Sintesi e discussione tesi:
Indagine esplorativa sulle relazioni ecofunzionali di un corso d’acqua superficiale. “Il Rio Gusana”
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Premessa
La problematica affrontata nel lavoro di tesi riguarda la tutela e conservazione della
“fragile” risorsa acqua
L’acqua costituisce per Homo sapiens una duplice risorsa:
ECOLOGICA in quanto componente fondamentale nella costruzione del protoplasma
ECONOMICA in quanto bene scambiabile sul mercato perchØ può soddisfare un
bisogno,creare benefici e produrre beni.
I sistemi fluviali rappresentano uno dei momenti fondamentali del ciclo dell’acqua e
fino dall’inizio della storia umana, hanno condizionato la vita delle popolazioni insediatesi
presso di essi, fornendo la risposta principale ai loro fabbisogni idrici.
Scopo dell’indagine
Questa tesi mira all’analisi multidisciplinare della complessità sistemica di un corso d’acqua
superficiale modello denominato “Rio Gusana”. L’obiettivo è quello di indagare le possibili
relazioni fra le componenti elementari (variabili di stato del sistema) che determinano
l’ecofunzionalità seguendo l’impianto operativo proposto dal D. l.vo 152/99.
Area di indagine
L’area di studio che costituisce il bacino idrografico del “Rio Gusana”, occupa una superficie
di circa 150 kmq ed è situata nella Sardegna centro orientale, nella provincia di Nuoro.
Amministrativamente ricade all’interno dei Comuni di Fonni, Orgosolo, Gavoi, Mamoiada,
Ollolai, Lodine. L’area è delimitata dagli spartiacque costituiti: a Sud ed Ovest dalle pendici
settentrionali della catena del Gennargentu (Arcu Correboi, Punta s’abile, Monte Spada); ad
Est dai rilievi del Supramonte di Orgosolo (Monte Fumai) e dal rilievo di Sa marghine
(Punta Janna e Carros, N.ghe Orgorø); a Nord dai rilievi di Punta Su Caprinu e Monte
Pisanu Mele; come sezione di chiusura del bacino del Rio Gusana è stato considerato il suo
sbocco nel lago omonimo in località “Orrui” che delimita il bacino a Nord-Ovest.
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Introduzione alla ricerca operativa
-Il modello Gusana-
Le caratteristiche planimetriche del bacino idrologico del Rio Gusana ed il reticolo fluviale di
tipo dendritico, consentono di poter ripartire la superficie complessiva in sette sub-bacini in
cui sei di essi formati dai suoi affluenti coprono il 90% della sua superficie.
Lago Olai
Lago Govossai
Lago Gusana
Lago Olai
Lago Govossai
Lago Gusana
Lago Olai
Lago Govossai
Lago Gusana
North
0 2.50 Km
Legenda
Laghi artificiali
Punti prelievo campioni acqua
Stazioni campionamento macroinvertebrati
Derivazione acqua
Corsi d'acqua in secca
Confini bacino
Reticolo idrografico Mappa sub-bacini
Questo tipo di ripartizione, ha consentito di evidenziare maggiormente le caratteristiche che
influenzano la qualità ecofunzionale del corso d’acqua, legandolo in modo piø stretto al
territorio drenato. Isolando gli apporti degli affluenti rispetto all’asta principale, dai dati
raccolti, è stato possibile valutare come evolve la capacità naturale di autodepurazione, in
senso positivo o negativo, lungo il corso del fiume.
In base a questa ripartizione seguendo il gradiente di quota si sono scelte le stazioni di
campionamento per l’indagine chimico - fisico ed ecologica .
Per ogni sub-bacino si sono valutati lo stato ambientale, lo stato chimico e lo stato ecologico,
in cui ogni stato è definito da un insieme di variabili o componenti elementari.
L’indagine per i campionamenti di tipo chimico-fisico è stata effettuata nel periodo Aprile-
Settembre 2001, evitando le portate massime che si verificano statisticamente sul bacino nei
due periodi Febbraio-Marzo ed Ottobre-Novembre. Si è così limitato l’effetto diluizione per le
concentrazioni del carico chimico proveniente in modo particolare da fonti puntuali come:
affluenti da reflui urbani, da agglomerati o singole aziende agricole, o da fonti diffuse come le
attività zootecniche. Ciò ha consentito di amplificare la correlazione tra il tipo di carico e la
sua probabile causa.
Descrittori efficaci
I diversi tratti del reticolo del Rio Gusana ed i suoi principali sub-bacini sono stati definiti
attraverso un set di variabili indicatrici ritenute idonee a caratterizzare la qualità
ecofunzionale complessiva del corso d’acqua. Gli indicatori adottati possono concettualmente
essere distinti in :
1. indicatori fisici-economici (Stato ambientale);
2. indicatori fisico-chimici (Stato chimico);
3. indicatori ecologici (Stato ecologico).
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Materiali e metodi
Lo Stato ambientale
La ricostruzione dello stato ambientale del bacino del Rio Gusana è stata ricavata con
l’acquisizione delle conoscenze disponibili da dati noti dalla letteratura o raccolti da Enti o
Amministrazioni.
Per le caratteristiche dello stato ambientale sono stati usati come descrittori:
aspetti fisici e geografici del bacino idrografico (clima, topografia, idrologia,
caratteri geomorfici planimetrici ed orografici ecc.);
substrato geopedologico;
aspetti geochimici;
soprassuolo ed uso del suolo (land use);
attività antropiche nel bacino;
aspetti socioeconomici.
Questi dati sono stati estrapolati per ogni sub-bacino dei principali affluenti l’estrapolazione
dei dati è stata eseguita su P.C. utilizzando come cartografia di base le mappe in scala
1:25.000 dell’Istituto Geografico Militare (I.G.M.) con l’uso di un adatto software di gestione
delle carte topografiche (Mapmaker -Mapinfo). I risultati sono esposti in grafici e tabelle ed
organizzati come indici qualitativi di tipo statistico riferiti ai singoli sub-bacini per rendere
piø agevole la valutazione de singoli impatti sulla qualità ambientale complessiva del corso
d’acqua.
Lo stato chimico
Per la definizione dello Stato chimico si sono considerati come descrittori le variabili dei
parametri chimico-fisici:
parametri fisici (temperatura, solidi sospesi, conducibilità)
macrodescrittori (pH, Ossigeno disciolto, BOD, COD, sostanze azotate, fosfati,
solfati, cloruri, durezza);
addizionali (Fe, Mn, Al, Cu, Zn, Cr).
Spettroanalisi
PH, O
2
disciolto, BOD, N-ammoniacale, N-nitrico, Nitrati, Fosfati, Durezza, Fe, Mn,
Al, Zn, Cu, Cr.
Cromatografia
ionica
Anioni: NO
3
-
PO
4
3-
SO
4
2-
Cationi: F
-
,
Cl
-
,
Ca
2+
,
Mg
2+
.
Laboratorio COD
Fisiche
Solidi sospesi, Conducibilità
STRUMENTI UTILIZZATI
Spettroanalisi:
Fotometro fotoelettrico Hanna Instruments C200
Cromatografia ionica:
Dionex DX500
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pHmetro Orion 410A
Ossimetro Hanna Instruments HI964400
Conduttimetro Crison
Il prelievo dei campioni d’acqua per le determinazioni chimico-fisiche, è stata effettuata: sui 6
principali affluenti del Rio Gusana (Rio Olai, Rio Gremanu, Rio Talesso,Rio Govossai, Rio
Pardu Ebbas, Rio Pirastreddu) prima della loro immissione nel corso d’acqua principale; e su
4 diversi tratti dell’asta principale scelti in modo da poter evidenziare l’influenza degli apporti
del carico chimico degli affluenti. I risultati delle analisi sono esposti in tabelle e grafici che
consentono di valutare come evolve lo “stato chimico” e la capacità naturale di
autodepurazione lungo il corso del fiume.
Lo stato ecologico
Lo stato ecologico è stato considerato come il risultato della interazione nel tempo fra la
comunità biotica con l’ambiente fisico (temperatura, corrente, substrato) e chimico (pH,
nutrienti, concentrazione salina).
La valutazione sullo stato ecologico si è effettuata, seguendo il protocollo dell’I.B.E. (Indice
Biotico Esteso -Ghetti 1997- un indice biotico, incluso fra le metodiche ufficiali indicate nella
legislazione sulle acque -D.L.vo 152/99- che consente di esprimere la qualità biologica
fluviale attraverso lo studio delle comunità dei macroinvertebrati viventi nel fondo bagnato
delle acque correnti).
I tratti fluviali dove si è eseguito il campionamento dei macroinvertebrati sono stati scelti in
modo tale da definire un’immagine complessiva della situazione ecologica e della sua
evoluzione su tutto il reticolo idrografico del Rio Gusana. Si sono cosi stabilite 5 stazioni in
modo che l’indagine riguardasse i principali affluenti del Rio Gusana in particolare quelli
superiori al III° ordine idrologico. Altre 3 stazioni sono state selezionate su tre diversi tratti
dell’asta principale di V° ordine idrologico.
I dati raccolti sono presentati in modo descrittivo come schede di campagna indicanti le
principali tipologie ambientali dei tratti fluviali per le singole stazioni di campionamento ed in
forma di tabella o lista faunistica per i macroinvertebrati campionati.
Risultati
Tipo di presentazione (3)
1. I dati relativi ai primi due tipi di indicatori, espressi in scala di misura numerale, sono
rappresentati graficamente (statistica descrittiva) in forma di tabelle e grafici che
danno una idea sintetica, indicativa e facilmente interpretabile delle informazioni
contenute nei dati senza però spiegare la loro natura.
2. L’esistenza di eventuali associazioni fra le variabili numeriche, che definiscono lo
Stato ambientale e lo Stato chimico dei principali sub-bacini è stata approfondita con
metodi statistici inferenziali valutando la natura e l’intensità delle loro relazioni
attraverso una matrice di correlazione fra le variabili considerate. Tale elaborazione
consente di predire o perlomeno di suggerire ipotesi, in sede di discussione ed
interpretazione dei dati, di quali fattori intrinseci od indotti siano importanti nel
determinare la composizione e la qualità del corso d’acqua.
3. I dati raccolti nei tre diversi tipi di indicatori non sono facilmente scalabili ed
aggregabili in modo omogeneo essendo alcuni definiti in forma di variabili continue
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o quantitative (dati numerici) altri espressi in modo nominale o qualitativo (presenza-
assenza). La multidimensionalità e l’eterogeneità dei dati raccolti può essere utilmente
rappresentata con la tecnica della analisi dei raggruppamenti (cluster analysis)
classificando le unità di campionamento in base a misure di similarità o distanza fra i
campioni.
Aggregazione dei dati
Essendo le caratteristiche relative allo stato ambientale e lo stato chimico di tipo numerico,
per una piø agevole interpretazione dei risultati dall’originaria matrice di correlazione
opportunamente scalata in modo omogeneo e adimensionale, è stata calcolata la distanza
euclidea tra le coppie delle stazioni di campionamento in modo da costruire una matrice di
prossimità (proximity matrix) per osservare se fra i dati esistesse un raggruppamento o
classificazione utile che consentisse un ulteriore strumento per l’analisi degli insiemi nelle
unità di campionamento.
OLAI GREMANU
DUDULU
TALESSO P.EBBAS PIRASTREDDU
Olai 1 13,33 13,62 19,30 16,81 20,6
Gremanu 1 6,29 11,61 15,10 16,59
Dudulu 1 12,02 15,21 13,98
Talesso 1 16,69 16,14
P.Ebbas 1 10,78
Pirastreddu 1
Matrice di prossimità fra i principali sub-bacini del Rio Gusana calcolata con la distanza euclidea
Per valutare lo stato ecologico trattandosi di dati qualitativi o variabili nominali l’ordinamento
delle diverse comunità di macroinvertebrati, campionati nelle diverse stazioni confrontate è
stata effettuata a partire dalla lista faunistica sulla base delle somiglianze o differenze nella
loro struttura considerando esclusivamente la presenza-assenza dei taxa.
Fra gli indici di distanza numerici di largo impiego in studi di carattere ecologico si è adottato
sia per la semplicità di calcolo che per l’immediatezza della percezione del suo significato la
matrice di prossimità insiemistica ottenuta con l’indice di Jaccard (1901).
Olai Gremanu Dudulu Talesso Massiloi Durane P.Ebbas Martine
Olai
1 0,24 0,52 0,40 0,3 0,3 0,26 0,29
Gremanu
1 0,48 0,33 0,25 0,32 0,3 0,32
Dudulu
1 0,46 0,28 0,38 0,44 0,36
Talesso
1 0,3 0,32 0,38 0,24
Massiloi
1 0,24 0,42 0,38
Durane
1 0,31 0,44
P.Ebbas
1 0,33
Martine
1
Matrice di prossimità calcolata con l’indice di similarità di Jaccard
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Dendogramma relativo a cluster analisys effettuata su
30 variabili chimico-fisiche-ambienrtali (Software
SPSS 8.0 for Window)
Dendogramma relativo a cluster analisys effettuata
sulla base delle presenze-assenze dei taxa
campionati (Software SPSS 8.0 for Window)
UPGMA.
Nella valutazione della dis-(similarità) impostata con l’analisi numerica confrontando la
prossimità o distanza fra le diverse unità campionate, si può osservare che mentre nella
matrice di prossimità elaborata con gli indicatori dello stato ambientale e chimico le unità
appaiono disposte secondo un continuum seguendo un gradiente di quota, nella matrice di
prossimità relativa allo stato ecologico tale gradiente viene interrotto.
Nel primo caso la distanza fra le stazioni delle quote piø alte cresce progressivamente mentre
si scende piø a valle, nel secondo caso questa continuità nel gradiente in particolare in due
congiunture è interrotta, precisamente nei tratti:
1. Rio Olai- Rio Gremanu;
2. Rio Massiloi-Rio Durane.
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Discussione
Lo stato ambientale
La presenza di un estesa area montana fa assumere una particolare importanza idrologica al
corso d’acqua superficiale del Rio Gusana sia come risorsa quantitativa per l’abbondante
surplus idrico che caratterizza il suo bacino, sia dal punto di vista qualitativo per le migliori
caratteristiche chimiche della stessa risorsa, dovute alle scarse fonti di impatto sul territorio
drenato in relazione alla bassa densità abitativa e limitata attività antropica.
Indici qualitativi statistici
Bacini
Superficie
%bacino
Densità pop.
Quota max
Quota base
Pendenza
Sup.agricole
Boschi
Praterie montane
Carico bestiame
Aziende stabili
Densità aziende
km
2
%
ab/ha
m s.l.m.
m s.l.m.
% media
%
%
%
U.B.A./ha
n°
1/ha
Gusana IV
ord. 17,2 11,4 0,46 989 643 4,8 0,43 0,57 0 1,35 45 38
Pirastreddu 16,3 10,8 0,67 1117 692 6,2 0,7 0,3 0 1,57 87 18
Talesso 20,3 13,5 0,41 1595 701 10,3 0,5 0,34 0,16 1,17 42 48
P.ebbas 12,2 8,1 0,4 991 792 3,2 0,8 0,2 0 0,74 49 24
Govossai 29,9 19,8 0,41 1581 922 6,2 0,2 0,3 0,5 1,17 62 48
Olai 34,4 22,8 0,22 1316 860 4,7 0,22 0,23 0,55 0,32 83 41
Gremanu 20,5 13,6 0,33 1552 860 7,9 0,25 0,3 0,45 0,81 47 43
Totale
Gusana 150,8 100 0,41 1595 643 5,1 38,1 31,2 30,7 0,98 415 36
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Lo stato chimico
In generale si può osservare come nella composizione o qualità delle acque non sia evidente
alcun effetto da inquinamento, ma si abbia comunque un generale decadimento qualitativo
secondo un gradiente da monte a valle nel reticolo idrografico. Con l’incrementarsi della
densità statistica della popolazione, aumentano le concentrazioni saline di origine organica ed
inorganica, mentre per cause geografiche (orografia ed aumento della temperatura) ed
antropiche (aumento del carico organico), si hanno variazioni nel bilancio dell’ossigeno
disciolto in acqua.
Località
Olai
Gremanu
Guspene
Talesso
Massiloi
P.ebbas
Durane
B.Martine
Pirastreddu
Govossoleo
Stazione n° 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Altezza m s.l.m. 950 888 935 925 804 790 776 699 780 660
PARAMETRI Unità di misura
T° °C 16,7 17,1 17,9 17,7 17,5 18,3 17,3 18,5 17,7 17,8
pH -log [H] 6,5 7,4 7,1 6,8 7 7,2 7,1 7,8 7,5 7,8
Mat.Sospesi mg/l 0,3 0,2 0,3 0,3 0,3 0,9 0,4 1,5 0,7 1,9
Conducibilità S /cm 208 193 129 100 186 164 214 196 170 239
O
2
disciolto mg/l di O 2 7,1 7,4 7,3 7,2 4,9 5,9 6,0 4,5 6,4 5,2
B.O.D. mg/l di O 2 2,5 1,7 1,8 1,5 1,2 2,3 1,8 3,8 2,3 3,3
C.O.D. mg/l di O 2 9,9 3,5 7,1 2,6 3,3 6,7 5,6 14,9 9,6 12,4
Durezza totale 10mg/l CaCO 3 11,7 9,4 8,7 6,4 10,7 9,0 11,1 12,1 9,6 12,4
Calcio mg/l di Ca
2+
28,2 23,4 19,1 17,9 17,2 21,5 20,8 24,7 21,8 23,7
Magnesio mg/l di Mg
2+
11,4 8,9 9,0 5,0 7 7,5 10,0 15,7 9,3 13,0
Ammoniaca mg/l di NH 4 0,04 0,03 0,04 0,01 0,06 0,05 0,06 1,38 0,06 0,90
Nitrati mg/l di NO 3
-
2,0 1,2 0,9 0,3 4,5 2,7 5,3 11,6 3,9 13,0
Nitriti mg/l di NO 2
-
0,053 0,03 0,01 0,01 0,08 0,05 0,02 0,38 0,02 0,17
Fosfati mg/l di PO 4
3-
0,13 0,08 0,09 0,05 0,13 0,19 0,13 1,83 0,19 1,94
Solfati mg/l di SO 4
2-
8,91 14,68 5,97 4,91 7,16 5,78 8,03 7,89 6,91 10,63
Cloruri mg/l di Cl
-
24,05 18,59 20,62 14,21 26,50 31,54 31,13 34,76 16,49 38,64
Fluoruri mg/l di F
-
0,05 0,15 0,11 0,18 0,09 0,18 0,10 0,06 0,07 0,09
Ferro disciolto mg/l di Fe 0,27 0,21 0,22 0,17 0,15 0,14 0,15 0,24 0,20 0,22
Manganese mg/l di Mn 0,34 0,11 0,16 0,08 0,19 0,04 0,09 0,30 0,02 0,29
Alluminio mg/l di Al 0,23 0,04 0,06 0,17 0,07 0,06 0,05 0,11 0,06 0,06
Zinco mg/l di Zn 0,03 0,14 0,05 0,00 0,04 0,01 0,04 0,02 0,00 0,03
Rame mg/l di Cu 0,03 0,04 0,04 0,01 0,01 0 0,02 0,20 0,00 0,02
Cromo mg/l di Cr 0 0,00 0 0 0 0 0 0,02 0,00 0,02
Valori medi delle stazioni in 6 campionamenti.
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Lo stato ecologico
I valori massimi di biodiversità si hanno nei tratti montani dei corsi d’acqua (Rio
Dudulu e Rio Gremanu) con la presenza di comunità maggiormente strutturate. I valori
minimi di biodiversità sono dovuti alla piø scadente qualità chimica delle acque a cui
corrisponde una peggiore qualità biologica con comunità impoverite o con dominanza di taxa
generalisti ed estremamente tolleranti (Rio Gusana a B.Martine).
STAZ. 1 STAZ. 2 STAZ. 3 STAZ. 4 STAZ. 6 STAZ. 7 STAZ. 7b STAZ. 8
"Olai" "Gremanu" "Dudulu" "Talesso" "Massiloi" "Durane" "P.Ebbas" "B.Martine"
N°taxa 25 30 36 21 17 30 23 22
Valore
I.B.E.
8 10 10 8 8 9 8 8
Classe
qualità
II I I II II II II II
Giudizio di qualità per classe:
Classe I = ambiente non inquinato o comunque non alterato in modo sensibile
Classe II = ambiente con moderati sintomi di inquinamento o di alterazione.
La potenzialità autoregolativa ed autodepurativa della comunità acquatica risulta
sensibilmente ridotta dalla perturbativa introdotta con lo sbarramento artificiale dei corsi
d’acqua per invasare acqua potabile sui laghi sul Rio Olai e il Rio Govossai e con le opere di
derivazione accessorie. Queste opere causano la variazione del regime idrologico naturale dei
corsi d’acqua con periodiche o costanti riduzioni delle portate liquide.
La diga sul Rio Olai determina la completa scomparsa della comunità acquatica per l’assenza
totale di rilascio d’acqua dell’emissario a valle fino alla confluenza col Rio Gremanu. Sul Rio
Govossai la gestione dei volumi d’acqua invasati comporta dei periodi di piena e magra fuori
stagione nell’emissario, dove la comunità acquatica fino alla confluenza col Rio Durane è
soggetta ad una continua modificazione dell’equilibrio fra condizioni di completa ed
incompleta colonizzazione.
Conclusione
Dall’interpretazione dei dati raccolti si può delineare una “geografia” della qualità ambientale
che consente di evidenziare come questa sia connessa alle diverse variabili proprie di ciascun
ambito territoriale considerato.
Come punti di criticità che rendono maggiormente vulnerabile la risorsa acqua nel bacino
studiato si sono individuati:
1. La mancanza di qualsiasi trattamento di depurazione per i reflui dell’abitato di Fonni,
che alterano sensibilmente la qualità chimico-fisica e biologica dell’acqua a valle degli
scarichi (Stazioni di B.Martine e Govossoleo).
2. Nel Rio Olai, a differenza degli altri tratti fluviali montani, la vegetazione riparia
risulta a tratti interrotta e il tipo di vegetazione dominante nel sottobacino è costituita
da conifere. La diversa struttura e tipologia della vegetazione riparia influenza il
bilancio energetico inducendo delle modifiche alla composizione della biocenosi che
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si adatta alla quantità di energia disponibile che nel caso del Rio Olai risulta piø
semplificata. Interventi di bioingegneria potrebbero compensare l’equilibrio
energetico, il ripristino di una fascia ripariale intata agirebbe inoltre da filtro naturale
alla diffusione dei cationi metallici (Fe, Mn, Al) misurati in concentrazioni superiori
alle altre stazioni, derivanti sia da caratteristiche intrinseche dei suoli del bacino
(paleosuolo limonitico-ematico alla base della serie carbonatica mesozoica), che dal
probabile istaurarsi del processo di acidificazione e podolizzazione del suolo.
3. La perturbativa introdotta con lo sbarramento artificiale dei corsi d’acqua per invasare
acqua potabile sui laghi sul Rio Olai e il Rio Govossai e la gestione dei volumi
d’acqua invasati comporta dei periodi di piena e magra fuori stagione. La
normalizzazione completa che assicurerebbe il mantenimento della originaria
comunità acquatica comporterebbe la rimozione delle cause della perturbazione, in
ultima analisi identificabile con la rimozione degli stessi sbarramenti. Questa
soluzione è ovviamente improponibile per gli utilizzi prevalentemente sociali che si fa
degli stessi invasi utilizzati come scorta per acque potabili. L’alternativa è una
gestione delle portate che, pur non ristabilendo le condizioni ottimali, assicuri almeno
le condizioni perchØ i processi biologici vitali degli organismi acquatici, riproduzione
e sviluppo, possano svolgersi al limite della normalità, individuando per ogni singolo
caso le portate minime idonee alla vita acquatica (concetto di deflusso minimo vitale),
garantendo allo stesso tempo un esercizio normale dell’uso sociale ed economico
della risorsa. Una soluzione parziale può essere il ricircolo delle acque reflue dalla
pulizia dei filtri dei potabilizzatori, riimmesse nei tratti in secca.
4. Il rilascio del deflusso minimo vitale tra l’altro reso obbligatorio dalla L.183/89
(Norme per il riassetto organizzativo e funzionale della difesa del suolo) e
successivamente ribadito dalla L.36/94 (Ciclo integrato delle acque), attenuerebbe gli
effetti sulla comunità acquatica della tendenza alla riduzione della piovosità con
l’aridità estiva sempre piø prolungata e temperature piø calde.
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