ANALISI DEGLI EFFETTI DELL’URBANIZZAZIONE SUI CORSI D’ACQUA: IL CASO DEL BACINO LAMBRO -
2. ANALISI DELLE PRESSIONI ED EFFETTI SULLA QUALITÀ FLUVIALE La stima dei carichi inquinanti è realizzata con il “modello del territorio”. Una parte dello schema
Figura 1 - a. Densità abitativa; b. Attività produttive (anno 2011); c. Confronto tra superficie urbanizzata nel 1955 e nel 2007; d. Stato Ecologico
2. ANALISI DELLE PRESSIONI ED EFFETTI SULLA QUALITÀ FLUVIALE
La stima dei carichi inquinanti è realizzata con il “modello del territorio”. Una parte dello schema concettuale DPSIR (Determinanti-Pressioni-Stato-Impatto-Risposte) è rappresentato in figura 2, in cui è evidenziata la relazione causale tra determinanti, pressioni e stato qualitativo delle ac-que e il ruolo dei modelli del territorio e di qualità delle acac-que. Gli input del modello del territorio sono costituiti dai determinanti dello stato di qualità del sistema, per esempio la popolazione e le attività produttive. Il modello non conserva una memoria di ciò che è accaduto in precedenza, i carichi attuali dipendono soltanto dalla popolazione e dalle attività produttive attuali e non dalle precedenti.In tabella 1 sono riassunti i determinanti e le metodologie applicate/sviluppate per la stima delle corrispondenti tipologie di carico potenziale.
Figura 2 – Relazione causale tra determinanti, pressioni e stato qualitativo delle acque e il ruolo dei modelli del territorio e di qualità delle acque.
a b c d DETERMINANTI Popolazione Attività Produttive Modello del territorio PRESSIONI
Stima dei carichi inquinanti potenziali
Modello di Qualità delle Acque Fluviali
STATO
Stima della qualità chimico-fisica delle
Tabella 1 - Tipologie di carico potenziale, metodologia utilizzata per la stima dei carichi e parametri stimati
Carico Potenziale Metodo di Stima Parametri Stimati
Civile
Popolazione domiciliata
Elaborazione dell’Anagrafe dei Cittadini Assistiti dal Servizio Sanitario Regionale della DG Sanità.
Metodologia di riferimento: PTUA.
BOD5, COD, Azoto Totale, Fosforo
Totale. Popolazione
fluttuante
Uso come variabile proxy della produzione comunale mensile di RSU archiviata nel sistema ORSO (Osservatorio Sovraregionale Rifiuti) di ARPA Lombardia. Metodologia di riferimento: PTUA.
Industriale Elaborazione dei dati sistema AIAP (Archivio Integrato delle Attività Produttive) di ARPA Lombardia. Metodologia di riferimento: PTUA.
AE, BOD5, COD, Azoto Totale, Fosforo Totale, Sostanze prioritarie e
pericolose.
Agricolo
Elaborazione dei dati del SIARL (Sistema Informativo Agricolo Regione Lombardia) della DG Agricoltura e della carta di uso del suolo DUSAF2. Metodologia di
riferimento: PTUA.
AE, Azoto Totale, Fosforo Totale.
Zootecnico Elaborazione dei dati dell’Anagrafe Zootecnica della DG Sanità. Metodologia di riferimento: PTUA e Direttiva Nitrati.
AE, Azoto Totale, Fosforo Totale.
2.1 Analisi degli effetti della pressione antropica sui corsi d’acqua
I carichi valutati nell’ambito dello studio, attraverso stime o misure dirette dei carichi, i dati morfologici riguardanti le caratteristiche dell’alveo, i dati di qualità delle acque e di portata dei fiumi provenienti dalla rete di monitoraggio ARPA (23 stazioni di controllo) sono stati utilizzati per implementare il modello Qual2K (v. 2.11v8 – Chapra et al. 2008), sviluppato dall’US EPA (United States Environmental Protection Agency), per la simulazione della qualità fluviale. Il modello ha permesso la ricostruzione della qualità attuale dei corsi d’acqua del bacino LSO. Le simulazio-ni modellistiche riferite al triensimulazio-nio 2009-2011 hanno consentito di ricostruire l’andamento, in assenza di precipitazioni, dei carichi lungo le aste fluviali dei principali macroinquinanti (BOD5, COD, solidi sospesi totali, forme azotate, fosforo totale, Escherichia Coli, solfati, cloruri), di alcuni microinquinanti di origine prevalentemente industriale (rame, zinco, cromo totale, piombo e ni-chel) e di valutarne la provenienza. Le analisi mostrano che le concentrazioni dei microinquinanti considerati, solo occasionalmente superano gli standard di qualità ambientale (SQA Standard di Qualità Ambientale - D.M. 260/2010) e che la loro origine può essere, nella maggior parte dei casi, attribuita a grossi impianti di depurazione che intercettano quote significative di carico industriale; mentre, sono i macroinquinanti a determinare le condizioni critiche in cui versano i corsi d’acqua oggetto dello studio. In figura 3 sono mostrati gli andamenti dei parametri N-NO3 e N-NH4 lungo le aste di Lambro, Seveso ed Olona. Entrambi i parametri sono prevalentemente attribuibili a fonti civili di inquinamento: il primo è un indicatore del carico proveniente da effluenti trattati in impianti di depurazione, il secondo è indice della presenza di scarichi di acque reflue non trattate o di trattamenti depurativi non efficienti nella rimozione del carico azotato (es. im-pianti obsoleti o sottodimensionati).
166
Figura 3 - Andamento di azoto ammoniacale (N- NH4) e di azoto nitrico (N-NO3) lungo le aste del bacino LSO (linea blu). In colore rosa sono indicati i dati di controllo provenienti dalle stazioni di monitoraggio ARPA uti-lizzati per la taratura del modello. Nei grafici sono anche indicate le sorgenti che determinano gli aumenti più
significativi del carico fluviale. Dati modellazione relativi agli anni 2009-2011
è stato inoltre quantificato il carico gravante su ogni sezione di monitoraggio del bacino LSO, ripartendo il carico per tipologia di fonte: corsi d’acqua affluenti, impianti di depurazione delle acque reflue urbane (depuratori), scarichi industriali, terminali di fognatura (Fig. 4). Per tutte le aste fluviali considerate, il carico proveniente dai depuratori, sia direttamente che indirettamente attraverso gli affluenti, costituisce il contributo inquinante più rilevante. Gli impianti di trattamento delle acque reflue (WWTPs) costituiscono il 91% del carico organico gravante sul sistema fluviale e il 99,4% del carico totale di azoto. Alla chiusura del bacino LSO (cioè alla confluenza con il fiume Po) l’apporto complessivo degli scarichi depurati rappresenta circa il 40% dell’intero deflusso fluviale. è importante sottolineare come sul sistema LSO, i depuratori siano costituiti da impianti di dimensioni differenti. I piccoli impianti (meno di 2.000 AE) costituiscono circa il 22% del to-tale, gli impianti di medie dimensioni (tra i 2.000 e i 10.000 AE) il 25% del totale. Il 43% degli impianti sono più grandi di 10.000 AE, mentre gli impianti superiori ai 600.000 AE sono meno del 10%. Tuttavia questi ultimi, essendo localizzati nella zona urbana di Milano, pur costituendo una pressione significativa in termini di carico, non influenzano lo stato di qualità delle acque del fiume, che all’altezza di Milano è già fortemente compromesso.
Figura 4 - Ripartizione dei carichi di azoto nitrico e azoto ammoniacale gravanti sul bacino LSO, nei diversi cor-pi idrici. Dati modellazione relativi agli anni 2009-2011
2.2 Scenari di riqualificazione per corsi d’acqua in bacini fortemente urbanizzati
Gli scenari di simulazione hanno consentito di valutare i limiti di concentrazione che dovrebbero essere attribuiti agli scarichi degli impianti di acque reflue urbane per ottenere lo stato di buona qualità chimica definito dall’indice LIMeco (Livello di Inquinamento da Macrodescrittori per lo Stato Ecologico). I limiti così individuati, molto restrittivi sul parametro azoto nitrico, difficilmente sarebbero raggiungibili con trattamenti convenzionali a fanghi attivi, solo un trattamento terziario di osmosi inversa (RO) potrebbe garantire il raggiungimento di quei livelli. Questa soluzione oltre ad avere costi di realizzazione molto elevati, in ragione della non selettività del trattamento, por-terebbe al paradosso di una qualità buona per i parametri chimico-fisici in base all’indice LIMeco, ma troppo povera di ioni da mettere a rischio l’osmolarità di molti organismi acquatici e quindi la vitalità stessa dell’ecosistema fluviale. La Direttiva 2000/60/CE (Art. 4), prevede la possibilità, condizionata al rispetto di alcuni requisiti, che siano attribuiti obiettivi ambientali in deroga rispetto all’obiettivo generale del buono stato ecologico e chimico. Per quei corpi idrici, per cui sono fissati obiettivi in deroga, deve tuttavia essere assicurato il raggiungimento del miglior stato ecologico e chimico possibile (Buon Potenziale Ecologico) come obiettivo alternativo per lo stato di qualità. Nell’ambito dello studio, sono state individuate delle soglie chimiche obiettivo (Soglie Obiettivo) che garantiscono il Buon Potenziale Ecologico delle comunità ecologiche fluviali. Sono, inoltre, state considerate diverse ipotesi di intervento sui depuratori, valutate attraverso un indice GEP (Good Ecological Potential) ottenuto dall’aggregazione delle Soglie Obiettivo precedentemente calcolate. L’indice GEP permette di valutare i chilometri di fiume che hanno raggiunto le Soglie Obiettivo. Gli scenari di intervento valutati sono stati i seguenti:
1 SCENARIO Direttiva 271/91 (Dir. 271/91): prevede l’adeguamento degli impianti presenti, ai requisiti della Direttiva 271/91/CE (molti dei WWTPs esistenti hanno più di 20-30 anni di età e ancora non risultano del tutto conformi alla Direttiva 271/91/EC);
168
2 SCENARIO BIOREATTORI A MEMBRANA (MBR): prevede la sostituzione completa della tec-nologia attuale con un trattamento secondario a membrana (MBR) in tutti gli impianti esistenti maggiori di 50.000 AE (Scenario MBR integrale);
3 SCENARIO OSMOSI INVERSA (RO): prevede l’aggiunta di un trattamento terziario a osmosi inversa, applicato al 50% della portata in tutti gli schemi depurativi convenzionali degli impianti maggiori di 50.000 AE;
4 SCENARIO BIOREATTORI A MEMBRANA SU 8 IMPIANTI: prevede il trattamento secondario a membrana (MBR) solo su 8 depuratori, scelti sulla base della loro posizione lungo le aste
fluviali.
L’indice GEP consente di discri-minare l’efficacia dei diversi sce-nari: lo scenario Dir. 271/91, consentirebbe il recupero di 85 km di fiume, lo scenario MBR porterebbe al recupero di 107 km (il 25% in più dello scenario Dir.271/91) e lo scenario RO di 106 km dei circa 300 Km che compongono il sistema LSO. Infine, la modellazione del sistema, ha consentito di indivi-duare su quali impianti sia prio-ritariamente utile applicare il trattamento MBR, al fine di ottenere un recupero fluviale paragona-bile a quello dello scenario MBR “integrale”, ma con un costo notevolmente inferiore. La figura 5 mostra i risultati dell’analisi di scenario con la percentuale stimate dei costi di investimento.
3. CONCLUSIONI
Questo studio dimostra chiaramente la peculiarità del bacino Lambro, Seveso e Olona quale sistema sottoposto ad una elevata pressione antropica, che genera un carico inquinante non compatibile con i livelli obiettivo della qualità ecologica. Il recupero di bacini fortemente urbanizzati come questo, richiede una valutazione specifica delle potenzialità del sistema e, laddove oppor-tuno, la definizione di obiettivi ecologici alternativi, che siano un compromesso tra gli obiettivi restrittivi di qualità chimica e i costi da sostenere.
BIBLIOGRAFIA
Chapra, S.C., Pelletier, G.J., Tao, H., (2008). QUAL2K: a Modeling Framework for Simulating
River and Stream Water Quality, Version 2.11: Documentation and Users Manual. Civil and
En-vironmental Engineering Dept., Tufts University, Medford, MA.
Azzellino A., Antonelli M., Canobbio S., Çevirgen S., Mezzanotte V., Piana A. and Salvetti R. 2013. Searching for a compromise between ecological quality targets, social and ecosystem
costs for heavily modified water bodies (HMWBs): the Lambro-Seveso-Olona system case study.
Water Science & Technology | in press | 2013