1. Revisione della letteratura
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1.1.2 Ciclo idrologico
Il ciclo idrologico globale è composto da tre sottosistemi: le acque atmosferiche, le acque
superficiali e quelle sotterranee.
Figura 2: I tre sottosistemi: acqua atmosferica, acqua superficiale e falda idrica – da
Aurelio (1994).
Dalla Figura 2 si nota che:
1. le acque atmosferiche sono influenzate dalle precipitazioni, dai fenomeni
d’evaporazione, intercettazione e traspirazione;
2. le acque superficiali ncludono i processi di moto di scorrimento e ruscellamento
superficiale, le acque provenienti dal sottosuolo ed i deflussi verso corsi d’acqua e
oceani;
3. le acque sotterranee sono condizionate da processi d’infiltrazione, ricarica delle falde e
dal movimento delle acque sotto-superficiali e di quelle profonde.
Rainfall Evaporation
Interception
Transpiration
Ó
Superficial flow
Superficial stream Rill towards rivers
and sees
ÓInfiltration Hypodermic flow
Re-load of
groundwater
Underground flow
1. Revisione della letteratura
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Il sistema idrologico globale può essere considerato un sistema chiuso (Ippolito, 1993), in
quanto l’acqua disponibile sulla terra risulta in quantità limitata. Si può descrivere tale
sistema a mezzo di una equazione di bilancio:
ñ VP - S - ñ VR - ñVG - ñVE -ñVT = 0 (1)
dove V è il volume, ed i termini a pedice rappresentano: P le precipitazioni, S
l’immagazzinamento, R il ruscellamento, G le infiltrazioni sotterranee, E l’ vaporazione e
T la traspirazione; con il simbolo ñ è indicata la massa volumica dell’acqua, che spesso è
considerata costante per l’intero pianeta.
Molti problemi d’interesse riguardano i sistemi aperti. L’equazione di base sopra scritta
può essere modificata in relazione al sottosistema considerato. Un esempio è mostrato in
Figura 3:
Figura 3: Il ciclo idrologico di bacino – da Aurelio (1994).
Un diagramma semplificato relativo al bilancio di massa di questo sistema è riportato di
seguito ed è ottenuto usando il bilancio di massa globale (1):
dt
VVVVd
dt
VVVd
dt
dV ToEoGoRoGiRiPiS )()( +++−++=
1. Revisione della letteratura
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dove: i è l’ingresso al sottosistema
o è l’uscita.
Come nell’equazione di bilancio globale la massa specifica può essere considerata costante
nel’intero sistema e quindi ñ può essere cancellata dall’equazione idrologica.
I fiumi ricevono affluenti sia dal bacino naturale sia dal reticolo fognario cittadino, ma
questi scarichi hanno caratteristiche notevolmente differenti.
Le acque reflue di fognatura sono un miscuglio d’acque piovane e/o scarichi civili che,
convogliati dal sistema di drenaggio, possono essere rilasciati in un corpo idrico ricevente
direttamente o dopo il trattamento in un impianto di trattamento reflui (was ewater
treatment plant ,WWTP). La rete fognaria può raccogliere le acque di pioggia e i reflui in
modo separato (attraverso fogne bianche, surfac-water sewers, SWSs, e fogne nere,
separate sewer systems SSS ) o unitariamente (fognature miste, combined sewer system-
CSS), a seconda delle tradizioni e condizioni climatiche del paese o per altre ragioni
storiche. Le caratteristiche dei reflui convogliati al WWTPs variano notevolmente secondo
il tipo di fognatura utilizzata.
Molti studi affrontano il problema di fenomeni inquinanti transitori causati da scarichi in
tempo di pioggia e cercano di risolvere la complessità del fenomeno in relazione a: a) la
scarsa documentazione dell’impatto degli scarichi dalle fognature miste (Combined S wer
Overflow, CSO), dovuta al tardo ricnoscimento del problema, b) l dificoltà di definire
quale tipologia di impatto considerare nella classificazione degli eventi d’inquinamento, c)
l’ampia variabilità nella dimensione dei corpi d’acqua riceventi nei quali deve essere
applicato il controllo di qualità, alcune volte senza un'evidente demarcazione tra "corpo
idrico ricevente" e "sistema fognario"; d) l’assenza di prove sulle conseguenze biologiche
di un fenomeno di CSO (Reda, 1996).
L’impoverimento della qualità delle acque dal punto di vista chimico, fisico e biologico dei
corpi idrici urbani dovuto a CSO e alle acque di pioggia (Surface Water Outfall, SWO),
sono state documentate da Mullis et a. (1997) che mostra come gli effetti di un CSO
causano il peggioramento della qualità dei corpi idrici riceventi. In questo caso di studio la
concentrazione media di BOD, azoto totale, solidi sospesi sono state misurate e sono ben
sopra i valori medi rilevati in tempo secco. Solamente le concentrazioni medie di nitrati e
fosfati sono influenzate dal fenomeno di diluizione e rimangono stabili o diminuiscono
durante il tempo di pioggia.
1. Revisione della letteratura
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Generalmente le vasche di piogga s no considerate di grand’utilità per minimizzare gli
effetti di un CSO e possono essere installate sia lungo la rete fognaria, sia all’interno delle
strutture dell’impianto. Molti studi finalizzati al controllo dei CSO e SWO, usano queste
infrastrutture. Bwalya (1996), studiando l’impatto di CSO su un distretto di Brussels,
evidenziò che le vasche di pioggia producevano un miglioramento della qualità delle acque
nel tratto a monte del WWTP e una sostanziale stabilità della qualità nel tratto a valle
dell’impianto. Breur et al. (1997) ha discusso una nuova strategia degli scarichi per la
gestione della rete fognaria cittadina, attraverso l’ottimizzazione dei deflussi dalle
numerose vasche di pioggia inserite nel reticolo fognario urbano. In questo caso di studio,
la strategia di controllo utilizzaa fornì buoni risultati, ma non decisivi nel miglioramento
della qualità delle acque.
Ci sono inoltre, altre moderne attrezzature per ridurre gli scarichi di solidi sospesi durante
un CSO, come "le turbine a concentrazione" o "i separatori a vortice" che trattengono part
dei SS e BOD, che sono i carichi inquinanti più importanti che affluiscono nei corpi idrici.
1.1.3 L’ecosistema acquatico
1.1.3.1 Introduzione
L’ecosistema acquatico è un complesso habitat con numerose interazioni e processi
ambientali tra componenti biotiche e abiotiche.
Un sistema acquatico possiede i propri processi di auto- epurazione che coinvolgono sia
gli aspetti chimico-fisici sia quelli biologici. I più importanti processi che si svolgono in
quest’ambiente sono (Aurelio, 1994):
nel’acqua:
• L’azione della radiazione ultravioletta
• Le reazioni d’ossido-riduzione
• La biodegradazione
• La precipitazione chimica
• L’assorbimento e l’adsorbimento
• La decomposizione e la sedimentazione
1. Revisione della letteratura
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nel sedimento:
• Le trasformazioni chimiche
• La biodegradazione
Figura 4: Il sistema acquatico – da Marsili-Libelli (1998).
Quando le condizioni si mantengono stabili, il materiale in sospensione nell’acqua tende a
depositarsi sul fondo e va a costituire il sedimento. Questo è il primo processo d’auto-
depurazione poiché permette di eliminare molti elementi che interferiscono con i processi
naturali, come ad esempio, la penetrazione della radiazione solare, l’assorbimento
d’ossigeno, ecc. Le reazioni Red-ox generalmente si svolgono in acque non profonde dove
la concentrazione d’ossigeno è sufficiente a permettere l’ossidazione. Gli strati più
profondi sono caratterizzati da basse concentrazioni d’ossigeno e quindi l’ambiente diventa
chimicamente meno reattivo. La precipitazione chimica gioca un ruolo molto importante
nella rimozione dei metalli pesanti dalle acque e nel successivo immagazzinamento nel
sedimento.
I solidi sospesi (sia organici sia inorganici) mostrano generalmente una buona capacità
d’adsorbimento e incrementano il processo d’auto-depurazione nella fase liquida. Tale
processo dipende dall’area della superficie di contatto e quindi risulta più efficiente quanto
più ampia è la superficie dei solidi sospesi.
Non meno importante è il processo di re-areazione che controlla lo scambio di massa tra la
fase liquida e quella gassosa; esso è presente in ogni corpo idrico e regola i cicli
fondamentali dell’ossigeno e dell’anidride carbonica.
1. Revisione della letteratura
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Uno dei più importanti processi d’auto- epurazione è rappresentato dalla biodegradazione
(Ohron e Arton, 1994). In questo caso si è soliti distinguere tra processi aerobici, anossici e
anaerobici. Generalmente sono le condizioni ambientali chedefiniscono quale processo
prevale (Figura 5).
Figura 5: I processi d’auto-depurazione in acqua – da Marsili-Libelli (1998).
1.1.3.2 I cicli biochimici
Gli elementi che costituiscono ogni essere vivente circolano negli ecosistemi, seguendo
percorsi caratteristici (cicli biochimici), dall’ambiente abiotico agli organismi viventi e
viceversa. Se operaiamo una schematizzazione di massima, possiamo individuare diversi
comparti attraverso i quali gli elementi principali fluiscono. Esistono comparti di riserva
comparti di scambio. I primi sono costituiti dal componente più comune, ma meno attivo e
generalmente abiotico, mentre i secondi hanno dimensioni minori e sono caratterizzati da
un’intensa attività di scambio tra gli organismi viventi e l’ambiente circostante.
Sono di seguito illustrati i cicli degli elementi fondamentali della materia vivente.
Ciclo del Carbonio: Il compartimento di riserva del carbonio è rappresentato dagli oceani,
dove esso è rappresentato sotto forma di bicarbonati e carbonati; tali forme di carbonio
sono in equilibrio con l’anidride carbonica atmosferica. Le piante e alcuni microrganismi
fissano continuamente l’anidride carbonica presente nell’atmosfera per sintetizzare
composti organici che sono poi utilizzati da altri organismi. In questo modo il carbonio
Dissolved oxygen Algae
Biodegradation of
carbonic part
Nitrogen cycle Phosphor cycle
Temperature
Carbonates
balance
Discharges
Solar radiation
1. Revisione della letteratura
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organico entra nella catena alimentare passando dagli erbivori ai carnivori ed infine ai
decompositori, con conseguente rilascio d’anidride carbonica dal loro metabolismo.
Ciclo dell’azoto (Figura 6): Il comparto di riserva è rappresentato dall’atmosfera, di cui
l’azoto costituisce l’80%. Questo elemento è trasformato e assimilato in molecole
organiche da microrganismi specializzati come batteri o alghe azzurre che vivono in
simbiosi con le piante che assorbono azoto atmosferico per la crescita ed entra nella catena
alimentare attraverso gli erbivori che di queste si nutrono. L’azoto, escreto dagli organismi
animali e quello contenuto nei l ro resti senza vita, è trasformato in ammoniaca da alcuni
microrganismi. Una parte di questa può essere assorbita dalle piante ed un’altra è
trasformata da alcuni batteri Ni rosomonas in nitriti; questi sono ulteriormente trasformati
in nitrati da altri batteri Nit obacter. Infine i nitrati possono essere assorbiti dalle piante e
rientrare nel ciclo. (Marsili-Libelli, 1998).
In assenza d’ossigeno questo può essere trasformato in azoto gassoso da altri
microrganismi.
Figura 6: Il ciclo dell'Azoto in un sistema acquatico – da Marsili-Libelli (1998).
Ciclo del fosforo: La grande riserva del fosforo è rappresentata dalle rocce e dai depositi
sedimentari. Con l’erosione di questi sono rilasciati fosfati solubili, che possono essere
assorbiti da piante e batteri che a loro volta convertono il fosforo organico ed entrano nel
ciclo alimentare. Le alghe rilasciano fosforo sia in forma inorganica sia organica: le stesse
alghe riciclano questi primi composti (PO43-). Invece, i secondi devono essere prima
mineralizzati. I fosfati entrano nella catena alimentare passando i diversi livelli trofici
(Figura 7). Il fosforo organico contenuto sia nei resti animali sia vegetali è rilasciato
Nitrite Nitrate
Denitrification
Ammonium
Organic Nitrogen of
animal origin (-NH2)
Human discharge
Atmosphere
Organic Nitrogen of
Fytoplankton origin (-NH2)
1. Revisione della letteratura
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nell’ambiente come fosfato solubile grazie all’azione degli organismi decompositori
(funghi e batteri). A differenza dell’azoto, il fosforo tende ad accumularsi nell’ecosistema
da cui si allontana con difficoltà. Tuttavia, una parte dei fosfati solubili è dilavata dalle
acque e per mezzo dei corsi d’acqua è trasportata insieme ai sedimenti nel fon o dei mari.
Figura 7: Il ciclo del Fosforo in un sistema acquatico – da Marsili-Libelli (1998).
1.1.4 L’inquinamento delle acque
L’inquinamento delle acque è definito come la perdita della qualità dell’acqua dovuta alla
presenza di una sostanza, organismi o energia in quantità sufficiente ad inibire i cicli vitali
della fauna o della flora in un dato corpo idrico, la potenziale utilizzazione dell’acqua per
una o molte attività umane o l’integrità fisica di strutture o manufatti im ersi (Reda,
1996).
Anche se il significato d’inquinamento delle acque sembra essere ampiamente accettato,
alcune domande devono essere avanzate per specificare con chiarezza come può essere
classificato l’inquinamento e quali sono i meccanismi d’inquinamento.
Infatti, ogni ambiente richiede differenti parametri di qualità delle acque. Questi requisiti
sono stabiliti in accordo con gli usi futuri, come ad esempio, la fornitura d’acqua potabile,
la pesca, lo sfuttamento come acque di raffreddamento, ecc.
La protezione dell’ambiente richiede un attento controllo delle sorgenti d’inquinamento e
l’esatta conoscenza è il presupposto per ogni azione di difesa. La caratterizzazione
qualitativa e quantitativa è il primo passo verso la comprensione del complesso
meccanismo che conduce alla costruzione di un modello di qualità delle acque (Aurelio,
1994).
Phosphorus inside algae Organic phosphorus
Mineralization
Inorganic phosphorus
1. Revisione della letteratura
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E’ opportuno rispondere a queste domande prima di procedere oltre (Reda, 1996): Quali
sono gli agenti inquinanti che sono stati scaricati o agiscono nelle acque; in quale misura
ciascun costituente è presente nell’acqua o negli scarichi; quando sono scaricati gli
inquinanti; dove sono localizzati gli scarichi; perché lo scarico ha acquisito caratteristiche
inquinanti, qual è il comportamento dell’inquinante e dei parametri di qualità, e come si
evolvono nelle acque riceventi in funzione del tempo?
Per quanto concerne la domanda "Quali?", gli inquinanti sono classificati come:
a) domanda d’ossigeno dei reflui
b) nutrienti inorganici delle piante: (N) generalmente come nitrato (NO3-) o
ammoniaca (NH4+), (P) come fosfati (PO43-)
c) sostanze chimiche solubili in acqua: acidi, sali e metalli tossici
d) sedimenti o sostanze sospese
e) sostanze chimiche organiche: oli, benzine, materiali plastici, solventi, ecc.
f) agenti portatori di malattie: batteri, virus e protozoi.
g) sostanze radioattive
h) calore .
La seconda domanda "In quale misura?", richi ma le conoscenze che riguardano la qualità
delle acque e le portate di flusso.
Le concentrazioni d’ogni componente è un elemento essenziale al fine di determinare la
qualità di un corpo idrico ricevente e deve essere confrontato con gli standard imposti dalla
legislazione vigente. L’analisi di un effluente deve essere presa in considerazione in
relazione all’uso della risorsa e la specificità dell’habitat ricevente.
La campagna di raccolta dati deve essere condotta con particolare cura per ogni
componente poiché ognuno di loro ha un comportamento peculiare una volta disperso
nell’ambiente. Più specificatamente, particolare attenzione deve essere rivolta alla
organizazione della campagna di misurazione al fine di raccogliere un insieme di dati
altamente informativi (Vanrolleghem t al., 1999).
I possibili meccanismi d’inquinamento possono essere classificati come:
a) Continui – contributi inquinanti caratterizzati da b ssa variabilità in un vasto lasso
temporale, come gli agenti inquinanti derivati dagli scarichi domestici nell’effluente da
1. Revisione della letteratura
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un WWTP in condizioni di tempo secco o gli scarichi inquinanti di processi industriali
di tipo continuo.
b) Intermittenti – scarichi frequentemente rilasciati da processi discontinui, come
l’effluente da processi industriali a stadi. Solitamente essi hanno una breve durata
confrontati all’intera fase di lavorazione e gli scarichi possono essere variabili o
approssimativamente costanti durante l’emissione.
c) Stagionali – contributi inquinanti variabili con una ben definita periodicità; come ad
esempio, oscillazioni settimanali nella quantità e qualità dei reflui urbani provenienti da
un’area fortemente industrializzata, oscillazioni stagionali nelle portate dei reflui di una
fognatura che serve villaggi o cittadine turistiche, oscillazioni annuali nelle portate e
nella qualità di scarichi provenienti da zone rurali con alti consumi di fertilizzanti
soggette a precipitazioni stagionali intense o a fenomeni di piena causati dallo
scioglimento delle nevi a monte del bacino.
d) Eventi transienti – causano variazioni qualitative e quantitative di carattere transiente
nei corpi idrici riceventi e generalmente avvengono per cause imprevedibili. Alcuni
esempi sono i rari incidenti di varia natura come le perdite d’inquinanti da strutture
industriali o aree coltivate nelle vicinanze delle sponde di un fiume. Le piogge intense
possono apportare forti carichi inquinanti al corpo idrico ricevente attraverso svari i
meccanismi. Il più frequente evento inquinante tra sitorio riguarda l’effluente da un
WWTP che serve una fognatura di tipo misto durante o immediatamente dopo un
evento di pioggia intensa con un rapido scarico di reflui non trattati che by-pass no il
WWTP, ogni volta che la capacità massima dell’impianto è superata. Questi eventi non
devono essere sottovalutati poiché le acque reflue che affluiscono al WWTP in
condizioni di tempo umido, trasportano tutti quegli inquinanti che si sono accumulati
nel bacino urbano o nei campi trattati con fertilizzanti e pesticidi nel periodo di tempo
secco. Il monitoraggio di tali eventi transienti non è di facile attuazione, m n ove
tecnologie, come gli indicatori biologici di qualità delle acque, sono capaci di rilevare
questi rapidi cambiamenti.
Per quanto concerne "Dove s no localizzati gl scarichi?", si distinguono due grandi classi
di sorgenti: quelle di tipo puntuale e quelle di tipo diffuse. Le sorgenti puntuali sono più
facili da identificare e il loro trattamento è più agevole. Invece, le sorgenti diffuse possono
essere valutate solamente in modo approssimativo e non sono soggette generalmente ad un
trattamento univoco. E’ importante rilevare ch questi due tipi di sorgente immettono nei
1. Revisione della letteratura
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corpi idrici riceventi una vasta gamma d’inquinanti che possono essere immagazzinati sul
fondo di un fiume, di un lago o di un canale o rimanere in sospensione nelle acque. Se il
flusso di questi corpi idrici aumenta, conseguentemente a forti precipitazioni, al vento o d
azioni umane, avviene il fenomeno della "ri-sospensione" che è classificato come una
"sorgente interna" d’inquinamento e può manifestarsi secondo i casi come una sorgente
puntuale o diffusa.
“ Perché gli scarichi contengono sostanze inquinanti?” Possono essere distinte sette
differenti classi:
a) effluenti degli scari hi trattati (settore pubblico);
b) effluenti da trattamenti industriali o agricoli (settore privato);
c) inquinanti immessi nell’ambiente tramite sorgenti diffuse;
d) scarichi di acque di raffreddamento;
e) scarichi diretti da sistemi fognari in un fiume;
f) CSO da WWTP;
g) eventi accidentali di perdite inquinanti.
Infine per rispondere alla domanda "Come si c portano gli inquinanti?” , è necessario
considerare i fenomeni fisici del trasporto, le reazioni chimiche e biologiche, la
respirazione e la fotosintesi della microflora e per concludere la crescita biologica e la
morte dei microrganismi.
Gli effetti di scarichi intermittenti o continui in un corpo idrico ricevente sono fortemente
condizionati dalle caratteristiche idrologiche, fisico-chimiche e biologiche di un bacino
(Schilling et al., 1997). Questi aspetti sono fortemente legati tra loro, ma è possibile
individuare dei fattori dominanti. Le condizioni di flusso idraulico, infatti, risultano essere
assai influenti, poiché condizionano lo stato del substrato e la capacità di recupero
dell’habitat ecologico e dell’ambiente biotico. Quando le condizioni fisiche e idrologiche
di un fiume si alterano, mutano anche gli equilibri dell’habitat dell’ambiente biotico.
Questi fenomeni naturali sono profondamente influenzati da scarichi civ li che possono
alterare assai profondamente questi equilibricon effetti inquinanti a corto e a lungo
termine. La combinazione di cambiamenti fisici di un habitat e alterazione della qualità
delle acque, individuano le maggiori conseguenze ambientali di uno scarico urbano.
1. Revisione della letteratura
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Sebbene l’impatto su un corpo idrico ricevente debba essere valutato in relazione alle
caratteristiche peculiari di ogni sito, l’analisi d’impatto ambientale richiede generalmente
di considerare tre aspetti fondamentali d’analisi (House et al., 1993):
1 variazioni della qualità e flusso dell’acqua: Il consumo d’ossigeno in un corpo idrico
dovuto allo scarico di reflui è considerato l’effetto dominante in acque correnti. Le
sostanze facilmente biodegradabili e quell organiche disciolte provocano una
immediata domand d’ossigeno nella fase liquida a causa dei batteri in sospensione o
attraverso l’assorbimento diretto da parte degli organismi bentici. L’esaurimento del
consumo d’ossigeno è causato dalla sedimentazione del particolato, materia organica
lentamente biodegradabile. Gli inquinanti tossici possono provocare impatti molto
rapidi sulla popolazione biotica del corpo idrico ricevente ogni volta che sono rilasciati
in alte concentrazioni. Di particolare interesse sono gli scarichi di breve durata di
ammoniaca, poiché il composto anionico dell’ammoniaca è una sostanza altamente
tossica per i pesci. Lunghi periodi d’esposizione a sostanze tossiche attraverso
meccanismi di assorbimento o di accumulo, possono provocare effetti cronici su tutte
le specie acquatiche. Altre importanti conseguenze da ricordare sono: l’eutrofizzazione,
gli effetti inquinanti dei sedimenti e degli idrocarburi e l’impatto sulle comunità
biologiche. Infine, gli scarichi urbani causano un significativo cambiamento delle
condizioni idrauliche locali sottoponendo gli organismi che vivono in prossimità delle
sponde e sul letto fluviale ad un accresciuto stress.
2 rischi per la salute pubblica: E’ ampiamente riconosciuto che gli scarichi urbani
contengono una vasta varietà e frequentemente un alto numero di batteri patogeni e
virus, che causano alti rischi d’esposizione nelle vicinanze degli scarichi anche con
forti diluizioni. Quando il loro tempo di sopravvivenza è sufficiente, sono incapsulati
nei sedimenti del letto fluviale.
3 impoverimento estetico: Questo è dovuto allo scarico d’immondiza, detriti e olio, che
causano una schiuma verdastra sulla superficie dell’acqua e un colore e un odore
particolare. Questi fattori sono avvertiti come indicatori di cattiva qualità delle acque.
Ognuna di queste considerazioni influenza la qualità del corpo idrico ricevente in
rapporto all’uso dell’acqua, all’habitat ecologico, alle attività ricreative o alle
attrattive del luogo.
1. Revisione della letteratura
14
1.1.5 Criteri di qualità delle acque
I parametri sono generalmente classificati come:
1. Fisici: Temperatura, Torbidità, Conduttività.
2. Chimici: Ossigeno disciolto, BOD/COD, Durezza, pH, Alcalinità, Nutrienti (N, P),
Sostanze tossiche, Sostanze organiche volatili.
3. Biologici/Ecologici: Biocenosi di batteri, piante e animali, Batteri Coliformi e Varietà e
Complessità della catena alimentare.
La definizione dei criteri di qualità delle acque può essere data come segue (House, 1993):
un criterio di qualità rappresenta idealmente la concentrazione di una sostanza che
produce, in qualche misura, effetti sull’ambiente e sulla quale è possibile formulare un
giudizio fondato su basi scientifico-giurisdizionali. Ai fini pratici un criterio di qualità
rappresenta la concentrazione di una sostanza che, ogniqualvolta non è ecceduta, tutela un
organismo, una comunità d’organismi o un determinato uso della risorsa con un adeguato
grado di sicurezza.
Negli Stati Uniti la U.S.EPA sviluppò le linee guida per i criteri di qualità delle acque per
ogni specifico elemento. Questi criteri, ormai sorpassati (Rossman, 1989), documentavano
le conoscenze scientifiche sugli effetti di ogni sostanza chimica sulla salute umana e la vita
acquatica, e inoltre raccomandavano i livelli di concentrazione che impedivano un impatto
negativo. I criteri di qualità delle acque dell’ente nazionale EPA erano espressi in due
tabelle: nella prima erano elencati i limiti da rispettare contro gli eventi inquinanti che si
manifestano in modo acuto in un breve lasso temporale (conosciuta come Criterion
Maximum Concentration, or CMC) e l’altra contro gli eventi che si manifestano in modo
cronico nel lungo periodo (Criterion Continuous Concentration, or CCC). I limiti di
concentrazione CMC erano applicati ad un tempo d’esposizione alla sostanza inquinante di
un’ora; mentre i limiti CCC prendevano in considerazione la concentrazione media di 96
ore di campionamenti. I criteri dell’EPA consideravano la dipendenza d’ogni parametro di
qualità dalle variabili temperatura, pH, e durezza.
Oltre a specificare i limiti di concentrazione ammessi e la loro durata, i criteri di qu lità
delle acque stabiliscono anche le frequenze nelle quali tali limiti possono essere ecceduti.
Tali eventi sono detti criteri di superamento. Le frequenze di superamento permesse sono
stabilite in base ad a) la casualità degli eventi naturali, b) la peculiare ca acità di un
ecosistema di tollerare e riparare autonomamente un occasionale stress, e c) la
1. Revisione della letteratura
15
consapevolezza che la salvaguardia assoluta contro impatti inquinanti può essere talvolta
economicamente irrealizzabile.
Negli ultimi anni sofisticati strumenti di modellazione sono stati sviluppati per valutare la
conformità degli standard definiti. La gran parte degli sforzi nella ricerca sono stati diretti
nella direzione del monitoraggio degli scarichi domestici e industriali di tipo continuo dai
WWTP. In contrapposizione, poca attenzione è stata rivolta allo sviluppo di efficaci criteri
di controllo per gli scarichi urbani di tipo intermittente dovuti a CSO. Una delle più grandi
difficoltà nello studio di questi problemi è la naturale imprevedibilità di qu sti fenomeni
legati nella maggior parte dei casi alle condizioni meteorologiche. Questo significa che il
convenzionale approccio di monitoraggio basato su campionamenti sporadici risulta
generalmente inadeguato. Le tecniche di monitoraggio biologico sno già state ricordate
per essere particolarmente utili nella valutazione degli effetti di rip tuti ecomplessi
scarichi sulla qualità delle acque e nello sviluppo di efficaci criteri d qualità delle acque
(House et al., 1993). Poiché ogni comunità biologica richiede un tempo di recupero da un
evento inquinante, il loro stato rifletterà in ogni momento lo stato di salute di quello
specifico luogo. La comunità biotica è un indicatore affidabile delle caratteristiche
chimiche e fisiche di un ambiente che, in acque condizionate da scarichi urbani in tempo di
pioggia, può essere caratterizzato da una ampia complessità e varietà di diversi inquinanti.
Nella maggior parte delle correnti legislazioni, gli obiettivi di qualità delle acque sono
caratterizzati da soglie di valori per ogni elemento chimico e per ciascun parametro fisico
dei qualità delle acque. Generalmente nessuna distinzione è fatta tra le differenti tipologie
di corpo idrico ricevente. Nessun criterio incluso fa riferimento alle carat eristiche
biologiche, idrauliche, morfologiche, idrologiche o ad indicatori che descrivono queste
caratteristiche. Tuttavia questi sono tanto essenziali per la qualità ecologica di un corpo
idrico quanto i parametri di qualità di tipo fisico o chimico.
Per valutare la qualità ecologica di un corpo idrico Shilling et al. (1997) presenta un
approccio che tiene in considerazione sia le diverse tipologie di corpi idrici riceventi sia il
loro ampio spettro di caratteristiche.
Recentemente sono stati presentati alcuni studi (Borchardt e Sperling, 1997) che illustrano
la selezione di diversi metodi d’identificazione di situazioni nelle quali l’integrità
ecologica di un corpo ricevente può ssere alterata. Lo studio sviluppa un approccio
sistematico al fine di identificare le combinazioni critiche di bacini urbani e caratteristiche
del corpo idrico ricevente. L’importanza dell’impatto ambientale da CSO (caratterizzato da
brevi tempi d’esposizione che si verificano spesso con un certo ritardo) sembra dipendere
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