Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca ISTITUTO TECNICO AGRARIO STATALE “ D u c a de g l i A b r u z z i ” Strada Statale N. 130-Km 4,300 - 0 9 0 3 4 Elmas PROGETTO HELIANTHUS II MODULO 8 LE TECNOLOGIE DELL’AMBIENTE PER L’AMBIENTE COMMISSIONE EUROPEA A cura di:Maura Pireddu, Perra Vanessa, Tocco Luca, Fois Giacomo, Jessica Bachis, Marianna Pontis, Marcello Massa, Marco Spada, Daniele Lixi Coordinamento Scientifico: Maria Cristina Palomba, Bastiana Serra, Alessandro Murgia, Giovanni Maria Motzo LA FITODEPURAZIONE E LE PIANTE SPECIE VEGETALI UTILIZZATE NELLE DIVERSE TIPOLOGIE DI IMPIANTI DI FITODEPURAZIONE MOLENTAGIUS E LA PHRAGMITES AUSTRALIS Macrofite emergenti o elofite: possiedono un fusto sotterraneo rizomatoso e svolgono una funzione di supporto e di rifugio per i batteri, le alghe e lo zooplancton. Sintetizzano il carbonio atmosferico e i nutrienti. Esempi di queste Macrofite sono Scirpus lacustris, Phragmites australis, Typha latifolia, Juncus effusus la capacita autodepurativa dell’ecosistema Molentargius viene favorita e potenziata tramite la costruzione dell’ ecosistema filtro impiantato con la Phragmites australis che incrementa la degradazione aerobica delle sostanze organiche e la nitrificazione; funziona come pompa di ossigeno trasferendo l’ossigeno dalle parti aeree alla rizosfera attraverso la perdita di ossigeno dalle radici, crea intorno ai suoi fusti un microecosistema capace di eliminare elementi estranei come microrganismi patogeni. Macrofite sommerse:hanno foglie sommerse ed organi riproduttori aerei, galleggianti o sommersi. Sintetizzano carbonio e nutrienti. Le più comuni sono Potamogeton e Littorella. Macrofite galleggianti: hanno foglie galleggianti e organi riproduttivi aerei o galleggianti e un apparato radicale che può essere assente o molto sviluppato Tifa.jpg IL RUOLO DELLE PIANTE NELLA DEPURAZIONE DELLE ACQUE La fitodepurazione è una "tecnologia verde" che si basa principalmente sull’impiego di piante palustri per il disinquinamento delle acque reflue, riproducendo ciò che avviene negli ambienti acquatici naturali. Le funzioni autodepuranti delle piante e dei batteri sono strettamente legate tra loro, infatti la presenza di un elevato numero di culmi e foglie è la condizione indispensabile per ottenere un elevata superficie di contatto tra i film batterici che aderiscono alla vegetazione immersa e l'acqua da depurare. Principali fenomeni autodepurativi: - degradazione batterica operata da batteri chemio-organotrofi che demoliscono la maggior parte delle sostanze organiche naturali disciolte nell’acqua e composti dell’azoto, del fosforo e dello zolfo; - assimilazione vegetale operata dalle alghe e dalle piante acquatiche superiori che per la loro crescita assimilano azoto e fosforo. - sedimentazione sul fondale delle sostanze sospese, - adsorbimento di alcuni erbicidi e cationi di metalli sulle particelle argillose o di altri colloidi, - idrolisi di sostanze complesse in altre più semplici e facilmente assimilabili, - complessazione con la sostanza organica di cationi metallici pericolosi che vengono così inattivati. - ingestione e metabolizzazione da parte di numerosi organismi animali quali pesci, crostacei, insetti, vermi e protozoi, che rimuovono e degradano una rilevante frazione delle sostanze sospese nell’acqua. - predazione operata dai protozoi a carico della carica microbica patogena (colibatteri fecali); - filtraggio operata dalle porzioni immerse delle piante palustri e dalla azione antisettica operata dagli essudati liberati dalle radici; l'abbattimento dei batteri è poi efficacemente completato dall'effetto battericida degli ultravioletti che penetrano nelle acque poco profonde. DEGRADAZIONE DEGLI INQUINANTI PRESENTI NELLE ACQUE RIMOZIONE AZOTO : è molto efficace, può avvenire per rilascio dello ione ammonio o dell'ammoniaca gassosa in presenza di pH superiori a 8. Circa il 10-16% dell'azoto rimosso può essere ottenuto con l'assunzione dei nutrienti dal sedimento da parte di piante radicate e dall'attività del film microbico che aderisce alla parti sommerse delle piante e al sedimento. Si svolgono processi di nitrificazione (attività batterica sulle parti sommerse delle piante) e processi denitrificanti compiuti da batteri con metabolismo anaerobico facoltativo che permette di utilizzare il nitrato in assenza di ossigeno disciolto nello spessore del sedimento. RIMOZIONE FOSFORO: non è molto efficace. Nelle acque reflue la maggior parte del fosforo è trasportata in sospensione; nei sistemi di fitodepurazione l'efficacia di rimozione del fosforo presente allo stato colloidale è notevolmente elevata. La capacità di sedimentazione del fosforo (che può precipitare come fosfato) è maggiore quanto maggiore è il tempo impiegato dall'acqua ad attraversare il bacino di fitodepurazione. RIMOZIONE METALLI PESANTI E PESTICIDI: è legata a fenomeni di precipitazione (favorita dal rialzo dei valori di pH delle acque acide affluenti nella zona umida) e adsorbimento (dipende dalla superficie disponibile di scambio). Cadmio, piombo, cromo non sono assimilati se assorbiti, possono entrare nella catena alimentare. RIMOZIONE SEDIMENTI: è favorita dalla bassa velocità di circolazione e limitata profondità dell'acqua nelle zone umide. MODALITA’ D’IMPIANTO NEI TRATTAMENTI A MACROFITE RADICATE Le specie più utilizzate: Phragmites australis, Typha latifolia, Scirpus lacustris. Tecniche di impianto: -trapianto in primavera di piantine con pane di terra (3-4 piantine/m2) -interramento di cespi (2 cespi/m2) nel periodo autunnale -interramento di rizomi (4 rizomi/m2) nel periodo autunnale IMPIANTO DELLA PHRAGMITES AUSTRALIS A MOLENTARGIUS Le fascine di culmi di Phragmites freschi legate a mazzi con legacci in fibra naturale (iuta o canapa) sono stati fissati al substrato con paletti in legno posti alla distanza di 1 metro l’uno dall’altro. Nelle aree a battente idrico maggiore l’investimento è di 1 fascina ogni 12 m2, nelle aree a battente idrico minore è di una ogni 48 m2, le fascine sono disposte a sesto rettangolare. ISTITUTO TECNICO AGRARIO STATALE COMMISSIONE EUROPEA Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca “ D u c a de g l i A b r u z z i ” Strada Statale N. 130-Km 4,300 - 0 9 0 3 4 E l m a s PROGETTO HELIANTHUS II MODULO 8 LE TECNOLOGIE DELL’AMBIENTE PER L’AMBIENTE A cura di:Elisabetta Cerronis,Veronica Cabras,Costantino Nonne,Angelo Pilloni,Nicola Collu,Daniela Porceddu,Francesco Mainas. Coordinamento scientifico: Maria Cristina Palomba, Bastiana Serra, Alessandro Murgia, Giovanni Maria Motzo. LA DEPURAZIONE SOSTENIBILE DELLE ACQUE NELL’ECOSISTEMA MOLENTARGIUS LA STORIA Si può far risalire la nascita dello stagno di Molentargius all'era quaternaria, tra le ultime due glaciazioni Il suo paesaggio si è evoluto nel corso dei secoli a causa dell’attività umana basata essenzialmente sull’estrazione del sale, iniziata già al tempo dei Fenici circa 2000 anni fa e proseguita fino al 1985. Nel 1977 questa zona per l’assoluto valore naturalistico che la contraddistingue è stata riconosciuta zona umida di importanza internazionale in base alla Convenzione di Ramsar e nel 1989 è divenuta Riserva naturale. 23/04/06 VISITA A MOLENTARGIUS DOVE SI TROVA Il Parco Naturale Regionale Molentargius-Saline si trova nella parte meridionale del Campidano di Cagliari, all’interno di una vasta area urbana in cui vivono circa 400.000 abitanti. Il Parco designa un’area umida di grande valore naturalistico e di importante fruizione sociale, composta da bacini di acqua dolce, di acqua salata per la produzione di sale, da una piana prevalentemente arida e da un’area litoranea. L’AZIONE DI DEPURAZIONE NATURALE DI UN BACINO ACQUIFERO La Fitodepurazione è un processo naturale basato sullo sfruttamento delle piante come filtri biologici per depurare le acque inquinate. Michael,Efisio, Daniela, Veronica, Elisabetta, Marianna, Costantino, Francesco, Stagni e paludi rappresentano ambienti acquatici naturali in cui Angelo, Daniele, Eugenio,Andrea,Daniela,Maura, Francesca, Luca, Silvio, particolari tipi di piante favoriscono la crescita di microrganismi Giacomo, Vanessa, Marco, Jessica, Nicola, Luca,Marcello. mediante i quali avviene la depurazione. Tifa Mignattaio ECOSISTEMA FILTRO MOLENTARGIUS PUNTI DI FORZA •buon inserimento ambientale; •contenute spese di costruzione e gestione; Pollo sultano Juncus effusus •limitate quantità di biomasse di risulta; •efficace abbattimento di BOD, COD, SS, N e P; STATO DELL’ECOSISTEMA MOLENTARGIUS •risparmio in termini di energia e di materiali; •basso impiego di manodopera; Anche Molentargius, come tutte le zone umide,ha rappresentato per lungo tempo un sistema naturale per il trattamento delle acque di scarico prodotte dagli insediamenti abitativi gravitanti sul territorio circostante. A partire dagli anni ’60 un grande apporto di acque reflue non depurate, ma cariche di sostanze nutritive, ha favorito un rigoglioso sviluppo vegetativo, che ha consentito l’insediamento di numerose specie avicole, ma che ha causato l’inquinamento dell’ecosistema. Per tale ragione nel 1990 è stato avviato un Programma Integrato di Interventi di Risanamento per la regimentazione delle acque e la realizzazione dell’ ecosistema filtro, innovativo impianto di depurazione naturale. •ridottissima produzione di fanghi di difficile smaltimento. PUNTI DI DEBOLEZZA •necessità di superfici unitarie elevate; Fenicotteri •performance non particolarmente elevate su alcuni inquinanti,con particolare riferimento ai nutrienti; •limitata possibilità di gestione e regolazione del processo naturale di depurazione; •possibili problemi di odori e/o insetti. COMMISSIONE EUROPEA Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca ISTITUTO TECNICO AGRARIO STATALE “ D u c a de g l i A b r u z z i ” Strada Statale N. 130-Km 4,300 - 0 9 0 3 4 E l m a s PROGETTO HELIANTHUS II MODULO 8 LE TECNOLOGIE DELL’AMBIENTE PER L’AMBIENTE A cura di : Francesca Piroddi, Efisio Abis, Eugenio Anedda, Daniela Orrù, Michael Mancuso, Luca Cuccu, Andrea Marongiu. Coordinamento Scientifico: Maria Cristina Palomba, Bastiana Serra, Alessandro Murgia, Giovanni Maria Motzo. LA FITODEPURAZIONE MOLENTARGIUS E L’ECOSISTEMA FILTRO MINORE ECOSISTEMA FILTRO PARATOIA DI CONTROLLO DELLA PORTATA MAGGIORE BELLAROSA ECOSISTEMA FILTRO - FITODEPURAZIONE FWS BELLAROSA LA FITODEPURAZIONE E’ UN TRATTAMENTO SOSTENIBILE DELLE ACQUE REFLUE, CARATTERIZZATO DA BASSI COSTI DI IMPIANTO E GESTIONE, E SCARSISSIMO IMPATTO AMBIENTALE. UTILIZZA PARTICOLARI SPECIE DI PIANTE TRA CUI LA COMUNE CANNA DI PALUDE “PHRAGMITES AUSTRALIS” CON LA FUNZIONE DI ASSORBIRE LE SOSTANZE NUTRIENTI E TRASFERIRE DALL’ATMOSFERA ALLE RADICI L’OSSIGENO NECESSARIO PER LA TRASFORMAZIONE DELLA SOSTANZA ORGANICA IN ANIDRIDE CARBONICA E ACQUA - L’AZOTO AMMONIACALE PRIMA IN NITRATI, DUNQUE IN AZOTO GASSOSO. A SINISTRA LA FOTO AEREA DEL DEPURATORE DI IS-ARENAS, A DESTRA UNA SEZIONE DI FITODEPURAZIONE DELL’ECOSISTEMA FILTRO CON L’EVIDENZA DI UN SEMPLICE SISTEMA DI REGOLAZIONE DEL FLUSSO IDRICO LE TRE PRINCIPALI TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE SONO CARATTERIZZATE DAL TIPO DI FLUODINAMICA: SFS-H - FLUSSO SUBSUPERFICIALE ORIZZONTALE SFS-V FLUSSO SUBSUPERFICIALE VERTCALE FWS FLUSSO SUPERFICIALE LE PRIME DUE TIPOLOGIE SONO UTILIZZATE COME TRATTAMENTO SECONDARIO (BIOLOGICO) PER PICCOLE COMUNITA’, CASE ISOLATE, PICCOLE REALTA’ PRODUTTIVE. IL SISTEMA FWS E’ TALVOLTA UTILIZZATO COME STADIO DI FINISSAGGIO. UNO TRA GLI ESEMPI PIU’ IMPORTANTI IN EUROPA E’APPUNTO L’ECOSISTEMA FILTRO DELLO STAGNO DI MOLENTARGIUS. IL SISTEMA NASCE PER RIEQUILIBRARE DA UN PUNTO DI VISTA IDRAULICO E CHIMICO LA FRAZIONE DELLO STAGNO DI MOLENTARGIUS CHIAMATA BELLAROSA MINORE IN MODO DA PRESERVARNE I BIOTIPI PRESENTI. L’ACQUA UTILIZZATA PROVIENE DAL TRATTAMENTO SECONDARIO DELLE ACQUE DI RIFIUTO DEL DEPURATORE DI IS ARENAS. UNA VOLTA CONVOGLIATA ALL’IMPIANTO DI FITODEPURAZIONE L’ACQUA SI DEPURA ED E’ PRONTA PER ESSERE IMMESSA NEL BELLAROSA MINORE, PASSANDO PER LA STAZIONE DI SOLLEVAMENTO. IN FIGURA SONO EVIDENZIATI I FLUSSI IDRICI FOTO AEREA DELL’AREA PRIMA DELLA REALIZZAZIONE DELL’ECOSISTEMA FILTRO