CAPITOLO III. Sperimentazione sulla qualità delle acque

CAPITOLO III.

Sperimentazione sulla qualità delle acque

3.1 La sperimentazione sulle acque attualmente

utilizzate a scopo irriguo

Per valutare il reale effetto a lungo termine dell’utilizzo in agricoltura d’acque poco pregiate ed approfondire maggiormente il problema dell’elevata concentrazione di cloruri in acque destinate all’irrigazione, è stata condotta una campagna di campionamenti delle acque superficiali e di falda, normalmente utilizzate per l’irrigazione nella zona di Marina di Pisa. Lo scopo di tale sperimentazione è di confrontare alcuni parametri d’analisi sui campioni raccolti con quelli riscontrati nell’effluente del depuratore in esame.

Già altri studi hanno reso evidente la peggiore qualità delle acque superficiali rispetto ai limiti fissati dal D.M. 185/03 sugli scarichi delle acque reflue recuperate da destinare al riutilizzo. Una recente indagine della Regione Emilia Romagna (“La qualità dei corsi d’acqua della regione Emilia Romagna”, Settembre 2003 In Riganti, 2004) ha riscontrato che per 27 corsi d’acqua, tra i quali il fiume Po, quasi tutti utilizzati a scopo irriguo, nel 75% dei campioni, la concentrazione d’Escherichia Coli, nel biennio 2001-2002, varia tra un valore minimo di 163 UFC/100 ml ed un valore massimo di 92500 UFC/100 ml, valori molto superiori al limite massimo di 100 UFC/100 ml previsto dalla normativa italiana sul riuso. La campagna di analisi di cui al presente si è svolta prelevando campioni d’acqua in fossi e scoline situati nei pressi del depuratore (punti 1, 2, 3, 4, 5 e 6 in Fig.3.1) e altri campioni prelevati da pozzi utilizzati da privati (Casa Rossa-CR, Maneggio-M, Casa Andreotti-A in Fig.3.1) e dal Centro Agronomico Interdipartimentale dell’Università di Pisa di Rottaia-R. La posizione del depuratore è indicato in figura

La scelta dei punti di prelievo si è basata su diverse considerazioni specifiche e d’ordine pratico. La vicinanza al depuratore dei campi attualmente irrigati con le acque oggetto di campionamento, faciliterebbe l’eventuale distribuzione delle acque reflue recuperate per irrigare tali campi. I punti 1,2,3 si trovano sullo stesso fosso e si è ritenuto quindi interessante valutare la variazione del parametro cloruri al variare della distanza dallo sbocco di tale fosso nel fiume Arno. Questi punti si trovano sul fosso Lamone. In particolare il punto 2 si trova in prossimità dell’idrovora sul fosso Lamone (Fig. 3.3).

Figura 3.4. Punto di campionamento numero 3.

Il punto 4 si trova in un altro fosso a maggiore distanza dal mare rispetto al precedente; è sembrato di notevole interesse valutare anche la variazione del livello di salinità nelle acque superficiali al variare della distanza dal mare. Per lo stesso motivo si sono scelti i punti 5 (Fig.3.5) e 6 che si trovano nel medesimo canale. I punti Casa Rossa, Maneggio, Casa Andreotti e il Centro Agronomico Interdipartimentale dell’Università di Pisa di Rottaia sono invece stati scelti come esempi d’acque provenienti da pozzi superficiali.

Figura 3.5. Punto di campionamento numero 5.

I punti prescelti per il prelievo di campioni d’acqua risultano quindi essere dieci: punto 1, punto 2, punto 3, punto 4, punto 5, punto 6, Casa Rossa-CR, Maneggio-M, Casa Andreotti-A e il Centro Agronomico Interdipartimentale dell’Università di Pisa di Rottaia-R (Fig.3.1) e nel seguito saranno indicati genericamente come i punti.

Questi prelievi sono stati effettuati in più giorni (3 o 4) durante i mesi d’Agosto e Settembre. Il prelievo di campioni d’acqua dai punti è stato effettuato nei giorni 2, 10 e 31 Agosto, ed in seguito il giorno 27 Settembre per valutare i possibili cambiamenti nella concentrazione dei parametri prescelti dopo le piogge verificatesi il 24 Settembre.

Per tutti i punti è stata presa in considerazione la concentrazione di cloruri mentre limitatamente a tre punti (1, 4, 5) sono stati considerati i parametri: COD, BOD5,

COD – La Domanda Chimica d’Ossigeno è una misura indiretta del contenuto totale di sostanza organica in un campione d’acqua. Il test misura il quantitativo di ossigeno chimico occorrente per l’ossidazione del campione d’acqua.

BOD5 – Rappresenta una misura del contenuto di materiale biodegradabile. Si tratta

di una misura indiretta giacché viene determinato il quantitativo di ossigeno consumato dalla flora batterica presente nelle acque per ossidare i composti biodegradabili in un tempo determinato (5 giorni).

Solidi Sospesi Totali - SST - I solidi rappresentano particelle presenti nelle acque, di dimensione superiore a 10-3 mm sedimentabile o non sedimentabile.

Cloruri - Il livello di cloruri è indicativo della quantità di ioni Cl- presente nel campione.

Escherichia Coli – Gli Escherichia Coli sono una particolare specie di batteri colifecali valutata attraverso la conta del numero di colonie che si formano nel campione detto unità formazione cellule – UFC.

Queste analisi hanno lo scopo di permettere un confronto tra la qualità delle acque superficiali e la qualità delle acque in uscita dal depuratore di Marina di Pisa. Dato che i punti Casa Andreotti, Maneggio, Casa Rossa rappresentano acque provenienti da pozzi non sono stati presi in considerazione per la valutazione dei suddetti parametri. Non sono stati scelti i punti 2 e 3 per l’analisi di tutti i parametri perché si trovano sullo stesso canale del punto 1. Allo stesso modo il punto 6 si trova sullo stesso canale del punto 5 e non è quindi stato preso in considerazione per l’analisi di tutti i parametri.

A causa della rottura della pompa è stato possibile eseguire un solo campionamento nel punto Casa Andreotti. Per questo motivo tale punto è stato sostituito con il pozzo del Centro Sperimentale di Rottaia del dipartimento d’Agronomia dell’Università degli Studi di Pisa.

La scelta di questo nuovo punto conferisce una valenza maggiore allo studio giacché l’acqua del pozzo di Rottaia è abitualmente utilizzata nelle sperimentazioni del centro su varie colture da numerosi anni senza che si siano mai riscontrati problemi di crescita delle piante o impoverimento del terreno.

Inoltre il Centro Interdipartimentale di Rottaia è l’unica struttura con gestione centrale nella zona limitrofa al depuratore di Marina di Pisa. Gli altri terreni agricoli sono affittati ad addetti del settore ed è quindi difficile pensare ad un eventuale contratto di fornitura d’acqua reflua recuperate con tali soggetti.

Si può invece realisticamente immaginare che in futuro la sempre maggior richiesta idrica e il ridursi delle falde acquifere sotterranee spingano centri come quello di Rottaia a richiedere nuove fonti d’approvvigionamento idrico.

Ecco allora la possibilità di fornire le acque recuperate e rigenerate presso l’impianto di Marina di Pisa al Centro Interdipartimentale di Rottaia come se si trattasse di un’azienda agricola con sede centrale.

Le analisi sono state condotte nei laboratori di S. Iacopo e Pontedera gentilmente messoci a disposizione da Acque s.p.a.

Si riporta brevemente il metodo utilizzato per la determinazione del livello di cloruri (metodo IRSA - CNR). Il metodo consiste in una titolazione degli ioni cloruro con una soluzione di nitrato d’argento in ambiente neutro o leggermente basico, in presenza di cromato di potassio come indicatore: dopo la precipitazione quantitativa del cloruro d’argento, si ha colorazione rosso mattone, persistente, del cromato d’argento. Generalmente si analizzano 100 ml di acqua con una soluzione di nitrato d’argento 0,1 N. Il campione deve essere conservato in bottiglie di vetro neutro oppure plastica, completamente piene e ben tappate, alla temperatura di 4° C (IRSA - CNR: Metodi Analitici per le Acque).

Figura 3.6. Pipetta contenente AgNO3 per la titolazione della soluzione

contenente Cl-. In primo piano beker contenente la soluzione di colore rosso mattone.

3.2 I risultati della sperimentazione

Per primi analizziamo i risultati sul parametro cloruri sul quale si è concentrata la nostra attenzione. Per la determinazione della concentrazione di sali si è scelto di prelevare un numero molto maggiore di campioni. Alla fine della campagna di campionamenti risultano a disposizione 35 dati sul valore dei cloruri.

In figura 3.7 sono riportati come valori puntuali i dati relativi alle acque oggetto di campionamento. Per il confronto con i dati sulle acque in uscita dal depuratore si è scelto di prendere in considerazione esattamente lo stesso periodo in cui sono stati raccolti i campioni, ovvero sono stati considerati i valori delle analisi delle acque depurate relative al periodo Agosto – Settembre 2004 (Allegato 4). Questa scelta rende ancora più significativo il confronto tra i dati perché raccolti con identiche condizioni ambientali come pioggia o altri fattori che possano modificare la concentrazione di cloruri (Allegato 5). I dati relativi alle acque d’uscita del depuratore sono indicati in rosso (Fig. 3.7).

CLORURI

Come mostrato chiaramente dal grafico (Fig. 3.7) tutti i dati risultano avere valori superiori ai valori dei cloruri dello stesso periodo delle acque in uscita dal depuratore.

Non è stato rilevato alcun cambiamento significativo tra i punti a diversa distanza dal mare (punti 4, 5 e 6).

Per i punti sul fosso Lamone si nota un significativo incremento di cloruri in nei punti 1 e 2 rispetto al punto 3 dovuto, probabilmente, alla presenza dello scarico del depuratore.

L’unico punto che presenta valori analoghi di salinità è il pozzo del centro Interdipartimentale di Rottaia. Questo risultato conferma la possibilità di irrigare i terreni con acque con livelli di cloruri ben più alti di quelli riscontrati in uscita dal depuratore dato che le acque oggetto di campionamento sono utilizzate da anni per irrigare, senza che si siano riscontrati problemi né sulle piante né sul terreno.

Se poi prendiamo in considerazione durante tutto l’anno 2003 e parte del 2004 i valori relativi alla concentrazione di cloruri all’uscita dell’impianto di Marina di Pisa si notano dei vistosi picchi limitati però a pochi giorni nel corso di un anno (Tab.12). Si può notare inoltre che questi valori così abnormi si verificano soprattutto nella stagione invernale o autunnale e non durante la stagione irrigua che generalmente va da Maggio a Settembre. Questi valori, considerati “anomali”, non sono stati presi in considerazione per la stima della concentrazione media annua di cloruri nelle acque reflue uscenti dal depuratore di Marina di Pisa. Se si sofferma l’attenzione sui dati relativi a questi mesi si nota che la concentrazione di cloruri negli ultimi due anni (2003-2004) non supera mai 383 mg/l Cl verificatosi il giorno 8 Settembre 2003 (Tab.12).

ANNO 2003 ANNO 2004

DATA cloruri (mg/l Cl) DATA cloruri (mg/l Cl)

21-gen 214 12-gen 230 27-gen 218 09-feb 291 04-feb 257 16-feb 376 06-feb 4643 19-apr 220 10-feb 1978 10-mag 290 12-feb 1418 17-mag 233 24-feb 400 24-mag 310 27-feb 376 01-giu 323 03-mar 248 28-giu 319 17-mar 326 01-lug 340 29-mar 247 27-lug 326 31-mar 291 2-ago 328 07-apr 220 24-ago 369 14-apr 280 01-set 353 23-apr 136 06-set 376 28-apr 269 13-set 326 05-mag 289 20-set 248

12-mag 317MEDIA ANNUA 305,83 19-mag 317 26-mag 305 09-giu 328 25-giu 317 30-giu 312 14-lug 319 21-lug 319 28-lug 369 04-ago 269 11-ago 219 26-ago 355 01-set 340 08-set 383 15-set 298 22-set 304 29-set 226 20-ott 468 27-ott 198 03-nov 266 MEDIA ANNUA 294,15

Tabella 12. Valori puntuali del parametro cloruri registrati all’uscita dell’impianto di depurazione di Marina di Pisa.

CLORURI (mg/l Cl)

medie ANNO 2003 ANNO 2004

GENNAIO 216,00 230,00 FEBBRAIO 1512,00 333,50 MARZO 288,33 247,00 APRILE 226,25 220,00 MAGGIO 307,08 277,67 GIUGNO 319,10 321,00 LUGLIO 335,67 340,00 AGOSTO 281,13 348,50 SETTEMBRE 310,20 325,75 OTTOBRE 333,00 NOVEMBRE 266,00 DICEMBRE

Tabella 13. Valori medi mensili del parametro cloruri registrati all’uscita dell’impianto di depurazione di Marina di Pisa.

Per avere un ulteriore confronto del valore di cloruri ammissibile in acque utilizzate per irrigare le colture, si fa riferimento alle linee guida degli Stati Uniti, in modo da poter interpretare la qualità delle acque per irrigazione (Metcaf and Eddy, 1991). Dalla tabella 14 risulta che per concentrazioni di cloruri comprese tra 140-350 mg/l Cl per irrigazione superficiale e > 100 mg/l Cl per irrigazione a spruzzo è previsto un grado di restrizione nell’uso delle acque da lieve a moderato mentre per concentrazioni >350 mg/l Cl ne è sconsigliato l’uso.

Da quanto detto le acque reflue trattate dall’impianto di Marina di Pisa risultano al limite delle possibilità di riuso a scopo irriguo. Infatti il valore medio mensile di cloruri risulta sempre inferiore al limite consigliato dalle linee guida statunitensi.

Tabella 14. Linee guida per l’interpretazione della qualità delle acque per irrigazione (Da Metcaf and Eddy, 1991).

Gli altri risultati della sperimentazione sono riportati nelle figure 3.8, 3.9, 3.10, 3.11. I dati sui parametri riscontrati nelle acque oggetto del campionamento sono indicati con valori puntuali. Per le acque uscenti dal depuratore di Marina di Pisa, si è presa in considerazione la media degli ultimi cinque anni (1999-2004) dei valori in uscita dal depuratore indicandola con una linea tratteggiata di colore blu (per i valori vedi Allegato 5). In questo modo si evidenzia maggiormente se i valori dei dati campionati siano o meno superiori a quelli delle acque in uscita dal depuratore.

COD 0 200 400 600 800 1000 Campionamenti mgO 2 /L PUNTO 1 PUNTO 4 PUNTO 5 Analisi uscita depuratore

Figura 3.8. Andamento del parametro COD.

BOD 0 50 100 150 200 250 Campionamenti mgO 2 /L PUNTO 1 PUNTO 4 PUNTO 5 Analisi uscita depuratore

SST 0 100 200 300 400 500 600 Campionamenti mg/L PUNTO 1 PUNTO 4 PUNTO 5 Analisi uscita depurator e Figura 3.11. Andamento del parametro Solidi Sospesi Totali.

UFC 0 500 1000 1500 2000 2500 Campionamenti UFC/100mL PUNTO 1 PUNTO 4 PUNTO 5 Analisi uscita depuratore valore limite D.M.185 Figura 3.11. Andamento del parametro UFC d’Escherichia Coli.

Per i parametri COD, BOD5, e SST tutti i valori campionati durante la campagna

di sperimentazione (Allegato 5), risultano maggiori del valore medio delle acque in uscita dal depuratore di Marina di Pisa. Ciò significa che la qualità chimico – fisica delle acque trattate dall’impianto di depurazione è migliore di quella delle acque superficiali che scorrono lungo i canali limitrofi.

Lo stesso discorso vale anche per il valore della concentrazione di cloruri. Il valore di salinità, come mostra la figura 3.7 appare compatibile con le colture praticate nella zona oggetto di campionamento.

Un discorso a parte merita il parametro microbiologico della conta dell’Escherichia Coli. Il depuratore infatti è a tutt’oggi sprovvisto di processo di disinfezione permanente. La clorazione oggi presente è eseguita solo in casi eccezionali quando con i trattamenti a monte non si riesce a rispettare il limite allo scarico. Tuttavia, quando sarà realizzato il progetto esposto in questa tesi di laurea che comprende un trattamento di disinfezione con raggi UV, dovrà essere garantito un livello massimo d’UFC pari a 100 UFC/100ml secondo quanto previsto nella tabella sui valori limite del D.M. 185/03 (vedi par. 1.1, Cap. I). In base a questo nuovo livello (linea arancione in Fig. 3.11) alcuni valori dei campioni prelevati lungo i canali sono superiori al limite fissato dalla normativa sul riuso delle acque reflue depurate. Questo significa che le acque attualmente utilizzate a scopo irriguo non rispettano gli standard di qualità previsti dal D.M. 185/03.

La sperimentazione ha permesso di mettere in luce come le caratteristiche delle acque superficiali utilizzate in agricoltura nella zona limitrofa al depuratore (Fig. 3.1) siano peggiori o analoghe nel solo caso del parametro microbiologico, di quelle in uscita dal depuratore di Marina di Pisa. Quindi queste acque risultano del tutto compatibili con le colture attualmente praticate nella zona.