina Aa 14.5 Ab 14 Centrale Ca 12.5 Cb 11.5 Cc 10.5 Mediterranea Ma 12.5 Mb 10.5 Mc 10 Md 10.5 Me 10 Mf 11.5 Mg 11 55

59 Tabella 16: valori di RQE_IBMR relativi ai limiti tra le classi Elevata. Buona e Sufficiente Area geografica Limiti di Classe Elevato/Buono Buono/Sufficiente Sufficiente/Scarso Scarso/Cattivo Alpina Centrale Mediterranea STUDIO DELLA COMUNITÀ ITTICA I censimenti ittici si svolgono secondo le indicazioni metodologiche di raccolta ed elaborazioni dati presenti nel manuale APAT. Data la guadabilità dei tratti fluviali in esame si utilizza la pesca elettrica mediante elettrostorditore spallabile con motore a scoppio modello Ittiosanitaria ELT-IIE da 1300 W; con doppio passaggio per stazione. Le stazioni di campionamento vengono preventivamente contrassegnate agli estremi di valle e di monte con spray rosso per una più facile e precisa individuazione. La pesca elettrica è il metodo più efficace nei corsi d acqua di piccole e medie dimensioni, oltre ad essere innocuo per i pesci, che possono così essere rimessi in libertà una volta effettuate le analisi necessarie. Questo sistema di pesca si basa sull effetto che un campo elettrico produce sul pesce: mediante un elettrostorditore alimentato da un motore a scoppio viene, infatti, generato un campo elettrico tra due elettrodi, lancia (anodo) e massa (catodo), tra i quali si stabilisce una corrente elettrica nell acqua. L efficienza della pesca elettrica è influenzata da alcuni fattori ambientali, primo dei quali la conducibilità elettrica dell acqua: valori troppo bassi (come accade per esempio in acque di bacini cristallini, povere di sali disciolti, dove si registrano valori inferiori a 20 µs/cm) fanno sì che l acqua non conduca adeguatamente la corrente elettrica e l elettropesca risulti inefficace. Di contro, valori di conducibilità troppo alti (per esempio nelle acque salmastre o comunque ricche di soluti) danno luogo ad una dispersione eccessiva di corrente, cosicché, anche in questo caso, l elettropesca diventa inefficace. Un altro fattore che condiziona il successo della pesca elettrica è la natura del substrato di fondo: maggiore è la sua conducibilità, come nel caso di fondali fangosi, e più il campo elettrico si disperde, risultandone una minore efficienza di cattura; fondali rocciosi, poco conduttivi, sono invece ottimali. È importante anche la profondità dell acqua, al crescere della quale diminuiscono le possibilità di cattura sia per una maggiore dispersione di corrente conseguente alla maggiore distanza tra gli elettrodi, sia per le difficoltà insite quando si opera nelle acque profonde. Il campionamento tramite elettropesca è stato condotto da un gruppo di cinque persone: una che aziona lo storditore, una che utilizza la lancia, due che raccolgono i pesci storditi con una guada e una che trasportava i pesci catturati nei contenitori per lo stoccaggio provvisorio in attesa degli esami. I pesci catturati sono stati sottoposti alle seguenti determinazioni: Identificazione della specie di appartenenza. 56

60 Misura della lunghezza totale - cioè dall apice del muso all estremità della coda tenuta distesa - mediante un apposito strumento, l ittiometro, con un approssimazione di ±1 mm. Peso, mediante bilancia elettronica, con un approssimazione di ±0.1 g (±1g per le specie di peso maggiore di 0.5 kg). I dati così ricavati sono stati utilizzati per ottenere i seguenti parametri: Composizione della comunità ittica, espressa come percentuale di abbondanza degli individui delle diverse specie ittiche rilevate. Struttura delle popolazioni ittiche: si valuta attraverso l abbondanza relativa tra individui giovani di un anno di vita o meno (detti anche 0 + ), giovani di oltre un anno di vita (detti anche individui subadulti ) e adulti, cioè pesci sessualmente maturi, che in genere hanno almeno tre anni di vita. Lo stato di salute di una popolazione dipende, infatti, non solo dalla sua abbondanza numerica, ma anche da un corretto rapporto di equilibrio tra individui delle diverse età: una popolazione costituita quasi esclusivamente da giovani indica o una situazione di espansione demografica, oppure la presenza di problemi ambientali che non consentono la presenza di pesci di maggiore taglia, o ancora un eccessivo prelievo di adulti operato dalla pesca; questo si può tradurre in una grave limitazione per la possibilità di riproduzione naturale nel tratto, venendo a scarseggiare o a mancare i riproduttori fino a quando i giovani presenti avranno la possibilità di raggiungere la maturità sessuale. Viceversa, una popolazione con pochi giovani indica la presenza di problemi nel successo della riproduzione naturale a livello di sopravvivenza di uova o avannotti. Densità delle diverse specie ittiche, calcolata come numero di pesci catturati rapportato alla superficie del tratto di corso d acqua campionato misurata in ettari. Questo parametro è un indice della quantità di pesci presenti; confrontando le densità ittiche di vari tratti si può stabilire dove il numero di pesci è adeguato alle potenzialità ambientali e dove invece è inferiore. Biomassa, calcolata come peso complessivo dei pesci presenti rapportato alla superficie del tratto di corso d acqua campionato misurata in ettari. Anche questo parametro è un indice di abbondanza dei pesci presenti, anche se fortemente influenzato dalla loro taglia più che dal loro numero. Relazione lunghezza peso, rappresentata dall equazione (Klemm et al., 1993): P = a L b ; dove: P è il peso del pesce in grammi, L è la lunghezza del pesce in millimetri, b è un esponente generalmente compreso tra 2 e 4. b è pari a 3 nel caso di una crescita perfettamente isometrica, tale cioè per cui il pesce non cambia forma del corpo e peso specifico nel corso della vita. La relazione lunghezza peso può essere impiegata, nel caso di campioni molto numerosi di pesci, per ricavare il peso degli esemplari dei quali è stata misurata solamente la lunghezza (Busacker et al., 1990). 57

61 Figura 27: azione di pesca elettrica sul T. Liro La qualità dei corsi d acqua sulla base della fauna ittica si calcola a partire dall indice biologico ISECI, Indice dello Stato Ecologico delle Comunità Ittiche (Zerunian, 2004; Zerunian, 2007; Zerunian et al., 2009). L Indice si basa sull informazione derivante da 5 indicatori principali a cui vengono attribuiti dei pesi espressi in valore numerico compreso tra 0 e 1. Tabella 17: Indicatori principali che compongono l ISECI e peso loro attribuito nel calcolo dei valori dell indice Indicatori principali Indicatori di ordini inferiori Descrizione sintetica e taxa considerati Peso Presenza di specie indigene (f1) Specie di maggiore importanza ecologicofunzionale (f1,1) Altre specie indigene (f1,2) confronto tra specie indigene presenti e comunità ittica attesa 0.3 (p1) Condizione biologica delle popolazioni (f2) Specie indigena n (f2,n) Struttura in classi di età (f2,n,1) Consistenza demografica (f2,n,2) per ogni specie indigena presente: struttura della popolazione in classi di età e consistenza demografica 0.3 (p2) Presenza di ibridi (f3) Presenza di specie aliene (f4) Presenza di specie endemiche (f5) - eventualità di ibridi nei generi Salmo, Thymallus, Esox, Barbus, Rutilus - eventuali specie aliene presenti con grado di nocività: - elevato (lista 1) - medio (lista 2) - moderato (lista 3) - confronto tra specie endemiche presenti e lista specie endemiche attese 0.1 (p3) 0.2 (p4) 0.1 (p5) Ogni indicatore, tramite una funzione valore (v i ), viene normalizzato rispetto alle specifiche condizioni di riferimento. La condizione di riferimento, corrispondente allo stato ecologico elevato, 58