Giugno 2000  Lezione

  CONSERVAZIONE DELLA RISORSA IDRICA

 Dott.ssa Beatrice Pucci

(Biologo)

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1         IL CICLO DELL’ACQUA

 L’acqua è il composto chimico e la risorsa naturale più abbondante sulla Terra. Due terzi della crosta terrestre sono costituiti di acqua, così come in percentuali variabili tutti gli organismi viventi, l’uomo ad esempio è costituito all’incirca per due terzi da acqua.

L’importanza dell’acqua sulla terra è legata ad alcune sue caratteristiche chimiche e fisiche che la rendono una sostanza “anomala” che svolge un ruolo fondamentale nei cicli biologici, chimici e geologici, negli equilibri climatici, nella organizzazione delle forme viventi ; riveste poi un ruolo non meno importante nella vita socio - economica e culturale dell’uomo.

 Caratteristiche principali :

·      L’acqua è l’unica sostanza presente alle temperature e pressioni dell’ambiente terrestre nei suoi tre stati di aggregazione (solido, liquido, gassoso)

·      L’acqua è l’unica sostanza il cui stato solido è più leggero di quello liquido

·      L’acqua ha un valore di tensione superficiale molto elevato

·      L’acqua è un ottimo conduttore termico, secondo tra i liquidi solo al mercurio

·      L’acqua raggiunge la densità massima alla temperatura di 4°C

·      l’acqua è praticamente un solvente universale, in quanto essendo debolmente ionizzata è in grado di sciogliere in percentuali variabile qualsiasi sostanza.

 Tutte queste caratteristiche associate ad un’unica sostanza la rendono quell’elemento eccezionale che ha permesso la nascita e lo sviluppo della vita sulla terra.

L’acqua è una risorsa rinnovabile anche se non inesauribile e il ciclo dell’acqua permette la costante ridistribuzione e depurazione naturale di questa risorsa sulla Terra, sfruttando l’energia solare e la forza di gravità. La ridistribuzione avviene mediante i fenomeni di precipitazione, evaporazione e condensazione mentre la depurazione dell’acqua avviene ciclicamente grazie all’azione concomitante del suolo, dell’evaporazione e dell’autodepurazione biologica all’interno dei corsi d’acqua ; la capacità di depurazione del ciclo dell’acqua è però limitata e in molte circostanze e sempre più frequentemente risulta insufficiente a smaltire i carichi inquinanti di origine umana.

 Il vapore acqueo nell’atmosfera è presente solo nei primi 10 - 15 Km (troposfera)  e un Kg di aria umida contiene vicino al suolo circa 2 - 15 g di vapore che è comunque uno dei costituenti atmosferici più importanti, in quanto alla base dei fenomeni meteorologici (precipitazioni, condensazione, evaporazione) : i moti turbolenti, le correnti convettive di origine dinamica o orografica diffondono il vapore acqueo liberatosi dal suolo verso gli strati atmosferici superiori, dove nuovamente condensa a causa delle differenze di temperatura, formando le nubi e eventualmente le precipitazioni. La quantità massima di vapore (saturazione) che, ad una data pressione atmosferica, può essere contenuta in un determinato volume d’aria dipende infatti esclusivamente dalla temperatura dell’aria : le masse d’aria calda possono immagazzinare una quantità di vapore maggiore rispetto alle masse di aria fredda. Il vapore acqueo presente nell’atmosfera trasportato dai moti ascendenti può quindi raggiungere la saturazione e passare così allo stato liquido sotto forma di microscopiche gocce del diametro di 10 - 50 µm dando così dapprima origine alla nebbia e alle nubi. Le goccioline microscopiche che si formano possono coagularsi tra loro favorite dalla presenza in atmosfera di una notevole quantità di piccolissime particelle igroscopiche di dimensioni di 1 - 2 µm immesse soprattutto dal vento e dalle attività umane dette nuclei di condensazione : quando le goccioline acquistano dimensioni tali da non potere più rimanere sospese nell’atmosfera precipitano a causa della forza di gravità, al suolo sotto forma di precipitazione liquida o solida a seconda delle condizioni di temperatura in quota e al suolo.

Il ciclo dell’acqua è quindi strettamente collegato anche alla temperatura dell’aria e quindi alla radiazione solare : l’equilibrio termico dell’atmosfera dipende dal bilancio tra l’energia solare incidente al suolo e quella persa dalla Terra per irraggiamento, convezione, turbolenza, evaporazione.

 ·      Radiazione solare diretta (insolazione) : quantità di energia solare che raggiunge il suolo senza interferire con l’atmosfera attraversata.

·      Radiazione solare diffusa: quantità di energia solare che raggiunge il suolo dopo avere subito influenza da parte di molecole d’aria e impurità atmosferiche.

·      Radiazione solare globale : energia totale solare (diretta + diffusa) incidente al suolo.

 Di tutta l ‘energia che il sole invia ai limiti dell’atmosfera il 35 % viene riflesso nello spazio e solo il 16% viene assorbito dall’atmosfera : L’atmosfera invece assorbe praticamente tutta la radiazione emessa dalla terra a parte un 15 %.

 Nel ciclo dell’acqua è interessante confrontare gli apporti d’acqua che giungono al suolo mediante le precipitazioni con le perdite che si verificano mediante l’evaporazione. L’insieme all’evaporazione del sottosuolo attraverso i pori del terreno, della traspirazione delle piante e dell’evaporazione che avviene direttamente dalla superficie terrestre si definisce Evapotraspirazione : questo fenomeno è chiaramente influenzato dall’umidità del suolo poiché qualsiasi diminuzione di questa riduce la quantità di acqua evaporabile. La quantità di precipitazione si esprime in mm anche se l’unità di misura corretta sarebbe quella di volume per unità di superficie (litri/mq).

 Il ciclo dell’acqua non ridistribuisce la risorsa in maniera costante e uguale rispetto ai fabbisogni, sia dal punto di vista spaziale che temporale : infatti  in una determinata area esistono differenze a seconda della stagione ed esistono aree con differenze notevoli di precipitazioni ; anche la temperatura influenza la distribuzione locale delle precipitazioni : la dipendenza è tanto più stretta quanto più il clima è continentale, ossia quanto meno il luogo considerato risulta soggetto alla azione termoregolatrice dei mari ed oceani ; vengono influenzate anche il tipo, la quantità e la qualità della vegetazione sia dalla quantità di precipitazioni che dal tasso di evapotraspirazione  strettamente dipendente dalla temperatura al suolo ; oltre a questo lo sviluppo delle attività umane ha profondamente modificato le caratteristiche naturali del ciclo dell’acqua : da una parte la necessità di avere sempre acqua in quantità sufficiente e in modo costante ha portato ad opere di regimazione dei corsi d’acqua sempre più frequenti e dall’altra lo sfruttamento eccessivo della risorsa idrica al di là delle possibilità naturali del ciclo stesso ha portato a problemi di crisi idriche, soprattutto per problemi di inquinamento, anche per le zone ricche d’acqua. Bisogna inoltre tenere conto,  nello studio del ciclo dell’acqua che l’acqua in natura non si presenta praticamente mai come una sostanza minerale ma è sempre associata a delle forme viventi e ad ecosistemi complessi che ne caratterizzano la qualità e le diverse possibilità di uso da parte di tutti gli organismi viventi : ecco perché la gestione della risorsa idrica deve tenere conto di questa complessità.

1.1        La disponibilità della  risorsa idrica

In totale l’acqua presente sulla terra ammonta a 1,5 miliardi di chilometri cubi, 365 milioni di chilometri quadrati su 510 complessivi. Se consideriamo che :

Ø      97% : Mari e Oceani

Ø      2.4% : Ghiacciai, calotte polari , falde profonde

Ø      0.6% : Acque superficiali, falde raggiungibili, atmosfera e organismi viventi.

L’uomo e gli altri organismi viventi hanno a disposizione circa 2 milioni di chilometri cubi d’acqua su  1,5 miliardi di chilometri cubi, e come abbiamo già detto quest’acqua non è equamente distribuita a livello della superficie terrestre creando profonde differenze nel rapporto tra acque potenzialmente e realmente disponibili.

1.2        Consumi e usi dell’acqua a livello mondiale

 A livello mondiale i principali utilizzi della risorsa idrica possono essere schematizzati  come di seguito riportato.

CONSUMI :   73%   agricoltura      (3650 Km cubi) : irrigazione e allevamento

                        21%    industrie         (1050 Km cubi) : processi, raffreddamento, sevizi

             6%     civile               (300 Km cubi)   : alimentare e potabile, igienico e per servizi pubblici e privati, lavaggio strade e uso irriguo  dei giardini etc.

Il fabbisogno idrico per gli usi umani è di circa 5 miliardi di chilometri cubi l’anno ed è comunque in aumento : all’incirca il 6% ogni anno, soprattutto nei paesi tecnologicamente più avanzati. I maggiori consumi per l’agricoltura si hanno comunque in Asia mentre nei paesi industrializzati prevalgono i consumi per l’industria ; grandi oscillazioni si hanno anche per quanto riguarda i consumi domestici : si arriva a 1000 litri di disponibilità media giornaliera per abitante  a  2,5 litri per abitante nelle aree prive di gestione della risorsa.

1.3        La disponibilità d’acqua per le popolazioni del mondo

 Nella maggior parte dei paesi poveri, in molti casi, oltre a una minore disponibilità della risorsa idrica spesso siamo di fronte ad una mancanza di accesso o ad un difficile reperimento dell’acqua potabile. I dati sono quelli forniti dall’OMS (Organizzazione Mondiale per la Sanità); pur non essendo le cifre fornite sempre attendibili perché spesso ricavate solo dalle informazioni fornite dai singoli Governi, a titolo orientativo si può concludere che le percentuali di popolazioni prive d’acqua potabile e rispettivamente di servizi igienici, e quindi suscettibili di gravissime malattie, sono quelle riportati in tabella.

Chiaramente anche all’interno di un continente come l’Africa ci sono situazioni diversissime: ad esempio in Algeria, dai dati forniti dal Governo, sembra che nelle città l’acqua potabile e i servizi igienici siano disponibili ovunque e che nelle zone rurali siano presenti per il 39 % l’acqua potabile, e  per il 60% i servizi igienici; in Marocco, ad esempio nelle zone rurali si arriva alla mancanza di  servizi igienici nel 95% e in Senegal sembra che la situazione nelle città sia abbastanza buona, anche se non esistono dati aggiornati. La disponibilità di servizi igienici e di acqua non è comunque sempre in funzione della ricchezza del paese ma anche delle realtà climatiche, chiaramente le maggiori disponibilità in ogni caso si hanno nelle zone urbane; bisogna comunque tenere conto che queste cifre potrebbero essere molto falsate dalle situazioni di affollamento degli agglomerati urbani dove, anche se non dichiarate, si hanno certamente situazioni estreme di carenza idrica e igienico - sanitaria.

1.4        La disponibilità d’acqua in Italia

Fabbisogno idrico in Italia

In Italia piove circa 1 metro d’acqua all’anno, circa 330 miliardi di Metri Cubi d’acqua che si distribuiscono all’interno dei diversi bacini idrografici, la disponibilità potenziale è però di 100 miliardi di Metri Cubi  a causa del deflusso superficiale, del deflusso sotterraneo a mare e delle perdite: se si considerano le condizioni reali di regolazione (dighe, laghi, depositi, serbatoi) le risorse utilizzabili sono solo 40 miliardi di Metri Cubi.

Il fabbisogno idrico italiano è  50 miliardi di Metri Cubi : il riepilogo che segue spiega perché l’Italia è in emergenza idrica cronica e perché  è costretta a continui prelievi dalle acque di falda con impoverimento delle stesse e conseguente progressivo degrado delle risorse idriche superficiali.

2         L’INQUINAMENTO IDRICO

2.1        Generalità

L’inquinamento idrico è una degradazione della qualità dell’acqua che ne preclude parzialmente o totalmente l’utilizzo da parte degli organismi viventi.

 L’inquinamento provocato dall’uomo è determinato principalmente da emissioni di tipo urbano-civile, industriale, agricolo e zootecnico.

Il ciclo dell’acqua permette la ridistribuzione costante della risorsa idrica sulla terra e una sua naturale depurazione da parte del terreno e dei corsi d’acqua stessi.

Questo fenomeno di autodepurazione non è però più sufficiente a smaltire i carichi inquinanti prodotti dall’uomo e dalle sue attività, inoltre il sistema Aria - Acqua - Suolo é strettamente intercomunicante e il passaggio degli inquinanti tra compartimenti è estremamente semplice e rende ancora più problematica la depurazione.

L’acqua è associata ad ecosistemi complessi e la gestione di questa risorsa deve basarsi sul rispetto delle molteplici peculiari complessità.

Prendiamo come esempio un FIUME 

E’ un corso d‘acqua formato da ecosistemi diversi dalla sorgente alla foce, la cui successione è condizionata da diversi fattori (es. temperatura, luce, corrente....) gli organismi viventi che qui vivono richiedono sostanza organica da demolire per trarne energia. tramite una degradazione ossidativa in presenza di ossigeno : questi due fattori possono diventare limitanti in tratti diversi del fiume, a seconda delle sue caratteristiche e condizionare quindi la vita degli organismi stessi ; in condizioni normali esiste comunque un equilibrio fra le popolazioni animali, vegetali e la sostanza organica presenti in un corso d’acqua.

L’incremento eccessivo della sostanza organica che è  legato spesso all’azione dell’uomo (inquinamento), provoca un’alterazione dell’equilibrio dell’ecosistema, riducendo la sensibilmente la quantità di ossigeno presente e quindi provocando disastrosi cambiamenti.

Il potere autodepurativo di un corso d’acqua è legato a diversi fattori strettamente interconnessi : morfologia fluviale, tempo di ritenzione idraulica,  corrente, presenza di organismi viventi, biodiversità ; l’artificializzazione di un corso d’acqua, la rettifica delle sponde e altre opere possono portare ad una banalizzazione dell’alveo che riduce la biodiversità e modifica gli ecosistemi riducendo notevolmente il potere autodepurativo del fiume.

2.2        Stato di inquinamento delle acque italiane 

Le condizioni di eterogeneicità delle caratteristiche chimico - fisiche e biologiche dell’acqua motivano il fatto che la definizione di inquinamento venga data spesso in riferimento all’impiego delle diverse risorse idriche per usi diversi per i quali sono richiesti standards di qualità diversi che possono essere stabiliti sulla base della “capacità ricettiva” del corpo idrico e dei potenziali utilizzi.

a) Corsi d’acqua

Il 60% dei fiumi italiani risulta inquinato o molto inquinato secondo la classificazione dell’ IRSA (Istituto di Ricerca sulle Acque)  in 4 classi di inquinamento :

I classe :           Acque non inquinate

II classe :          Acque moderatamente inquinate

III classe :         Acque  inquinate

IV classe :        Acque molto inquinate

con riferimento ai principali parametri :

COD : Ossigeno consumato per ossidazione chimica da un campione d’acqua inquinato da sostanze  organiche (biodegradabili e non) ed eventualmente inorganiche.

BOD5 : Domanda di ossigeno richiesta dagli organismi viventi per demolire le sostanze organiche  presenti nell’acqua.

(Azoto) N totale

(Fosforo) P totale

Le analisi previste dalla metodica IRSA prevedono indagini di tipo chimico, fisico e microbiologico ; si è visto però che effettuare solo questo tipo di indagini dà un quadro conoscitivo incompleto di quale sia veramente lo stato di salute di un corso d’acqua per cui stanno prendendo campo metodiche che utilizzano gli organismi viventi come indicatori biologici di qualità delle acque.

METODO DI ANALISI (I.B.E)

Lo studio  delle variazioni dei popolamenti di Macroinvertebrati che vivono nelle acque, rappresenta con buona sensibilità le variazioni indotte nell’ambiente dall’inquinamento ; la variazione quali-quantitativa  permette infatti di fornire un giudizio sintetico sulla qualità dell’ambiente e dà una stima dell’impatto  che le diverse cause di alterazione determinano sulle comunità.

Permette inoltre di valutare la capacità autodepurativa di un tratto d’acqua soggetto a carichi inquinanti continui o discontinui.

Il corso d’acqua viene suddiviso in classi di  qualità lungo un profilo longitudinale cui corrispondono 12 valori di indice I.B.E.

                     Valore IBE

CLASSE I                 10-11-12        Ambiente non inquinato                              AZZURRO

CLASSE II                 8-9                  Ambiente con alcuni segni di inquinamento    VERDE

CLASSE III                6-7                  Ambiente inquinato                                       GIALLO       

CLASSE IV               4-5                  Ambiente  molto inquinato                            ARANCIONE

CLASSE V               1-2-3              Ambiente  fortemente inquinato                    ROSSO

b) acque sotterranee

Le acque sotterranee possono essere contaminate da scarichi industriali, discariche abusive (metalli pesanti, sostanze tossiche e nocive) e dalle pratiche agricole (pesticidi, fertilizzanti) e da corsi d’acqua inquinati durante il loro scorrimento.

La presenza di inquinanti può essere rilevata presso gli impianti di captazione degli acquedotti che prelevano dalle falde.

La protezione delle acque di falda si può effettuare  proteggendo il bacino di alimentazione con fasce di rispetto.         

Non esistono dati nazionali sull’inquinamento delle acque di falda.

c)  laghi

La classificazione dei laghi viene effettuata a seconda delle concentrazioni di nutrienti in :

OLIGOTROFI - MESOTROFI - EUTROFI.

La condizione normale sarebbe quella di oligotrofia.

Secondo dati IRSA non troppo recenti (1985) su 500  laghi esaminati in Italia si hanno :

19%           OLIGOTROFI

40%           MESOTROFI

41%            EUTROFI

2.3        Tutela delle Risorse idriche

La migliore opera di tutela delle risorse idriche sarebbe la prevenzione sia dei dissesti che degli squilibri  quali le siccità e le alluvioni ma anche la prevenzione dell’inquinamento quando possibile o almeno la sua riduzione e controllo. In primo luogo risulta quindi fondamentale mantenere la capacità autodepurativa del fiume, (evitando arginature, impermeabilizzazione dei fondi e degli argini, etc.) e l’utilizzo dell’acqua secondo le proprie vocazioni : è assurdo usare acqua di falda per l’industria  e usare acqua di fiume inquinata e sottoposta a drastici trattamenti di depurazione per distribuirla come potabile ; non è razionale riversare le acque di depurazione, che magari contengono ancora nitrati e fosfati in concentrazione elevata in un corso d’acqua superficiale e non utilizzarle in agricoltura .

 Una corretta opera di tutela delle risorse idriche dovrebbe quindi tenere conto dei seguenti punti:

1.      prevenzione sia dei dissesti che degli squilibri  quali le siccità e le alluvioni

2.      Forestazione

3.      Modificare alcune pratiche agricole

4.      Gestione dei prelievi

5.      Prevenzione dell’inquinamento quando possibile o almeno la sua riduzione e controllo

6.      Gestione del territorio vincolando le attività umane all’interno dei bacini idrografici

7.      Mantenere la capacità autodepurativa del fiume, (evitando arginature, impermeabilizzazione dei fondi e degli argini, etc.)

8.      Utilizzo dell’acqua secondo le proprie vocazioni 

2.4        Uso corretto e razionale della Risorsa idrica

USI CIVILI :                Campagne per ridurre gli sprechi

                                   Riduzione delle perdite in rete

                                 Sistemi distributivi separati

                                   Riutilizzo acque usate

USI AGRICOLI :        Sistemi di irrigazione efficienti

                                   Riutilizzo delle acque di depurazione

USI INDUSTRIALI : Utilizzo di fonti appropriate

                                   Riduzione dell’uso di acqua di falda

                                   Riciclo dell’acqua di processo

                                   Riutilizzo delle acque di depurazione

2.5        Gestione delle Acque 

STATO :  

Indirizzo tecnico e di programmazione, determinazione degli standards di qualità attraverso un Comitato Interministeriale formato da rappresentanti dei Ministeri dei Lavori Pubblici, Ambiente, Marina Mercantile, Protezione Civile, Agricoltura e Foreste.

 Molto importante a livello statale è l’Autorità di Bacino, che è un comitato tecnico misto formato da rappresentanti dei suddetti Ministeri e delle Regioni che progettano attività finalizzate alla conservazione e la tutela dell’ambiente, al risanamento delle acque superficiali e sotterranee e ad un razionale utilizzo delle risorse idriche attraverso la definizione del PIANO DI BACINO (L .183/89, L.253/90, L.493/93)  strumento conoscitivo, operativo e tecnico per la difesa del suolo e delle acque: le sue prescrizioni hanno carattere di vincolo per Amministrazioni, Enti pubblici e privati. I programmi triennali, vengono finanziati dallo Stato in compartecipazione con Regioni e Comuni.

Suddivide il territorio in BACINI IDROGRAFICI (Nazionali, Regionali e Interregionali)

REGIONE :

Esercita il suo ruolo attraverso la Giunta e il Consiglio Regionale con funzioni di tutela  e disciplina delle risorse idriche.

Per la tutela delle acque dall’inquinamento detta i criteri per un corretto e razionale utilizzo dell’acqua, effettua i Piani Regionali di Tutela, rileva le caratteristiche dei corpi idrici in collaborazione con il Genio Civile e ARPA (Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale).

Il Genio Civile  è una struttura tecnico-operativa a servizio della Giunta Regionale, le cui competenze possono variare da Regione a Regione ; in Toscana ha la concessione di acque pubbliche sotto forma di attingimenti, effettua verbali di accertamento e contravvenzioni in materia di acque pubbliche ed è in contatto con la Prefettura (Protezione Civile) e i VVFF in caso di calamità.

ARPAT  (L.R. 66/95 in attuazione della L.61/94)  è l’Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale della Toscana. Esercita funzioni di controllo dell’inquinamento e delle sue fonti, campionamenti e analisi, controlli ispettivi per il rispetto delle norme ambientali ; è formata da una Struttura Operativa Centrale a livello regionale e da Dipartimenti Provinciali  operativi. Ha inoltre funzione di segnalare alle Autorità competenti i casi di pericolo e di danno all’ambiente.

PROVINCIA :

Ha competenze direttamente dallo Stato e delegate dalla Regione ; ha essenzialmente funzioni di tipo amministrativo di tutela e valorizzazione delle risorse idriche, delle Riserve naturali e di rilevamento, disciplina e controllo degli scarichi delle acque.

COMUNE :

Ha come funzioni dirette la gestione dell’acquedotto, fognatura e depurazione delle acque e smaltimento dei fanghi all’interno degli Ambiti Territoriali Ottimali (L. 36/94 “Legge Galli” e L.R.81/95).

COMUNITA’ MONTANE :

Sono Enti Locali costituiti da Comuni associati per promuovere la valorizzazione delle zone montane dotati di autonomia statutaria con funzioni dirette (Definizione del piano di sviluppo socio-economico della propria zona) e delegate da Regione e Provincia .

2.6        Riduzione dell’inquinamento