55100 LUCCA Via a. Vallisneri 6 tel. 0583 958711, fax 0583 958720 E-mail dip.lu@arpat.toscana.it P.I. e C.F. 04686190481 PROGETTO DENOMINATO SERCHIO RIVER ALIMENTED WELL - FIELDS INTEGRATED REHABILITATION (SERIAL-WELLFIR) TASK 2: Determination of the quantity and transfer mechanisms of the pollutants from surface water to underground water Azione 2.3: Identification and quantification of biological contamination DELIVERABLE D8 Lucca, 11 agosto 2005
INDICE Premessa p. 1 Studio e applicazione di indicatori biologici p. 2 Valutazione dei risultati delle analisi microbiologiche p. 7 Valutazione dei risultati emersi dall applicazione dell Indice Biotico Esteso (IBE) p. 10 Allegato A cura di: Gilberto Baldaccini Hanno collaborato: Chiara Rustighi Laura Leone Patrizia Paolinelli
PREMESSA Il Dipartimento Provinciale ARPAT di Lucca partecipa al progetto Life - Ambiente Serial wellfir, in qualità di partner per diverse Azioni tecniche previste nelle diverse Task, in particolare l azione 2.3 Identificazione e quantificazione di contaminazione biologica è inserita nella Task 2 Determination of the quantity and transfer mechanisms of the pollutants from surface water to underground water del progetto medesimo. L azione 2.3 consiste in approfondimenti tecnici che si possono considerare delle sub azioni gestite da due partner di progetto: ARPAT e GEAL. Più specificatamente l azione si può suddividere in tre sub azioni: 1) studio e applicazione di indicatori biologici (competenza ARPAT) 2) valutazione dei risultati delle analisi microbiologiche (competenza GEAL) 3) valutazione dei risultati emersi dall applicazione dell Indice Biotico Esteso (IBE) (competenza ARPAT) Pagina 1 di 20
STUDIO E APPLICAZIONE DI INDICATORI BIOLOGICI Metodologia e risultati dello studio Si è proceduto all identificazione di indicatori biologici per evidenziare e quantificare il livello della contaminazione biologica da parte dell erbicida terbutilazina. L utilizzo degli indicatori biologici, cioè organismi che mediante reazioni identificabili (biochimiche, fisiologiche, morfologiche, corologiche), possono fornire informazioni sullla qualità dell ambiente. I campioni sui quali deve essere ricercata la sostanza in esame, per valutarne il grado di tossicità, sono rappresentati da matrici liquide (acque sotterranee ed acque superficiali) ed eventualmente da matrici solide (sedimenti fluviali). E stato proposto di eseguire saggi ecotossicologici in quanto offrono la possibilità di valutare in modo rapido ed integrato gli effetti complessivi di sostanze tossiche provenienti dalle varie attività antropiche presenti sul territorio. In generale l esecuzione di biotest su varie matrici, pur presentando il vantaggio di ottenere una valutazione globale della tossicità del campione, ha la limitazione di non consentire l immediata determinazione degli agenti tossici; per arrivare all identificazione e quantificazione delle sostanze responsabili della tossicità, è quindi necessario abbinare ad un controllo di tipo biologico un approccio di tipo analitico (Galassi e Croce, 2000). Inizialmente, gli organismi bioindicatori scelti per lo scopo sono stati: il batterio bioluminescente Vibrio fischeri (metodo di valutazione dell inquinamento dell acqua per misurazione dell effetto inibitorio sull emissione di luce di batteri luminescenti) ed il crostaceo cladocero Daphnia magna (metodo per determinare la tossicità acuta di sostanze chimiche solubili, effluenti industriali o di scarico, acque di superficie o freatiche su Daphnia magna Straus, misurando gli effetti di inibizione su di essa provocati) con i quali il Laboratorio di Pietrasanta valuta la tossicità delle acque di scarico. Il criterio su cui è fondata la prova con Vibrio fischeri si basa sulla diminuzione della luminescenza, misurata dopo tempi di contatto di 15 minuti e 30 minuti o facoltativamente di 5 minuti tenendo conto di un fattore di correzione (f kt ), che è una misura delle variazioni di Pagina 2 di 20
intensità dei campioni di controllo, durante il tempo di esposizione. L effetto inibitorio esercitato da un campione può essere espresso dalle diluizioni che danno luogo ad una riduzione della luminescenza del 20% e del 50% rispetto al bianco (EC 20 e EC 50 ). La metodica UNI EN ISO 113489-3:2001: Determinazione dell effetto inibitorio di campioni acquosi sull emissione di luce di Vibrio fischeri (prova su batteri luminescenti) è applicabile alle acque reflue, ai percolati ed estratti acquosi, alle acque dolci (superficiali e sotterranee), alle acque salmastre e marine e alle acque interstiziali. I risultati delle prove possono però essere alterati da sostanze insolubili o volatili o sostanze che reagiscono con l acqua di diluizione o la sospensione di prova o che alterano la loro condizione durante l esecuzione del test. Nel caso di matrici acquose torbide o fortemente colorate possono verificarsi perdite di luminescenza provocate da assorbimento o diffusione della luce; inoltre, poiché per la bioluminescenza è richiesto ossigeno ad una concentrazione > 0,5 mg/l, i campioni con un elevata domanda di ossigeno (e/o una bassa concentrazione di ossigeno) possono dare luogo ad una carenza di ossigeno e presentare un effetto inibitorio; in aggiunta, entro un certo intervallo di concentrazione, la presenza di sali di azoto e fosforo determina effetti di stimolazione nell emissione della bioluminescenza dei batteri, superato un certo limite la correlazione tra bioluminescenza e nutrienti diventa negativa (Montis et al., 2003). Inoltre, la salatura dei campioni di acqua dolce, prevista dal test, modifica la composizione dello stesso in conseguenza della capacità chelante dello ione Cloro, il quale sottrae ioni metallici alla biodisponibilità determinando dei falsi negativi (Oddo, 2003). Per quanto riguarda, invece il test con D.magna lo scopo è quello di determinare la concentrazione iniziale (ossia la concentrazione presente all inizio della prova) che, in 24 ore, nelle condizioni definite nella presente norma internazionale (UNI EN ISO 6341:1999: Determinazione dell inibizione della mobilità della Daphnia magna Straus (Cladocera, Crustacea) ), immobilizza il 50% delle D. magna esposte. Questa concentrazione, nota come concentrazione inibitoria iniziale effettiva, è indicata come EC 50 24 h. Il metodo è applicabile per la determinazione della tossicità acuta su D. magna di: sostanze chimiche solubili nelle condizioni di prova, oppure che possono essere mantenute in sospensione o dispersione Pagina 3 di 20
stabile nelle condizioni di prova; effluenti industriali o di scarico, trattati o non trattati, dopo decantazione, filtrazione o centrifugazione, se necessario; acque di superficie o freatiche. Successivamente, analizzando le schede informative degli erbicidi a base di terbutilazina, è stato rilevato che la soglia di sensibilità di D. magna (EC 50 = 58 mg/l) risulta molto più elevata rispetto a quella di Pseudokirchnerellia subcapitata (Selenastrum capricornutum) (EC 50 = 0,15 mg/l) un alga verde monocellulare (cloroficee) appartenente all ordine Chlorococcales (scheda di sicurezza Syngenta Crop Protection del 27 luglio 2001). La prova di inibizione della crescita di alghe d acqua dolce con Selenastrum capricornutum ( norma europea EN 28692) è utilizzata per la determinazione degli effetti tossici dei composti chimici sulla crescita di alghe planctoniche d acqua dolce; ceppi algali monospecifici vengono coltivati per diverse generazioni in un mezzo definito, contenente una serie di concentrazioni della sostanza di prova, preparato miscelando quantità appropriate di nutrienti concentrati, acqua, soluzioni madre della sostanza di prova e un inoculo di cellule algali in fase di crescita esponenziale. Le soluzioni di prova vengono incubate per un periodo minimo di 72 ore, durante il quale la densità cellulare di ognuna viene misurata almeno ogni 24 ore. L inibizione viene misurata come diminuzione della crescita o del tasso di crescita rispetto alle colture di controllo cresciute in condizioni identiche. Alla luce di queste informazioni, è stata effettuata una ricerca bibliografica mirata all acquisizione di informazioni dettagliate sull erbicida terbutilazina e sull esistenza di studi precedenti che abbiano utilizzato saggi ecotossicologici per evidenziare la presenza ed il comportamento di erbicidi su diverse matrici, in modo da individuare i test più adatti allo scopo. Grazie all ausilio di internet è stato possibile reperire una quantità considerevole di materiale bibliografico dal quale è emerso che un altro test ecotossicologico usato in presenza di erbicidi è il test di fitotossicità. Il test di germinazione ed allungamento radicale permette di valutare l eventuale tossicità di un campione misurando l inibizione della germinazione e/o dell allungamento radicale di semi germinati in condizioni controlllate e confrontati con appositi controlli (Baudo et al.1999). Questo saggio prevede l utilizzo di piante superiori che, secondo alcuni autori, sembrano essere decisamente più sensibili di alghe, dafnidi e batteri Pagina 4 di 20
(Miller et al.1985). Tale metodica si può utilizzare su campioni liquidi o solidi e risulta essere molto semplice ed economica. I saggi algali (inibizione della crescita) vengono frequentemente usati per monitorare l impatto degli erbicidi a causa dell importanza ecologica delle alghe come produttori primari; in più, le alghe sono più sensibili a questi composti rispetto ad altri organismi acquatici perché i bersagli di queste sostanze sono o la fotosintesi o gli enzimi di trasporto dell energia. L unico limite riscontrato, soprattutto in campioni di acque superficiali, è la presenza di alte concentrazioni di nutrienti; sembra infatti che queste possano mascherare gli effetti inibitori della sostanza tossica dando luogo a dei falsi negativi (Sbrilli et al.2005). La scelta del test ecotossicologico da utilizzare si è indirizzata sul saggio algale scartando inizialmente il saggio di fitotossicità in quanto all interno di ARPAT esistono già centri specializzati ai quali fare riferimento. Sono state quindi effettuate visite formative presso quei Dipartimenti ARPAT che già svolgono questo tipo di analisi in modo routinario (incontri presso il Dipartimento di Prato con la Dott.ssa Meniconi e presso il Dipartimento Subprovinciale di Piombino con lo staff della Dott.ssa La Malfa); nel corso delle due visite sono stati approfonditi vari aspetti relativi alle metodiche ed è stata fatta un attenta analisi della strumentazione e del materiale necessario. Attivazione dei test ecotossicologici e avvio della verifica applicativa La consultazione della letteratura tecnica e le visite svolte negli altri Dipartimenti hanno indirizzato la scelta ed il successivo acquisto della strumentazione necessaria alle prove: è stato acquistato un frigotermostato impostato a 23+2 C, una lampada da acquario, le fiasche in polistirene per colture cellulari, la camera di Burker per il conteggio delle cellule algali, il kit ALGALTOXKIT F TM contenente le sferule algali e le soluzioni preconcentrate per la preparazione dei mezzi di coltura e mantenimento. Successivamente all acquisto ed all installazione nel laboratorio di ecotossicologia le apparecchiature sono state sottoposte a processo di taratura in base alla PO 02009 mediante Pagina 5 di 20
confronto su un periodo di dodici ore; con datalogger certificato da Escort Data Logging System certificato in data 25/02/04. Il laboratorio è stato allestito nei locali disponibili del Servizio Locale della Versilia, riservandovi appositamente una specifica sezione e trasferendo anche le strumentazioni per svolgere altri test ecotossicologici con Daphnia magna e Vibrio fischeri, che già venivano eseguiti presso la struttura. In base all esperienza acquisita si ritiene opportuno organizzare una prima fase in cui eseguire i saggi algali su quei campioni ambientali, rappresentati da matrici acquose, nei quali, nell ambito dell azione 2.1, per mezzo di analisi chimica siano state determinate concentrazioni significative di erbicidi; parallelamente si prevede l esecuzione del saggio algale su campioni di acqua contenenti l erbicida indagato a concentrazioni uguali a quelle trovate nei campioni provenienti dall area di studio e arricchiti artificialmente dal laboratorio di chimica ambientale. Questo tipo di procedimento servirà a stabilire se vi sono correlazioni significative tra le concentrazioni di erbicidi ed i risultati del test algale, evidenziando anche eventuali effetti sinergici di potenziamento o di inibizione delle sostanze indagate con altre sostanze o elementi presenti nelle matrici naturali (es altri inquinanti o nutrienti). Inoltre gli stessi campioni saranno sottoposti al saggio con D. magna e a quello con V. fischeri, al fine di effettuare un confronto dei risultati ottenuti con il saggio algale. Una volta effettuata la prima fase di sperimentazione i risultati ottenuti, a seconda dell esito, potranno essere utilizzati per organizzare una campagna di monitoraggio su ampia scala da affiancare a quello chimico fornendo dati complementari od addirittura in sostituzione ad esso per realizzare uno screening più rapido ed economico. Per quanto riguarda la frequenza delle prove, possono essere rispettate le cadenze di prelievo come per le prove chimiche. Pagina 6 di 20
VALUTAZIONE DEI RISULTATI DELLE ANALISI MICROBIOLOGICHE A partire dal 29 marzo 2005, contemporaneamente alla ricerca di erbicidi sui singoli pozzi e non più sui coacervi, si è provveduto ad effettuare analisi batteriologica di verifica. L'analisi batteriologica di verifica comprende la ricerca di: coliformi a 37 C escherichia coli clostridium perfringens enterococchi conta a 22 C Le analisi, eseguite sui singoli pozzi prima della disinfezione al fine di controllare la qualità dell'acqua e le eventuali contaminazioni batteriche, indicano un generale ottimo livello di qualità. Per quanto riguarda i risultati delle analisi effettuate da GEAL, per valutare l inquinamento microbiologico, si riportano le seguenti tabelle: Pagina 7 di 20
Schema riassuntivo delle analisi eseguite fra il 20 giugno 2005 e il 01luglio 2005 Coliformi Escherichia Clostridium Enterococchi Conta Nitrato Prelevati in data 20/06/2005 a 37 C Coli Perfingers a 22 C (come NO3) UFC/100ml UFC/100ml UFC/100ml UFC/100ml UFC/1ml mg/l PI-LI pozzo 5 0 0 0 0 1 6 PI-LI pozzo 4 0 0 0 0 2 13 PI-LI pozzo 3 0 0 0 0 4 8 PI-LI pozzo 2 0 0 0 0 2 7 PI-LI pozzo 1 0 0 0 0 2 8 S.Alessio pozzo 5 0 0 0 0 0 18 PI-LI pozzo 11 0 0 0 0 0 6 Nozzano pozzo 4 0 0 0 0 2 2 Nozzano pozzo 2 0 0 0 0 5 4 Nozzano pozzo 1 0 0 0 0 4 12 Coliformi Escherichia Clostridium Enterococchi Conta Nitrato Prelevati in data 21/06/2005 a 37 C Coli Perfingers a 22 C (come NO3) UFC/100ml UFC/100ml UFC/100ml UFC/100ml UFC/1ml mg/l Pozzo Privato n 169 di Pasquinelli > 80 0 0 0 > 300 9 Pozzo Privato n 114 di Del Muratore 0 0 0 0 0 74 Pozzo Privato n 157 di Tambellini 0 2 0 0 23 2 S.Pietro a Vico pozzo 1 1 0 0 0 3 20 S.Pietro a Vico pozzo 2 2 0 0 0 3 12 S.Alessio pozzo 3 0 0 0 0 0 9 Nozzano pozzo 3 3 0 0 0 6 4 Coliformi Escherichia Clostridium Enterococchi Conta Nitrato Prelevati in data 29/06/2005 a 37 C Coli Perfingers a 22 C (come NO3) UFC/100ml UFC/100ml UFC/100ml UFC/100ml UFC/1ml mg/l S.Alessio pozzo 2 0 0 0 0 1 5 S.Alessio pozzo 4 0 0 0 0 0 7 S.Alessio pozzo 1 0 0 0 0 0 5 Pozzo Privato n 122 di Barsotti 0 0 0 0 1 < 2 Salicchi pozzo 1 0 0 0 0 1 < 2 Salicchi pozzo 2 0 0 0 0 1 < 2 Salicchi pozzo 4 0 0 0 0 2 2 Coliformi Escherichia Clostridium Enterococchi Conta Nitrato Prelevati in data 01/07/2005 a 37 C Coli Perfingers a 22 C (come NO3) UFC/100ml UFC/100ml UFC/100ml UFC/100ml UFC/1ml mg/l Salicchi pozzo 5 0 0 0 0 2 < 2 Salicchi pozzo 7 0 0 0 0 0 4 Salicchi pozzo 8 0 0 0 0 0 5 Salicchi pozzo 9 0 0 0 0 2 3 Pagina 8 di 20
In base ai risultati ottenuti, infatti, solo i pozzi della centrale idropotabile dell'acquedotto di Nozzano a volte presentano alte conte a 22 C (non vi è nessun valore limite per le acque potabili) e due dei quattro pozzi privati che GEAL controlla presentano diverse forme batteriche che molto probabilmente sono da attribuirsi a scarsa profondità dell'emungimento." Si può comunque affermare che nei pozzi controllati non si sono riscontrati superamenti dei limiti stabiliti dalla tabella A dell Allegato I del Decreto Legislativo 31/2001 (anzi, i risultati sono per la maggior parte uguali a 0 e comunque inferiori ai suddetti limiti), ad eccezione del punto pozzo privato n 169 di Pasquinelli in cui, in data 21/06/2005, si ha un superamento dei valori dei Coliformi a 37 C e quelli della Carica Batterica a 22 C, e del punto denominato pozzo privato n 157 di Tambellini dove il superamento è stato riscontrato,nella stessa data, per il parametro Escherichia coli. Per questi ultimi, per altro, occorre rilevare che, trattandosi di pozzi privati, è ipotizzabile una profondità di pescaggio molto più ridotta e quindi riferibile ad una falda maggiormente soggetta a contaminazione dagli strati superficiali del suolo. Pagina 9 di 20
VALUTAZIONE DEI RISULTATI EMERSI DALL APPLICAZIONE DELL INDICE BIOTICO ESTESO (IBE) Introduzione L adozione dell Indice Biotico Esteso, ad integrazione delle analisi chimiche ed ecotossicologiche, per la valutazione della qualità ambientale del fiume Serchio in relazione alla presenza di residui antiparassitari, è stata motivata dalla volontà di dotare il progetto di uno strumento che fornisca informazioni di sintesi sulla qualità biologica delle acque. L applicazione di metodi biologici, quali l Indice Biotico Esteso (I.B.E, Ghetti, 1997), permette infatti di ottenere un quadro complessivo, confrontabile nel tempo, della qualità di un corso d acqua, con particolare riferimento agli effetti che fenomeni di turbativa, anche pregressi, possono esercitare sulla comunità di organismi acquatici di riferimento, nel caso specifico quella dei macroinvertebrati. Metodo di studio L IBE è un metodo biologico che si basa sullo studio delle comunità dei macroinvertebrati bentonici (larve di insetti, insetti adulti, crostacei, ecc): si tratta di un sistema qualiquantitativo che giunge alla definizione del valore di Indice Biotico utilizzando una tabella a due entrate (cfr. tabella 1) che tiene in considerazione sia la diversa sensibilità dei gruppi di macroinvertebrati presenti nel transetto effettuato sul corso d acqua, sia il numero totale di unità sistematiche rilevate. Pagina 10 di 20
Gruppi faunistici che determinano con la loro presenza l'ingresso orizzontale in tabella Plecotteri presenti (Leuctra ) (primo ingresso) Più di una US Una sola US Numero totale delle Unità Sistematiche (US) costituenti la comunità (secondo ingresso) 0-1 2-5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-... - - 8 9 10 11 12 - - 7 8 9 10 11 13 14 12 13 Efemerotteri presenti Più di una US - - 7 8 9 10 11 12 - (escludere BAETIDAE e CAENIDAE) Una sola US - - 6 7 8 9 10 11 - Tricotteri presenti Più di una US - 5 6 7 8 9 10 11 - (comprendere BAETIDAE e CAENIDAE) Una sola US - 4 5 6 7 8 9 10 - Gammaridi e/o Atiidi e Palemonidi presenti Asellidi e/o Nifhargidi presenti Oligocheti o Chironomidi Tutte le US sopra assenti Tutte le US sopra assenti Tutte le US sopra assenti - 4 5 6 7 8 9 10 - - 3 4 5 6 7 8 9-1 2 3 4 5 - - - - Altri organismi Tutte le US sopra assenti 0 1-2- 3- - - - - - Tabella 1: tabella per la conversione dei dati rilevati, in un valore di Indice. Il metodo, basandosi sul fatto che: - la ricchezza in specie aumenta fino a certi livelli in funzione del contenuto di sali nutritivi; - la struttura della comunità varia da monte a valle lungo la dimensione longitudinale, seguendo schemi predittivi (River continuum concept, sensu Vannote et al., 1980) ; - i vari taxa manifestano una sensibilità diversa all inquinamento; fornisce una serie di indicazioni sulla qualità delle acque e degli ambienti fluviali e nello specifico: misura il livello di allontanamento della comunità esaminata da una ipotetica comunità di riferimento costruita su corsi d acqua che mantengono buone caratteristiche di qualità; analizza l intensità degli effetti prodotti da inquinanti sulla comunità, e ciò a differenza dei saggi biologici che studiano la relazione esistente tra concentrazione ed effetto su organismi test. Pagina 11 di 20
La scelta della comunità dei macroinvertebrati come indicatori è stata determinata da una serie di caratteristiche proprie del gruppo che possono riassumersi in: - elevata sensibilità all inquinamento e capacità di reagire tempestivamente ai suoi effetti; - buona conoscenza degli adattamenti morfologici e fisiologici di numerose specie rispetto all ambiente in cui vivono (autoecologia), aspetto che facilita l interpretazione delle risposte fornite dall indicatore; - presenza di lunghi cicli vitali che consente di vincolare numerosi taxa alla continuità delle condizioni ambientali -la loro scomparsa è quindi facilmente imputabile a condizioni di stress; - sufficiente stabilità di molti taxa, sui substrati in cui vivono, e quindi capacità di riflettere con immediatezza le condizioni di qualità delle acque e dei sedimenti; - facilità di raccolta rispetto ad altri gruppi e identificazione accessibile anche ad occhio nudo; - si tratta di organismi che costituiscono cibo preferenziale per i pesci e rappresentano dunque una componente fondamentale della catena alimentare dei fiumi e degli ambienti ad essi limitrofi, nelle varie forme del loro ciclo biologico. La selezione dei gruppi di macroinvertebrati utilizzati nel metodo per la definizione dell indice si è basata su criteri di sensibilità alle turbative ambientali che possono alterare lo stato di qualità di un corso d acqua. In ordine a questa necessità, gli studi effettuati all origine evidenziavano come i Plecotteri potessero essere considerati tra gli organismi più sensibili, salvo poche eccezioni. Per tale motivo sono stati inseriti al gradino più alto nella scala gerarchica che ha determinato la costruzione della tabella a due ingressi necessaria al calcolo dell indice (cfr. tabella 1). Pagina 12 di 20
Fig. 1 I Plecotteri costituiscono Unità Sistematiche di riferimento per l ingresso in tabella e sono identificate a livello di genere. Nella foto Perla sp. Al secondo posto, in termini di sensibilità agli inquinanti, sono stati collocati gli Efemerotteri, tra i quali tuttavia si riscontrano forme anche molto resistenti, come i Baetidae e Caenidae, che infatti sono state collocate, per opportunità di metodo, ad un livello inferiore, quello rappresentato dai Tricotteri. Gli Efemerotteri colonizzano i tratti montani ad elevata idrodinamicità, come i lenti meandri di pianura e le lanche stagnanti che vi si formano, anche se, oggi, le specie più sensibili sono praticamente introvabili in questi ambienti. Fig. 2 Gli Efemerotteri costituiscono il secondo livello di ingresso nella tabella a doppia entrata utilizzata per la determinazione dell indice. Si identificano fino a livello di genere. Nella foto Epeorus sp. I Tricotteri, la cui determinazione tassonomica ai fini del metodo si ferma a livello di famiglia, comprendono una vasta gamma di forme in grado di caratterizzare sia ambienti di elevata qualità che ambienti di qualità scadente. Costituiscono il gruppo che determina il terzo ingresso in tabella, in ordine di sensibilità. Pagina 13 di 20
Fig. 3 I Tricotteri costituiscono il terzo scalino di ingresso in tabella e sono classificati a livello di famiglia. Nella foto un rappresentante dei Rhyacophilidae. Altro gruppo tassonomico considerato per l ingresso in tabella, anche se a livelli che ormai determinano qualità scadente delle acque, è quello rappresentato dai Crostacei, a cui appartengono i Gammaridi, gli Asellidi e Palemonidi. Gli ultimi gruppi in ordine di apparizione nella tabella sono rappresentati dai Chironomidi, vasta famiglia appartenente all ordine di Ditteri, e gli Oligocheti, tra cui i Tubificidi. Ovviamente, tra questi ultimi due gruppi non vi è alcuna affinità tassonomica, l unico carattere che li accomuna è la grande capacità di adattamento, almeno per alcune forme, a elevati livelli di inquinamento. Altri taxa, come gli Odonati, i Gasteropodi, i Bivalvi, i Tricladi, gli Irudinei, sono considerati, in un certo senso, di secondo ordine ai fini della valutazione dell indice ma fanno comunque parte della comunità macrobentonica ed entrano nel conteggio totale delle Unità Sistematiche presenti. La variabilità con cui tutti questi organismi si presentano nella comunità dipende dalle dinamiche che regolano i rapporti trofici all interno della medesima e quindi dalla disponibilità di fonti alimentari specifiche e di microhabitat idonei, dalle condizioni ambientali, ecc. Il campionamento viene effettuato controcorrente e lungo un transetto obliquo del corso d acqua, utilizzando un retino immanicato con bocca 20 cm e dotato di una rete con maglie di 600. Il materiale raccolto viene esaminato sul campo, in modo da ottenere una prima valutazione sulla composizione della comunità presente, e fissato in alcool a 70. Successivamente, in laboratorio, si verifica la struttura definitiva della comunità macrobentonica per il calcolo del valore I.B.E. e l attribuzione della rispettiva Classe di Pagina 14 di 20
Qualità. Il valore di I.B.E. rilevato, infatti, ricade all interno di 5 Classi di Qualità, cui corrispondono i relativi Giudizi: tali classi sono poi riportate in carte tematiche utilizzando la scala di cinque colori riportata in tabella II. Tabella II. I valori intermedi tra le classi vengono rappresentati mediante tratteggio formato dai colori corrispondenti alle due classi. Il metodo, complementare all uso di altri indicatori ambientali più tradizionali come quelli chimici, fisici e microbiologici, è stato inserito come metodo ufficiale (metodo 9010) all interno del Manuale APAT-IRSA/CNR 2003 a seguito del suo ingresso nella normativa nazionale sulle acque per la determinazione dello stato ecologico ed ambientale dei corsi d acqua e per la qualificazione delle acque destinate alla vita dei pesci (D. Lgs. 152/99), nonché per la valutazione degli effetti cumulativi dell inquinamento delle acque nella determinazione del danno ambientale e per la verifica degli interventi di risanamento attivati con le azioni di bonifica (D. M. 471/99). Area di studio Il Fiume Serchio origina da un compluvio di affluenti che nascono dallo spartiacque dell Appennino Tosco-Emiliano e, attraversando la Garfagnana e la piana lucchese, in Pagina 15 di 20
provincia di Lucca, si getta in mare all altezza di Marina di Vecchiano, in provincia di Pisa. Lo sviluppo della sua asta principale è di 106,9 km ed il suo bacino imbrifero copre 1.460 km2 di cui 1.224 in provincia di Lucca, 168 in quella di Pistoia (interamente riferibili a parte del percorso del Torrente Lima, suo principale affluente) e 68 in quella di Pisa (cfr. figura 4). Le principali problematiche legate a questo bacino sono da individuarsi in: regimazione delle portate, strettamente condizionata dall uso idroelettrico delle acque: un dislivello pari a circa 800 metri ed acque perenni hanno indotto la costruzione di ben 14 grandi invasi artificiali, senza contare le captazioni di minor rilievo; fonti puntuali di inquinamento derivanti da scarichi industriali appartenenti per lo più al distretto cartario, il cui impatto è da individuarsi anche nelle captazioni di acque superficiali o sotterranee; apporti inquinanti diffusi provenienti da attività svolte sul territorio quali gli impianti di lavorazione degli inerti, dislocati lungo le rive in aree di stretta pertinenza fluviale, nonché i centri urbani: questi inquinanti riescono agevolmente a superare la barriera rappresentata dalle fasce perifluviali, spesso denaturate da opere di difese spondali che utilizzano tecniche classiche dell ingegneria idraulica o rese inefficienti da una manutenzione non attenta alle reali esigenze del fiume. apporti derivanti dalle attività agricole, peraltro non quantificabili, ma certamente non riferibili a colture intensive o comunque di entità tali da non richiedere grossi quantitativi di antiparassitari (cfr. Box Sistema agricolo della Valle del Serchio); un diverso tipo di analisi deve essere effettuata valutando l area della Val Freddana, ultimo affluente apuano del Serchio, ove, dal punto di vista agricolo, dominano colture monospecifiche a mais ed aziende vitivinicole. Pagina 16 di 20
BOX SISTEMA AGRICOLO DELLA VALLE DEL SERCHIO (tratto dal PTC Provincia di Lucca approvato con delibera del CP n 189/2000) Il sistema territoriale della Valle del Serchio raggruppa circa un terzo delle aziende agricole della provincia iscritte nell'archivio dell'uma: 3.264 unità su un totale di 11.147. La superficie aziendale totale (SAT) ammonta a 22.822 ettari (circa il 40% di quella provinciale UMA), destinata per oltre la metà (13.091 ha.) a superficie agricola utilizzata (SAU). In termini dimensionali ciascuna azienda dispone in media di 7 e 4 ettari rispettivamente di SAT e di SAU, indicando in tal modo la presenza sul territorio di aziende di dimensioni piuttosto contenute anche se più elevate rispetto ai valori medi provinciali (5 e 3,4 ettari). Nella Valle del Serchio, le principali utilizzazioni del suolo sono, nell'ordine di superficie occupata: il bosco (9.712 ettari), il seminativo (6.030 ettari), il prato-pascolo (4.085 ettari) e il castagneto (2.182 ettari). Per quanto riguarda la SAU, l'analisi delle caratteristiche strutturali dei tre principali comparti produttivi ha evidenziato: una prevalente presenza dei seminativi nelle aziende di dimensioni medio-piccole e un buon grado di specializzazione delle aziende più piccole verso questo tipo di coltivazione. Tuttavia, il comparto si caratterizza per la prevalenza di aziende che investono nella coltivazioni del seminativo superfici medie molto limitate, indicando in tal modo una produzione finalizzata essenzialmente a realizzare integrazioni di reddito; una diffusa presenza della coltivazione del prato-pascolo nelle aziende di dimensioni medio-grandi, anche se solo in pochi casi le estensioni delle superfici destinate a questo uso del suolo indicano una coltivazione finalizzata a scopi produttivi e di reddito. Una presenza importante di questa coltivazione suggerirebbe un orientamento delle aziende verso le produzioni zootecniche; il castagneto, pur essendo ben rappresentato in termini di superficie totale, risulta essere poco diffuso coinvolgendo un numero poco rilevante di aziende. Sotto il profilo strutturale, anche il castagneto - come il prato-pascolo - si concentra maggiormente nelle aziende di più ampia dimensione. L'analisi delle figure imprenditoriali ha mostrato che la gestione di una parte molto rilevante delle aziende della Valle del Serchio è appannaggio di conduttori non più giovani, i quali traggono dall attività produttiva redditi lordi stimati piuttosto modesti. I tre quarti dei conduttori hanno almeno 50 anni (mentre sono solo 135 le aziende gestite da giovani con meno di 30 anni) per un reddito lordo che in soli 28 casi su 3.264 può essere stimato pari ad almeno 30 milioni di lire. Si può quindi dire che nella Valle del Serchio il settore agricolo coinvolge prevalentemente conduttori che, pur volendo mantenere una presenza nell agricoltura, hanno in altri settori la loro principale fonte di reddito: l attività agricola viene quindi praticata allo scopo di ottenere integrazioni più o meno importanti di reddito. E appena il caso di ricordare che da queste considerazioni non è possibile concludere semplicisticamente che il settore agricolo svolge un ruolo secondario o, addirittura, marginale nell ambito dell economia locale. Infatti, anche laddove esso contribuisce rispetto agli altri settori con un apporto economico modesto - in termini di occupazione e di reddito - alla formazione della ricchezza, la presenza di agricoltori che svolgono le loro normali funzioni produttive può indirettamente avere effetti positivi sull intera collettività. ( ) Pagina 17 di 20
Ai fini della presente indagine è stato preso in considerazione un tratto di fiume che si snoda per 30 km tra Ghivizzano (comune di Coreglia Antelminelli) e Ponte San Pietro (comune di Lucca); sono state individuate tre stazioni (fig. 4), denominate Ghivizzano, Piaggione e Ponte San Pietro, ove sono stati effettuati, tra settembre 2004 e maggio 2005, un numero di campioni variabile da due a quattro. Figura 4. Tratto del bacino del Fiume Serchio interessato dalla presente indagine. Modificato da CTR 1:100.000 Pagina 18 di 20
I risultati ottenuti sono stati riportati in una apposita carta tematica della qualità biologica (Fig. 5): per ciascuna stazione è stata riportata una torta i cui spicchi rappresentano i vari periodi di applicazione dell indice ed i cui colori si riferiscono alla relativa Classe di qualità rilevata, sulla base della legenda di tabella I. Per ciascuna stazione sono stati inoltre riportati in dettaglio i risultati dei singoli campionamenti (Comunità macrobentonica), corredati da documentazione fotografica del sito, cartografia di dettaglio, osservazioni relative ai principali impatti ed all ambiente circostante (Scheda descrittiva della stazione). Pagina 19 di 20
ALLEGATO Schede descrittive delle stazioni di monitoraggio I.B.E.
SCHEDA DESCRITTIVA DELLA STAZIONE Stazione Ghivizzano Località Ghivizzano Comune Coreglia Antelminelli Coordinate UTM 0622182-4875629 Caratteristiche ambientali: GRANULOMETRIA SUBSTRATO in ordine di prevalenza nel transetto Roccia Massi Ciottoli Ghiaia Sabbia Limo 3 1 2 4 LARGHEZZA ALVEO DI PIENA: oltre 100 m MANUFATTI ARTIFICIALI: assenti VEGETAZIONE ACQUATICA: assente Foto raffigurante l ambiente indagato: la linea rossa indica il transetto AMBIENTE NATURALE E COSTRUITO CIRCOSTANTE: VEGETAZIONE RIPARIA: Salici, pioppo arbustivi, con frequenti tagli della vegetazione Elaborato da CTR 250150 L alveo scorre in un tratto caratterizzato da una vasta area di sua pertinenza, periodicamente sottoposta a tagli della vegetazione che impediscono l instaurarsi di una fascia riparia stabile. La foto in alto si riferisce all ultimo di tali interventi. Nel corso della stagione 2004, sono stati rilevati depositi fangosi con processi anaerobiotici negli strati più profondi dei tratti a più lento decorso (foto in basso a sinistra), probabilmente ascrivibili allo svaso della diga di Trombacco, avvenuto in data 21 agosto. Circa 1-2 km a monte, in sinistra idrografica, l immissione del Rio Secco e del Torrente Ania apportano acque inquinate da scarichi civili ed industriali appartenenti al settore cartario. Le acque del Torrente Turrite Cava, affluente di destra sito tra Ania e Rio Secco, vengono interamente captate a fini idroelettrici.
COMUNITA' MACROBENTONICA Fiume Serchio - Ghivizzano Data 23/09/04 21/12/04 15/03/05 09/06/05 PLECOTTERI Leuctra Leuctra Leuctra* Leuctra (genere) Brachyptera* Brachyptera* Dinocras* Protonemura* Protonemura* EFEMEROTTERI Baetis Baetis Baetis Baetis (genere) Caenis Caenis* Caenis Caenis* Ephemerella Ecdyonurus* Ecdyonurus* Rhithrogena* Habroleptoides* Habroleptoides* Habrophlebia* TRICOTTERI Rhyacophilidae Rhyacophilidae Rhyacophilidae Rhyacophilidae (famiglia) Hydropsichidae Hydropsichidae Hydropsichidae Hydropsichidae Hydroptilidae Hydroptilidae* Sericostomatidae* Sericostomatidae* Glossosomatidae* COLEOTTERI Elmidae Elmidae Elmidae (famiglia) Hydraenidae* Dryopidae Gyrinidae DITTERI Chironomidae Chironomidae Chironomidae Chironomidae (famiglia) Simuliidae Simuliidae Simuliidae* Simuliidae Limonidae* Limonidae* Tabanidae* Tabanidae* Anthomyidae Thaumalaeidae Ceratopogonidae* Ceratopogonidae Ceratopogonidae* Ceratopogonidae CROSTACEI Gammaridae* (famiglia) GASTEROPODI Physidae (famiglia) Ancylidae Ancylidae OLIGOCHETI Lumbricidae Lumbricidae Lumbricidae (famiglia) Naididae Naididae Naididae Legenda: l'asterisco (*) accanto a ciascuna unità sistematica indica che il taxon non è stato giudicato valido ai fini del calcolo I.B.E. U.S. RILEVATE 18 18 16 19 U.S. VALIDE 12 11 8 13 Ingresso in tabella + Tricotteri + Tricotteri + Tricotteri 1 Efemerottero Valore di I.B.E. 7 7-6 6 7 Classe di qualità III III III III Parametri chimico - fisici T Acqua ( C) 16,5 6,5 11 14 T aria ( C) 22,5 7,5 16 19 Parametri idrologici h media dell'acqua (cm) 15 35 25 10 h max dell'acqua (cm) 25 70 40 20 Largh. Alveo bagnato (m) 30 40 20 30 Velocità corrente media elevata molto elevata media Parametri biologici ritenzione del detrito moderata sostenuta sostenuta moderata materia organica fr.fibrosi str.grossolane str.grossolane fr.polposi anaerobiosi sul fondo localizzata assente assente tracce Organismi incrostanti Alghe filamentose feltro sottile feltro sottile feltro sottile Batteri filamentosi assenti assenti assenti assenti
SCHEDA DESCRITTIVA DELLA STAZIONE Stazione Piaggione Località Piaggione Comune Borgo a Mozzano Coordinate UTM 0621216-4865686 Caratteristiche ambientali: Foto raffigurante l ambiente indagato: la linea rossa indica il transetto GRANULOMETRIA SUBSTRATO in ordine di prevalenza nel transetto Roccia Massi Ciottoli Ghiaia Sabbia Limo 1 2 3 LARGHEZZA ALVEO DI PIENA: circa 100 m MANUFATTI ARTIFICIALI: Muri di contenimento VEGETAZIONE ACQUATICA: assente VEGETAZIONE RIPARIA: In prevalenza erbacea e arbustiva ESSENZE: Salix sp., Alnus glutinosa, Populus sp.. Presenza non dominante di Robinia pseudoacacia. AMBIENTE NATURALE E COSTRUITO CIRCOSTANTE: Elaborato da CTR 261070 L alveo naturale -seppur racchiuso in muri di contenimento - occupa una sezione ampia che lascia spazio alla formazione di piccole aree umide e fasce riparie di importanza ecologica rilevante. Il tratto si trova a valle dello sbarramento del Piaggione (foto in basso), con evidente regolazione artificiale delle portate. Altri impatti sono rappresentati dall innesto del Torrente Celetra, da gennaio interessato dai lavori di adeguamento della statale Ludovica e recettore di scarichi industriali, e da impianti di frantumazione di ghiaia siti in stretta prossimità dell alveo. Nel tempo è stato possibile rilevare situazioni di depositi fangosi lungo le zone a più lento scorrimento (cfr foto in alto a destra relativa al settembre 2004).
Data 21/09/04 31/05/05 21/09/04 PLECOTTERI Leuctra Leuctra Parametri chimico - fisici (genere) T Acqua ( C) 19,5 EFEMEROTTERIBaetis Baetis T aria ( C) 23 (genere) Caenis Caenis Ephemerella Parametri idrologici TRICOTTERI Rhyacophilidae Rhyacophilidae h media dell'acqua (cm) 15 (famiglia) Hydropsichidae Hydropsichidae h max dell'acqua (cm) 30 Hydroptilidae Hydroptilidae Largh. Alveo bagnato (m) 15 Policentropodidae* Velocità corrente media COLEOTTERI Elmidae Elmidae (famiglia) Haliplidae* Parametri biologici Hydrophilidae* ritenzione del detrito scarsa ODONATI Onycogomphus materia organica str.grossolane (genere) anaerobiosi sul fondo assente DITTERI Chironomidae Chironomidae Organismi incrostanti feltro spesso (famiglia) Simuliidae Simuliidae Batteri filamentosi assenti Limonidae* Anthomyidae Anthomyidae Tipulidae Ceratopogonidae CROSTACEI Gammaridae* Gammaridae* (famiglia) Asellidae* GASTEROPODI Ancylidae Ancylidae (famiglia) Bithiniidae Neritidae Neritidae Physidae U.S. RILEVATE 16 25 TRICLADI Dugesia U.S. VALIDE 14 20 (genere) Ingresso in tabella + Tricotteri 1 Plecottero OLIGOCHETI Lumbricidae Lumbricidae Valore di I.B.E. 7 9-10 (famiglia) Naididae Classe di qualità III II- I Legenda: COMUNITA' MACROBENTONICA Fiume Serchio - Piaggione l'asterisco (*) accanto a ciascuna unità sistematica indica che il taxon non è stato giudicato valido ai fini del calcolo I.B.E. 31/05/05 20 25 25 40 15 media moderata n.r. assente feltro spesso assenti
Stazione SCHEDA DESCRITTIVA DELLA STAZIONE Ponte San Pietro Località Comune Coordinate UTM Ponte San Pietro Lucca 0617470-4857326 Caratteristiche ambientali: GRANULOMETRIA SUBSTRATO in ordine di prevalenza nel transetto Roccia Massi Ciottoli Ghiaia Sabbia Limo 4 1 2 3 Foto raffigurante l ambiente indagato: la linea rossa indica il transetto LARGHEZZA ALVEO DI PIENA: 100 m MANUFATTI ARTIFICIALI: argini in terra VEGETAZIONE ACQUATICA: assente VEGETAZIONE RIPARIA: arbustiva in golena, arborea vicino agli argini ESSENZE: Salice ed ontano AMBIENTE NATURALE E COSTRUITO CIRCOSTANTE: Elaborato da CTR 261100 La rettificazione del percorso e la costrizione, in epoche storiche, dell alveo all interno di ampi argini in terra, ne hanno caratterizzato la struttura, pensile e sottoposta a costruzione di difese spondali e briglie per impedire l eccessiva erosione delle sponde (foto in alto, relativa ad un tratto poco a monte del transetto). Attualmente adibito a parco urbano, il tratto ha perduto ogni sua valenza ecologico-naturalistica. Il substrato molto mobile influisce negativamente sulla comunità; l eccessiva insolazione induce la crescita di uno spesso feltro perifitico.
COMUNITA' MACROBENTONICA Fiume Serchio - Ponte San Pietro Data 23/09/04 21/12/04 15/03/05 31/05/05 PLECOTTERI Leuctra Leuctra (genere) Brachyptera* EFEMEROTTERI Baetis Baetis Baetis Baetis (genere) Caenis Caenis* Caenis Caenis Ephemerella* Ecdyonurus* Rhithrogena* Habrophlebia* TRICOTTERI Rhyacophilidae Rhyacophilidae* Rhyacophilidae (famiglia) Hydropsichidae Hydropsichidae Hydropsichidae Hydropsichidae* Hydroptilidae* COLEOTTERI Elmidae* Elmidae* Elmidae* (famiglia) Gyrinidae Dytiscidae* DITTERI Chironomidae Chironomidae Chironomidae Chironomidae (famiglia) Simuliidae Simuliidae Simuliidae* Simuliidae Limonidae* Limonidae Tipulidae Ceratopogonidae CROSTACEI Gammaridae Gammaridae Gammaridae Gammaridae (famiglia) Asellidae* Asellidae* GASTEROPODI Neritidae Neritidae Neritidae (famiglia) Bithiniidae Bithiniidae Physidae Hydrobioidea TRICLADI Dugesia Dugesia Dugesia (genere) Polycelis IRUDINEI (genere) Dina OLIGOCHETI Lumbricidae Lumbricidae Lumbricidae Lumbricidae (famiglia) Lumbriculidae Lumbriculidae Naididae Naididae Legenda: l'asterisco (*) accanto a ciascuna unità sistematica indica che il taxon non è stato giudicato valido ai fini del calcolo I.B.E. U.S. RILEVATE 15 14 17 21 U.S. VALIDE 12 12 13 13 Ingresso in tabella + Tricotteri + Tricotteri + Tricotteri + Tricotteri Valore di I.B.E. 7 7 7 7 Classe di qualità III III III III Parametri chimico - fisici T Acqua ( C) 19 6 9,5 23 T aria ( C) 25 3,5 15 24,5 Parametri idrologici h media dell'acqua (cm) 10 35 35 18 h max dell'acqua (cm) 20 100 60 n.r. Largh. Alveo bagnato (m) 15 15 50 12 Velocità corrente media elevata elevata media Parametri biologici ritenzione del detrito scarsa scarsa scarsa scarsa materia organica fr.polposi fr. polposi fr. polposi fr.finrosi anaerobiosi sul fondo assente assente assente assente Organismi incrostanti feltro sottile feltro al tatto feltro spesso feltro sottile Batteri filamentosi assenti assenti assenti assenti