Una procedura metodologica per la valutazione dello stato di qualità ambientale dei corsi d'acqua

Tesi in Infrastrutture Idrauliche 
- Una procedura metodologica per la valutazione dello stato di qualità ambientale dei corsi d’acqua - 
 
           Relatore: Ch.mo Prof. Ing. Maurizio Giugni                                           Candidato: Davide Portolano 
II
Si noti che i diversi approcci citati differiscono non solo per le tecniche utilizzate, 
ma, innanzitutto, per il livello gerarchico dei comparti ambientali oggetto di studio: i 
metodi fisico-chimici e microbiologici limitano il loro campo di indagine all'acqua 
fluente, gli indici biotici lo estendono all'alveo bagnato e l’IFF all’intero sistema 
fluviale. Man mano che si restringe il campo di indagine, ai livelli gerarchici inferiori 
si utilizzano strumenti di indagine più sofisticati e si ottengono informazioni più 
precise e dettagliate, ma su una componente ambientale più ristretta. Ai livelli 
superiori si riducono, invece, la precisione ed il dettaglio, mentre aumenta 
l’informazione di sintesi. 
Nella tesi, in particolare, dopo un ampio excursus delle principali caratteristiche e 
delle problematiche del “sistema fiume”, è stato discusso un approccio operativo per 
la valutazione dello stato di qualità ambientale dei corsi d’acqua: tale operazione 
va inquadrata tra le attività fondamentali per la redazione del Piano di Tutela delle 
Acque che, nella sua elaborazione definitiva, dovrà essere adottato dalle Regioni e 
dalle Province entro il 31 dicembre 2003, come previsto dal D.L. 152/99 e dal D.L. 
258/00. La normativa impone, infatti, preliminarmente l’adozione di programmi mirati 
all’acquisizione di informazioni sulle caratteristiche fisiche, naturali e socio-
economiche dei bacini idrografici, al fine di valutare le pressioni e gli impatti antropici 
da essi subiti, ed alla conoscenza dello stato qualitativo e quantitativo dei corpi idrici. 
L’approccio metodologico suddetto, descritto in dettaglio nella tesi, prevede: 
• la definizione del Livello di Inquinamento da Macrodescrittori (LIM), sulla 
scorta di adeguate indagini di carattere chimico-fisico e batteriologico; 
• il mappaggio biologico del corso d’acqua e la valutazione dell’Indice Biotico 
Esteso (IBE); 
• la valutazione dello Stato Ecologico del Corso d’Acqua (SECA); 
• la valutazione dello Stato Ambientale del Corso d’Acqua (SACA); 
• la valutazione – sulla scorta di sopralluoghi ad hoc e della compilazione 
dell’apposita scheda predisposta dall’ANPA – dell’Indice di Funzionalità 
Fluviale (IFF) e del corrispondente Giudizio di Funzionalità; 
• la determinazione – sulla scorta dell’applicazione del metodo dei 
Microhabitats – del deflusso minimo vitale (DMV). 
Tesi in Infrastrutture Idrauliche 
- Una procedura metodologica per la valutazione dello stato di qualità ambientale dei corsi d’acqua - 
 
           Relatore: Ch.mo Prof. Ing. Maurizio Giugni                                           Candidato: Davide Portolano 
III
Con riferimento al territorio di competenza dell’Autorità di Bacino in Destra 
Sele, l’approccio operativo proposto è stato applicato al bacino pilota del fiume 
Tusciano. In particolare, lungo l’asta principale del fiume Tusciano e su due dei 
principali affluenti (Cornea e Lama), sono stati presi in esame 8 tronchi sperimentali 
per l’esecuzione dei necessari rilievi fisico-chimici, batteriologici, biologici, ed 
idraulici, ritenendo che l’esame dei suddetti tratti potesse consentire la definizione di 
un quadro completo dello stato di qualità ambientale del “sistema fiume” Tusciano. 
Per ciascun tronco di campionamento sono state effettuate n. 6 misure di portata (con 
cadenza all’incirca mensile) nel periodo novembre 2002÷marzo 2003 e (nel 
medesimo periodo) n. 4 rilievi dei parametri fisico-chimici, microbiologici e biologici. 
In particolare, per i rilievi fisico-chimici e microbiologici, così come imposto dal D.L. 
152/99, sono stati presi in considerazione i seguenti parametri (tabella 1): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabella 1: Parametri di base o macrodescrittori (allegato 1 D.L. 152/99) 
(con (o) sono indicati i parametri macrodescrittori utilizzati per la classificazione) 
 
 
I valori dei macrodescrittori rilevati consentono, attraverso l’elaborazione di un 
punteggio, l’assegnazione, al tratto del corso d’acqua in esame, di un Livello 
d’Inquinamento (LIM). 
Gli aspetti biologici sono stati affrontati – come già precisato – mediante la 
determinazione dell’indice Biotico esteso (IBE), basato da una parte sulla diversa 
sensibilità agli inquinanti di alcuni gruppi faunistici e dall’altra sulla diversità 
biologica presente nella comunità dei macroinvertebrati bentonici. Esso consente di 
Portata (m³/s) Ossigeno disciolto (mg/L) **(o) 
pH BOD
5
 (O
2
 mg/L) **(o) 
Solidi sospesi (mg/L) COD (O
2
 mg/L) **(o) 
Temperatura (°C) Ortofosfato (P mg/L) *  
Conducibilità (µS/cm (20°C))** Fosforo totale (P mg/L) ** (o) 
Durezza (mg/L di CaCO3) Cloruri (Cl mg/L) * 
Azoto totale (N mg/L) ** Solfati (SO
4
 mg/L) * 
Azoto ammoniacale (N mg/L) *(o) Escherichia coli (UFC/100 ml) (o) 
Azoto nitrico (N mg/L) *(o) -  
Tesi in Infrastrutture Idrauliche 
- Una procedura metodologica per la valutazione dello stato di qualità ambientale dei corsi d’acqua - 
 
           Relatore: Ch.mo Prof. Ing. Maurizio Giugni                                           Candidato: Davide Portolano 
IV
classificare le acque secondo una scala di valori numerici compresi tra 1 (indice di 
estremo inquinamento) e 12 (indice di acque non inquinate). Questi valori sono 
suddivisi in 5 classi di qualità delle acque, alle quali corrispondono diversi giudizi sul 
grado di inquinamento dell’ambiente fluviale. 
L’analisi comparata dei livelli di qualità ambientale definiti tramite i parametri 
macrodescrittori, altri parametri chimici addizionali e l’Indice Biotico Esteso, consente 
l’attribuzione di uno Stato Ecologico (SECA) e di una classe di qualità ambientale al 
tronco fluviale in esame (SACA – Stato Ambientale del Corso d’Acqua); a ciascuna 
classe corrisponde un colore di attribuzione che consente la “mappatura ambientale” 
del corso d’acqua in esame (fig. 1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1: Mappa di qualità ambientale del fiume Tusciano 
 
 
Con riferimento all’intero sistema fluviale si è poi redatta, per ciascun tronco 
sperimentale, la scheda per la determinazione dell’Indice di Funzionalità Fluviale 
(IFF), che si compone di 14 domande che riguardano le principali caratteristiche 
ecologiche di un corso d’acqua. Alle risposte sono assegnati pesi numerici raggruppati 
Tesi in Infrastrutture Idrauliche 
- Una procedura metodologica per la valutazione dello stato di qualità ambientale dei corsi d’acqua - 
 
           Relatore: Ch.mo Prof. Ing. Maurizio Giugni                                           Candidato: Davide Portolano 
V
in 4 classi (con peso minimo 1 e massimo 30) che esprimono le differenze funzionali tra 
le singole risposte. L’attribuzione degli specifici pesi numerici alle singole risposte non 
ha giustificazioni matematiche, ma deriva da valutazioni sull’insieme dei processi 
funzionali influenzati dalle caratteristiche oggetto di ciascuna risposta. Il punteggio 
complessivo dell’ IFF, ottenuto sommando i punteggi parziali relativi ad ogni 
domanda, può assumere un valore minimo di 14 ed un massimo di 300. 
Il punteggio finale viene tradotto in 5 Livelli di Funzionalità (L.F.), espressi con 
numeri romani (dal I che indica la situazione migliore al V che indica quella peggiore), 
ai quali corrispondono i relativi Giudizi di Funzionalità; sono inoltre previsti livelli 
intermedi, al fine di meglio graduare il passaggio da una classe all’altra. Ad ogni Livello 
di Funzionalità viene associato un colore convenzionale per la rappresentazione 
cartografica. 
Per la valutazione del DMV, o meglio della portata ottimale del corso d’acqua, è 
stato utilizzato il metodo dei Microhabitats, codificato nelle procedure IFIM (Instream 
Flow Incremental Methodology) e PHABSIM (Physical HABitat SIMulation System), 
sviluppato presso il Fish and Wildlife Service degli USA (fig. 2).  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fig. 2: Sintesi concettuale del PHABSIM (Bovee et al., 1995) 
A. Misura dei parametri e simulazioni idrauliche 
B. Calcolo del “suitability index” e misura dell’A.D.P. per ogni cella 
C. Iterazione del procedimento per diverse portate 
Tesi in Infrastrutture Idrauliche 
- Una procedura metodologica per la valutazione dello stato di qualità ambientale dei corsi d’acqua - 
 
           Relatore: Ch.mo Prof. Ing. Maurizio Giugni                                           Candidato: Davide Portolano 
VI
Il metodo consente un approccio biologicamente basato, correlando i parametri 
idraulici della corrente (portata, tirante idrico, velocità) e le caratteristiche del fondo 
alveo alle esigenze biologiche della specie di riferimento (bioindicatore ittico), 
mediante le cosiddette “curve di idoneità” (suitability curves). 
I risultati ottenuti per il bacino pilota del Tusciano hanno nel complesso 
confermato la validità della procedura metodologica proposta, consentendo – sulla 
scorta della valutazione dei macrodescrittori, dell’IBE, dell’IFF e dell’applicazione del 
metodo dei Microhabitats – di pervenire, sia pure in forma preliminare, ad un giudizio 
integrato sullo stato di qualità ambientale del corso d’acqua e ad una stima del DMV. 
La conoscenza di tali elementi potrà consentire, in futuro, di procedere anzitutto 
ad un’accorta programmazione di interventi opportunamente calibrati per la 
salvaguardia e/o l’adeguamento dello stato di qualità ambientale del corso d’acqua. 
Più in generale, essa potrà risultare di prezioso supporto al fine di delineare una 
procedura di gestione della qualità-quantità dei corsi d’acqua (ad esempio, per le 
concessioni di prelievi idrici e le concessioni allo scarico di reflui) basata sull’analisi 
delle variazioni dell’habitat del bioindicatore di riferimento, valutandone la 
sostenibilità in funzione delle utilizzazioni idriche previste e della valenza naturalistica 
dell’asta fluviale in esame.