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Impatto del depuratore di Marcaria sulle acque, sui sedimenti e sulla vegetazione macrofitica nella Riserva Regionale Le Torbiere di Marcaria

Relazione preliminare delle attività svolte
P. Viaroli, M. Bartoli, D. Nizzoli, Dipartimento di Scienze Ambientali, Università degli Studi di Parma

Introduzione

Le Torbiere di Marcaria sono una testimonianza di ambienti umidi marginali a ridosso del fiume Oglio. Sono state sfruttate fino al primo dopoguerra per l'estrazione di torba, attività che ha determinato la formazione di piccoli bacini poco profondi, alimentati saltuariamente dalle piene del fiume. Negli ultimi quarant'anni l'area della torbiera è stata utilizzata per la pesca, la coltivazione della canna e della carice e, nei tratti marginali, per altre coltivazioni come quella del pioppo.

Zone umide poco profonde come questa tendono naturalmente all'interramento a causa della rapida crescita di vegetazione macrofitica ed al conseguente accumulo di sostanza organica a livello dei sedimenti superficiali. L'ente Parco Oglio Sud ha investito negli ultimi anni cospicue risorse (sia in termini di costosi interventi di scavo tesi alla conservazione dei bacini che in termini di ricerche finanziate al fine di individuare gli interventi più adeguati) per preservare questa zona umida.

Torbiere e zone palustri come quelle di Marcaria in passato erano probabilmente allineate in un continuum lungo le fasce perifluviali; oggi rappresentano al contrario ambienti rari e frammentati nel territorio a causa sia delle opere di bonifica che delle regimazioni fluviali. La bibliografia che evidenza l'importanza del mantenimento di questi ecosistemi è vastissima: le zone umide sono state riconosciute a livello mondiale come aree ad elevata produttività, biodiversità e resilienza. La produttività è spiegata dalle condizioni ottimali per la crescita di vegetazione soprattutto macrofitica legata alla disponibilità di nutrienti, la biodiversità è spiegata dall'abbondanza di risorse sia in termini di cibo che in termini di nicchie e rifugi, la resilienza è dovuta alla straordinaria capacità che questi ambienti hanno nell'opporsi e tamponare eventi quali fenomeni di inquinamento, anossia, variazioni estreme della temperatura, presenza o assenza della lama d'acqua.

Nel cuore della Riserva Torbiere di Marcaria è stato realizzato negli anni 70 un piccolo depuratore che raccoglie gran parte degli scarichi del Comune omonimo. Il depuratore è palesemente sottodimensionato ed è provvisto di una sola vasca di ossidazione per l'abbattimento del carico organico e l'ossidazione dell'azoto a nitrato. La griglia posizionata nel tombino che raccoglie i reflui in ingresso è spesso ostruita da materiale grossolano e questo favorisce episodiche fuoriuscite di acque nere che vengono veicolate direttamente in Riserva. Lo scarico del Depuratore alimenta un piccolo canale che scarica in Oglio teoricamente senza interessare i chiari ed i canali dell'area più pregiata. Durante le piene del fiume però l'intera area è inondata dalle acque, il depuratore non funziona e le acque e i sedimenti non trattati circolano liberamente in tutta la Riserva.

Scopi della Ricerca

L'ente Parco Oglio Sud ha commissionato al Dipartimento di Scienze Ambientali uno studio annuale per la valutazione della qualità di acqua, sedimenti e macrofite della Riserva al fine di determinare se i carichi in uscita dal depuratore superano la capacità recettiva della Riserva e se si possono ipotizzare interventi tesi a migliorare la qualità delle acque.

Materiali e metodi

Campioni di acqua sono stati prelevati in occasione di diversi sopralluoghi effettuati da giugno a dicembre 2003 da 8 stazioni superficiali e da due piezometri (figura 1). I campioni sono stati filtrati in situ e raffreddati a 4°C per il trasporto in laboratorio. Sui campioni sono stati misurati con metodi standard temperatura, trasparenza, conducibilità, pH, ossigeno disciolto, clorofilla fitoplanctonica e nutrienti inorganici disciolti. Campioni di sedimento sono stati prelevati dal canale alimentato dal depuratore, dal chiaro denominato osservatorio e dal chiaro recentemente scavato. Sui campioni di sedimento sono state effettuate misure di carico organico, di penetrazione dell'ossigeno e di attività nitrificante, indice dello stato di ossidazione del sedimento stesso. Numerose analisi sono tutt'ora in corso.

Durante i sopralluoghi è stata analizzata la vegetazione macrofitica presente nei bacini e nei canali perimetrali.

Risultati

I campionamenti estivi sono stati condizionati dall'estate particolarmente siccitosa e dalle temperature estreme dell'esigua lama d'acqua (oltre 30°C in giugno, luglio e agosto). In agosto 2003 i chiari neoscavati (CN) erano completamente asciutti e così il chiaro denominato osservatorio (OS) ed il chiaro SN (figura 1). In questa occasione sono stati rinvenuti nei tre bacini esemplari di grossa taglia di carpe e carassi, unici rappresentanti dell'ittiofauna e tipici di ambienti eutrofici con bassi tenori di ossigeno. L'essiccamento degli stagni ha permesso di notare il modesto profilo batimetrico della maggior parte degli ambienti: durante la fase di ricarica autunnale/invernale la profondità massima non dovrebbe superare in ogni caso i 70-100 cm. Nonostante l'assenza dell'acqua ed il teorico compattamento il fondo di tutti gli ambienti era estremamente soffice e poroso a causa sia dei gas prodotti dal metabolismo anaerobico negli strati profondi sia dei tassi di sedimentazione del detrito organico, particolarmente veloci. Nel sopralluogo di giugno, quando era ancora presente un piccolo strato di acqua , è stato misurato nel chiaro osservatorio (stazione OS) uno spessore di sedimento soffice e inconsistente di oltre 1 m; sedimento di colore nero e altamente riducente. Sedimento soffice e grande accumulo di materiale organico è stato notato anche nel canale alimentato dal depuratore per ovvi motivi legati alla forte sedimentazione di materiale particellato. La trasparenza delle acque è risultata ovunque estremamente limitata e compresa tra 10 e 20 cm a causa delle elevate concentrazioni di solidi sospesi e di clorofilla fitoplanctonica. Nel corso delle indagini estive sono state determinate concentrazioni della clorofilla fitoplanctonica fino a 600 µg l-1 (stazione CN) e comprese tra 375 e 405 µg l-1 (stazioni CA, CH, SN, OS). Le concentrazioni dell'ossigeno disciolto sono state misurate in pieno giorno e sono risultate comprese tra il 27 ed il 170% di saturazione. Nel corso del 2004 verranno effettuati prelievi anche nelle ore notturne per verificare se la respirazione della biomassa batterica presente nei sedimenti e nella colonna d'acqua unitamente a quella di fitoplancton e macrofite determina l'instaurarsi di condizioni anossiche nei bacini. Nei campionamenti fino ad ora eseguiti valori contenuti (compresi tra 1.8 e 3 mg l-1) sono stati determinati nelle stazioni in, out 1, out 2 e CA mentre valori elevati (tra 10 e 18 mg l-1) sono stati determinati nei chiari. Una discreta correlazione è stata evidenziata tra le concentrazioni dell'ossigeno disciolto, quelle della clorofilla fitoplanctonica e quelle del pH. A questo proposito valori oltre 9 unità sono stati determinati in piena estate nei chiari mentre valori compresi tra 7,4 e 7,8 unità sono stati determinati nelle stazioni in e out 1.

L'azoto ammoniacale è la forma dominante dell'azoto inorganico disciolto in ingresso al depuratore con concentrazioni comprese tra 9.3 e 10.4 mg l-1; la somma delle forme ossidate (NO2-+NO3-) non ha mai superato 0.4 mg l-1. Le concentrazioni del fosforo ortofosfato in ingresso sono risultate comprese tra 0.85 e 1.69 mg l-1.

Le concentrazioni di azoto ammoniacale misurate in uscita sono risultate identiche a quelle in ingresso in una sola occasione (giugno, [NH4+]in=10.3 mg l-1; [NH4+]out=10.36 mg l-1). Nelle altre occasioni al contrario le concentrazioni di ammonio in uscita sono risultate mediamente dimezzate e comprese tra 4.3 e 6.7 mg l-1.

Per quanto riguarda le concentrazioni delle forme ossidate i valori in uscita sono sempre risultati decisamente superiori a quelli in ingresso (di un fattore variabile tra 12 e 50) e compresi tra 2.6 e 10.2 mg l-1. Questo risultato non deve stupire se si considera che l'impianto è dotato di una sola vasca di ossidazione.

Le concentrazioni dello ione ortofosfato in uscita sono risultate estremamente variabili rispetto a quelle in ingresso -identiche a quelle in entrata in occasione del campionamento effettuato in agosto ([PO43-]in=0.86 mg l-1; [PO43-]out=0.87 mg l-1); superiori a quelle in entrata in occasione del campionamento effettuato in giugno ([PO43-]in=0.98 mg l-1; [PO43-]out=1.33 mg l-1); inferiori a quelle in entrata in occasione del campionamento effettuato in novembre e dicembre ([PO43-]in=1.69 mg l-1; [PO43-]out=0.68 mg l-1).

Negli altri punti di prelievo le concentrazioni dello ione ortofosfato sono risultate estremamente contenute (<30 µg l-1) probabilmente a causa dell'assimilazione microalgale e macrofitica se non a livello del sito out 2 (~200 µg l-1).

Le forme azotate inorganiche disciolte sono invece risultate determinabili in tutti i punti di prelievo: l'azoto ammoniacale è presente in concentrazioni superiori a 1 mg l-1 solo in out 2 mentre in tutte le altre stazioni ha valori compresi tra 0.24 e 0.82 mg l-1. L'azoto nitrico ha valori massimi nelle acque prelevate dai piezometri (tra 0.6 e 1.0 mg l-1) e dal chiaro SN (fino a 1.4 mg l-1) e valori leggermente piè contenuti negli altri siti (tra 0.14 e 0.27 mg l-1).

Sono ancora in fase di analisi ed elaborazione i dati relativi alle frazioni particellate (N e P totali, COD).
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Mappa della Riserva Torbiere di Marcaria
con indicate le stazioni di prelievo di acqua (sfondo arancione) e sedimenti (sfondo giallo).

ACQUE: Le stazioni in e out 1 indicano rispettivamente l'ingresso e l'uscita del depuratore. CA=canale, CH=chiaro, SN=stagno, OS=chiaro osservatorio, out 2=parte terminale del canale che riceve gli scarichi del depuratore, CN=chiaro neoscavato, PZ 1 e 2=piezometri, US=chiavica sull'argine.

I sedimenti superficiali sono stati analizzati in carote intatte mediante l'impiego di microelettrodi. In giugno e agosto la penetrazione dell'ossigeno è risultata mediamente inferiore a 1 mm (stazioni CN, out 2 e OS) ad indicare un forte consumo di ossigeno per processi respiratori batterici. In ottobre la penetrazione dell'ossigeno è leggermente aumentata (fino a 2 mm) probabilmente a causa delle variazioni di temperatura. La percentuale di sostanza organica è risultata massima nei siti OS e out 2 (oltre il 30% come perdita in peso dopo incenerimento), lievemente più contenuta nel chiaro neoscavato SN (~17%).

Conclusioni preliminari

Il risultato più impressionante riguarda indubbiamente le concentrazioni di clorofilla fitoplanctonica riscontrate nei chiari e nei canali. In una torbiera analoga che potremmo considerare come ambiente di controllo dove sono presenti praterie di Ceratophyllum (Paludi del Busatello) la trasparenza è ottima ed i valori di clorofilla non superano 10 µg l-1. In questo ed in tanti altri ambienti palustri di pianura caratterizzati da un elevato carico organico sedimentario inoltre le concentrazioni delle forme inorganiche azotate dovrebbero risultare pressochè indeterminabili nel momento di massima fioritura della vegetazione a causa del forte controllo che la vegetazione stessa esercita sui nutrienti e della mancanza di fenomeni come il dilavamento.

Nei canali e nei chiari di Marcaria in piena estate l'azoto inorganico disciolto (NH4++NO3-) non è invece mai sceso al di sotto di 500-800 µg l-1, nonostante la spaventosa densità di cellule fitoplanctoniche. È evidente come la scarsa circolazione dell'acqua e la insufficiente diluizione all'interno della Riserva abbia un ruolo importante nel determinare tali condizioni di eutrofia/distrofia.

In estrema sintesi:

  • a parte alcuni tratti residui con Ceratophyllum non c'è traccia di macrofite radicate pregiate
  • viste le condizioni di trasparenza le praterie stesse di Ceratophyllum sono destinate a scomparire in breve tempo
  • è probabile che compaiano estese coperture a pleustofite opportuniste come Salvinia natans o lemnacee; tali coperture hanno come effetto immediato la scomparsa dell'ossigeno dalla colonna d'acqua
  • la sedimentazione accelerata del fitoplancton rende i sedimenti soffici ed inconsistenti; gran parte del materiale particellato è rigenerato velocemente in colonna d'acqua dalla degradazione batterica sotto forma di nutrienti
  • non ci sono prospettive per ittiofauna pregiata (probabilmente assente già da tempo in Riserva)
  • i volumi d'acqua in gioco sono probabilmente piccoli rispetto ai carichi in uscita dal Depuratore
  • occorre impedire quando possibile la fuoriuscita di acque nere dalla griglia posizionata nella stazione in.

Caratterizzazione preliminare di sedimenti e acque per il contenuto di metalli

Nel mese di febbraio 2004 campioni di sedimenti superficiali e acque sono stati prelevati dalle stazioni indicate nella figura 1.

I sedimenti sono stati prelevati mediante tubi di plexiglass trasparente (i.d. 5 cm, altezza 40 cm) infissi verticalmente a mano. In laboratorio le carote sono state estruse, omogeneizzate ed essiccate in stufa fino al raggiungimento del peso costante. Il materiale secco è stato successivamente polverizzato e mineralizzato mediante digestore a microonde dopo trattamento con acqua regia e acqua ossigenata al 30%. L'estratto è stato analizzato per il contenuto di Zn, Pb, Ni, Cu, Cd, Fe e Cr mediante ICP-AES (Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Specrometry) (Ultima2, Jobin Ydon).

Le acque sono state prelevate appena sotto la superficie mediante bottiglia da un litro e filtrate con filtri in fibra di vetro; i campioni filtrati sono stati immediatamente analizzati mediante ICP-AES.

Risultati

Sono di seguito riportati 7 grafici relativi alle concentrazioni di Zn, Pb, Ni, Cu, Cd, Fe e Cr nei sedimenti. In ogni grafico le linee tratteggiate indicano le concentrazioni che identificano sedimenti non inquinati e sedimenti inquinati secondo limiti proposti in un report sulla qualità dei sedimenti lagunari.

Nella tabella 2 sono riportati i risultati relativi all'indagine svolta sulle acque.

Questi dati sono limitati ad un solo campionamento e non sono accompagnati da un commento poiché troppo preliminari. Nel mese di marzo 2004 verrà effettuato uno screening molto più dettagliato dei sedimenti superficiali e delle acque della Riserva di Marcaria e di una zona umida di controllo posta sulla riva destra del fiume.

 
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