(ecologici) Pressioni, stato e impatti ambientali - 3 luglio 2012 - AdbPo
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Pressioni, stato e impatti ambientali
(ecologici)
Pierluigi Viaroli
Dipartimento di Scienze Ambientali
Università di Parma
3 luglio 2012
Polesine
Rotta di Malcantone (RO)
14.11.1951
Rotta di Bosco (RO)
14.11.1951
Tratto da : http://it.wikipedia.org/wiki/Alluvione_del_Polesine_del_novembre_1951#
25.10.2011 Val di Magra Val di Vara Levante Ligure Tratto da: http://naturaestrema.it
Genova 04.11.2011
Tratto da http://www.genova24.it
Cosa è cambiato dal 1951 al 2012?
modificazione idro-morfologica
(1) bacinizzazione e fluviale
Potenza efficiente lorda
84 MW
Producibilità annua
484 GWh
Immagini tratte da
Google Earth ©
http://www.mmedia.kataweb.it
modificazione idro-morfologica
(2) incisione e rettificazione degli alvei
12 35
34 Fase I Fase II
10
3
prelievi milioni di m
33
Quota (m s.l.m.)
8 32
6 31
30
4
29
2 28
27
0 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010
1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985
Anno
Prelievo di inerti dal Po (milioni Variazioni temporali della quota
di m3) autorizzato dal del fondo del Fiume Po a
Magistrato per il Po nel tratto Cremona (Lamberti & Schippa,
Paesana - Pontelagoscuro 1994; modificato da Rinaldi,
(Lamberti, Acqua & Aria 6, Biologia Ambientale 24, 2010).
1993)
modificazione idro-morfologica
(3) abbassamento quota di fondo, pensilizzazione della golena e
interruzione della connettività laterale – perdita di funzionalità e
di funzioni ecologiche
180 fino agli anni ‘60
numero ecosistemi acquatici
160
140
120
100
80
60
40
20
0
70-75 89-90 97-98 attuale
periodo del rilevamento
Variazione del numero di ambienti
acquatici permanenti nella golena del Po in
provincia di Piacenza dal 1970 al 1998
modificazione idro-morfologica
(4) rettificazione e impermeabilizzazione del reticolo idrografico
minore (19.000 km di canali nella sola Emilia-Romagna) - perdita di
funzionalità e di funzioni ecologiche
Foto: Marco Bartoli, Dipartimento di Scienze Ambientali, Università di Parma
Variazioni sensibili dell’uso del suolo - Tassi di urbanizzazione nel bacino
padano: fino a 20 ha/giorno (www.inu.it)
350
Anno Aree urbane Popolazione 140
aree urbane
300
(km2) popolazione
popolazione (migliaia)
120
aree urbane (km )
2
250
1881 29.9 119.000 100
200
80
1960 59.0 258.850 150
60
1976 88.9 289.270 40 100
20 50
1994 113.8 284.845
0 0
1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020
2003 137.6 295.000
Aree urbanizzate e popolazione residente in Provincia di Parma dal 1881
al 2003. Tratto da Dall’Olio & Cavallo, 2008. Dinamiche del consumo di
suolo agricolo nella pianura Parmense, 1881-2006. Provincia di Parma. Si
veda anche Tira & Mazzata, 2008. Franciacorta Sostenibile, ed. CogemeAumenta la velocità di deflusso delle acque
flash food -- (es. fiume Taro)
14
2000
12
pioggia (mm h )
portata (m s )
-1
10
-1
1500
3
8
1000
6
4
500
2
0 0
0 12 24 36 48 60 72
tempo dalle ore 00:00 del 31.10.2010
Borgotaro
Parma Ovest
S. Secondo
pioggia S. Maria Taro Dati: ARPA Emilia Romagna
http://www.arpa.emr.it/sim/?idrologiaVolume medio delle masse d’acqua dolci in Italia (Ghetti,
1992) e prelievi idrici nel bacino del Po (AdBPo, 2006)
m3 x 109 % del tot. Italia
Maggiore 37.5 22.8
Como 22.5 13.7
Iseo 7.5 4.6
Garda 49.0 30.0
Tot. Laghi 116.5 71.0
Tot. Italia 164.0 100.0
Fiume Po 46.4(26.3-49.1)
Prelievi idrici annui Po (AdBPo 2006)
m3 x 109 superficiali (%) sotterranee (%)
Potabile 2.5 20 80
Industriale 1.5 20 80
Irrigazione 16.5 83 17
Totale 20.5 63 37derivazioni irrigue, portate residue e DMV
5‐15 m3 s‐1
Mincio
il io
25‐30 m3 s‐1 g
Vir
Il fiume Mincio e il depuratore del Garda
Foto ed elaborazioni: Marco Bartoli, Dipartimento di Scienze Ambientali, Università di ParmaUso intensivo dei suoli: carico azotato e
concentrazione del nitrato nel bacino dell’Oglio sub-
Analsi per Comune lacuale
mg N-NO3 L-1
10
-
NO3
8
-1
[NO3 ], mg l
6
-
4
2
0
Rudiano a monte dep.
Soncino-Orzinuovi
Isola Dovarese
Ponte di Barche
Lago
Pontoglio
Calcio-Urago
Acqualunga
Bordolano-Quinzano
Pontevico-ponte ferrovia
Seniga
Ostiano
Canneto sull'Oglio
Calvatone
Marcaria
Gazzuolo
Palazzolo sull'Oglio
Nord Stazioni Sud
direzione monte Æ valle
Soana et al. 2011, CLEAN – Soil, Air, Water 39: 956-965
Bartoli et al. 2012, Biogeosciences 9: 361–373Eventi accidentali?
Tratto da: www.libero-news.it
Lambro
24.02.2010
Tratto da: www.milano.corriere.itYeston J., Coontz R., Smith J., Ash C. (Eds). A Thirsty World – special section on Freshwater Resources. Science 313, 25 August 2006 L’aumento della richiesta di acqua coincide con la diminuzione della disponibilità: un problema della società con implicazioni ecologiche
Photo: Po River Authority
VERSO VALLE: DAL FIUME AL MARE Risposte locali ai cambiamenti globali hanno effetti sul regime fluviale e causano una sequenza di reazioni a cascata dal fiume alle aree marine costiere al mare aperto. La prospettiva della stechiometria ecologica: più azoto e meno silice Justic et al., 1995. Stoichiometric nutrient balance and origin of coastal eutrophication. Marine Pollution Bulletin, 30: 41-46 Humborg et al., 1998. Effect of Danube River dam on Black Sea biogeochemistry and ecosystem structure. Nature 386, 385–388 Howarth et al., 2011. Coupled biogeochemical cycles: eutrophication and hypoxia in temperate estuaries and coastal marine ecosystems. Frontiers Ecology Environment 9: 18-26.
VERSO MONTE: DAL FIUME AI GHIACCIAI Nelle zone di influenza alpina la disponibilità di acqua dolce dipende dal regime fluviale, che a sua volta dipende dalla capacità di accumulo di ghiacciai e grandi laghi Questione centrale: qual’è la tendenza evolutiva di ghiacciai e laghi per effetto - del cambiamento globale? - degli impatti locali dell’eutrofizzazione? Scioglimento dei ghiacciai alpini: ~12% negli ultimi 10 anni • meno acqua dolce • maggiore inquinamneto Accentuazione della meromissi dei laghi profondi • maggiore impatto dell’eutrofizzazione • peggioramento qualitativo dell’acqua • possibile degenerazione dell’ecosistema
ghiacciao Oberar e Oberarsee (CH)
ghiacciaio Disgrazia e lago di Como
ghiacciao dell’Adamello e lago d’Iseo
L’arretramento dei ghiacciai ( ~3 km ) corrisponde ad un picco di organoclorurati
(DDT) . Il DDT è bandito dagli anni ‘60, ma si è accumulato nel ed è stato
conservato dal ghiaccio.
Bettinetti et al., 2008. Is meltwater from Alpine glaciers a secondary DDT source
for lakes? Chemosphere 7: 1027–1031
Bogdal et al., 2009. Blast from the past: melting glaciers as a relevant source for
persistent organic pollutants. Environmental Science and Technology 43: 8173–
8177Profondità di rimescolamento di L.
Maggiore e L. D’Iseo
1951
L’aumento della temperatura
1954
1957
1960
1963
1966
1969
1972
1975
1978
1981
1984
1987
1990
1993
1996
1999
2002
2005
2008
0 atmosferica ha effetti sulla
50
100
termica lacustre
150
( )
200
250
stratificazione termica
p
300
350 lago Maggiore 1951-2008
Oligomissi e meromissi
depth (m)
400
1978
1981
1984
1987
1990
1993
1996
1999
2002
2005
2008
50
ipossia, anossia ipolimica
100
150
200
Mosello et al., 2010; Salmaso
lago Iseo 1978-2008
et al., 2007.
250Oligomissi e meromissi sono tra le cause principali dell’anossia ipolimnica (Salmaso et al., 2007, Fundamental and Applied Limnology 170: 177-196) Concentrazioni medie pesate sui volumi tra – 200 m e fondo Ossigeno disciolto Fosforo reattivo solubile
Variazioni di temperatura, ossigeno, conducibilità e pH
lungo la colonna di massima profondità nel lago d’Idro da
giugno 2010 a marzo 2012
(°C) (µS cm-1)
20 7
50
9
100
11
40 150
13
200
15
60 17
250
300
19
80 350
21
temperatura 400
100
Detph (m)
T EC
(% sat)
20 0 7,5
20 8,0
40 40 8,5
60 9,0
60 80 9,5
100
80 120
140
ossigeno
100
O2 pH
07/10 01/11 07/11 01/12 07/10 01/11 07/11 01/12
Dati ed elaborazione: Daniele Nizzoli, Dipartimento di Scienze Ambientali, Università di ParmaEffetti della stratificazione persistente nel lago d’idro
Concentrazioni di metano e solfuri lungo la colonna di massima
profondità
CH4 S2- Fe Mn
0
Summer
Winter
-20
-40
-60
Depth (m)
-80
-100
-120
0 100 200 300 0 50 100 150 200 0 10 20 30 40 50 0 200 400 600 800
-1 -1
µM µM µg L µg L
Dati ed elaborazione:
D. Nizzoli & M. Bartoli, Dipartimento di Scienze Ambientali, Università di ParmaQuali attrezzi abbiamo a disposizione?
Elementi Elementi fisici e
biologici chimici a sostegno
Fitoplancton T, O2, pH, BOD, COD
Macrofite Conducibilità, azoto,
Macroinvertebrati fosforo, microinquinanti
WF
Fauna Ittica D
eco Elementi idro-
Ec log
Processi olo
g
ia morfologici
ic a
l ec Profondità
Funzionamento on Overturn
om
Risposte biotiche ic s
Velocità corrente
Forme di fondo
Valutazione di valore,
beni e servizi dell’ecosistema1) Non ci sono soluzioni pronto – uso 2) Individuare le nuove condizioni di riferimento in un contesto di grande variabilità 3) I concetti di qualità delle acque e di stato ecologico vanno rivisitati avendo in mente le 3 R Resilience (Recovery) Restoration Reconstruction (Re-creation) La sfida del nuovo millennio: “What we need to do now is not just recreate the ecosystems that existed 200 or 300 years ago, but create systems that we believe will be most suited to a given area for the next 100 to 200 years of climate change“ Parmesan C, Science Watch® Newsletter Interview March 2010
Studiare ecosistemi complessi in un contesto che cambia rapidamente e alla scala globale •Le cause sono multiparametriche, complesse e spesso mascherate da altri fattori •Le risposte dell’ecosistema sono raramente lineari, il più delle volte non lineari con possibile regime-shift Cosa si deve misurare? • processi lenti o transitori • eventi episodici o con bassa frequenza • tendenze stocastiche o poco evidenti • eventi/processi con cause multiple • eventi/processi con tempi di latenza lunghi Mirtl et al., 2009. LTER Europe design and implementation plan. Umweltbundesamt, Vienna
Tutti questi attributi sono presenti nel programma Long
Term Ecological Research Europe (LTER-Europe) , a cui
l’Italia partecipa. Il programma ha una struttura
piramidale, una sorta di “ecological research pyramid”
LTSER platforms
– ecological
research supports
societal needs
LTER – much fewer sites with research
focus on emerging problems
networks of qualified research centres
LTEM – many sites with a minimum requirement of highly predictive variables
(support from non research agencies: meteorological organizations, regional environmental agencies, etc)
Mirtl et al., 2009. LTER Europe design and implementation plan.
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