Il litorale apuo-versiliese è una fascia costiera della Toscana nord-occidentale appartenente alla provincia di Lucca, caratterizzata da una densità di popolazione alta, la quale aumenta ulteriormente durante il periodo turistico; si estende per circa 20 chilometri ed interessa i comuni di Forte dei Marmi, Pietrasanta, Camaiore e Viareggio. La riviera è costituita da una pianura di origine alluvionale, confinata dalla catena delle Alpi Apuane e caratterizzata da coste basse e sabbiose, fondale a debole pendenza e scarsa profondità anche a notevole distanza dalla costa; quest’ultima caratteristica può rappresentare un ostacolo al mescolamento delle acque e quindi alla dispersione di eventuali inquinanti.
Il drenaggio dell’intera area è garantito da un complesso sistema di bonifica, costituito da corsi d’acqua, canali artificiali ed idrovore, che vede come terminali le foci di tre corsi d’acqua: Fosso dell’Abate, Fosso Fiumetto e Fosso Motrone. Dal punto di vista idrografico i tre corsi d’acqua hanno diversa valenza: infatti, mentre Fosso dell’Abate e Fosso Motrone rappresentano tratti terminali di due fiumi, rispettivamente Fiume Camaiore e Torrente Baccatoio, Fosso Fiumetto è una canalizzazione artificiale. In figura 4.2 viene riportata la cartografia contenente il reticolo idrografico della Versilia (la rappresentazione dei punti di balneazione ha subito modifiche negli ultimi anni):
4 Contaminazione microbiologica delle acque: cause e provvedimenti
28
Figura 4.2 Reticolo idrografico della Versilia (ARPAT 2012)
Le campagne di monitoraggio effettuate nel corso degli anni passati (ARPAT 2012, 2013, 2014; Federigi et al., 2017) hanno evidenziato superamenti delle soglie contenute nella normativa sulla balneazione (D.Lgs 116/08) relative ad E. coli ed Enterococchi intestinali.
29 In particolare è stata rilevata frequentemente una concomitanza tra tali superamenti e condizioni meteorologiche caratterizzate da piovosità più o meno accentuata.
I tre fossi sono inseriti in contesti differenti, provvedendo all’allontanamento di acque provenienti da aree di drenaggio distinte, le quali possiedono caratteristiche eterogenee e variabili nello spazio e nel tempo.
Fosso dell’Abate
Rappresenta il tratto terminale del Fiume Camaiore; segna il confine tra i comuni di Camaiore e di Viareggio e costituisce una delle maggiori criticità per le acque destinate alla balneazione della fascia costiera. Accertamenti effettuati da ARPAT hanno dimostrato che l’inquinamento nella foce del Fosso dell’Abate risulta essere legato alle condizioni del tratto terminale del fosso stesso, nel quale si immette la gran parte delle acque bianche provenienti dagli agglomerati urbani di Lido di Camaiore e di Viareggio, che risultano, in aggiunta, contaminate da reflui di origine domestica.
Le principali immissioni di queste acque all’interno del Fosso sono dovute alla presenza di:
− Quattro idrovore che entrano in funzione tramite sistema automatico di controllo dei livelli. Due di queste sono gestite dal comune di Viareggio, le restanti sono gestite dal comune di Camaiore e dal Consorzio di Bonifica Versilia-Massaciuccoli. Va fatto notare che all’interno delle vasche di accumulo le cariche batteriche sono sempre molto più elevate rispetto a quelle presenti nel ricettore, probabilmente a causa di effluenti fognari di origine domestica; ciò provoca in molti casi un innalzamento delle concentrazioni microbiche (E. coli) nei tratti del fosso a valle delle immissioni provenienti dalle idrovore;
− Almeno cinque possibili caditoie che convogliano le acque piovane.
Gli elementi descritti in precedenza non esauriscono le fonti di immissione di acque all’interno del corpo idrico: non bisogna, infatti, trascurare la presenza di scaricatori di piena a servizio della rete fognaria che entrano in funzione in concomitanza con piogge intense.
4 Contaminazione microbiologica delle acque: cause e provvedimenti
30 Fosso Fiumetto
Scorre tra i comuni di Forte dei Marmi e Pietrasanta. Un aumento generalizzato di concentrazione microbica si nota nel periodo estivo, probabilmente conseguente alla maggior presenza di abitanti legati al flusso turistico. Infatti il Fosso Fiumetto veicola acque verosimilmente contaminate da scarichi domestici non trattati o non soggetti a trattamento appropriato, soprattutto nel territorio di Forte dei Marmi. Tuttavia, anche in questo caso, è da tenere in considerazione l’entrata in funzione di scaricatori di piena in caso di forti piogge.
Fosso Motrone
Il suo bacino si estende all’interno dei comuni di Pietrasanta e Camaiore. Su questo stesso bacino insistono due idrovore del Consorzio di Bonifica Versilia-Massaciuccoli, le quali sollevano acque drenate da una vasta porzione di territorio urbanizzato. Il funzionamento degli scaricatori di piena nei periodi interessati da eventi meteorici significativi assume anche qui notevole rilevanza.
La descrizione delle caratteristiche principali dei tre fossi e le relative aree di drenaggio permette di evidenziare la complessità del contesto in cui si inserisce la sperimentazione studiata. Infatti, considerando i parametri microbiologici oggetto da sempre del controllo delle acque di balneazione (batteri indicatori di contaminazione fecale che non sopravvivono a lungo), è molto difficile ipotizzare quali apporti inquinanti, dal momento di immissione a mare, possano influenzare la qualità delle acque costiere, se non con indagini aggiuntive e approfondite riguardanti le situazioni di maggiore criticità. Al fine di indagare sulle cause della contaminazione delle acque dei tre fossi, la Regione Toscana nella stagione estiva 2012 ha coordinato un tavolo tecnico con la partecipazione dei settori competenti dei quattro comuni coinvolti (Camaiore, Forte dei Marmi, Pietrasanta e Viareggio), di ARPAT, dell’Autorità Idrica Toscana, del gestore del Sistema Idrico Integrato (GAIA SpA) e del Consorzio di Bonifica Versilia-Massaciuccoli. Le criticità rilevate sono molteplici, ma risultano comuni alle diverse zone indagate, quindi possono considerarsi presenti sia nel Fosso dell’Abate, che nel Fosso Fiumetto e Fosso Motrone:
− Zone urbane (appartenenti a Forte dei Marmi, Pietrasanta e Viareggio) non dotate di fognatura nera;
31
− Allacciamenti abusivi di scarichi domestici alla fognatura bianca;
− Singole abitazioni con impianti di trattamento (fosse biologiche) poco efficienti e/o in cattivo stato di manutenzione;
− Mancanza di autorizzazione allo scarico su suolo e ipotesi di contaminazione della falda acquifera;
− Reti fognarie fatiscenti e spesso soggette a rottura con conseguente contaminazione da parte di acque reflue non trattate della rete di drenaggio.
Va fatto notare, tuttavia, che l’eventuale rimozione delle precedenti cause di contaminazione, oltre a risultare un’operazione complessa, potrebbe non risolvere il problema dell’eccessiva entità dei carichi batterici nelle acque di balneazione in caso di pioggia. Infatti in tutti i report ARPAT, dal 2012 al 2016, è presente una evidente correlazione tra un sensibile aumento delle cariche microbiche nelle acque dei tre fossi e intense precipitazioni atmosferiche, per cui ogni evento meteorico costituisce un fattore di rischio per la qualità delle acque di balneazione e, quindi, per la salute dei bagnanti.
Pertanto, oltre alle problematiche elencate poc’anzi, risulta necessaria l’aggiunta di ulteriori criticità che assumono notevole importanza in concomitanza con forti piogge. La gran parte del territorio urbanizzato è dotato di un sistema di fognatura separato, la cui rete addetta alla canalizzazione delle acque nere è caratterizzata da alti volumi di acque parassite meteoriche. Questo comporta evidentemente una difficoltà gestionale durante le precipitazioni, dove le punte di portata superano la potenzialità di depurazione degli impianti e/o la capacità di collettamento della fognatura stessa.
A ciò segue l’entrata in funzione di scaricatori di piena che provvedono alla suddivisione del flusso in due distinte porzioni, di cui solo una viene sottoposta al trattamento di depurazione, comprensivo di disinfezione; l’eccesso di portate in arrivo, contenente acque reflue di origine domestica, viene, invece, scaricato nei corpi idrici ricettori senza un adeguato trattamento, con conseguente comparsa di episodi di fecalizzazione.
4.3 Controllo della contaminazione microbica
La tutela igienico-sanitaria delle acque naturali è garantita dal trattamento degli scarichi che si immettono nei corpi idrici; ciò avviene per mezzo di opportuni sistemi di disinfezione. Per cui, si può affermare che un processo di disinfezione consente il controllo
4 Contaminazione microbiologica delle acque: cause e provvedimenti
32 del numero di microrganismi patogeni presenti nelle acque trattate, con lo scopo di mantenerlo al di sotto di soglie che in questo caso particolare coincidono con quelle imposte dalla normativa sulla balneazione (D.Lgs 116/08).
I meccanismi per spiegare l’azione dei disinfettanti possono essere riassunti nel seguente modo:
− Danneggiamento o distruzione della parete cellulare, la quale provoca la rottura della cellula;
− Alterazione della permeabilità cellulare, in particolare della membrana citoplasmatica, permettendo la fuoriuscita dei nutrienti essenziali (azoto, fosforo);
− Alterazione della natura colloidale del protoplasma: calore e radiazioni fanno coagulare le proteine delle cellule, acidi ed alcali denaturano queste proteine;
− Inibizione dell’attività enzimatica.
Esiste una vasta gamma di agenti disinfettanti, i quali, tuttavia, devono garantire caratteristiche comuni. Prima fra tutte è l’efficacia anche a dosi limitate e con largo spettro d’azione, quindi la capacità di ridurre il numero di microrganismi appartenenti a tipologie diverse. In aggiunta deve essere scongiurata la possibilità di tossicità residua diretta (dovuta al disinfettante residuo) e indiretta (data dalla formazione di sottoprodotti tossici,
Disinfection By-Products, DBPs); quest’ultima questione è legata strettamente alla volontà
di impiegare un agente disinfettante che abbia scarsa tendenza all’interazione con altre sostanze presenti nelle acque trattate, che siano essi solidi sospesi, composti organici o inorganici. Infine è richiesta la misurabilità del principio attivo disinfettante residuo al termine del trattamento.
Oltre a queste caratteristiche ci sono aspetti aggiuntivi, tecnici ed economici, che fanno propendere per la scelta di alcuni agenti disinfettanti piuttosto che per altri. Si citano: la rapidità d’azione, la stabilità e la non eccessiva corrosività, la facilità e la sicurezza d’impiego, il campo di applicabilità.
La disinfezione può essere effettuata in vari modi, tramite l’utilizzo di agenti:
Chimici: ipoclorito di sodio (NaClO), cloro gas (Cl2), biossido di cloro (ClO2), ozono,
33 Fisici: radiazione ultravioletta (UV)
Quelli riportati rappresentano i principali disinfettanti, i quali spesso esauriscono l’elenco degli agenti concretamente proponibili ed impiegabili all’interno degli impianti, poiché molte alternative a questi non garantiscono sufficiente facilità d’uso, sicurezza di stoccaggio/manipolazione dei prodotti e controllo del processo di disinfezione. Inoltre, tra i criteri precedentemente esposti che guidano il progettista nella scelta di un disinfettante, assume notevole rilievo l’esigenza di limitare i rischi a lungo termine legati alla prolungata esposizione a sottoprodotti formatisi durante il processo, tossici per l’uomo e/o per l’ambiente. Da questo punto di vista, negli ultimi anni, l’impiego dell’ipoclorito di sodio è stato sensibilmente ridotto a causa della formazione di composti organo-alogenati, come i trialometani (THM) e gli acidi aloacetici (HAA) che presentano tossicità sia acuta che cronica, scarsa biodegradabilità e tendenza ad accumularsi nei tessuti. Il biossido di cloro presenta rischi assai minori, i quali si riducono ulteriormente nel caso di disinfezione per mezzo di PAA e UV.
Si riportano nella tabella 4.1 le caratteristiche essenziali degli agenti utilizzati più frequentemente:
Caratteristiche Cl2 NaClO ClO2 PAA UV
Efficacia sui batteri M/A M/A A M/A A
Efficacia sui virus M M A M A
Persistenza A A M A No
Tossicità residua A A A No No
Formazione DBPs A A M/A No No
Abilità richiesta dall’operatore A B A M/B B
Costi d’investimento M M A M M
Costi di gestione B B M/B M M/B
Applicabilità per grandi impianti si si si si si
Applicabilità per piccoli impianti si si no si si
A: alta; M: media; B: bassa
Tabella 4.1 Caratteristiche dei principali disinfettanti utilizzati nel settore delle acque reflue
4 Contaminazione microbiologica delle acque: cause e provvedimenti
34 Il processo di disinfezione, inoltre, risente dell’influenza di molteplici fattori:
a) Il trattamento e la sua efficacia sono fortemente condizionati dalla natura dei microrganismi presenti (batteri, virus, protozoi, elminti) e dallo stato dei microrganismi stessi.
b) La concentrazione attiva del disinfettante utilizzato, o eventualmente la sua intensità in caso di agente fisico, assumono grande importanza per il conseguimento dell’efficacia del processo. In aggiunta, la concentrazione dipende anche dalla presenza di altre sostanze, sia organiche che inorganiche, in grado di reagire con il reagente determinandone un consumo e la possibile formazione di sottoprodotti. Parallelamente, l’ottenimento di una buona disinfezione è legata anche al tempo di contatto.
c) Il processo è influenzato dalle caratteristiche del mezzo liquido all’interno del quale avviene la disinfezione, compreso il valore del pH e della temperatura. I solidi sospesi o composti organici e inorganici ossidabili possono reagire con il principio attivo disinfettante e determinarne un consumo; inoltre questi potrebbero ostacolare la penetrazione della radiazione nel mezzo liquido modificando l’efficienza del processo nel caso di impiego di sistema a raggi UV.
Il cloro e i disinfettanti cloro-derivati sono ancora, a livello mondiale, i più diffusi a causa del loro basso costo, tuttavia la consapevolezza della possibile formazione di sottoprodotti nocivi e la presenza di ceppi di batteri resistenti alla clorazione inducono a prendere in considerazione altre opzioni. A tal proposito, negli ultimi anni, si è largamente diffuso, soprattutto in Italia, l’utilizzo dell’acido peracetico, impiegato per la disinfezione finale delle acque reflue prima della loro restituzione in acque superficiali al termine dei processi di trattamento.