Bacini di trattamento e aree umide artificiali per la realizzazione di eco-sistemi filtro

4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUZIONE
5 
Gli argomenti di studio del presente lavoro di tesi sono incentrati sulla tutela della 
qualità delle acque dei corpi idrici superficiali.  
La crescente degradazione della qualità delle acque superficiali è da attribuire 
principalmente alle fonti di inquinamento di origine antropica, puntuali e diffuse, che 
non solo rendono le acque non utilizzabili per i differenti usi, dalla potabilizzazione 
agli scopi turistico-ricreativi, ma portano alla distruzione e alla scomparsa degli 
habitat connessi all‟ecosistema acquatico, con conseguenze sulla biodiversità e la 
naturalità. 
Considerando che l‟effluente trattato contiene un carico inquinante residuo che 
esercita un rilevante impatto ambientale sul corpo idrico ricettore, il controllo e le 
restrizioni imposte dalla normativa sugli scarichi derivanti dai sistemi di depurazione 
non ne assicurano la totale protezione. 
Nello studio sono analizzati i criteri e i principi per l‟inserimento, la realizzazione e la 
localizzazione di bacini di fitodepurazione e di lagunaggio e di aree umide artificiali in 
ecosistemi-filtro. 
In tale ambito assumono un ruolo di primaria importanza, gli aspetti indicati dalla 
normativa nazionale e comunitaria in materia di tutela delle risorse idriche, in 
particolare nella Direttiva comunitaria 2000/60/CE e nel Testo Unico sull‟Ambiente, 
D.Lgs. 152/2006. 
La Direttiva 2000/60/CE, rappresenta la Direttiva quadro europea sulla salvaguardia 
della risorsa idrica, e pone l‟attenzione non solo sulla tutela e il risparmio della risorsa 
idrica, ma sottolinea anche l‟importanza del coinvolgimento degli Enti locali e delle 
popolazioni nell‟attuazione della direttiva stessa. 
Il Decreto Legislativo 3 aprile 2006, n. 152, recante “Norme in materia ambientale” 
rappresenta l‟ordinamento di riferimento sulla tutela delle acque, del suolo e sulla 
gestione dei rifiuti, e propone un approccio integrato, qualitativo e quantitativo, per la 
protezione della risorsa idrica. Gli obiettivi indicati sono conseguibili esclusivamente 
attraverso il controllo degli scarichi, il monitoraggio dei parametri che caratterizzano 
lo stato qualitativo dei corpi idrici e l‟attuazione dei Piani di Tutela redatti dalle singole 
Regioni. 
La tesi esamina inoltre le varie tipologie di aree naturalistiche tese alla valorizzazione 
del territorio istituite in seguito all‟emanazione della legge quadro sulle aree protette 
n. 394/91 e alla Direttiva Europea “Habitat”.
6 
Nell‟ambito delle soluzioni possibili deve essere considerato il riutilizzo dell‟effluente 
trattato che richiede l‟adeguamento del sistema di depurazione tradizionale con 
impianti per il trattamento terziario del refluo e processi avanzati.  
Tra questi possono essere considerati i sistemi SBR e MBR, che tuttavia richiedono 
elevati costi di realizzazione, gestione e manutenzione. 
In altra maniera, in particolare nel caso di piccoli impianti, può risultare conveniente 
la realizzazione di bacini di trattamento di fitodepurazione e lagunaggio o di aree 
umide artificiali, che posti a valle del depuratore possono andare a costituire un 
elemento di base  per la creazione di eco-sistema filtro al fine di attenuare l‟effetto 
negativo degli inquinanti residui contenuti negli effluenti urbani trattati ovvero per 
ridurre l‟impatto di eventuali ed occasionali malfunzionamenti del depuratore stesso.  
I bacini di trattamento e le aree umide artificiali portano al miglioramento della qualità 
del refluo attraverso processi di rimozione degli inquinanti di natura biologica, fisica o 
chimica e l‟aumento del tempo di residenza idraulico, con conseguente abbattimento 
della carica microbica, della sostanza organica biodegradabile e dell‟azoto. 
In tal modo lo scarico del refluo risulterà compatibile con la capacità di 
autodepurazione del corpo idrico recettore, con effetti positivi sulla sua naturalità.  
Inoltre tali sistemi possono essere creati anche nei casi in cui si presenta la 
necessità di dover ampliare l‟impianto di depurazione, con rilevanti benefici 
economici e ambientali. 
Essi non richiedono particolare manutenzione e si inseriscono convenientemente nel 
paesaggio svolgendo una serie di altre funzioni che rende l‟applicazione di questi 
sistemi estremamente opportuno nei casi in cui si voglia valorizzare l‟uso naturalistico 
dei territori. Tali sistemi, infatti, contribuiscono all‟accrescimento della biodiversità e 
possono costituire luogo di sosta e nidificazione dell‟avifauna. 
Si è inoltre accennato al ruolo delle fasce tampone boscate nel controllo 
dell‟inquinamento da fonti diffuse. 
Dopo una panoramica su numerosi casi descritti nella letteratura tecnica, lo studio 
analizza alcuni esempi di interventi proponibili attraverso le soluzioni descritte per 
alcuni corpi idrici lucani.
7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPITOLO 1 
 
L’IMPATTO AMBIENTALE DELLE ATTIVITÀ ANTROPICHE SULLA 
QUALITÀ DELLE ACQUE SUPERFICIALI
8 
1.1 La degradazione della qualità dei corpi idrici superficiali 
 
Il corpo idrico è un ecosistema aperto e in continua evoluzione, che scambia 
ininterrottamente energia e materia con l‟ambiente circostante. L‟equilibrio 
dell‟ecosistema acquatico è frutto delle complesse dinamiche che avvengono al suo 
interno, dinamiche che riguardano sia le componenti biotiche (organismi viventi) che 
le componenti abiotiche (fattori ambientali di natura chimico-fisica che lo 
caratterizzano, quali la temperatura, il valore di pH, la concentrazione dei sali 
minerali, l‟ossigeno disponibile). Esso è  soggetto a numerose trasformazioni e a cicli 
biogeochimici, tra i quali il ciclo del carbonio, dell‟azoto e del fosforo, che interessano 
diversi ecosistemi . 
Nonostante l‟estrema complessità e variabilità, il corpo idrico ha un‟intrinseca 
capacità di autoregolarsi e autodepurarsi che consente di tamponare le variazioni 
determinate da fattori a esso esterni, ripristinando il suo equilibrio.  
Per autodepurazione in particolare si intende l‟insieme dei processi: 
- fisici (diluizione e sedimentazione) 
- chimici (idrolisi, flocculazione e precipitazione)  
- biologici (degradazione batterica e assimilazione vegetale) che consentono la 
rimozione, la trasformazione e biodegradazione parziale delle sostanze che 
entrano a contatto con il corpo idrico.   
La capacità di autodepurarsi è regolata da molteplici fattori: 
- dalla disponibilità di ossigeno, necessario sia nei processi di ossidazione chimica 
sia nei meccanismi di rimozione di natura biologica aerobica;  
- dalla temperatura, poiché condiziona la concentrazione di ossigeno ed esercita 
una forte influenza sulle cinetiche di trasformazione delle sostanze ad opera degli 
organismi. 
Le pressioni antropiche che generano fenomeni di inquinamento nei corpi idrici 
superficiali perturbano l‟equilibrio dell‟ecosistema acquatico, fino a pregiudicarne 
l‟utilizzo per gli usi previsti o, in casi gravi, la vita della flora e della fauna tipici.  
Esso è dovuto al sovraccarico di sostanze biodegradabili o all‟immissione di 
sostanze non biodegradabili o tossiche che inibiscono le dinamiche e i meccanismi di 
autodepurazione.  
Le più comuni specie inquinanti presenti normalmente nelle acque superficiali 
possono essere raggruppati in classi diverse, a seconda della natura e degli effetti 
prodotti:
9 
- Solidi sospesi (SS): sostanze in sospensione di natura organica e inorganica 
con peso uguale o superiore a quello dell‟acqua, che nel tempo sedimentano sul 
fondo come fango, ostacolando l‟alimentazione dei pesci e modificando la 
porosità del substrato. Essi alterano il normale equilibrio dell‟ecosistema in 
conseguenza dell‟aumento della torbidità (limitazione della quantità di luce che 
penetra nell‟acqua con effetti dannosi sugli organismi fotoautotrofi). 
- Sostanze organiche biodegradabili: tutte quelle sostanze che possono essere 
degradate biologicamente in composti più semplici dagli organismi decompositori 
presenti in ambiente acquatico. Esse possono essere proteine (40-60%), 
carboidrati (25-50%), grassi (circa 10%) e costituiscono una fonte di 
inquinamento quando sono presenti in eccesso rispetto alle concentrazioni 
naturali. La sostanza organica si misura con l‟ossigeno necessario ad ossidarla (e 
quindi a degradarla), e si esprime come domanda biochimica di ossigeno (BOD). 
Un carico caratterizzato da un valore eccessivo di BOD è, quindi, responsabile 
della stragrande maggioranza dell‟inquinamento delle acque e ha come 
conseguenza diretta la diminuzione dell‟ossigeno disciolto. Finché le 
concentrazioni di tali sostanze assumono valori sufficientemente bassi, l‟ossigeno 
presente all‟interno del corpo idrico risulta adeguato per la reazione di 
decomposizione e lo stato di qualità preesistente si mantiene inalterato. Ma se la 
portata in massa di inquinanti risulta superiore a un certo valore (funzione delle 
condizioni fisiche, chimiche e fluidodinamiche del corso d‟acqua), il consumo di 
ossigeno è superiore alla quantità disponibile per cui il corpo idrico perde la 
propria capacità di autodepurazione  e il proprio equilibrio.  
- Sostanze organiche refrattarie: sostanze che non vengono degradate con i 
naturali processi biologici. Un esempio sono i fenoli, i coloranti, i pesticidi e i 
diserbanti. 
- Macronutrienti: sono elementi indispensabili per l‟accrescimento della vita 
acquatica, come il fosforo e l‟azoto. Il fosforo si trova normalmente presente in 
acqua, in soluzione o in sospensione, in seguito a fenomeni putrefattivi animali e 
vegetali, al dilavamento da terreni incolti o a fenomeni geochimici legati alla 
lisciviazione dei giacimenti minerari. Anche l‟azoto si trova normalmente in acqua, 
sottoforma di ammoniaca o nelle forme ossidate. Entrambi sono fondamentali per 
la vita degli organismi, ma un loro accumulo nell‟ecosistema, dovuto soprattutto 
agli scarichi che derivano dalle attività antropiche, innescano l‟eutrofizzazione,
10 
cioè un accrescimento eccessivo della biomassa algale, i cui nutrienti sono 
proprio i fosfati e i nitrati. Subito dopo la morte, le alghe sono attaccate da batteri 
aerobi che le ossidano, liberando anidride carbonica. La quantità di ossigeno 
consumata dai batteri è tanto più elevata quanto più abbondante è la sostanza 
organica da decomporre. In questo modo si genera una notevole diminuzione di 
ossigeno. Gli effetti principali sono: 
- intorbidimento del fondo e la perdita di trasparenza in generale; 
- produzione di cattivi odori, morie di pesci e della fauna bentonitica; 
- impossibilità di utilizzare l‟acqua per svariati scopi. 
- Microrganismi patogeni: comprendono tutti quegli organismi che sono causa di 
malattie infettive a trasmissione oro-fecale. Essi sono causa di possibile 
trasmissione di infezioni, soprattutto se il corpo idrico può essere utilizzato come 
fonte di approvvigionamento idrico, come acque adibite alla balneazione o per 
l‟allevamento di molluschi. 
- Materiali galleggianti: sono le sostanze più leggere dell‟acqua ed insolubili: 
grassi, oli e schiume che stratificano in superficie creando un pessimo fenomeno 
estetico e impediscono il passaggio delle radiazioni solari necessarie ai processi 
di fotosintesi. In particolare gli oli creano un ostacolo insormontabile per la 
riareazione dell‟acqua, inibiscono la vita dei microrganismi acquatici e 
distruggono la vegetazione. Sono inoltre pericolosi perché in elevate quantità 
possono favorire la formazione di incendi. 
- Solidi inorganici disciolti: Composti inorganici disciolti la cui concentrazione 
aumenta durante il ciclo di utilizzo dell‟acqua stessa. 
- Metalli pesanti: elementi chimici metallici che hanno una densità relativamente 
alta e sono tossici anche in basse concentrazioni (mercurio, piombo, cromo, 
arsenico, cadmio, zinco). 
Per quanto riguarda la distribuzione temporale dei fenomeni di inquinamento, si 
possono avere agenti inquinanti: 
- continui: caratterizzati da bassa variabilità in lunghi intervalli di tempo. Esempi:  
agenti inquinanti derivati dagli scarichi domestici in condizioni di tempo secco o gli 
scarichi inquinanti di processi industriali di tipo continuo. 
- intermittenti:  scarichi conseguenti a processi discontinui, come l‟effluente da 
processi industriali a stadi. Solitamente essi hanno una breve durata confrontati 
all‟intera fase di lavorazione.
11 
- stagionali: inquinanti variabili con una ben definita periodicità; come ad esempio, 
oscillazioni settimanali nella quantità e qualità dei reflui urbani provenienti da 
un‟area fortemente industrializzata, oscillazioni stagionali nelle portate dei reflui di 
una fognatura che serve villaggi o cittadine turistiche, oscillazioni annuali nelle 
portate e nella qualità di scarichi provenienti da zone rurali con alti consumi di 
fertilizzanti soggette a precipitazioni stagionali intense o a fenomeni di piena 
causati dallo scioglimento delle nevi a monte del bacino. 
- transitori: causano variazioni qualitative e quantitative di carattere transiente nei 
corpi idrici riceventi e generalmente avvengono per cause imprevedibili. Alcuni 
esempi sono i rari incidenti di varia natura come le perdite d‟inquinanti da strutture 
industriali o aree coltivate nelle vicinanze delle sponde di un fiume. Le piogge 
intense possono apportare forti carichi inquinanti al corpo idrico ricevente 
attraverso svariati meccanismi. Il più frequente evento inquinante transitorio 
riguarda l‟effluente da un depuratore che serve una fognatura di tipo misto 
durante o immediatamente dopo un evento di pioggia intensa con un rapido 
scarico di reflui non trattati che by-passano il depuratore, ogni volta che la 
capacità massima dell‟impianto è superata.  
 
 
1.2 Pressioni antropiche  
 
Le attività umane e la crescente antropizzazione del territorio incidono fortemente 
sulla qualità delle acque dei corpi idrici superficiali a causa della continua immissione 
di sostanze che inficiano i meccanismi di autodepurazione.  
L‟impatto antropico provoca alterazioni anche dal punto di vista quantitativo a causa 
dei sempre più cospicui prelievi . 
Le fonti di inquinamento possono essere classificate in puntuali e diffuse. 
 
 
1.2.1 Fonti puntuali: presidi ambientali a servizio delle aree urbanizzate e 
industriali 
 
Le fonti di inquinamento sono dette puntuali (point sources) se facilmente 
individuabili e risultano ben localizzate sul territorio; esse sono classificate in acque 
reflue domestiche, acque reflue industriali e acque reflue urbane. 
Le acque reflue domestiche provengono da insediamenti di tipo residenziale e da 
servizi e derivano prevalentemente dal metabolismo umano (composti organici) e da
12 
attività domestiche. Sono costituite all‟incirca dal 99,9% di acqua e dallo 0,02 0,03% 
di solidi sospesi e di sostanze organiche insolubili.  
Le acque reflue urbane presentano caratteristiche estremamente variabili, che 
dipendono da diversi fattori, tra cui il numero di abitanti serviti, la localizzazione 
geografica del nucleo urbano servito, gli usi e i costumi degli abitanti della zona. I 
reflui devono, pertanto, le loro caratteristiche non solo ai contributi dell‟attività 
metabolica umana (che rappresenta comunque il maggior contributo), ma anche al 
fatto che nella pratica domestica si faccia uso di prodotti chimici quali detersivi, 
solventi, oli e acidi. 
Le acque reflue industriali  sono acque reflue scaricate da edifici o istallazioni in cui 
si svolgono attività commerciali o produttive. Gli scarichi industriali contengono una 
grande varietà di inquinanti e la loro composizione varia a seconda del tipo di 
processo produttivo. Il loro impatto sull‟ambiente è complesso: spesso le sostanze 
tossiche contenute in questi scarichi rinforzano reciprocamente i propri effetti dannosi 
e quindi il danno complessivo risulta maggiore della somma dei singoli effetti.  
Esiste anche un‟altra forma di inquinamento industriale dell‟acqua, che non riguarda 
il contenuto ma la temperatura: l‟inquinamento termico. Le acque di raffreddamento, 
infatti, vengono prelevate da mari, laghi e fiumi ad una certa temperatura e, dopo 
l‟utilizzo, sono restituite ad una temperatura più elevata. Lo sbalzo termico comporta 
spesso un‟alterazione dell‟ecosistema che non sempre ha effetti trascurabili, ma anzi 
può portare alla perdita di specie animali e vegetali.  
Le acque reflue urbane sono invece acque reflue domestiche o il miscuglio di acque 
reflue domestiche, di acque reflue industriali ovvero meteoriche di dilavamento 
provenienti da agglomerati. 
Le acque di scarico delle aree urbane e industriali, vengono raccolte in fognatura  e 
portate agli impianti di trattamento, dove subiscono un processo di depurazione che 
permette di trattenere i prodotti solidi, gli oli e i grassi, e di abbattere le 
concentrazioni delle sostanze inquinanti quali azoto e fosforo, metalli e vari composti 
chimici. Infine è operato un processo di disinfezione per eliminare i microrganismi 
patogeni. I prodotti residui della depurazione sono costituiti in parte da materiale di 
rifiuto, che come tale necessita di essere smaltito, e in parte da sostanze che 
possono essere riutilizzate, come biogas per la produzione di energia, o fertilizzante 
per l‟agricoltura.
13 
Nel valutare le fonti puntuali di inquinamento, occorre considerare la presenza nelle 
vicinanze del corpo idrico di discariche adibite alla raccolta di rifiuti. Nei bacini, 
progressivamente riempiti di rifiuti si forma un liquido, il percolato, derivante 
dall‟acqua piovana e da quella contenuta nei rifiuti stessi, in particolare quelli 
organici.  
Per evitare la dispersione del percolato le discariche vengono impermeabilizzate. Il 
percolato deve essere raccolto quotidianamente e avviato a depurazione.  
Tuttavia, nonostante questi accorgimenti, può succedere che il percolato accumulato 
sul fondo, attraversi il manto di impermeabilizzazione e origini un fenomeno di 
inquinamento infiltrandosi nelle falde acquifere sotterranee. Nelle discariche abusive, 
non essendo presente l‟impermeabilizzazione, il carico inquinante del percolato si 
disperde nei corpi d‟acqua superficiali e nelle acque sotterrane.
14 
1.2.2 Fonti diffuse: aree di drenaggio urbane, industriali e agricole 
 
Ben più complesso è l‟inquinamento indotto da fonti diffuse (non-point sources), 
caratterizzate da punti di sversamento multipli. Tipico esempio di sorgente diffusa è 
rappresentato dal dilavamento di suoli urbani o terreni agricoli da parte delle acque 
meteoriche.  
Nel settore agricolo vengono utilizzati centinaia di principi attivi, composti azotati e 
fosfatici come fertilizzanti e fitofarmaci, allo scopo di controllare la crescita e la 
diffusione di specie infestanti vegetali ed animali e di aumentare la produzione. 
Queste molecole sono dotate, in molti casi, di proprietà chimico-fisiche, 
chemiodinamiche e tossicologiche tali da renderle potenzialmente pericolose nei 
confronti dei vari comparti ambientali e dell‟uomo. In particolare, l‟applicazione di 
pesticidi sul suolo e sulle colture in aree che hanno un assetto idrogeologico 
vulnerabile può dare luogo a fenomeni di contaminazione dei corpi idrici superficiali. 
Tali sostanze in parte vengono degradate chimicamente e microbiologicamente, 
assorbite dalle piante o fotodecomposte, in parte vengono trasportate in aria 
(volatilizzazione, spray, erosione eolica) e in acqua attraverso il deflusso superficiale, 
il trasporto solido e l‟erosione e il deflusso sub superficiale e la percolazione. 
Grande rilevanza assumono anche i metalli pesanti, che possono derivare dallo 
smaltimento su suolo di fanghi di depurazione, di acque reflue o di compost ottenuto 
dai rifiuti solidi urbani. 
Altra fonte di inquinamento diffusa è il dilavamento da parte delle acque meteoriche 
delle superfici stradali. In particolare il dilavamento delle superfici impermeabilizzate 
urbane genera, soprattutto nel corso di un evento piovoso di forte intensità, 
specialmente se prolungato e dopo un periodo di assenza di precipitazioni, acque 
molto concentrate in inquinanti. 
I fenomeni di inquinamento fanno sentire maggiormente i loro effetti negativi nei 
periodi di magra, durante i quali il deflusso del corpo idrico è costituito principalmente 
dai reflui di origine antropica. 
Nei periodi contraddistinti da elevate precipitazioni, invece, viene amplificato il 
fenomeno di dilavamento dei suoli agricoli e delle aree urbane, con conseguente 
aumento dell‟apporto di inquinanti di origine diffusa al corpo idrico recettore.