ETD system

Electronic theses and dissertations repository

 

Tesi etd-06242006-105714


Thesis type
Tesi di laurea vecchio ordinamento
Author
Berretti, Ilaria
URN
etd-06242006-105714
Title
Monitoraggio del torrente Melacce al fine di motivare la ridotta biodiversit¨¤, osservata nella comunit¨¤ dei macroinvertebrati bentonici
Struttura
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
SCIENZE AMBIENTALI
Commissione
relatore Prof. Santangelo, Giovanni
relatore Dott. Martelli, Fabrizio
Parole chiave
  • pca
  • ibe
  • iff
  • biodiversit¨¤
Data inizio appello
14/07/2006;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
In applicazione del Decreto Lgs. n¡ã152 del 1999 ¨¨ compito delle A.R.P.A. svolgere il monitoraggio delle acque superficiali, con l¡¯obbiettivo di verificare la qualit¨¤ di tali risorse. Questo ¨¨ il caso del torrente Melacce che viene costantemente controllato dal Dipartimento A.R.P.A.T. di Grosseto, si tratta, infatti, di un torrente che scorre nella Maremma toscana, nella Provincia di Grosseto, e nello specifico nel territorio comunale di Campagnatico, corso d¡¯acqua importante in quanto affluente di sinistra del fiume Ombrone. Gli obbiettivi di questo lavoro sono quelli di motivare la scarsa biodiversit¨¤ nella comunit¨¤ dei macroinvertebrati bentonici, osservata durante i monitoraggi svolti negli anni scorsi dall¡¯A.R.P.A.T. di Grosseto, e in termini pi¨´ generali, di verificare la ¡°qualit¨¤¡± dei metodi di studio indicati dalla Legge n¡ã152 per le acque superficiali, tutto tramite la raccolta di dati sul torrente e della loro elaborazione. Il bacino idrografico del torrente (della superficie di circa 80 km2) ¨¨ un ambiente di media-alta collina dove non si trovano centri abitati importanti ma poderi sparsi, dove vengono svolte prevalentemente l¡¯attivit¨¤ zootecnica ed agricola. Geologicamente le rocce affioranti sono molto giovani e, quindi, molto soggette ai fenomeni erosivi, questo soprattutto nella parte pi¨´ a valle del bacino dove affiorano rocce sedimentarie facenti parte del Complesso Neoautoctono (sedimentazione di materiale lacustre e marino), andando pi¨´ a monte, invece, affiorano le rocce del Complesso Ligure (prevalentemente argille), infine nella parte ancora pi¨´ a monte del bacino idrogeologico, dove sono raggiunte le quote altimetriche maggiori, ¨¨ presente il Complesso Toscano con in particolare la Scaglia Toscana, composta da marne, argille e carbonati, ed il Macigno (arenaria). Il profilo longitudinale del torrente ¨¨ piuttosto accentuato in quanto le quote variano da 40 m a 1000 m sul livello del mare; dal punto di vista climatico il bacino ¨¨ collocato nella zona climatica mediterranea, pi¨´ nello specifico in quella tirrenica, con temperature medie annue di 13¡ã-14¡ã C, precipitazioni medie annue comprese tra 800 mm e 1100 mm, e con in generale, una prevalenza di clima caldo umido e freddo umido. Fondamentale per comprendere le caratteristiche idriche del torrente ¨¨ la permeabilit¨¤ dei terreni affioranti, alla luce delle altre caratteristiche geografiche, questa ¨¨ abbastanza scarsa dati i litotipi affioranti; una piccola infiltrazione ¨¨ a valle ma ¨¨ di poca importanza per la ridotta superficie dei bacini di alimentazione, un¡¯altra avviene dove presente il Macigno, tanto ¨¨ vero che nel punto in cui la linea topografica interseca quella piezometrica dell¡¯acquifero del Macigno si ha una sorgente di acqua che garantisce, da questo punto in poi del torrente, acqua in qualsiasi momento dell¡¯anno, cosa non possibile nella parte pi¨´ a monte del corso d¡¯acqua. Altre caratteristiche importanti per studiare il Melacce riguardano la presenza di un precipitato che ricopre i ciottoli cementificandoli tra loro e con il letto del torrente e l¡¯assenza nell¡¯alveo di materia organica di grandi dimensioni e delle relative strutture di ritenzione. Date queste caratteristiche e gli obbiettivi fissati, lo studio ¨¨ stato organizzato su tre punti di monitoraggio nei quali ¨¨ stata campionata acqua usata poi in laboratorio per le analisi chimiche e tossicologiche (saggio su Daphnia Magna e Vibrio Fisheri), e dove ¨¨ stato svolto l¡¯I.B.E. e l¡¯I.F.F.; tutto questo con cadenza praticamente stagionale per la durata complessiva di un anno. I dati, cos¨¬ raccolti, sono stati elaborati in vario modo al fine di trarne pi¨´ informazioni possibili: l¡¯acqua ¨¨ stata classificata chimicamente tramite il diagramma di Langelier Ludwig, la comunit¨¤ di mecroinvertebrati, invece, ¨¨ stata analizzata tramite il Profilo di Diversit¨¤ ed attraverso lo studio della catena trofica del torrente; inoltre ¨¨ stata applicata l¡¯analisi statistica con il metodo delle Componenti Principali ai dati relativi ai monitoraggi svolti dall¡¯A.R.P.A.T, negli anni dal 2003 al 2005, sul Melacce, Trasubbie e su due stazioni sul fiume Ombrone. Quest¡¯ultima elaborazione ¨¨ stata svolta al fine di verificare quali sono realmente i parametri significativi alla caratterizzazione di ciascuna stazione, e per verificare se le acque dei due tributari, Melacce e Trasubbie, modificano quelle del fiume Ombrone. La fase autunnale, la prima dello studio, ¨¨ stata quella pi¨´ difficoltosa in quanto contemporanea ad un periodo di forti piogge, e quindi piene per il torrente, questo ha reso difficile sia il campionamento sia il calcolo dell¡¯I.B.E. Quest¡¯ultimo, infatti, ¨¨ stato determinato solo per il punto 2 (corrispondente al MAS 046), e non per gli altri punti in quanto la comunit¨¤ dei macroinvertebrati era stata ¡°spazzata via¡± dalle ondate di piena che si sono susseguite. Questo unico valore dell¡¯indice ¨¨ stato ritenuto buono perch¨¦ in linea con quelli calcolati da sempre in quella stazione dall¡¯A.R.P.A.T, cosa non possibile per gli altri che non hanno dati vecchi da usare come confronto. Dai dati sulle analisi chimiche dell¡¯acqua non risultano grosse differenze con quelle relative ai precedenti monitoraggi, assenza di tossicit¨¤ acuta nei confronti del crostaceo, ed ¨¨ confermato il rispetto dei limiti per il conteggio delle colonie di E. coli. L¡¯I.B.E. nel punto 2 ¨¨ risultato essere della classe ¢ó, mentre l¡¯I.F.F. (per un totale di sette schede) ¨¨ risultato, complessivamente, di buono livello. In questa fase dello studio ¨¨ stato prelevato un campione del precipitato che ricopre il substrato del torrente per le analisi chimiche, dalle quali ¨¨ risultato essere costituito prevalentemente da carbonato. La successiva fase, quella invernale, non ha mostrato grosse differenze da quella autunnale, buona qualit¨¤ dell¡¯acqua con valori di carbonati e solfati un po¡¯ elevati, assenza di tossicit¨¤ nei confronti della D. Magna e del V. Fisheri, e microbiologicamente pura. L¡¯I.B.E. ¨¨ stato calcolato per tutti e tre i punti ed ¨¨ risultato essere, da monte a valle, sempre di ¢ò classe, mostrando continuamente una comunit¨¤ molto semplificata. L¡¯I.F.F. non ¨¨ stato determinato in quanto inapplicabile nei periodi invernali ed estivi per l¡¯assenza di folta vegetazione, che rende quindi poco significativa la sua applicazione, a maggior ragione poi del fatto che non ci sono state modifiche dell¡¯ambiente fluviale. La terza fase, quella primaverile, non ha mostrato differenze rispetto alle altre, stesse caratteristiche chimiche e biologiche dell¡¯acqua, l¡¯I.B.E. ¨¨ risultato essere, da monte a valle, di ¢ó classe, sempre calcolato su una comunit¨¤ molto semplice. Come previsto ¨¨ stato calcolato anche l¡¯I.F.F. che, nel complesso, ¨¨ risultato essere buono, cio¨¨, come per la volta precedente questo indice testimonia di un ambiente fluviale in buono stato. Ultima fase, quella estiva, non ha introdotto novit¨¤, dalle analisi chimica dell¡¯acqua non ¨¨ stato evidenziato nessun nuovo aspetto, cos¨¬ anche per il saggio di tossicit¨¤ acuta e per l¡¯analisi microbiologica degli E. coli. La comunit¨¤ osservata tramite l¡¯I.B.E ¨¨ quella di sempre, ridotto il numero complessivo degli organismi e pochi taxa, il risultato finale per i tre punti ¨¨ stato di ¢ó classe. I dati chimici sulla composizione dell¡¯acqua campionata sono stati usati per la sua classificazione secondo il diagramma LL, dal quale ¨¨ risultato trattarsi, anche se non in modo netto, di un¡¯acqua Cl-SO4-acalina, in accordo con la geologia del bacino. Dalle schede dell¡¯I.B.E. ¨¨ stato possibile calcolare il Profilo di Diversit¨¤ delle comunit¨¤ osservate, in ogni caso ha sottolineato, come ci si poteva aspettare, la loro semplicit¨¤ attraverso una linea sempre schiacciata verso il basso. Inoltre sempre a partire dai dati dell¡¯indice biotico ¨¨ stata verificata la formazione della catena trofica dei macroinvertebrati bentonici, che si ¨¨ mostrata non essere ben organizzata, certi livelli sono stati anche assenti, e non vengono rispettate le proporzioni tra le quantit¨¤ tra i vari livelli, mostrando sotto un altro punto di vista ancora la semplicit¨¤ della comunit¨¤ studiata. Sono stati poi elaborati statisticamente con il metodo delle Componenti Principali i dati raccolti negli anni 2003, 2004, 2005 nelle stazioni di controllo A.R.P.A.T sul Melacce, Trasubbie e su due punti dell¡¯Ombrone; questo con lo scopo di verificare se esiste una variabilit¨¤ temporale dei dati, se le acque dei due immissari modificano quelle dell¡¯Ombrone e per verificare quali sono i parametri che realmente caratterizzano le acque dei tre corsi. I dati analizzati sono di tipo chimico, pi¨´ il conteggio degli E. coli, ottenuti con cadenza mensile nelle quattro stazioni, queste sono state cos¨¬ scelte per la disponibilit¨¤ dei dati, essendo punti di monitoraggio A.R.P.A.T, e tra quelle dell¡¯Ombrone le due sono state considerate perch¨¦ una a monte e l¡¯altra a valle dall¡¯unione del fiume con i due tributari. <br>Conclusioni:<br>attraverso il lavoro svolto ¨¨ stata confermata la semplicit¨¤ della comunit¨¤ dei macroinvertebrati presente sul torrente Melacce, e la non coerenza di questa osservazione con le altre di tipo chimico, fisico e biologico, che testimoniano, infatti, di un ambiente in ¡°buono stato¡±; la comunit¨¤ verificata pu¨° essere definita di ¡°incompleta colonizzazione¡±(da I.B.E, Ghetti, 1997). La ridotta biodiversit¨¤ pu¨° derivare dalla concomitanza di una serie di fattori che hanno tutti spinto verso la semplificazione della comunit¨¤, quali: 1)morfologia del torrente, 2)non rispetto del ¡°River Continuum Concept¡±, 3)regime torrentizio, 4)presenza del precipitato e 5)ridotta quantit¨¤ della materia organica. <br>1) La morfologia del torrente ¨¨ molto particolare, infatti, la portata di acqua ¨¨ costante tutto l¡¯anno solo nella parte pi¨´ a valle, ¨¨ probabile quindi che la brevit¨¤ del tratto di torrente con portata tutto l¡¯anno non permetta lo sviluppo completo della comunit¨¤.<br>2) Il torrente non presenta una diversificazione del suo ambiente come previsto dal ¡°River Continuum Concept¡±, in quanto non si verifica la tipica successione di ecosistemi fluviali da monte a valle che favoriscono lo sviluppo delle popolazioni di organismi oggetto dell¡¯I.B.E, in sostanza, quindi, sul Melacce c¡¯¨¨ un¡¯uniformit¨¤ dell¡¯ambiente fluviale che ha selezionato fortemente i taxa.<br>3) Il regime torrentizio comporta forti oscillazioni nelle portate di acqua, le ondate di piena sono molto frequenti ed ¨¨ sufficiente un breve periodo di pioggia perch¨¦ il torrente raccolga molta acqua, generando un alveo di piena di dimensioni molto maggiori rispetto a quello di morbida. Le piene dilavano il substrato portando via, quindi, i macroinvertebrati e la ricolonizzazione richiede molto tempo. Al contrario nel periodo estivo il torrente ha una portata molto contenuta che limita lo sviluppo della comunit¨¤.<br>4) Con le ondate di piena viene sollevato e ridistribuito lungo il torrente il materiale che poi cementifica i ciottoli al substrato e tra di loro, questo modifica il micro-habiotat dei macroinvertebrati che cos¨¬ vengono selezionati, infatti riescono a sopravvivere a questo inquinante solo gli organismi meno sensibili a tale alterazione. Questo materiale, infatti, non ¨¨ un precipitato chimico, in quanto non si osservano variazioni di ph o di altre propriet¨¤ che possono essere responsabili della sua formazione.<br>5) L¡¯assenza delle strutture di ritenzione, e quindi del mancato trattenimento della materia organica di grandi dimensioni, limita lo sviluppo delle comunit¨¤ in quanto viene cos¨¬ a mancare la massa organica che sta alla base della rete trofica di questi organismi. La ridotta presenza della materia organica pu¨° essere dovuta anche alla lontananza della vegetazione arborea ai lati del torrente, causa la grande differenza nelle dimensioni l¡¯alveo di piena e quello di morbida, che impedisce la caduta della vegetazione in acqua.<br>In definitiva a selezionare i macroinvertebrati ¨¨ l¡¯insieme di una serie di fattori che tendono tutti ad uniformare l¡¯ambiente del torrente; ¨¨ da segnalare che la comunit¨¤ ¡°attesa¡± per i torrenti ¨¨ comunque diversa da quella dei fiumi ben sviluppati, ma in questo caso la comunit¨¤ osservata ¨¨ comunque molto pi¨´ semplice di quella ¡°attesa¡± (di difficile definizione data l¡¯enorme variabilit¨¤ ambientale), anche tenendo conto, quindi, del regime torrentizio.<br>L¡¯Indice Biotico Esteso ¨¨ un indice e come tale ¨¨ stato ideato per poter essere applicato a tutti i corsi d¡¯acqua superficiali, questo riduce la ¡°qualit¨¤¡± del dato finale in quanto ad una stessa classe possono corrispondere situazioni molto diverse (si pensi soltanto alla differenza tra fiume e torrente). L¡¯Indice quindi tende a classificare l¡¯enorme e complessa variabilit¨¤ ambientale, senza distinguerla tra quella di origine naturale e/o antropica, in poche classi, quindi dal significato molto limitato. Altre osservazioni al metodo sono:<br>- i giudizi di qualit¨¤ espressi tramite l¡¯I.B.E. non aggiungono informazioni utili rispetto ai tradizionali controlli chimici e microbiologici<br>- l¡¯I.B.E. non ¨¨ un metodo quantitativo<br>- nell¡¯I.B.E. gli organismi vengono riconosciuti a livelli superiori della specie, ¨¨ noto, per¨°, che specie dello stesso genere mostrano sensibilit¨¤ diverse all¡¯inquinamento<br>- nei vari periodi dell¡¯anno le comunit¨¤ variano in relazione ai cicli vitali degli organismi, l¡¯indice non tiene conto di questi cambiamenti naturali di composizione<br>- ¡­¡­.qual¡¯ ¨¨ la comunit¨¤ attesa e su quali basi ¨¨ stata definita?¡­..Come ¨¨ stata costruita la comunit¨¤ di riferimento in relazione alla quale vengono confrontate le comunit¨¤ osservate nella realt¨¤?¡­. L¡¯Indice ¡°misura¡± l¡¯allontanamento tra la comunit¨¤ reale da quella ottimale, ma su quali basi quest¡¯ultima ¨¨ stata definita?¡­.¨¨ possibile ¡°costringere¡± l¡¯enorme variabilit¨¤ ambientale in un¡¯unica comunit¨¤ ¡°attesa¡±??¡­¡­..<br><br>La matrice di dati elaborata tramite la PCA ha mostrato come non esiste un andamento temporale delle misurazioni svolte sulle acque, questo sia in termini di anni che di stagione. Al contrario studiando la distribuzione dei punti si osserva una loro particolare collocazione: quelli ottenuti sull¡¯Ombrone, sia per la stazione 2 che per la 3, sono concentrati a sinistra, nel centro si trovano quelli avuti sul Melacce, mentre a destra si trovano i punti relativi al Trasubbie. Questo particolare distribuzione dei dati sul piano ¨¨ indice che l¡¯acqua dell¡¯Ombrone non ¨¨ modificata da quelle del Melacce e Trasubbie, in caso contrario, infatti, i punti O2 ed O3 sarebbero separati, in quanto rappresentano il ¡°prima¡± ed il ¡°dopo¡± dell¡¯unione con i due tributari. Altra osservazione ¨¨ che, essendo la durezza ed i solfati a contribuire maggiormente alla varianza espressa dalla componente 1, l¡¯Ombrone ed il Trasubbie sono quelli che pi¨´ risentono di questi parametri essendo collocati all¡¯estremit¨¤ della distribuzione. Dall¡¯elaborazione svolta sulla matrice completa si nota come siano durezza, conducibilit¨¤, solfati ed azoto ammoniacale i parametri responsabili della varianza espressa dalla componente 1 e 2, che insieme spiegano circa il 42% della varianza totale. Quindi ¨¨ stata applicata la PCA a questi 4 parametri, dopo aver aggiunto a questi quello degli E. coli, per confermare la loro importanza rispetto agli altri. La distribuzione cos¨¬ ottenuta non ¨¨ molto diversa da quella ottenuta in precedenza, a significare che tra i parametri considerati ci sono alcuni o anche uno soltanto che hanno poca varianza, facendo cos¨¬ rimanere vicini i punti nella rappresentazione grafica. Allora ne sono stati esclusi due, ammoniaca ed E. coli, che contribuivano con poca varianza, come mostrato dalle tabelle; quindi ¨¨ stata nuovamente applicata la PCA ai parametri rimasti, durezza, conducibilit¨¤ e concentrazione di solfati. Cos¨¬ ¨¨ stato ottenuto un forte allontanamento tra i punti sul piano, spiegando il 95% di varianza, confermando che sono questi i parametri che diversificano le acque. Quindi, secondo questo ragionamento, al fine di caratterizzare le acque in questione basta misurare conducibilit¨¤, durezza, e concentrazione in solfati, anzich¨¦ i 14 parametri attualmente stimati, con un notevole risparmio di energie. Molto difficile ¨¨ l¡¯individuazione della relazione, se esiste, tra i risultati della PCA con la comunit¨¤ dei macroinvertebrati, l¡¯unica osservazione ¨¨ che le tre stazioni presentano acque diverse, e che sono le stazioni collocate ai lati della distribuzione ottenuta dalla PCA ad avere comunit¨¤ di macroinvertebrati migliori. <br>
File