Emissioni di NH3 a seguito della distribuzione di liquame: valutazione delle strategie di mitigazione

Le emissioni di ammoniaca (NH3) provenienti dal comparto agro-zootecnico hanno destato negli ultimi decenni una crescente attenzione in ragione delle problematiche ambientali ad esse associate.
Le deposizioni di NH3, infatti, concorrono all’eutrofizzazione delle acque, all’acidificazione dei suoli, alla formazione di particolato organico (PM2.5), alla perdita di biodiversità e, indirettamente, all’accrescimento dell’effetto serra.
A causa della sua conformazione geografica e della rilevante presenza del settore agro-zootecnico, la Pianura Padana è una delle maggiori aree di emissione di NH3 a livello europeo. Si conta infatti che il settore zootecnico della sola Lombardia, sia responsabile dell’82% del totale delle emissioni di tale composto in tutta la regione. L’attività dalla quale deriva la maggior perdita di NH3 in atmosfera è associata alla gestione e alla distribuzione dei fertilizzanti organici ed inorganici nei sistemi colturali.
Lo scopo del presente lavoro è di quantificare le emissioni di NH3 a seguito della distribuzione superficiale di liquame bovino, mettendo a confronto tre tipologie di gestione agronomica: (i) incorporazione mediante erpicatura contestuale all’applicazione, (ii) incorporazione con aratura dopo 24 ore e (iii) nessuna incorporazione. La determinazione delle emissioni è stata condotta in due differenti realtà della pianura Lombarda, attraverso la misura delle concentrazioni in pieno campo, lo studio della turbolenza atmosferica ad alta frequenza con un anemometro ad ultrasuoni e infine, applicando un modello Lagrangiano di dispersione degli inquinanti in atmosfera (WindTrax) per la stima dei flussi di NH3.
La misura delle concentrazioni di NH3 è stata ottenuta attraverso cattura chimica con l’utilizzo di campionatori a diffusione passiva ALPHA (Adapted Low-cost Passive High Absorption) esposti in pieno campo. I campionatori sono stati sostituiti con frequenza variabile da 2 a 12 ore in funzione della distanza temporale rispetto al momento della distribuzione. In totale sono state eseguite circa 600 analisi.
Al contempo sono state monitorate giornalmente e a differenti profondità, le grandezze del suolo che influenzano più o meno direttamente il fenomeno emissivo: contenuto idrico, temperatura, densità apparente, grado di reazione, carbonio organico, azoto nitrico e ammoniacale. Le analisi dei liquami in termini di contenuto di azoto totale e ammoniacale, pH e sostanza secca, insieme alla raccolta a scala oraria delle principali grandezze meteorologiche, hanno completato le informazioni sulle forzanti del fenomeno.
I risultati ottenuti in termini di emissione di NH3 mostrano in tutte le tesi una crescita rapida fino al raggiungimento di un picco massimo subito dopo l’inizio dello spandimento, con differenze a seconda della gestione impiegata. I picchi ottenuti sono stati pari a 8.6 ± 0.3 µg NH3 m-2 s-1, in 1.58 ore dallo spandimento (incorporazione immediata), 55.2 ± 4.1 µg NH3 m-2 s-1, in 2.25 ore (incorporazione a 24 ore) e 125.2 ± 2.6 µg NH3 m-2 s-1, in 4.58 ore (nessuna incorporazione).
I fattori di emissione di NH3, descritti come la percentuale dell’azoto ammoniacale volatilizzato, rispetto a quello distribuito in campo, sono pari al 5.8% ± 0.9 (incorporazione immediata), 6.7% ± 1.6 (incorporazione a 24 ore) e al 43.6% ± 1.9 (nessuna incorporazione). Il valore cumulato di azoto perso è risultato rispettivamente pari a 3.8 kg N ha-1, 6.2 kg N ha-1 e a 29.6 kg N ha-1 nelle tre gestioni considerate.
Nelle prove condotte, le emissioni di NH3 sono state influenzate significativamente dai parametri fisico-chimici di suolo, liquame e dalle variabili meteorologiche. In particolare l’azoto distribuito con il liquame, attraverso il processo di nitrificazione nel suolo, ha portato alla formazione di nitrato (NO3-) e H+, provocando l’abbassamento del pH del suolo, che è un fattore che riduce ulteriormente l’emissione di NH3.
L’utilizzo dell’approccio a diffusione passiva si è dimostrato vantaggioso nella descrizione della dinamica di volatilizzazione dell’NH3, tanto da poter essere proposto come utilizzo a larga scala, grazie al basso costo complessivo. L’applicazione del modello WindTrax per l’interpretazione dei flussi si è rivelata una scelta appropriata, sia per la concordanza con i dati presenti in letteratura, sia per la semplicità di utilizzo, nonostante i lunghi tempi computazionali.
Dal punto di vista agronomico, l’adozione di tecniche di gestione del refluo volte a ridurre la sua permanenza sulla superficie del campo, abbattono l’emissione complessiva di NH3 fino all’87%, traducendosi così sia in benefici ambientali, sia in vantaggi dal punto di vista nutrizionale nei sistemi colturali.