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Commissione Internazionale
per la protezione delle acque italo-svizzere
Ricerche
sull'evoluzione del Lago di Lugano
Aspetti limnologici
Programma triennale 2013–2015
Campagna 2013
Istituto scienze della Terra
Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana
su mandato della Repubblica e Cantone del Ticino
ISSN: 1013-8080
ISSN: 1013-8080
Commissione Internazionale
per la protezione delle acque italo-svizzere
Ricerche
sull'evoluzione del Lago di Lugano
Aspetti limnologici
Programma quinquennale 2013-2015
Campagna 2013
Istituto scienze della Terra
Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana
su mandato della Repubblica e Cantone del Ticino
I dati riportati nel presente volume possono essere utilizzati purchè se ne citi la fonte
come segue:
Istituto scienze della Terra (IST-SUPSI), 2014: “Ricerche sull’evoluzione del Lago
di Lugano. Aspetti limnologici. Programma quinquennale 2013-2015. Campagna
2013.”
Commissione Internazionale per la Protezione delle Acque Italo-Svizzere (Ed.); 87 pp.
3
R I A S S U N T O
Questo volume presenta i dati limnologici sul Lago di Lugano raccolti
dall'Istituto Scienze della Terra della Scuola Universitaria Professionale della
Svizzera Italiana (IST-SUPSI) durante la campagna 2013 nell’ambito delle
attività di ricerca promosse dalla Commissione Internazionale per la Protezione
delle Acque Italo-Svizzere (CIPAIS). Le informazioni fornite dalle indagini
svolte sul lago e sui suoi tributari permettono di aggiornare la serie storica più
che trentennale di dati limnologici su questo corpo idrico e di descriverne le
tendenze evolutive in relazione agli interventi di risanamento sinora realizzati.
I prelievi effettuati nel 2013 sui corsi d’acqua hanno confermato il perdurare di
uno stato qualitativo insoddisfacente per il fiume Bolletta, soprattutto per quanto
concerne le forme azotate più problematiche (nitrito e ammonio) ed i composti
di fosforo, come pure la generale tendenza al miglioramento della qualità delle
acque negli altri tributari, nonostante la presenza episodica di situazioni critiche.
Gli elevati livelli trofici di Bolletta e Livone, in particolare, indicano un apporto
di scarichi scarsamente depurati. Inoltre, in almeno due tributari, Cassarate e
Bolletta, sussistono condizioni potenzialmente tossiche per gli organismi
acquatici dovute a concentrazioni elevate di azoto nitroso o ammoniacale.
È proseguita anche l'analisi dettagliata dei carichi esterni di nutrienti convogliati
ai due bacini principali con l’obiettivo di verificare gli effetti delle opere di
raccolta e depurazione delle acque reflue sul recupero del corpo lacustre, e di
valutare lo scostamento dagli obiettivi di qualità prefissati dalla CIPAIS (carichi
critici). Il 2013 ha fatto registrare un carico esterno di 17 t TP nel Bacino Nord e
di 32 t nel Bacino Sud. I tributari ne sono stati la fonte principale (53% per il
Bacino Nord; 74% per il Bacino Sud). Il carico totale stimato per il Bacino Sud
risulta superiore all’obiettivo di risanamento (22 t), mentre per il Bacino Nord
esso appare compatibile con quello prefissato (18 t).
Per quanto concerne il corpo lacustre, i risultati del 2013 hanno evidenziato, a
livello termico, una buon grado di rimescolamento della colonna d’acqua alla
fine del periodo invernale, con condizioni di omotermia fin sul fondo nelle
stazioni del Bacino Sud (Melide e Figino), e almeno fino a 150 m nel Bacino
Nord (Gandria).
L’andamento del fosforo sul profilo verticale durante la fase di circolazione
invernale ha fatto registrare, rispetto al mese di febbraio dell’anno precedente,
valori in calo nello strato rimescolato di Gandria (26 mg P m-3
), ed in crescita a
Melide (51 mg P m-3
) e Figino (35 mg P m-3
). Considerando invece l’intera
colonna d’acqua, i valori medi (ponderati sul volume) si ordinano in calo lungo
l’asse di deflusso (Gandria 64, Melide 52, Figino 35 mg P m-3
), e confermano la
tendenza alla meromissi nel Bacino Nord, (dove in prossimità del fondo si
sfiorano 200 mg P m-3
).
Al momento del massimo rimescolamento invernale della colonna d’acqua il
grado di saturazione d’ossigeno è risultato pari al 70-75% nel Bacino Nord (ma
solo fino a 60 m di profondità), mentre nelle stazioni del Bacino Sud esso non ha
superato il 65% a Melide, ed il 60% a Figino. Con il progredire della
4
stratificazione termica della colonna d’acqua e dell’attività di mineralizzazione
della sostanza organica prodotta nell’epilimnio, le concentrazioni di ossigeno
degli strati profondi sono andate progressivamente calando: nel Bacino Sud in
prossimità del sedimento sono risultate nulle a partire dal mese di luglio, mentre
nel Bacino Nord lo stato anossico è rimasto costante tutto l’anno al di sotto dei
125 m.
A livello del popolamento planctonico, il quadro del 2013 è stato caratterizzato
da una stabilizzazione dei valori di biomassa algale nel Bacino Nord a fronte di
un marcato incremento in quello Sud, e da uno spostamento della composizione
percentuale dei principali gruppi tassonomici a vantaggio delle criptoficee (in
tutto il lago) e delle cianoficee (nel Bacino Sud). Popolamenti di cianoficee
filamentose estremamente consistenti e stratificati nell’epilimnio profondo sono
stati registrati nel corso degli ultimi mesi estivi.
Per quanto concerne lo zooplancton da crostacei, i valori di biomassa si sono
mantenuti su livelli simili e modesti in tutte le stazioni. Il popolamento di
Bytothrephes longimanus, cladocero carnivoro segnalato per la prima volta nel
Lago di Lugano nel 2012, ha confermato la sua presenza, facendo registrare,
durante la fase di massimo sviluppo, valori dieci volte superiori all’anno
precedente.
Tutti i parametri correlati con l’attività produttiva primaria, quali la biomassa
algale, il tenore di clorofilla e la penetrazione della luce nello strato trofogeno, la
trasparenza delle acque, evidenziano condizioni di crescente trofia passando dal
Bacino Nord a quello Sud, ed una loro sostanziale similitudine nelle due stazioni
del Bacino Sud.
Alla luce delle informazioni fornite da quest’ulteriore campagna d’indagine
limnologica è possibile affermare che il Lago di Lugano si mantiene in fase di
avvicinamento verso gli obiettivi di recupero qualitativo, pur continuando a
presentare elementi di evidente criticità a livello sia dei carchi esterni di
nutrienti, sia dello stato qualitativo delle sue acque, sia degli equilibri delle sue
catene trofiche.
5
S U M M A R Y
This report presents the results of the limnological monitoring programme of
Lake Lugano for the year 2013. The data were collected by the Earth Science
Institute of the University of Applied Sciences and Arts of Southern Switzerland
(SUPSI) for the research programme promoted by the International Board for the
Protection of Italian and Swiss Waters (CIPAIS). The results contribute to more
than three decades of existing data and permit to evaluate the effects of the
restoration undertaken to reduce the eutrophication (over-fertilization) of the
lake.
The samples collected from the main tributaries of the lake indicate a trend
toward improved water quality, despite the continued occurrence of pollution
episodes at several sites and the unsatisfactory state of the stream Bolletta. In
2013, the external phosphorous loadings totalled 17 t (to the North Basin) and
32 t (to the South Basin). These loadings meet the restoration targets in the
North Basin (target: 18 t y-1
), but not in the South Basin (target: 22 t y-1
).
Concerning the lake, temperature data indicate that the water column was well-
mixed during the late-winter overturn. The mixing reached the bottom of the
lake in the South Basin (sampling stations of Melide and Figino) and a depth of
at least 150 m in the North Basin (Gandria).
During the late-winter overturn, phosphorus (P) concentration of in the mixed
surface layer reached concentrations of 26 mg P m-3
at Gandria, 51 mg P m-3
at
Melide and 35 mg P m-3
at Figino. These concentrations were lower than during
the previous year at Gandria, but higher at Melide and Figino. The P
concentrations integrated across the water column (Gandria 64 mg P m-3
, Melide
52 mg P m-3
, Figino 35 mg P m-3
) indicate a gradient from the station most
distant from the lake’s outlet (Gandria) to the station closest to the outlet
(Figino), i.e. a gradient along the direction of the lake’s main water current. In
the North Basin, deep-water concentrations nearing 200 mg P m-3
confirm the
meromictic nature of this basin.
During the late-winter overturn, dissolved oxygen concentrations reached 70-
75% of the saturation level at Gandria (although only to a depth of 60 m), 65%
at Melide and 60% at Figino. In the South Basin, oxygen became scarcer in the
deep layers following water stagnation in late spring and became virtually absent
from July onward. In the North Basin, waters below 125 m of depth remained
anoxic throughout the year.
Compared to previous years, the biomass of phytoplankton in 2013 indicate a
condition of relative stability in the North Basin and a trend toward higher
values in the South Basin. The taxonomic composition indicates a shift toward a
greater relative abundance of cryptomonads (across the lake) and cyanobacteria
(only in the South Basin). In late summer, layers of remarkably dense
filamentous cyanobacteria developed at the bottom of the epilimnion.
6
In 2013, the biomass of crustacean zooplankton was similar and relatively
modest at all sampling stations. The species Bytothrephes longimanus, a
predatory cladoceran recorded for the first time in Lake Lugano in 2012, showed
a ten-fold increase in abundance and, therefore, appears to be colonising the
lake.
The trophic state of the sampling stations (as indicated by values of primary
production, algal biomass, chlorophyll concentration and Secchi’s depth)
indicate more eutrophic conditions in the South Basin (both stations) than in the
North Basin, consistent with the differences in P concentration.
These results of the 2013 monitoring programme confirm that the ecosystem of
Lake Lugano is on a recovery trajectory. However, to meet the targets of the
restoration programme in terms of lake-water quality and food-web dynamics,
the external loadings of nutrients would have to be reduced further.
7
I N D I C E
Pagina
RIASSUNTO - ABSTRACT 3
1. INTRODUZIONE 8
1.1. Prefazione 8
1.2. Simboli e unità di misura 9
1.3. Caratteristiche morfometriche e idrologiche del Lago di Lugano 10
1.4. Ubicazione delle stazioni di prelievo e misura 11
2. CARATTERISTICHE METEOROLOGICHE DELL'AREALE LACUSTRE 13
2.1. Radiazione solare globale 13
2.2. Temperatura atmosferica 14
2.3. Precipitazioni 14
2.4. Intensità e direzione del vento 14
3. CARATTERISTICHE IDROLOGICHE 20
3.1. Regime dei corsi d'acqua 20
3.2. Regime del livello lacustre 20
4. APPORTI CHIMICI DEI TRIBUTARI 24
4.1. Caratteristiche chimiche 24
4.2. Carichi chimici e bilanci di massa 25
5. CARATTERISTICHE FISICHE E CHIMICHE DELLE ACQUE LACUSTRI 34
5.1. Trasparenza 34
5.2. Torbidità 34
5.3. Temperatura dell'acqua 34
5.4. Bilancio termico 35
5.5. Ossigeno disciolto 35
5.6. Alcalinità totale, conducibilità elettrica e pH 35
5.7. Composti dell'azoto 36
5.8. Composti del fosforo 36
5.9. Silicati reattivi 37
5.11. Ferro, manganese, solfuro e metano 37
6. INDAGINI SUL FITOPLANCTON 58
6.1. Struttura dei popolamenti 58
6.2. Variazioni della biomassa 60
6.3. Clorofilla 61
6.4. Produzione primaria 64
7. INDAGINI SULLO ZOOPLANCTON 74
7.1.a. Densità dei popolamenti 74
7.2.a. Biomassa zooplanctonica 75
8. CONCLUSIONI 80
RINGRAZIAMENTI 83
BIBLIOGRAFIA 84
ELENCO DEGLI AUTORI E DEI COLLABORATORI 86
8
1. INTRODUZIONE
1.1. Prefazione
Questo rapporto riassume i principali risultati scientifici conseguiti durante la
campagna d’indagine del 2013, ed è il primo di un nuovo triennio di ricerche
limnologiche sul Lago di Lugano promosse dalla Commissione Internazionale
per la Protezione delle Acque Italo-Svizzere (CIPAIS).
Il rapporto presenta elementi necessari per descrivere l'andamento limnologico
del Lago di Lugano. A motivo della sua particolare configurazione, questo lago
risulta suddiviso in tre bacini ben distinti (Fig. 1.2) ognuno con caratteristiche
geomorfologiche, idrologiche, fisiche, chimiche e biologiche proprie. Questa
situazione ha determinato, nel corso degli anni, la necessità di approntare
strategie di risanamento diverse per i singoli bacini lacustri. Attualmente le
indagini si concentrano sui due bacini principali (bacino nord e bacino sud), nei
quali vengono mantenuti, da oltre trent’anni, tre punti di misura.
Particolare cura è stata prestata nel garantire i criteri di qualità e di continuità,
sia per quanto riguarda la gestione dell’attività di campagna, sia nell’ambito
della produzione dei dati analitici, sia nella fase di elaborazione e interpretazione
dei risultati. L’ampio patrimonio di conoscenze limnologiche a tutt’oggi
disponibile sul Lago di Lugano e i suoi tributari costituisce una delle serie
temporali d’indagine sui laghi profondi sudalpini fra le più lunghe e complete.
Quest’ampia disponibilità d’informazioni rappresenta un’occasione privilegiata
per garantire anche in futuro una gestione integrata ed efficace delle
problematiche ambientali che gravano sull’ecosistema lacustre.
Lo stato di salute di questo corpo idrico, sottoposto per anni, in passato, ad un
pesante carico trofico, e successivamente oggetto di un notevole sforzo di
risanamento tramite le ingenti opere di depurazione messe in atto a partire dalla
fine degli anni ’70 del secolo scorso, non permette di considerare ancora del
tutto raggiunti gli obiettivi di qualità prefissati. La prosecuzione dell’attività di
monitoraggio limnologico secondo le attuali direttive dalla CIPAIS risulta
quindi indispensabile per seguire in modo appropriato l’evoluzione dei carichi
eutrofizzanti (esterni ed interni) gravanti sui singoli sottobacini, e per valutarne
l’effetto sulla biocenosi lacustre, che attualmente si presenta ancora in
condizioni di elevata instabilità.
Tutti i risultati analitici relativi alla campagna di prelievo e di misure del 2013
sono depositati presso la Segreteria della CIPAIS.
9
1.2. Simboli e unità di misura
CHIMICA E FISICA
prof. : profondità [m]
m s.l.m. : metri sul livello del mare [m]
h : ora [-]
d : giorno [-]
me : mese [-]
a : anno [-]
Q : portata [m3 s
-1]
T : temperatura [°C]
torb : torbidità [FTU]
: conducibilità elettrica specifica a 20°C [µS cm-1
]
O2 : ossigeno disciolto [mg L-1
]
BOD5 : richiesta biochimica d'ossigeno [mg L-1
]
pH : concentrazione idrogenionica [-]
ALC : alcalinità totale [meq L-1
]
CO32-
: alcalinità da carbonati [meq L-1
]
TIC : carbonio inorganico totale [mg L-1
]
RP : fosforo reattivo disciolto [µg L-1
]
TP : fosforo totale [µg L-1
]
SiO2-Si : silice reattiva [mg L-1
]
NO2--N : azoto nitroso [µg L
-1]
NO3--N: azoto nitrico [mg L
-1]
NH4+-N : azoto ammoniacale [mg L
-1]
TN : azoto totale [mg L-1
]
DIN : azoto inorganico disciolto (NO2-+ NO3
-+NH4
+) [mg L
-1]
Fe2+
: ferro disciolto [µg L-1
]
Mn2+
: manganese disciolto [mg L-1
]
S2-
: solfuro disciolto [µg L-1
]
CH4 : metano [mg L-1
]
DOC : carbonio organico disciolto [mg L-1
]
Cl- : cloruro [mg L
-1]
Q* : quantità di calore [MJ m-2
d-1
]
FITOPLANCTON densità [cellule l-1
]
biomassa (peso fresco) [g m-3
]
biomassa (peso secco) [g m-2
]
a : clorofilla a [mg m-3
]
produttività primaria sul volume [mg C m-3
h-1
]
produzione primaria areale [mg C m-2
h-1
]
produzione giornaliera [g C m-2
d-1
]
produzione annua [g C m-2
a-1
]
PAR : radiazione fotosintetica (400-700 nm) [µE m-2
s-1
] †
radiazione fotosintetica giornaliera [E m-2
d-1] †
: coefficiente d’estinzione della luce [m-1
]
nello strato trofogeno
trasparenza [m]
ZOOPLANCTON densità dei crostacei [individui m-2
]
biomassa dei crostacei (peso secco) [g m-2
]
STATISTICA %ile: percentile
d.s.: deviazione standard
ABBREVIAZIONI BN: bacino nord
BS: bacino sud
† 1E (Einstein) 1mole di fotoni PAR s-1
m-2
; 4.6 µmol s-1
m-2
(PAR) = 1 W m-2
(PAR)
10
1.3. Caratteristiche morfometriche e idrologiche del Lago di Lugano
BACINO: NORD SUD P. TRESA
Area bacino imbrifero km2 269.7 290.3 5.6
Area bacino lacustre km2 27.5 20.3 1.1
Area bacini a monte km2 - 297.2 607.8
Area totale bacino imbrifero km2 297.2 607.8 614.5
Volume bacino lacustre km3 4.69 1.14 0.03
Deflusso annuo emissario km3 0.38 0.77 0.78
Tempo teorico di ricambio anni 12.3 1.4 0.04
Profondità media m 171 55 33
Profondità massima m 288 95 50
AREE E VOLUMI DEI BACINI LACUSTRI PRINCIPALI
NORD SUD
Profondità area volume profondità area volume
m km2 km3 m km2 km3
0
0-5
27.5
0.136
0
0-5
20.3
0.0979
5
5-10
27.0
0.270
5
5-10
19.2
0.1928
10
10-15
26.6
0.402
10
10-15
18.7
0.2848
15
15-20
26.2
0.532
15
15-20
18.1
0.3737
20
20-30
25.8
0.786
20
20-30
17.5
0.5432
30
30-50
25.1
1.273
30
30-50
16.4
0.8482
50
50-100
23.6
2.353
50
50-70
14.1
0.9302
100
100-150
19.7
3.244
70
70-93
7.7
1.1366
150
150-200
16.0
3.963
93 1.2
200
200-250
12.8
4.476
250
250-286
7.9
4.682
286 1.9
POPOLAZIONE INSEDIATA NEL BACINO DEL LAGO DI LUGANO *) Bacino sud Bacino nord Totale lago
abitanti
equivalenti %
abitanti
equivalenti %
abitanti
equivalenti %
Lombardia (I) 40'951 21 64'023 85 104'974 39
Ticino (CH) 149'877 79 11'208 15 161'085 61
TOTALE 190'828 72 75'231 28 266'059 100
*) La città di Lugano gravante sul bacino nord, recapita i suoi scarichi nel bacino sud.
11
1.4. Ubicazione delle stazioni di prelievo e misura
I punti di prelievo sui corsi d'acqua (Fig. 1.1) e nei bacini lacustri (Fig. 1.2) sono
rimasti invariati rispetto a quelli stabiliti all'inizio delle ricerche sul Lago di
Lugano. Nel frattempo sono state potenziate le stazioni di misura idrologiche.
Nel 2013, sono stati installati nuovi impianti per il prelievo automatico dei
campioni sul Vedeggio e sul Cassarate, che si sono aggiunti a quello già
operativo sul Laveggio.
Fig. 1.1 Lago di Lugano: ubicazione delle stazioni idrometrografiche per la
misura della portata e punti di campionamento manuale ed
automatico nel bacino imbrifero.
12
Fig. 1.2 Lago di Lugano: ubicazione delle stazioni di prelievo e di misura.
STAZIONE Longitudine Latitudine Longitudine Latitudine
CH WGS84
GANDRIA 722 219 96 234 9° 00’ 56.35” 46° 00’ 23.77”
MELIDE 717 735 88 919 8° 57’ 24.44” 45° 56’ 29.79”
FIGINO 712 855 90 653 8° 53’ 39.45” 45° 57’ 28.93”
13
2. CARATTERISTICHE METEOROLOGICHE DELL'AREALE
LACUSTRE
I dati utilizzati per la descrizione dell'andamento meteorologico del bacino del
Lago di Lugano sono forniti dall'Ufficio Federale di Meteorologia e
Climatologia MeteoSvizzera [www.meteosvizzera.ch] e dall’IST-SUPSI [1].
Sono stati presi in considerazione parametri strettamente legati ai processi
limnologici del lago, in particolare:
la radiazione solare globale
la temperatura atmosferica
le precipitazioni
l'intensità e la direzione dei venti.
I valori annuali e mensili del 2013 sono stati confrontati con i nuovi valori
climatici di riferimento, calcolati sul periodo 1981-2010. Un’analisi delle
differenze tra la nuova e la precedente (1961-1990) norma è disponibile sulle
pagine Web di Meteosvizzera [www.meteosvizzera.admin.ch/web/it/clima/
clima_della_svizzera/norma81-10.html].
In generale, nel 2013 la temperatura media annuale svizzera è stata simile al
valore di riferimento, mentre le precipitazioni sono state leggermente sopra la
media. L’inizio dell’anno è stato caratterizzato dal perdurare di condizioni quasi
invernali fino alla fine di aprile e da un soleggiamento ridotto fino a maggio.
L’estate, invece, è stata una delle più soleggiate dal 1959 in poi. L’autunno è
sopraggiunto verso la metà settembre, con l’arrivo di una prima massa d’aria
polare fresca. Condizioni invernali si sono manifestate per la prima volta a metà
ottobre, con l’arrivo di una seconda e più importante massa d’aria polare, che ha
provocato nevicate inconsuete soprattutto nelle Alpi orientali. Il resto
dell’inverno è stato contrassegnato da un forte soleggiamento al nord delle Alpi
e dall’arrivo di eccezionali precipitazioni piovose e nevose appena prima della
fine dell'anno al sud delle Alpi. Qui di seguito vengono riassunti l’andamento di
alcune caratteristiche meteorologiche principali misurate a Lugano e
l’andamento delle precipitazioni su tutto il bacino imbrifero del lago.
2.1. Radiazione solare globale
Radiazione globale, media 2013 4760 MJ m-2
Riferimento (media periodo 1981-2010) 4505 MJ m-2
A Lugano, nel 2013, la radiazione solare globale è stata sensibilmente maggiore
al valore di riferimento (+ 6%) e simile alla media dell’ultimo decennio (4799
MJ m-2
), che è stato il più irraggiato da quando è incominciato il programma di
monitoraggio del lago (1983). In particolare, l’irraggiamento è stato superiore
alla norma in estate, tra giugno e agosto, mentre nelle altre stagioni è stato
simile ai valori di riferimento (Fig. 2.1.1). L’elevata energia solare disponibile
durante il periodo vegetativo ha instaurato condizioni favorevoli per la crescita
vegetale.
14
2.2. Temperatura atmosferica
Temperatura atmosferica, media 2013 12.9 °C
Riferimento (media 1981-2010) 12.5 °C
La temperatura media annua del 2013 è risultata leggermente superiore alla
media del periodo di riferimento (+0.4 °C) e simile alla media dell’ultimo
decennio (13.1 °C), che è stato insolitamente caldo. L’andamento mensile della
temperatura ha ricalcato da vicino quello dei valori di riferimento (Fig. 2.2.1).
2.3. Precipitazioni
Precipitazioni, totale 2013 1713 mm
Riferimento (media 1981-2010) 1559 mm
Le precipitazioni totali annue del 2013 sono state leggermente superiori a quelle
del periodo di riferimento (+ 10%). L’andamento dei valori mensili (Fig. 2.3.1)
indica che le precipitazioni sono state particolarmente elevate nei mesi di aprile,
maggio e dicembre. Il resto dell’anno è stato caratterizzato da una forte
variabilità inter-mensile.
I dati dell’intera rete di stazioni pluviometrica istallata sul bacino
imbrifero (Tabella 2.3; Fig. 2.3.2) confermano per il 2013 una pluviometria
leggermente superiore alla media (~+7%). Le precipitazioni annue maggiori si
sono registrate nella regione settentrionale del bacino, ovvero nella parte alta dei
bacini del Vedeggio e del Cassarate, e soprattutto nel pluviometro cantonale di
Colla.
Per quel che riguarda l’andamento stagionale, i primi due mesi dell’anno
sono stati caratterizzati da una pluviometria inferiore alla media, mentre la
primavera è stata umida e fredda, con precipitazioni (da marzo a maggio) di
circa il 50% superiori alla media. Il periodo tra il 26 aprile e il 21 maggio è stato
particolarmente piovoso (circa 20 giorni di pioggia in 26 giorni), ma privo di
eventi di particolare intensità. L’estate ha invece avuto una pluviometria
deficitaria: da giugno a settembre le precipitazioni sono state inferiori di circa il
40% rispetto alla norma. Il mese di agosto è stato particolarmente secco nella
parte meridionale del bacino. Nei mesi di ottobre e novembre la pluviometria si
è mantenuta intorno alla media. Completamente atipico è stato, invece, il mese
di dicembre: dopo i primi 18 giorni senza precipitazioni si sono verificati 10
giorni consecutivi con precipitazioni anche molto abbondanti, in particolare nei
giorni del 25 e 26. In questi giorni, in gran parte delle stazioni pluviometriche si
è stabilito il nuovo record di precipitazione massima giornaliera del mese.
2.4. Intensità e direzione dei venti
Intensità dei venti, media 2013 5.8 km h-1
Riferimento (media 1981-2010) 6.5 km h-1
Nel 2013 l’intensità media annuale del vento è stata inferiore al valore di
riferimento (- 11%) e uguale alla media dell’ultimo decennio, che è stato
generalmente poco ventoso, fatta eccezione per gli anni 2004-2005.
L’andamento dei valori mensili (Fig. 2.4.1) mette in evidenza un’attività eolica
15
abbastanza omogenea, ma sostanzialmente inferiore alla norma in luglio (media
= 5.4 km h-1
), settembre (5.0 km h-1
) e ottobre (4.0 km h-1
). Nel primo trimestre
dell’anno, durante il quale l’azione del vento è fondamentale per favorire i
processi di rimescolamento della colonna d’acqua lacustre, il 2013 ha presentato
un valore medio d’intensità eolica (6.4 km h-1
), in linea con la media del periodo
di riferimento (6.3 km h-1
). A marzo, tuttavia, l’intensità del vento (6.5 km h-1
),
è rimasta ben al di sotto del valore di rifermento (7.4 km h-1
, scarto -12%).
Per illustrare il quadro annuo della direzione dei venti, è stata riportata su
di una rosa dei venti suddivisa in sedici settori di provenienza la frequenza (%)
dei valori rilevati ogni ora, escludendo le situazioni di calma (velocità media <
0.5 m sec-1
; Fig. 2.4.2.). Nel 2013, conformemente al periodo di riferimento, vi è
stata una forte predominanza di correnti settentrionali, provenienti in particolare
da NNW e N. Tuttavia, la frequenza delle calme (8.9%) è stata quasi doppia
rispetto a quella del periodo di riferimento (4.6%), a conferma di un’attività
eolica complessivamente inferiore alla media.
16
Tabella 2.3.1 Confronto tra le precipitazioni mensili e annuali del 2013 e i
valori medi pluriennali relativi al bacino imbrifero del Lago di
Lugano. I colori caldi evidenziano le precipitazioni inferiori alla
media, i colori freddi quelle superiori alla media. Stazione gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic anno
Arosio 45% 58% 119% 157% 124% 29% 72% 47% 60% 109% 64% 264% 92%
Canobbio-Trevano 48% 60% 126% 168% 127% 44% 82% 56% 57% 146% 87% 244% 101%
Colla 66% 84% 110% 188% 167% 81% 76% 55% 78% 158% 84% 279% 118%
Isone 70% 62% 119% 214% 154% 53% 69% 34% 56% 138% 83% 302% 110%
Lugano 58% 70% 149% 186% 154% 39% 91% 47% 67% 152% 91% 248% 110%
Novaggio 46% 64% 117% 185% 130% 38% 88% 54% 50% 113% 65% 286% 100%
Chiasso 51% 100% 189% 197% 164% 36% 87% 36% 90% 130% 87% 231% 115%
Grancia 47% 57% 137% 152% 124% 35% 76% 41% 59% 141% 89% 274% 98%
Mendrisio 67% 97% 138% 207% 136% 69% 66% 41% 85% 174% 124% 323% 126%
Somazzo 59% 100% 149% 198% 150% 56% 42% 27% 92% 166% 76% 247% 113%
Stabio 57% 112% 162% 166% 107% 39% 66% 44% 53% 107% 89% 305% 102%
Ponte Tresa 48% 82% 119% 177% 99% 24% 83% 54% 42% 83% 70% 326% 92%
MEDIA 54% 85% 145% 183% 133% 42% 75% 43% 67% 133% 86% 280% 107%
17
0
100
200
300
400
500
600
700
800
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
2013
1981-2010
Ra
dia
zio
ne g
lob
ale
[M
J m
-2]
Fig. 2.1.1 Radiazione globale mensile rilevata presso la stazione di Lugano -
Biblioteca Cantonale. Le barre di errore rappresentano 2
deviazioni standard.
0
5
10
15
20
25
30
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
2013
1981-2010
Te
mp
era
tura
[°C
]
Fig. 2.2.1 Temperatura atmosferica mensile rilevata presso la stazione di
Lugano - Biblioteca Cantonale. Le barre di errore rappresentano 2
deviazioni standard.
18
0
100
200
300
400
500
600
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
2013
1981-2010
Pre
cip
ita
zio
ni [m
m]
Fig. 2.3.1 Precipitazioni mensili (totale) raccolte presso la stazione di
Lugano - Biblioteca Cantonale. Le barre di errore rappresentano 2
deviazioni standard.
Fig. 2.3.2 Carta delle isoiete dell’anno 2013 per il bacino imbrifero del Lago
di Lugano
19
0
2
4
6
8
10
12
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
2013
1981-2010
Inte
nsità
de
l ve
nto
[km
h-1
]
Fig. 2.4.1 Intensità mensile dei venti rilevata presso la stazione di Lugano -
Biblioteca Cantonale. Le barre di errore rappresentano 2 deviazioni
standard.
Fig. 2.4.2 Frequenze (%) della direzione di provenienza dei venti, rilevate
presso la stazione di Lugano - Biblioteca Cantonale.
20
3. CARATTERISTICHE IDROLOGICHE
3.1. Regime dei corsi d'acqua
La Tabella 3.1.1 presenta i valori di deflusso dei corsi d'acqua monitorati,
relativi all'anno 2013, rispetto alla media pluriennale (per i periodi di
riferimento, si vedano le Figure 3.1.1 e 3.1.2). I dati completi sono disponibili
sull’annuario idrologico del Cantone Ticino [1] oppure online sul sito
dell’Ufficio federale dell’ambiente [www.hydrodaten.admin.ch].
Come riferito nel capitolo precedente, nel bacino imbrifero del lago, nel
2013, le precipitazioni sono state superiori alla media. Conseguentemente, le
portate degli immissari hanno superato del 15% le medie pluriennali di
riferimento (Fig. 3.1.1). La portata media dell’emissario Tresa è stata invece
uguale al valore di riferimento (Fig. 3.1.2). Gli scarti percentualmente più
elevati sono stati rilevati su Vedeggio e Cuccio, con una portata media annua
superiore di circa il 25% rispetto alla media (Tabella 3.1.1). L’unico corso
d’acqua con portate inferiori alla media è stato il Cassarate.
In generale, il regime dei deflussi ha rispecchiato quello delle
precipitazioni. Tuttavia, le precipitazioni di marzo, un mese freddo e con
nevicate fino in pianura, hanno avuto un effetto modesto sulle portate, che sono
invece risultate molto elevate nei due mesi successivi. Sono da segnalare i
notevoli deficit alla fine dell’estate, che si sono mantenuti anche a ottobre e a
novembre: nonostante una pluviometria nella norma, le precipitazioni di questo
periodo hanno alimentato gli acquiferi senza aumentare il deflusso superficiale.
Infine, le forti precipitazioni di fine dicembre, abbinate a un limite delle
nevicate insolitamente alto, hanno determinato deflussi molto elevati nell’ultima
decade del mese.
3.2. Regime del livello lacustre
Nel 2013 l'altezza media del livello lacustre, registrata a Melide-Ferrera, è stata
di 270.5 m s.l.m. risultando pari alla media del periodo di riferimento (1965-
2012; Fig. 3.2.1).
Il minimo assoluto è stato toccato il 20 febbraio con 270.3 m s.l.m.,
mentre la punta massima, pari a 271.1 m s.l.m., è stata raggiunta a fine dicembre
(Fig. 3.2.2). Anche tra aprile e maggio il lago ha superato il livello di 271 m
s.l.m. L’escursione massima per il 2013 è stata di 81 cm.
21
Tabella 3.1.1 Confronto tra le portate medie mensili e le medie pluriennali dei
tributari e dell’emissario del Lago di Lugano (per i periodi di
riferimento, si vedano le Figure 3.1.1 e 3.1.2). I colori caldi
evidenziano le portate inferiori alla media, i colori freddi quelle
superiori alla media.
Corso d'acqua gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic anno
Cassarate 77% 57% 68% 141% 168% 58% 46% 35% 32% 71% 69% 217% 92%
Cuccio 100% 81% 90% 196% 227% 118% 69% 59% 52% 106% 93% 165% 124%
Bolletta 73% 65% 124% 175% 183% 82% 64% 70% 56% 75% 78% 282% 122%
Laveggio 88% 85% 162% 171% 158% 109% 78% 60% 52% 74% 113% 201% 120%
Magliasina 74% 52% 87% 191% 204% 59% 40% 40% 24% 81% 71% 322% 114%
Scairolo 69% 66% 112% 154% 170% 98% 96% 104% 92% 91% 82% 170% 112%
Vedeggio 114% 99% 109% 180% 193% 89% 62% 65% 50% 103% 96% 241% 124%
MEDIA TRIBUTARI 85% 72% 107% 172% 186% 88% 65% 62% 51% 86% 86% 228% 115%
Tresa 79% 66% 79% 147% 196% 92% 58% 46% 38% 62% 78% 163% 100%
22
Fig. 3.1.1 Regime mensile dei deflussi specifici (portata per unità di
superficie del bacino imbrifero) dei fiumi Vedeggio (principale
immissario del Bacino Sud), Cassarate e Cuccio (principali
immissari del Bacino Nord) nel 2013 e nei rispettivi periodi di
riferimento.
Fig. 3.1.2 Regime mensile dei deflussi del fiume Tresa (emissario) nel 2013
e nel periodo di riferimento (1923-2012). Si noti che a partire dal
1963 la portata dell’emissario è regolata artificialmente.
23
Fig. 3.2.1 Lago di Lugano a Melide-Ferrera: livelli minimi, medi e massimi
annuali del lago dal 1928 al 2013.
Fig. 3.2.2 Lago di Lugano a Melide-Ferrera, 2013: regime mensile e valori
estremi del livello lacustre, e confronto con il periodo di
riferimento.
24
4. APPORTI CHIMICI DEI TRIBUTARI
4.1. Caratteristiche chimiche
Nel 2013, le caratteristiche fisico-chimiche degli otto tributari maggiori e
dell’emissario del Ceresio sono state misurate 12 volte, con frequenza mensile. I
parametri misurati descrivono lo stato acido-base (pH e alcalinità), lo stato
trofico (TP, TN e SiO2-Si), la saprobicità (BOD5 e O2) e il grado di tossicità
delle acque per gli organismi acquatici (Cl-, NH4
+ e NO2
-).
Lo stato acido-base riflette (i) la quantità di rocce carbonatiche presenti
nel bacino imbrifero, (ii) l’attività metabolica dell’ecosistema acquatico e (iii) la
presenza di inquinanti acidi o alcalini. Differenze nella composizione litologica
dei bacini imbriferi spiegano le consuete differenze tra i valori di pH e alcalinità
di Bolletta, Laveggio, Livone e Scairolo, più alcalini, e quelli di Cassarate,
Vedeggio, Cuccio e Magliasina, più neutrali (Fig. 4.1.1.a). I ritmi stagionali
dell’attività fotosintetica lacustre spiegano la forte variabilità del pH
dell’emissario Tresa. Inquinanti alcalini sono probabilmente all’origine di due
valori di pH elevati misurati nel Cassarate a febbraio e marzo (pH = 8.7-8.8,
rispetto a una mediana pari a 8.0 unità pH). Questi picchi di alcalinità hanno
coinciso con rilasci di azoto ammoniacale e nitroso da parte dell’IDA del Medio
Cassarate (dati forniti dal Consorzio Depurazione), e sono presumibilmente
associati a un rallentamento dei processi di nitrificazione nei periodi più freddi
dell’anno.
Nei tributari e nell’emissario del Ceresio lo stato trofico dipende
verosimilmente dalle concentrazioni di fosforo. In base a alla concentrazione di
TP, a titolo indicativo, i corsi d’acqua sono considerati oligotrofici se la
concentrazione è inferiore a 25 µg P L-1
, eutrofici se la concentrazione è
maggiore a 75 µg P L-1
e mesotrofici se la concentrazione è compresa tra questi
valori [2]. Secondo questa classificazione, nel 2013 Cassarate, Scairolo e Tresa
verrebbero classificati come oligotrofici, Bolletta e Livone come eutrofici e gli
altri corsi d’acqua come mesotrofici (Fig. 4.1.1.a). Per i tributari, un'altra soglia
di concentrazione di TP è quella che permetterebbe al Ceresio di tornare a
condizioni di mesotrofia. Questa soglia è stata stimata a 52 µg P L-1
per il
Bacino Nord e 35 µg P L-1
per il Bacino Sud [3]. Nel 2013, concentrazioni
mediane di TP uguali o inferiori a queste soglie sono stati registrate nel
Cassarate, nello Scairolo e nel Laveggio. Negli altri cinque tributari monitorati,
le concentrazioni mediane di TP hanno superato queste soglie di 1.1-8.8 volte.
La saprobicità dipende dalle concentrazioni di materiale organico e
sostanze ridotte quali l’azoto ammoniacale e nitroso, che si riflettono nei valori
di BOD5. Valori < 2 mg O2 L-1
indicano un carico organico trascurabile o lieve,
valori tra 2 e 6 mg O2 L-1
indicano un carico moderato e valori > 6 mg O2 L-1
indicano un carico cospicuo [4]. In Svizzera, l’OPAc fissa a 2 mg O2 L-1
il limite
di BOD5 tollerabile per acque naturalmente povere di sostanze organiche [5]. In
Italia, secondo il decreto legislativo 152/99, (D.Lgs.152/99) valori di BOD5 > 4
mg O2 L-1
corrispondono a uno stato ambientale almeno parzialmente degradato.
I valori di BOD5 misurati nel 2013 (Fig. 4.1.1.c) segnalano un inquinamento
organico moderato e pressoché cronico nel Bolletta (mediana = 2.8 mg O2 L-1
) e
25
nella Magliasina (mediana = 2.2 mg O2 L-1
). Nel Bolletta, inoltre, si sono
osservati episodi di carico organico particolarmente elevato in due dei 12 giorni
di campionamento (BOD5 = 6.8 e 12.6 mg O2 L-1
).
Il grado di tossicità dipende dalla concentrazione di sostanze nocive
quali cloruro, ammonio, nitriti e ammoniaca. Il Cl- causa tossicità cronica a
concentrazioni superiori a 120-230 mg L-1
e tossicità acuta a concentrazioni
superiori a 640-860 mg L-1
[6, 7]. Nel 2013, i valori di Cl- misurati (massimo =
104 mg L-1
) sono stati inferiori a queste soglie in tutti i corsi d’acqua monitorati
(Fig. 4.1.1.c). La tossicità dell’ammonio dipende dalla temperatura. In Svizzera,
i criteri OPAc richiedono concentrazioni di ammonio ≤ 0.2 mg N L-1
a
temperature > 10°C o ≤ 0.4 mg N L-1
a temperature inferiori. In Italia, il
D.Lgs.152/99 attribuisce uno stato ambientale buono o elevato a concentrazioni
di ammonio ≤ 0.1 mg N L-1
e uno stato di crescente degrado a concentrazioni
superiori. Nel 2013, l’ammonio ha superato le soglie OPAc in un’occasione nel
Vedeggio, in due occasioni nel Cuccio e in quattro occasioni nel Bolletta (Fig.
4.1.1.b). In quest’ultimo tributario, l’elevata concentrazione mediana di
ammonio (0.12 mg N L-1
) denota un degrado ambientale sensibile, mentre i
valori massimi (1.7 mg N L-1
) indicano una probabile tossicità delle acque per
gli organismi acquatici. Per i nitriti, le soglie di tossicità si situano attorno a 20-
200 µg N L-1
(tossicità cronica) e 60-600 µg N L-1
(tossicità acuta), secondo il
tenore di cloruro, che ne allevia gli effetti [6, 8]. Nel 2013, soglie di tossicità
acuta sono state superate in almeno due occasioni nel Cassarate e nel Bolletta
(Fig. 4.1.1.c). Nel Bolletta anche la concentrazione mediana di nitriti è stata
elevata (20 µg N L-1
; Fig. 4.1.1.b.), ma probabilmente non tale da indurre
tossicità cronica, tenuto conto della corrispettiva, elevata concentrazione di Cl-.
La Tabella 4.1.1 riassume lo stato trofico, saprobico e del grado di
tossicità dei corsi campionati. L’inquinamento organico appare contenuto
ovunque, fatta eccezione per il Bolletta. Tuttavia, compromissioni anche
considerevoli dello stato trofico colpiscono la maggior parte dei tributari
monitorati. Gli elevati livelli trofici di Bolletta e Livone, in particolare, indicano
un apporto di scarichi scarsamente depurati. Inoltre, in almeno due tributari,
Cassarate e Bolletta, sussistono condizioni potenzialmente tossiche per gli
organismi acquatici dovute a concentrazioni elevate di azoto nitroso o
ammoniacale.
4.2. Carichi chimici e bilanci di massa
I carichi chimici sono la quantità [t] di una certa sostanza che entra in (o esce
da) un corpo d’acqua in un anno. Nel 2013, come in passato, i carichi di TP, TN,
DIC, e SiO2-Si veicolati dai tributari e dagli emissari dei bacini Nord e Sud sono
stati stimati a partire dalle concentrazioni istantanee mensili, usando il metodo
di Beale [9]. Inoltre, per i tributari Vedeggio, Cassarate e Laveggio, i carichi di
TN e TP sono stati misurati in base a campioni raccolti settimanalmente con
campionatori automatici. Per fosforo e azoto, oltre ai carichi veicolati dai
tributari, vengono riportate anche stime dei carichi provenienti dai corsi d’acqua
non campionati, dalle acque reflue provenienti da abitazioni non allacciate agli
impianti di depurazione e dalle deposizioni atmosferiche [10]. Collettivamente,
queste fonti compongono il carico esterno che grava sul lago. I carichi veicolati
dal varco del Ponte-diga di Melide e dall’emissario Tresa costituiscono i carichi
in uscita, rispettivamente, dai bacini Nord e Sud.
26
Nel 2013, i carichi esterni di TP sono stati pari a 17 t nel Bacino Nord e
32 t nel Bacino Sud. I tributari ne sono stati la fonte principale (Fig. 4.3.1),
contribuendo il 53% (Bacino Nord) o il 74% (Bacino Sud) del carico totale. Nel
Bacino Nord, i carichi maggiori sono giunti dal Cuccio e dal Livone (Tabella
4.2.1). Nel Bacino Sud, i carichi maggiori sono giunti dal Vedeggio e dal
Bolletta, oltre che dallo sbocco del Bacino Nord. I carichi maggiori per unità di
superfice del bacino imbrifero (Tabella 4.4.2) sono stati registrati nel Livone
(Bacino Nord) e nel Bolletta (Bacino Sud). Nel 2013, il carico del Bacino Sud è
rimasto superiore all’obiettivo del programma di risanamento (22 t), mentre
quello del Bacino Nord è stato apparentemente compatibile con l’obiettivo,
posto, per questo bacino, a 18 t.
I carichi di TP in uscita sono stati pari a 5 t per il Bacino Nord e 15 t per
il Bacino Sud. Tramite un bilancio di massa [11] si è stimato che il 99% del
carico in uscita dal Bacino Nord ha avuto origine esterna, mentre il carico in
uscita dal Bacino Sud è derivato per il 77% da fonti esterne e per il 23% da fonti
interne.
I carichi esterni di TN sono stati pari a 733 t nel Bacino Nord e 1'741 t
nel Bacino Sud. Come per il fosforo, i tributari hanno contribuito la maggior
parte del carico totale (52%; Bacino Nord o 79%, Bacino Sud, Fig. 4.3.1). Nel
Bacino Nord, il carico maggiore di TN è giunto dal Cassarate (Tabella 4.2.1).
Nel Bacino Sud, il carico maggiore è giunto dal Vedeggio. Il Livone (Bacino
Nord) e il Laveggio (Bacino Sud) hanno fatto registrare i valori maggiori in
termini areali (Tabella 4.2.2). I carichi in uscita sono stati pari a 223 t per il
Bacino Nord e 985 t per il Bacino Sud.
I carichi di nutrienti generati dai quattro maggiori IDA situati in territorio
svizzero (Tabella 4.2.3) sono stati pari a 3.7 t di TP e 662 t di TN. Questi carichi
hanno spiegato il 18-50% del carico di TP e il 38-94% del carico di TN dei
rispettivi ricettori.
I carichi di Cassarate, Vedeggio e Laveggio calcolati in base ai campioni
raccolti settimanalmente con campionatori automatici (Tabella 4.2.4)
suggeriscono che i carichi stimati a partire dai dati mensili istantanei hanno
sostanzialmente sottostimato i carichi di TP di Vedeggio e Cassarate e il carico
di TN del Vedeggio.
27
Tabella 4.1.1 Lago di Lugano, 2013: sintesi dello stato trofico, della saprobicità
e del grado di tossicità dei maggiori tributari e dell’emissario.
Stato trofico: ○=oligotrofia, ●=mesotrofia, ●●=eutrofia
Saprobicità: ○=carico organico trascurabile o lieve, ●=carico moderato,
●●=carico moderato con episodi di carico elevato.
Grado di tossicità: ○=acque non tossiche, ●=rischio di tossicità acuta,
●●=rischio di tossicità cronica
I criteri di classificazione sono indicati nel testo. Le gradazioni di colore
indicano il livello di compromissione delle acque.
Stato trofico Saprobicità Tossicità
Cassarate¹ ○ ○ ●
Cuccio¹ ● ○ ○
Livone¹ ●● ○ ○
Bolletta² ●● ●● ●
Laveggio² ● ○ ○
Magliasina² ● ● ○
Scairolo² ○ ○ ○
Vedeggio² ● ○ ○
Tresa³ ○ ○ ○
¹ tributari Bacino Nord, ² tributari Bacino Sud, ³ emissario
28
Tabella 4.2.1 Lago di Lugano, 2013: carichi di nutrienti dei maggiori tributari e
dell’emissario. I valori rappresentati sono la stima del carico
annuo e, tra parentesi, l’intervallo di confidenza al 95%.
DIC TP TN SiO2-Si
[t a-1
] [t a-1
] [t a-1
] [t a-1
]
Cassarate1 924 (82) 1.7 (0.3) 183 (29) 281 (26)
Cuccio1 801 (108) 3.9 (1.4) 84 (15) 247 (32)
Livone1†
1'548 (194) 3.6 (0.7) 116 (26) 87 (11)
Diga Melide 8’111 (917) 5.2 (1.2) 223 (27) 88 (33)
Bolletta2 922 (68) 8.1 (1.1) 120 (9) 107 (8)
Laveggio2 1'929 (185) 1.6 (0.3) 355 (70) 143 (15)
Magliasina2 357 (31) 1.7 (0.2) 71 (6) 166 (15)
Scairolo2 336 (45) 0.2 (0.1) 83 (19) 50 (8)
Vedeggio2 1'250 (164) 7.3 (1.5) 522 (82) 484 (50)
Tresa3†
14'689 (1’707) 15.2 (3.1) 985 (130) 437 (184)
¹ tributari Bacino Nord, ² tributari Bacino Sud, ³ emissario
†valori di portata stimati
Tabella 4.2.2 Lago di Lugano, 2013: carichi chimici areali dei maggiori tributari
e dell’emissario.
DIC TP TN SiO2-Si
[g m-2
a-1
] [mg m-2
a-1
] [g m-2
a-1
] [g m-2
a-1
]
Cassarate1 11.4 22 2.3 3.5
Cuccio1 14.9 72 1.6 4.6
Livone1†
50.4 116 3.8 2.8
Diga Melide 30.1 19 0.8 0.3
Bolletta2 43.1 378 5.6 5.0
Laveggio2 61.6 51 11.3 4.6
Magliasina2 10.3 50 2.0 4.8
Scairolo2 34.6 24 8.6 5.2
Vedeggio2 11.8 69 4.9 4.6
Tresa3†
24.2 25 1.6 0.7
¹ tributari Bacino Nord, ² tributari Bacino Sud, ³ emissario
†valori di deflusso stimati
29
Tabella 4.2.3 Lago di Lugano, 2013: carichi di nutrienti provenienti dai
maggiori impianti di depurazione delle acque [t a-1
]. Tra parentesi
è riportato il contributo percentuale dell’impianto al carico
complessivo del ricettore. Dati forniti dai gestori degli impianti.
Impianto di depurazione Tributario
ricettore
TP TN
Medio Cassarate (Cadro) Cassarate1 0.3 (18%) 52† (28%)
Lugano (Bioggio) Vedeggio2 2.6 (36%) 247 (47%)
Mendrisio (Rancate) Laveggio2 0.7 (44%) 333† (94%)
Pian Scairolo (Barbengo) Scairolo2 0.1 (50%) 30 (36%)
¹ tributari Bacino Nord, ² tributari Bacino Sud
†stimato a partire da DIN, usando il rapporto stechiometrico 0.5DIN:1TN (in
unità di massa)
Tabella 4.2.4 Lago di Lugano, 2013: carichi di nutrienti calcolati in base a
campioni raccolti con campionatori automatici.
TP TN
[t a-1
] [t a-1
]
Cassarate1 3.7 158†
Vedeggio2 10.5 621†
Laveggio2 1.5 327
¹ tributari Bacino Nord, ² tributari Bacino Sud
† concentrazioni di luglio e agosto interpolate usando un modello di
regressione (log concentrazione=a+b*log portata)
30
0
1
2
3
4
5
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
Alcalinità[m
eq L
-1]
7
7.5
8
8.5
9
9.5
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
pH
[unità p
H]
Obie
ttiv
o B
.N.
Obie
ttiv
o B
.S.
1
10
100
1000
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
TP
[µg P
L-1
]
1
10
100
1000
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
RP
[µg P
L-1
]
Fig. 4.1.1.a Lago di Lugano, 2013: concentrazioni di alcalinità, H
+ (=pH), TP
e RP nei tributari maggiori e nell’emissario.
CAS=Cassarate, CUC=Cuccio, LIV=Livone, BOL=Bolletta, LAV=Laveggio,
MAG=Magliasina, SCA=Scairolo, VED=Vedeggio, TRE=Tresa.
Tributari del BN in azzurro, tributari del BS in violetto, emissario (Tresa) in
verde.
31
0
5
10
15
20
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
TN[m
g N
L-1
]
0
5
10
15
20
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
NO3
--N
[mg N
L-1
]
0.1
1
10
100
1000
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
NO2
--N
[µg N
L-1
]
Soglia min. t.c.
Soglia max. t.a.
0.001
0.01
0.1
1
10
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
NH4
+-N
[mg N
L-1
]
Soglia t.c., T>10°C
Soglia t.c., T<10°C
Fig. 4.1.1.b Lago di Lugano, 2013: concentrazioni di azoto (totale, nitrico,
nitroso e ammoniacale) nei tributari maggiori e nell’emissario.
CAS=Cassarate, CUC=Cuccio, LIV=Livone, BOL=Bolletta, LAV=Laveggio,
MAG=Magliasina, SCA=Scairolo, VED=Vedeggio, TRE=Tresa.
Tributari del BN in azzurro, tributari del BS in violetto, emissario (Tresa) in
verde. t.a.=tossicità acuta, t.c.=tossicità cronica.
32
0
1
2
3
4
5
6
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
SiO2-Si
[mg S
i L
-1]
0
20
40
60
80
100
120
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
Cl-
[mg C
l L
-1]
Soglia min. t.c.
0
2
4
6
8
10
12
14
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
BOD5
[mg O
2 L
-1]
Soglia
OP
Ac
6
7
8
9
10
11
12
13
14
CAS CUC LIV BOL LAV MAG SCA VED TRE
O2
[mg O
2 L
-1]
Fig. 4.1.1.c Lago di Lugano, 2013: concentrazioni di silice reattiva, cloruro,
BOD5 e ossigeno disciolto nei tributari maggiori e nell’emissario.
CAS=Cassarate, CUC=Cuccio, LIV=Livone, BOL=Bolletta, LAV=Laveggio,
MAG=Magliasina, SCA=Scairolo, VED=Vedeggio, TRE=Tresa.
Tributari del BN in azzurro, tributari del BS in violetto, emissario (Tresa) in
verde.
33
0
5
10
15
20
25
30
Tri
bu
tari
ma
gg
iori
Are
a n
on c
am
pio
na
ta
Dep
osiz
ioni
AR
SL
Carichi TP per fonte: Bacino NordT
P [
t a
-1]
9.2 t
5.5 t
0.3 t
2.4 t
0
5
10
15
20
25
30
Tri
bu
tari
ma
gg
iori
Ba
cin
o N
ord
Are
a n
on c
am
pio
na
ta
Dep
osiz
ioni
AR
SL
Carichi TP per fonte: Bacino Sud
TP
[t
a-1
]
24.1 t
5.2 t 5.3 t
0.2 t
2.9 t
0
375
750
1125
1500
Tri
bu
tari
ma
gg
iori
Are
a n
on c
am
pio
na
ta
Dep
osiz
ioni
AR
SL
Carichi di TN per fonte: Bacino Nord
TN
[t
a-1
]
18 t
383 t
263 t
69 t
0
375
750
1125
1500
Tri
bu
tari
ma
gg
iori
Ba
cin
o N
ord
Are
a n
on c
am
pio
na
ta
Dep
osiz
ioni
AR
SL
Carichi di TN per fonte: Bacino Sud
TN
[t
a-1
]
1374 t
223 t274 t
71 t22 t
Fig. 4.3.1 Lago di Lugano, 2013: carichi esterni di TP e TN nei bacini Nord
e Sud, suddivisi per fonte.
ARSL=Abitanti Rivieraschi e Scaricatori di piena al Lago.
34
5. CARATTERISTICHE FISICHE E CHIMICHE DELLE ACQUE
LACUSTRI
Le indagini sulla fisica e sulla chimica lacustre sono state svolte nelle stazioni di
Gandria per il Bacino Nord e di Melide e Figino per il Bacino Sud, scelte in
modo da tener conto della diversità delle condizioni limnologiche esistenti nel
lago. I dati sono stati raccolti con frequenza mensile. I parametri torbidità,
temperatura, ossigeno disciolto, pH e conducibilità sono stati misurati a
intervalli di 0.5 m di profondità mediante sonda multiparametrica. Gli altri
parametri sono stati misurati a partire da campioni d’acqua raccolti a profondità
discrete [12].
5.1. Trasparenza
Nel 2013 la trasparenza media annua è stata simile nelle tre stazioni
(Gandria=7.0 m, Melide=6.2 m, Figino=6.5 m). L’andamento dei valori mensili
(Fig. 5.1.1) è stato caratterizzato come di consueto da (i) una fase primaverile
(marzo-aprile) di diminuzione della trasparenza, dovuta allo sviluppo di
diatomee, (ii) una fase di chiarificazione tardo-primaverile (aprile-maggio),
dovuta all’esaurimento dei nutrienti e al consumo di diatomee da parte dello
zooplancton erbivoro e (iii) una seconda fase di scarsa trasparenza estivo-
autunnale (giugno-settembre/ottobre), dovuta alla produzione di fitoplancton di
diversa composizione. A Melide, a differenza delle altre due stazioni, alla
seconda fase di scarsa trasparenza, conclusasi a settembre, ne ha fatto seguito
una terza tra ottobre e novembre.
5.2. Torbidità
L’andamento mensile dei profili di torbidità (Fig. 5.2.1) è stato contraddistinto
da due fasi di intorbidamento confinato alla zona trofogena e due o tre (secondo
la stazione) eventi di intorbidimento riguardanti l’intera colonna d’acqua. Tra le
fasi limitate alla zona trofogena, la prima, verificatasi tra aprile e maggio, è
ascrivibile allo sviluppo primaverile delle diatomee. La seconda fase,
verificatasi tra luglio e ottobre, ha interessato soprattutto la stato d’acqua
sovrastante il termoclino, ed è probabilmente dovuta allo sviluppo di
Planktothrix rubescens. Gli eventi di intorbidimento dell’intera colonna d’acqua
sono verosimilmente determinati da correnti di torbida di origine fluviale.
Inoltre, a Figino si è verificato un graduale aumento della torbidità nello strato
sovrastante il fondo, che ha rispecchiato lo sviluppo delle condizioni di anossia
(vedi § 5.5).
5.3. Temperatura dell’acqua
L’andamento mensile delle temperature (Fig. 5.3.1) mostra che in febbraio, nelle
stazioni del Bacino Sud (Melide e Figino), sono state raggiunte condizioni di
omotermia (temperature comprese tra 5.4-5.7 °C), indicanti un rimescolamento
dell’intera colonna d’acqua. Nel Bacino Nord (Gandria), verso la fine di
febbraio si è assistito a uno sprofondamento di acque fredde (isoterma di 5.7 °C)
fino a circa 160 m di profondità, indicante un rimescolamento parziale. In
35
entrambi i bacini, la temperatura degli strati superficiali ha incominciato ad
aumentare a partire da marzo, determinando la stratificazione delle acque. Le
acque epilimniche hanno continuato a scaldarsi fino ad agosto, quando hanno
raggiunto i massimi annuali (Gandria=26.7 °C, Melide=27.5 °C, Figino=27.8
°C). In seguito, le acque si sono raffreddate gradualmente fino a dicembre.
5.4. Bilancio termico
Nel 2013 gli strati superficiali del lago (~0-20 m) hanno accumulato calore tra
marzo e luglio (Gandria) o marzo e agosto (Melide e Figino), e perso calore
durante gli altri mesi, secondo il consueto ciclo annuale (Tabella 5.4.1 e Fig.
5.4.1). Questi andamenti si desumono anche dall’evoluzione dei flussi di calore
calcolati a partire dai profili quindicinali di temperatura (Fig. 5.4.2). In tutte le
stazioni, gli strati superficiali hanno incominciato a riscaldarsi a marzo e hanno
accumulato calore fino alla fine di luglio. Nel 2013, la fase di raffreddamento
autunnale-invernale è incominciata relativamente presto, verso la metà di
settembre, ma ha subito un rallentamento durante la seconda metà di dicembre.
In profondità (20 m–fondo), le acque hanno incominciato a raffreddarsi a
gennaio (Melide e Figino) o febbraio (Gandria), favorendo i successivi fenomeni
di rimescolamento.
Lo scambio di calore con l'atmosfera ha comportato un guadagno netto
annuo di 261 MJ m-2
a Gandria, una perdita netta di 155 MJ m-2
a Melide e una
perdita netta di 192 MJ m-2
a Figino. Questi risultati indicano una perdita di
calore dal Bacino Sud, che contrasta con i guadagni registrati negli anni
precedenti (2009-2012) e un modesto guadagno nel Bacino Nord.
5.5. Ossigeno disciolto
L’andamento mensile delle concentrazioni di ossigeno disciolto (Fig. 5.5.1)
indicano che, nel Bacino Nord, gli strati profondi (da 100-125 m al fondo) sono
stati pressoché anossici (<1 mg O2 L-1
) tutto l’anno. Nella zona trofogena, le
concentrazioni diurne di ossigeno si sono mantenute elevate (>6 mg O2 L-1
) tutto
l’anno, raggiungendo un picco di 16.2 mg O2 L-1
in luglio, a 6 m di profondità,
associato a un forte sviluppo algale (Capitolo 6).
Nel Bacino Sud, la circolazione completa di febbraio ha determinato una
curva omograda dell’ossigeno disciolto, con concentrazioni comprese tra 7 e 8
mg O2 L-1
. In seguito, l’instaurarsi della stratificazione e la crescente attività
fotosintetica nella zona trofogena hanno creato un gradiente verticale, in cui alla
forte ossigenazione della zona trofogena (>7-8 mg O2 L-1
) si è contrapposto un
deficit negli strati più profondi. Condizioni pressoché anossiche (<1 mg O2 L-1
)
si sono sviluppate nell’immediata vicinanza del fondo dalla fine di giugno in
poi. Inoltre, a partire da luglio, si è sviluppato un marcato minimo metalimnico.
5.6. Alcalinità totale, conducibilità elettrica e pH
L’andamento mensile di questi parametri, dipendenti dall’attività fotosintetica,
ha mostrato variabilità stagionale soprattutto nello strato trofogeno (Figure
5.6.1-3). In questo strato, l’alcalinità ha teso a diminuire tra aprile/maggio e
luglio/agosto, quando l’intensa attività fotosintetica ha presumibilmente causato
precipitazione di carbonato di calcio (Fig. 5.6.1). Negli strati profondi, al
36
contrario, l’alcalinità ha mostrato un graduale aumento a partire da
maggio/giugno, soprattutto nel Bacino Sud, dovuto a una crescente
mineralizzazione dei sedimenti. L’andamento mensile della conducibilità
elettrica a 20 °C (Fig. 5.6.2) è stato come di consueto simile quello
dell’alcalinità (entrambi i parametri rispecchiano essenzialmente le
concentrazioni di bicarbonato). L’andamento mensile del pH (Fig. 5.6.3) è stato
simmetricamente opposto a quello di alcalinità e conducibilità, eccetto che
l’aumento di pH nello strato trofogeno in primavera ha anticipato di 1-2 mesi il
calo di alcalinità.
5.7. Composti dell’azoto
Nel Bacino Nord l'azoto nitrico (NO3-N) è stato rilevato fino a ~125 m di
profondità, in concentrazioni relativamente modeste (<0.4 mg N L-1
). Nel
Bacino Sud, l'azoto nitrico è stato rilevato fino al fondo e in concentrazioni
decisamente maggiori (massimo 1.2 mg N L-1
; Fig. 5.7.1). Per quel che concerne
l’andamento mensile, nel Bacino Nord le concentrazioni sono rimaste
essenzialmente costanti durante l’anno. Nel Bacino Sud, le concentrazioni sono
diminuite in estate in superficie e in autunno sopra il fondo. Queste diminuzioni,
tipiche per questo bacino, sono dovute all'assimilazione da parte del fitoplancton
negli strati superficiali e a processi di denitrificazione negli strati profondi.
L’azoto ammoniacale (NH4-N) ha avuto un andamento vicariante a
quello dell’azoto nitrico (Fig. 5.7.2), ovvero, è stato presente in misura costante
negli strati profondi del Bacino Nord (al di sotto di 150 m di profondità), ed è
aumentato nel periodo estivo-autunnale sul fondo del Bacino Sud, causa la
mineralizzazione di sedimenti organici in condizioni anaerobiche
(ammonificazione).
L’azoto nitroso (NO2-N), prodotto intermedio della de/nitrificazione, è
stato riscontrato in concentrazioni consistenti tra giugno e dicembre nel Bacino
Sud, sotto i 70 m di profondità (Fig. 5.7.3).
L’azoto totale (TN) è stato presente in concentrazioni relativamente
basse (≤1.0 mg N L-1
) nel Bacino Nord (Fig. 5.7.4). Le concentrazioni minori
sono state rilevate in una larga fascia compresa tra 100 m e 200 m di profondità,
nella quale presumibilmente predominano processi di denitrificazione. Nel
Bacino Sud, le concentrazioni sono state maggiori rispetto al Bacino Nord
(massimo 2.3 mg N L-1
) e hanno mostrato un andamento temporale più marcato,
caratterizzato da una diminuzione in superficie durante la stagione vegetativa,
dovuta ad assimilazione di nitrati da parte del fitoplancton, e un aumento sul
fondo tra giugno e novembre, dovuto in parte a rilascio di ammonio da parte dei
sedimenti.
5.8. Composti del fosforo
Nel Bacino Nord, le concentrazioni mensili di fosforo totale (TP) e reattivo (RP)
si sono mantenute relativamente stabili a profondità >50 m (Figure 5.8.1-2) e
hanno mostrato un gradiente verticale, con valori crescenti verso il fondo. Nello
strato 0-50 m, la distribuzione verticale di TP è risultata essenzialmente
omogenea tra marzo e aprile (valori compresi tra 24 e 31 µg P L-1
), a causa del
rimescolamento delle acque. In seguito, la concentrazione nello strato trofogeno
è diminuita per l’assimilazione e la successiva sedimentazione del plancton. I
37
valori di RP hanno mostrato un andamento simile, eccetto che la diminuzione
dovuta all’assimilazione biologica, più marcata, ha portato all’esaurimento di
questo nutriente (concentrazioni inferiori al limite di quantificazione) tra maggio
e dicembre, un periodo insolitamente lungo.
Nel Bacino Sud, la circolazione ha determinato una distribuzione
verticale di TP pressoché omogenea su tutta la colonna d’acqua a febbraio e
marzo (valori compresi tra 41 e 54 µg P L-1
a Melide e tra 32 e 40 µg P L-1
a
Figino). In seguito l’andamento delle concentrazioni si è differenziato secondo
la profondità. Nello strato trofogeno, come nel Bacino Nord, le concentrazioni
di TP e RP sono diminuite e sono state in calo o stabili fino a ottobre. Nello
strato trofolitico, le concentrazioni di fosforo hanno incominciato ad aumentare
a partire dalla seconda metà di giugno, quando l’ossigeno è sceso sotto i ~2 mg
L-1
, favorendo la solubilità del fosforo reattivo.
Il programma di risanamento trofico del Lago di Lugano si è posto
l’obiettivo di riportare le concentrazioni nel lago a valori ≤30 µg P L-1
,
corrispondenti alla soglia tra condizioni mesotrofiche ed eutrofiche [13]. Nel
2013, le concentrazioni di TP nello strato trofogeno durante il periodo di
rimescolamento delle acque (febbraio-marzo, quando questo strato si ricarica di
nutrienti) sono state compatibili con questo obiettivo a Gandria (29 µg P L-1
),
mentre sono state più elevate a Melide (52 µg P L-1
) e Figino (34 µg P L-1
).
5.9. Silicati reattivi
L’andamento mensile delle concentrazioni di silice reattiva (Fig. 5.9.1) presenta
forti analogie con l’andamento del fosforo totale. Come il TP, questo nutriente è
stato pressoché esaurito (concentrazioni ≤0.2 mg Si L-1
) nello strato trofogeno a
causa dell’assimilazione da parte di fitoplancton (diatomee) durante parte del
periodo vegetativo (Gandria: giugno-novembre; Melide: giugno-settembre;
Figino: giugno-luglio).
5.10. Ferro, manganese, solfuro e metano
Concentrazioni consistenti di ferro, manganese, solfuro e metano sono state
riscontrate durante tutto l’anno negli strati profondi (~>150 m) del Bacino Nord,
dove le acque sono state continuativamente anossiche (Figure 5.10.1-3). Nel
Bacino Sud, concentrazioni di queste sostanze sono state rilevate prima della
circolazione invernale, e successivamente da giugno in avanti, quando i
sedimenti sono diventati anossici. Inoltre, solfuro e ferro sono stati riscontrati
quasi solo a Melide. Il metano (non rappresentato), è stato riscontrato in
concentrazioni ≤ 2.30 mg L-1
a Gandria (dati disponibili per otto mesi), ≤ 2.07
mg L-1
a Melide e ≤ 1.56 mg L-1
a Figino.
38
Tabella 5.4.1 Lago di Lugano, 2013: Componenti del bilancio termico mensile
nei tre sottobacini lacustri [MJ m-2
g-1
]
Qs=radiazione solare globale (onda corta); Qr=radiazione solare riflessa (onda corta);
Qb=scambio radiazione ad onda lunga; Qn=Qs-Qr-Qb=radiazione netta; Qh=scambio termico per
conduzione; Qe=scambio termico per evaporazione (o condensazione), calcolato secondo [14];
R=Rapporto di Bowen; Qt=calore scambiato ogni mese dal bacino, calcolato a partire dalle
variazioni di temperatura rilevate nel lago.
Per i metodi, si veda [15].
Gandria Qs Qr Qse Qb Qn Qe Qh R Qt
Gen 5.27 0.74 4.53 6.05 -1.52 2.63 0.88 0.33 -6.08
Feb 8.55 0.94 7.61 6.09 1.52 3.06 1.03 0.34 -2.49
Mar 10.20 0.92 9.28 4.78 4.50 1.58 -0.04 -0.03 2.48
Apr 14.00 1.12 12.88 3.17 9.71 0.47 -1.07 -2.30 9.93
Mag 17.02 1.19 15.83 3.87 11.96 3.08 -0.18 -0.06 4.57
Giu 24.36 1.71 22.66 5.72 16.94 7.32 0.53 0.07 13.10
Lug 24.45 1.71 22.74 5.41 17.33 7.52 0.42 0.06 4.56
Ago 21.17 1.48 19.69 6.84 12.85 10.63 1.39 0.13 -0.91
Set 15.47 1.39 14.07 6.53 7.54 7.55 1.51 0.20 -2.42
Ott 5.62 0.56 5.05 4.85 0.21 3.88 1.58 0.41 -7.02
Nov 5.27 0.69 4.59 7.21 -2.63 5.61 2.73 0.49 -8.99
Dic 4.67 0.70 3.97 7.26 -3.29 3.01 1.47 0.49 -6.96
Melide Qs Qr Qse Qb Qn Qe Qh R Qt
Gen 5.27 0.74 4.53 5.92 -1.39 2.58 0.76 0.29 -5.26
Feb 8.55 0.94 7.61 6.10 1.51 3.20 1.08 0.34 -1.31
Mar 10.20 0.92 9.28 4.84 4.44 1.72 0.03 0.02 1.66
Apr 14.00 1.12 12.88 3.24 9.63 0.57 -1.05 -1.85 9.38
Mag 17.02 1.19 15.83 4.03 11.80 3.51 -0.01 0.00 5.25
Giu 24.36 1.71 22.66 7.03 15.62 11.86 2.13 0.18 8.73
Lug 24.45 1.71 22.74 5.67 17.07 8.65 0.70 0.08 4.32
Ago 21.17 1.48 19.69 7.38 12.30 13.07 2.08 0.16 0.25
Set 15.47 1.39 14.07 6.65 7.43 8.20 1.70 0.21 -5.57
Ott 5.62 0.56 5.05 4.78 0.27 3.90 1.57 0.40 -4.10
Nov 5.27 0.69 4.59 6.99 -2.40 5.37 2.52 0.47 -7.45
Dic 4.67 0.70 3.97 7.06 -3.09 2.87 1.29 0.45 -5.42
Figino Qs Qr Qse Qb Qn Qe Qh R Qt
Gen 5.27 0.74 4.53 5.86 -1.33 2.54 0.69 0.27 -3.94
Feb 8.55 0.94 7.61 6.05 1.56 3.19 1.04 0.32 -1.55
Mar 10.20 0.92 9.28 4.74 4.54 1.63 -0.09 -0.06 2.53
Apr 14.00 1.12 12.88 3.30 9.58 0.65 -1.02 -1.57 8.35
Mag 17.02 1.19 15.83 4.20 11.63 3.90 0.18 0.05 4.84
Giu 24.36 1.71 22.66 6.71 15.95 10.92 1.75 0.16 7.48
Lug 24.45 1.71 22.74 6.06 16.68 10.10 1.11 0.11 4.52
Ago 21.17 1.48 19.69 7.56 12.13 14.01 2.33 0.17 0.80
Set 15.47 1.39 14.07 6.54 7.53 8.05 1.62 0.20 -2.57
Ott 5.62 0.56 5.05 4.81 0.24 4.04 1.63 0.40 -6.46
Nov 5.27 0.69 4.59 6.87 -2.28 5.21 2.39 0.46 -6.91
Dic 4.67 0.70 3.97 6.86 -2.90 2.65 1.08 0.41 -6.66
39
Fig. 5.1.1 Lago di Lugano, 2013: andamento dei valori di trasparenza (misurati
con il disco di Secchi).
42
-5
0
5
10
15
20
G F M A M G L A S O N D
GANDRIA
QnQe+Qh
Flu
sso
di calo
re [
MJ m
-2 d
-1]
-Qt-Qt +Qt
-5
0
5
10
15
20
G F M A M G L A S O N D
MELIDE
Qn Qe+Qh
Flu
sso
di calo
re [
MJ m
-2 d
-1]
-Qt-Qt +Qt
-5
0
5
10
15
20
G F M A M G L A S O N D
FIGINO
Qn Qe+Qh
Flu
sso
di calo
re [
MJ m
-2 d
-1]
-Qt-Qt +Qt
Fig. 5.4.1 Lago di Lugano, 2013: bilancio termico.
Qn rappresenta la radiazione netta assorbita dall’acqua, Qh lo scambio di calore con l’atmosfera
per conduzione e Qe lo scambio di calore per evaporazione (vedi Tabella 5.4.1.). Quando
Qn>Qh+Qt, il lago acquista calore, ovvero Qt (calore scambiato dal lago) è positivo. Quando
Qn<Qh+Qt, il lago perde calore.
43
Fig. 5.4.2 Lago di Lugano, 2013: andamento dei flussi di calore in profondità e
nel tempo [MJ m-2
d-1
].
44
Fig. 5.5.1 Lago di Lugano, 2013: andamento dell’ossigeno disciolto in
profondità e nel tempo [mg O2 L-1
].
46
Fig. 5.6.2 Lago di Lugano, 2013: andamento della conducibilità specifica a
20°C in profondità e nel tempo [µS cm-1
].
48
Fig. 5.7.1 Lago di Lugano, 2013: andamento della concentrazione dell’azoto
nitrico in profondità e nel tempo [mg N L-1
].
49
Fig. 5.7.2 Lago di Lugano, 2013: andamento della concentrazione dell’azoto
ammoniacale in profondità e nel tempo [mg N L-1
].
50
Fig. 5.7.3 Lago di Lugano, 2013: andamento della concentrazione dell’azoto
nitroso in profondità e nel tempo [µg N L-1
].
51
Fig. 5.7.4 Lago di Lugano, 2013: andamento della concentrazione dell’azoto
totale in profondità e nel tempo [mg N L-1
].
52
Fig. 5.8.1 Lago di Lugano, 2013: andamento della concentrazione del fosforo
reattivo in profondità e nel tempo [µg P L-1
].
53
Fig. 5.8.2 Lago di Lugano, 2013: andamento della concentrazione del fosforo
totale in profondità e nel tempo [µg P L-1
].
54
Fig. 5.9.1 Lago di Lugano, 2012: andamento della concentrazione della silice
reattiva in profondità e nel tempo [mg Si L-1
].
55
Fig. 5.10.1 Lago di Lugano, 2013: andamento della concentrazione del ferro
disciolto in profondità e nel tempo [µg L-1
].
56
Fig. 5.10.2 Lago di Lugano, 2013: andamento della concentrazione del
manganese disciolto in profondità e nel tempo [µg L-1
].
57
Fig. 5.10.3 Lago di Lugano, 2013: andamento della concentrazione del solfuro
in profondità e nel tempo [mg L-1
].
58
6. INDAGINI SUL FITOPLANCTON
6.1. Struttura dei popolamenti
Nel corso del 2013 è continuata la raccolta dei campioni di fitoplancton nelle tre
stazioni principali del lago (Gandria, Melide, Figino) secondo le modalità
previste dal programma triennale. I campionamenti sono stati eseguiti con
frequenza mensile durante tutto l'anno, e quindicinale durante il periodo
primaverile, caratterizzato da una rapida successione dei popolamenti algali.
Complessivamente in ogni stazione sono stati raccolti ed analizzati 16 campioni
integrali sulla colonna d'acqua compresa tra 0 e 20 m.
L’evoluzione stagionale del popolamento fitoplanctonico ha presentato
differenze significative tra i due bacini del lago, sia riguardo alla composizione
tassonomica, sia riguardo alla successione temporale delle specie predominanti.
In generale i valori di densità rilevati nel 2013 si sono mantenuti su livelli
modesti, e soltanto poche specie hanno fatto registrare punte di sviluppo
superiori agli anni precedenti.
L’inizio dell’anno è stato caratterizzato, soprattutto nel bacino sud, da un
consistente popolamento di cianoficee filamentose, che aveva iniziato a
manifestarsi già nel tardo autunno dell’anno precedente nel bacino nord e nella
stazione di Melide [16]. In seguito, come di consueto, il periodo vegetativo ha
preso avvio con lo sviluppo dei gruppi tassonomici tipicamente primaverili, con
prevalenza di forme piccole (diatomee centriche, criptoficee) accompagnate da
diatomee pennate di grosse dimensioni: i valori di densità più elevati sono però
stati raggiunti solo nel corso del mese d’aprile, con un certo ritardo rispetto ad
altri anni. Durante la successiva fase di chiarificazione delle acque (maggio) e
fino a giugno si è osservata in tutto il lago un’importante fase di crescita di
diatomee pennate coloniali, favorita dall’elevato apporto idrico dei corsi
d’acqua tributari nei mesi di aprile e maggio (cfr. Tab. 3.1.1), che ha contribuito
a rifornire le acque lacustri di sostanze nutrienti (in particolare di silice reattiva).
Con l’avvento dell’estate si è registrata una generale ripresa di cianoficee
filamentose (negli strati più profondi dell’epilimnio), di cloroficee coloniali, di
xantoficee e di crisoficee (entrambi quest’ultime soprattutto nel bacino sud); il
periodo estivo ha evidenziato valori di densità modesti per il gruppo
tradizionalmente predominante (cloroficee), fatta eccezione per le punte fatte
registrare da alcune specie clorococcali di piccole dimensioni. L’ultimo
trimestre dell’anno è stato contraddistinto da modesti valori di densità per tutti i
gruppi tassonomici, ad eccezione delle criptoficee, che si sono mantenute
costantemente su buoni livelli durante tutto l’anno, e per una breve fase di
sviluppo delle diatomee centriche.
L’analisi dei principali gruppi tassonomici nel 2013 ha evidenziato per le
cianoficee un marcato calo nel bacino nord, un leggero calo a Figino, ed una
sostanziale stabilità a Melide. In tutto il lago è venuto a mancare il contributo
dei popolamenti di croococcali, mentre i valori di densità più elevati sono stati
raggiunti duante il mese d’agosto dalla specie filamentosa Limnothrix sp.. Oltre
ad essa le forme filamentose sono risultate particolarmente abbondanti sia
all’inizio dell’anno con Planktothrix rubescens (in gennaio nel bacino sud, in
marzo in quello nord), sia durante l’intero periodo estivo con Aphanizomenon
59
flos-aquae (in giugno nel bacino sud, in giugno-luglio in quello nord), con
Pseudanabaena catenata (in agosto nel bacino sud) e nuovamente con
Planktothrix rubescens (in agosto nel bacino sud, in settembre in quello nord). Il
rapido consumo dei nutrienti nello strato trofogeno, evidente già a partire da
maggio-giugno in entrambi i bacini campionati (cfr. Fig. 5.8.1), contribuendo a
limitare fortemente la crescita del fitoplancton negli strati superficiali, e di
conseguenza aumentando la profondità di penetrazione della radiazione
luminosa, ha evidentemente creato in prossimità del metalimnio condizioni di
crescita particolarmente favorevoli per questo tipo di organismi, come
confermato dai rilevamenti della clorofilla e della torbidità lungo il profilo
verticale della colonna d’acqua (cfr. Figg. 6.3.1 e 6.3.2).
Come di consueto, le diatomee hanno rappresentato la componente
predominante nel corso del periodo primaverile, dapprima prevalentemente con
specie centriche (marzo-aprile) e quindi con specie pennate (aprile-maggio). Fra
le centriche sia le specie più piccole (Stephanodiscus parvus/minutulus) che
quelle coloniali di grosse dimensioni (Alaucoseria islandica ssp. helvetica) sono
rimaste su livelli decisamenti modesti in tutto il lago. Fra le specie pennate,
accanto ad Asterionella formosa che ha avuto la fase di massimo sviluppo in
aprile (più marcata nel bacino sud), ha confermato il suo ruolo predominante
(anche se in misura minore rispetto all’anno precedente) Fragilaria crotonensis,
presente in tutto il lago in quantitativi molto elevati da maggio a giugno. Infine,
nel corso del mese di novembre, si è registrata a Gandria una breve ripresa delle
diatomee centriche tramite la specie Cyclotella ocellata.
Analogamente a quanto registrato negli ultimi anni, è risultato molto contenuto
il popolamento delle cloroficee, la cui fase principale di sviluppo si manifesta
nel periodo estivo: valori di densità degni di nota sono stati registrati
unicamente dalla specie tetrasporale Gemellicystis neglecta (a giugno-luglio, in
tutto il lago) e da altre specie clorococcali di piccole dimensioni: Didymocystis
sp. e Monoraphidium contortum (ad agosto in tutto il lago), Kirchneriella
contorta (ad agosto nel bacino sud, agosto-settembre nel bacino nord), e
Tetraëdron minimum (ad agosto nel bacino sud).
In forte crescita è invece risultato il gruppo delle criptoficee, che hanno avuto
nel genere Rhodomonas il loro principale rappresentante primaverile (ad aprile
nel bacino nord, marzo-aprile in quello sud), e dai generi Cryptomonas e
Rhodomonas in luglio, unicamente nella stazione di Gandria. Oltre a questi
momenti di forte sviluppo, anche nei mesi restanti i valori di densità si sono
mantenuti costantemente su buoni livelli.
Per quanto concerne le coniugatoficee si segnalano segnali di ripresa per la
specie filamentosa Mougeotia sp. (a giugno in tutto il lago, a settembre nel
bacino sud), mentre le xantoficee, con la specie filamentosa Tribonema sp.,
hanno fatto registrare la loro massima fase di sviluppo nel corso del mese di
giugno, confermando durante la loro breve comparsa le elevate punte di densità
degli ultimi anni (>106 cell. l
-1) unicamente nel bacino sud.
Fra i restanti gruppi, mentre le peridinee si sono mantenute su livelli
generalmente modesti, le crisoficee hanno fatto registrare in luglio una breve
punta di sviluppo con Dinobryon divergens, che nelle stazioni del bacino sud, in
particolare a Figino, ha raggiunto valori di densità considerevoli.
60
La tabella 6.1., che riporta i valori di densità delle principali specie
fitoplanctoniche nel corso del 2013, illustra in modo sintetico le analogie e le
differenze più significative fra le tre stazioni campionate, sia sotto l’aspetto
della composizione tassonomica che della successione cronologica.
Tab. 6.1. Lago di Lugano, 2013: sviluppo delle principali specie di fitoplancton nello
strato 0-20 m (densità in 106 cellule l
-1).
GANDRIA MELIDE FIGINO gennaio Planktothrix rubescens (20.7) Planktothrix rubescens (13.8)
marzo Planktothrix rubescens (18.8)
Stephanodiscus parvus/min. (1.4)
Stephanodiscus parvus/min. (2.2)
Aulacoseria islandica helv. (0.2)
Cyclotella radiosa (0.1)
Rhodomonas (0.8)
Stephanodiscus parvus/min. (3.0)
Aulacoseria islandica helv. (0.2)
Cyclotella radiosa (0.1)
Rhodomonas (0.4)
aprile Stephanodiscus parvus/min. (1.1)
Aulacoseria islandica helv. (0.6)
Asterionella formosa (0.5)
Rhodomonas (3.2)
Stephanodiscus parvus/min. (0.8)
Aulacoseria islandica helv. (0.4)
Asterionella formosa (1.4)
Rhodomonas (4.1)
Stephanodiscus parvus/min. (2.1)
Aulacoseria islandica helv. (0.6)
Asterionella formosa (1.9)
Rhodomonas (2.5)
maggio Fragilaria crotonensis (1.7) Fragilaria crotonensis (1.2) Fragilaria crotonensis (1.2)
giugno Aphanizomenon flos-aquae (1.9)
Fragilaria crotonensis (2.1)
Gemellicystis neglecta (0.3)
Mougeotia sp. (0.1)
Aphanizomenon flos-aquae (2.5)
Fragilaria crotonensis (1.0)
Asterionella formosa (0.2)
Gemellicystis neglecta (1.2)
Tribonema sp. (1.5)
Mougeotia sp. (0.1)
Aphanizomenon flos-aquae (1.9)
Fragilaria crotonensis (1.3)
Asterionella formosa (0.3)
Gemellicystis neglecta (0.8)
Tribonema sp. (1.3)
Mougeotia sp. (0.1)
luglio Aphanizomenon flos-aquae (8.6)
Gemellicystis neglecta (0.7)
Rhodomonas (1.0)
Cryptomonas (0.5)
Dinobryon divergens (0.7)
Dinobryon divergens (2.1)
agosto Limnothrix sp. (37.2)
Didymocystis sp. (0.2)
Monoraphidium contortum (0.1)
Kirchneriella contorta (0.1)
Limnothrix sp. (31.7)
Planktothrix rubescens (22.2)
Pseudanabaena catenata (14.0)
Didymocystis sp. (6.4)
Monoraphidium contortum (2.3)
Kirchneriella contorta (1.0)
Tetraëdron minimum (0.5)
Limnothrix sp. (18.2)
Planktothrix rubescens (20.6)
Pseudanabaena catenata (9.7)
Didymocystis sp. (4.7)
Monoraphidium contortum (3.0)
Kirchneriella contorta (0.6)
Tetraëdron minimum (0.3)
settembre Planktothrix rubescens (11.5)
Kirchneriella contorta (1.8)
Mougeotia sp. (0.1) Mougeotia sp. (0.3)
novembre Cylotella ocellata (0.8)
6.2. Variazioni della biomassa
Nella figura 6.2.1. è rappresentata la successione temporale dei valori di
biomassa algale presente nello strato 0-20 m nel corso dell’anno 2013. Il
contributo dei principali gruppi tassonomici è deducibile dalle singole curve
cumulate, la superiore delle quali corrisponde al valore totale (peso fresco da
biovolume).
I valori di biomassa media annua (Gandria: 1.30; Melide: 1.69; Figino: 1.54
g m-3
) sono risultati in media con quelli degli anni precedenti nel bacino nord,
ma in netto rialzo nel bacino sud. Determinanti ai fini di questa tendenza sono
risultati i popolamenti delle criptoficee e delle cianoficee: a fronte di un netto
incremento in tutto il lago delle prime (che a Gandria hanno raggiunto il valore
più elevato dell’intero trentennio d’indagine), per le seconde si è registrato un
forte calo nel bacino nord, ed un ulteriore incremento in quello sud.
61
Le curve delle tre stazioni di campionamento presentano un andamento sincrono
fino alla fine di maggio, per poi proseguire in modo diversificato nei due bacini
nel corso del secondo semestre, soprattutto in seguito alle marcate fasi di
sviluppo dei popolamenti di crisoficee (luglio), cloroficee (agosto) e cianoficee
(luglio-ottobre), nelle acque del bacino sud.
Come si può osservare dalla grafica, il contributo preponderante alla biomassa
fitoplanctonica primaverile è stato fornito congiuntamente dalle diatomee e dalle
criptoficee: le seconde, a Melide in aprile, sono risultate addirittura due volte
più abbondanti delle prime. La punta massima di biomassa del primo semestre è
stata registrata nel corso della prima metà d’aprile a Gandria (2.50 g m-3
) e
Melide (3.59 g m-3
), e due settimane più tardi a Figino (2.95 g m-3
).
Durante il secondo semestre i valori del bacino nord hanno fatto registrare una
prima punta di rilievo in giugno (diatomee), e quindi una successiva in luglio
(criptoficee), la più elevata dell’anno (3.15 g m-3
). Tra agosto e settembre le
cianoficee filamentose hanno progressivamente colonizzato gli strati epilimnici
profondi: l’incremento dei valori di biomassa rilevato dall’analisi sul campione
integrale (0-20m) non permette di evidenziare l’intensità del loro sviluppo, a
motivo della stratificazione estremamente compatta di questo popolamento
algale (cfr. Figg. 6.3.1 e 6.3.2).
Nelle stazioni del bacino sud la seconda parte dell’anno è stata caratterizzata dal
susseguirsi di importanti fasi di crescita da parte di differenti gruppi algali, che
hanno contribuito a mantenere elevati i valori di biomassa fino all’inizio
dell’autunno: in luglio le crisoficee, in agosto le cloroficee, e da agosto ad
ottobre le cianoficee.
Sotto l’aspetto della composizione percentuale della biomassa algale (valore
medio annuo, Fig. 6.2.2.), il quadro del 2013 evidenzia un generale allineamento
della frazione delle cianoficee nelle tre stazioni (Gandria 34%, Melide 36%,
Figino 28%), un calo delle diatomee, particolarmente marcato a Melide (15%)
rispetto alle altre due stazioni (21-22%), ed un forte incremento della quota
percentuale per le criptoficeee, passate a costituire in tutto il lago la seconda
frazione (23-27%). Mentre le cloroficee assieme alle coniugatoficee rimangono
stabilmente attestate attorno al 5% nel bacino nord e al 10% in quello sud, per le
crisoficee si osserva un’importante crescita percentuale nel bacino sud, in
particolare nella stazione di Figino dove in luglio sono arrivate a costituire il
55% della biomassa totale, e complessivamente quasi il 9% della biomassa
media annua.
6.3. Clorofilla
Quale fondamentale complemento nelle indagini sull’evoluzione dei popolamenti
fitoplanctonici, nel corso del 2013 sono proseguite le analisi sul contenuto di
clorofilla a nelle acque epilimniche del lago. Come di consueto i campioni d’acqua
sono stati prelevati lungo la colonna d’acqua compresa tra la superficie e 20 m, sia
a 11 profondità discrete, sia in modo integrale.
62
- Distribuzione spazio-temporale della clorofilla nel Lago di Lugano.
La figura 6.3.1. presenta le isolinee delle concentrazioni di clorofilla a, misurata
mensilmente ad undici profondità discrete tra 0 e 20 m, nelle stazioni di
Gandria, Melide e Figino. Per poter meglio seguire l’evoluzione della biocenosi
planctonica durante la fase di stagnazione estiva delle acque, dal mese di
maggio fino alla fine d’ottobre la raccolta di campioni lungo il profilo verticale
ha assunto una frequenza quindicinale.
La distribuzione spazio-temporale dei valori di clorofilla, che rispecchia
l’andamento dei popolamenti fitoplanctonici rilevato nello strato 0-20 m (cfr.
Fig. 6.2.1.), evidenzia come la fase di sviluppo primaverile, caratterizzata dal
predominio delle diatomee e delle criptoficee, abbia raggiunto la sua massima
intensità solo all’inizio d’aprile: essa è risultata breve, concentrata nei primi 10
m della colonna d’acqua, ma molto marcata, soprattutto nelle stazioni el bacino
sud. E’ durante questo momento dell’anno che le concentrazioni di clorofilla
hanno raggiunto il loro massimo negli starti superficiali (Gandria: 11; Melide:
31, Figino: 23 mg m-3
).
Il calo dei valori osservato a fine aprile nell’intero strato trofogeno,
particolarmente marcato nelle stazioni di Gandria e Melide, si è ripresentato in
misura ancora più drastica a partire dal mese di giugno negli strati superficiali di
tutto il lago (0-8 m), con valori di clorofilla che si sono mantenuti estremamente
bassi durante tutto il periodo estivo nel bacino nord, e da settembre ad ottobre
nel bacino sud.
Nello strato inferiore dell’epilimnio (8-15 m) le curve evidenziano un massiccio
sviluppo di popolamenti algali, protrattosi da giugno fino all’inizio dell’autunno.
Durante questo periodo le concentrazioni di clorofilla hanno fatto registrare il
loro massimo annuo a Gandria (prima metà di luglio, 16 mg m-3
) ed a Figino
(prima metà di agosto, 25 mg m-3
), mentre a Melide è stato misurato il secondo
valore più elevato dell’anno (seconda metà di luglio, 22 mg m-3
).
Nel corso del mese di novembre, infine, le curve dei valori rilevati nel bacino
nord (Gandria) evidenziano il segnale corrispondente alla fase di crescita del
popolamento di diatomee centriche (cfr. Tab. 6.1.1).
A titolo di confronto, nella figura 6.3.2. è riportato il dettaglio grafico delle
isolinee dei valori di torbidità lungo la colonna d’acqua dell’epilimnio (strato 0-
20 m): i dati utilizzati sono stati rilevati con frequenza quindicinale, con un
intervallo di misura di 0.5 m. Questa figura costituisce di fatto una finestra
d’ingrandimento della rappresentazione grafica dei dati rilevati sull’intera
colonna d’acqua nelle tre stazioni del lago (Fig. 5.2.1), e permette di rilevare
con maggior dettaglio la distribuzione lungo il profilo verticale del materiale
particellato, costituito in larga misura dagli organismi fitoplanctonici.
Nonostante le differenze dovute al grado di definizione della griglia dei dati
disponibili, le misure di torbidità effettuate nel corso del 2013 confermano la
successione spazio-temporale delle principali fasi di sviluppo dei popolamenti
algali: quello delle diatomee primaverili in aprile, quello delle diatomee
centriche in novembre a Gandria, ma soprattutto la massiccia colonizzazione
dell’epilimnio profondo da parte delle cianoficee filamentose durante i mesi
estivi. Riguardo a queste ultime, un’analisi ancor più dettagliata dei profili di
torbidità rilevati nelle stazioni del bacino sud (intervallo di misura 0.05 m) ha
63
permesso di evidenziare, durante i prelievi della prima settimana di settembre,
punte di torbidità fino a 67-68 ftu, e a Figino, nella terza settimana di settembre,
addirittura 107 ftu.
A questi segnali se ne possono aggiungere altri, originati dal materiale
particellato di origine biotica (calcite biogenica, detrito planctonico) o abiotica
(detrito fine alluvionale), quest’ultimo soprattutto nelle stazioni più direttamente
influenzate dall’immissione di acque da parte di importanti tributari (Cassarate e
Cuccio per Gandria; Vedeggio e Magliasina per Figino). In questo senso va
verosimilmente interpretato il segnale di torbidità presente nelle stazioni in
questione durante il mese di maggio, rilevato dopo periodi di forti
precipitazioni, mentre l’aumento di torbidità nei mesi invernali può essere
messo in relazione con i processi ossidativi delle sostanze in risospensione dagli
strati profondi durante la fase di destratificazione delle acque.
- Andamento della clorofilla a nei campioni integrali (strato 0-20 m).
Nella figura 6.3.3. sono rappresentati graficamente i valori di concentrazione
della clorofilla a nei campioni integrali, prelevati con frequenza quindicinale
durante tutto l’anno nello strato tra 0 e 20 m.
I valori misurati presentano un’elevata correlazione con le curve della biomassa
algale (Fig. 6.2.1.), a conferma della validità di questo parametro quale
indicatore complementare nello studio dei popolamenti fitoplanctonici.
Le punte primaverili, che a Gandria (10 mg m-3
) e Melide (12 mg m-3
) hanno
costituito il massimo e a Figino (9 mg m-3
) il secondo valore più elevato
dell’anno, sono risultate simili fra di loro, e piuttosto contenute rispetto agli anni
precedenti, soprattutto a Gandria. Anche le punte estive si sono situate agli
stessi livelli , pur collocandosi in momenti diversi: a Gandria in giugno e luglio
(8-9 mg m-3
), a Melide in agosto (10 mg m-3
), a Figino tra metà luglio e metà
agosto (10 mg m-3
; massimo annuo). Questo tipo di campionamento integrale
non permette invece di mettere sufficientemente in rilievo lo straordinario
sviluppo dei popolamenti algali negli strati profondi durante il mese di
settembre, come sopra descritto, a motivo dell’estrema stratificazione degli
organismi, e quindi del loro ridotto contributo quantitativo rispetto al volume
totale del campione.
I contenuti più bassi di clorofilla sono stati misurati nel bacino nord attorno a
metà maggio e metà luglio, dopo le due principali fasi di crescita algale, mentre
nel bacino sud ai margini del periodo vegetativo (febbraio e novembre).
Analogamente a quanto osservato riguardo ai massimi annui, anche le
concentrazioni medie annue di clorofilla del 2013 (Gandria: 5.0 mg m-3
,
Melide: 5.9, Figino: 5.4) hanno fatto registrare un netto calo nel bacino nord,
mentre sono solo leggermente cresciute a Melide e rimaste costanti a Figino,
risultando tutte molto vicine ai minimi assoluti dell’intero periodo
d’osservazione.
64
6.4. Produzione primaria
- Radiazione fotosintetica e strato trofogeno
La misura della radiazione fotosintetica, effettuata in continuo presso il Campus
SUPSI di Lugano-Trevano tramite un sensore aereo, e mensilmente in ognuna
delle tre stazioni di campionamento tramite un sensore subacqueo, viene
utilizzata ai fini della stima dell’attività di produzione primaria del fitoplancton.
In generale, per ottenere un buon livello di stima si richiedono condizioni
d'irraggiamento solare sufficienti durante il periodo di misura in situ: a tal
proposito risulta perciò utile confrontare le condizioni d’irraggiamento rilevate
durante le giornate di prelievo con il corrispondente valore medio mensile.
Come si può osservare dalla figura 6.4.1., durante il periodo vegetativo del 2013
si sono avute giornate di misura con valori nettamente deficitari rispetto alla
media in ogni stazione: a Gandria in aprile ed agosto, a Melide in marzo, e a
Figino in ottobre. Di conseguenza, pur considerando un certo effetto di
compensazione dovuto alle misure di produzione effettuate in giornate con
valori d’irraggiamento superiori alla media, anche quest’anno si è ripresentato il
problema dell’affidabilità del metodo di calcolo utilizzato dal 1983 ad oggi per
la stima della produzione primaria del Lago di Lugano [17], basato unicamente
su singoli valori di misura giornalieri.
Oltre alla quantità totale di radiazione fotosintetica incidente sullo specchio
d’acqua, l’attività produttiva algale dipende dalla frazione di energia che penetra
lungo la colonna d’acqua. I risultati delle misure mensili di trasmissione
percentuale della radiazione fotosintetica sul profilo verticale sono rappresentati
sotto forma d’isolinee nella figura 6.4.2., in cui il limite inferiore della zona
eufotica, definito quale profondità in cui si misura l'1% della luce superficiale
(Z1%), è evidenziato dalla linea in grassetto.
Nella stazione di Gandria la profondità di penetrazione della luce è andata
aumentando dall’inizio dell’anno fino a marzo (Z1% = 15.9 m), per poi
mantenersi piuttosto stabile per quasi tutto il periodo vegetativo (Z1% = 9.5-11.7
m), e raggiungere improvvisamente il suo massimo annuo in ottobre (Z1% = 17.3
m), in seguito alla dissoluzione dell’importante popolamento di cianoficee
stratificato in prossimità del termoclino (cfr. Fig. 6.3.1).
Nel bacino sud, dopo gli elevati di marzo (a Melide massimo annuo: Z1% = 14.3
m) si osserva una contrazione dello strato trofogeno al momento di intenso
sviluppo del fitoplancton primaverile negli strati superficiali, soprattutto nella
stazione di Melide (Z1% = 6.1 m). A Figino il valore minimo di penetrazione è
stato invece misurato nel mese di luglio (Z1% = 6.9 m), in occasione
dell’importante fase di crescita estiva delle crisoficee in tutto il bacino (cfr. Fig.
6.2.1). In seguito i valori sono andati gradatamente aumentando fino alla fine
dell’anno (a Figino massimo annuo in novembre: Z1% = 14.5 m).
Come negli anni precedenti il valore medio annuo di Z1% delle tre stazioni
campionate presenta un andamento decrescente lungo l’asse di deflusso del
lago, in accordo con il gradiente del potenziale trofico riscontrato nello strato
produttivo: i valori del 2013 (Gandria: 12.7 m, Melide: 11.2 m, Figino: 10.9
m) risultano sostanzialmente simili all’anno precedente nel bacino nord, ma in
65
netto calo in quello sud. Questa tendenza generale trova conferma nei valori di
trasparenza media annua delle acque lacustri, misurata con il disco di Secchi,
che risulta in crescita solo nel bacino nord (Gandria: 7.0 m) mentre
sostanzialmente stabile in quello sud (Melide: 6.1 m, Figino: 6.5 m), a motivo
della differente distribuzione degli organismi planctonici negli strati superiori
dell’epilimnio.
- Produzione giornaliera, mensile ed annua
Al fine di ovviare ai limiti insiti nel modello finora impiegato (legati, come
detto, in particolare alle condizioni d'irraggiamento non ottimali durante il
periodo di misura in situ), ma anche nell’ottica di disporre di un metodo di
valutazione più accurato di questo importante parametro trofico, nel corso di
quest’anno è stato sviluppato, sulla base dei lavori di Eilers & Peeters [18] e
Walsby [19] un nuovo modello di calcolo che stima la produzione primaria
giornaliera, mensile e annuale a partire dagli stessi 12 rilevamenti mensili di
produzione primaria (valori orari, rilevati durante il periodo d’esposizione ad 11
profondità nello strato 0-20 m). Alla rata di produzione oraria viene inoltre
combinata una serie di parametri ad essa correlati (coefficiente di estinzione
della luce, concentrazione di clorofilla a, temperatura dell’acqua, radiazione
globale, velocità del vento, latitudine) misurati nella (o nei pressi della) stazione
di misura. In sintesi, il modello usa i profili di produzione istantanea per
derivare funzioni matematiche che descrivono la relazione tra produzione
primaria, biomassa algale e radiazione fotosinteticamente attiva (PAR). Tramite
interpolazione lineare delle variabili utilizzate il modello fornisce una stima dei
valori di produzione per ogni metro di profondità tra 0 e 20 m, e per ogni ora
dell’anno. I valori mensili (e annui) così ottenuti consentono di descrivere in
molto più dettagliato e verosimile l’effettiva entità dei processi fotosintetici
nello strato produttivo del lago.
Nella Fig. 6.4.3. è riportato l'andamento dell'attività fotosintetica del
fitoplancton, rilevata mensilmente nelle tre stazioni principali del lago nel corso
del 2013. Sulla base delle misure effettuate in situ sono stati calcolati, con i due
metodi menzionati, sia il valore giornaliero di produzione primaria,
corrispondente alla rata d'assimilazione del carbonio per unità di superficie
lacustre (linea continua, g C m-2
d-1
), sia quello della produttività all'interno
dello strato trofogeno, corrispondente alla rata d'assimilazione del carbonio per
unità di volume (linea tratteggiata, g C m-3
d-1
). Quest'ultimo dato permette di
confrontare ambienti trofici differenti in quanto indipendente dallo spessore
dello strato produttivo.
Il confronto delle curve dei valori mensili ottenuti applicando i due modelli di
calcolo permette di evidenziare una buona coincidenza degli stessi nel caso in
cui le misure sono state effettuate in condizioni d’irraggiamento favorevoli, ma
anche forti scarti nel caso contrario, sia a motivo di un irraggiamento deficitario
(come nel caso di agosto a Gandria e di marzo a Melide), sia di uno eccessivo
(in luglio a Gandria, in aprile a Melide). Oltre a fornire una stima del dato di
produzione più accurata, il nuovo modello si dimostra in grado di ovviare ai
limiti intrinseci del metodo di calcolo finora utilizzato.
66
Sulla base di queste considerazioni sembra quindi più appropriato analizzare
l’andamento dell’attività produttiva del fitoplancton nelle tre stazioni del lago
utilizzando i valori ottenuti tramite il nuovo modello (linea continua rossa).
Per quanto riguarda la produzione areale (linea continua), il 2013 la prima punta
si è registrata in tutto il lago a primavera inoltrata (aprile), ed è risultata più alta
nelle stazioni del bacino sud, soprattutto a Melide. In seguito, nel bacino nord i
valori si sono mantenuti costantemente elevati fino a giugno, per poi calare
progressivamente durante il secondo semestre, mentre nel bacino sud essi hanno
evidenziato dapprima un netto calo in maggio, quindi una ripresa in giugno-
luglio, (particolarmente intensa in luglio a Melide), e in netto calo a partire da
ottobre.
I valori di produttività media nello strato trofogeno calcolati con il nuovo
modello (linea tratteggiata rossa) sono risultati generalmente simili a quelli
forniti dal precedente metodo di calcolo (linea tratteggiata nera), tranne un paio
di casi di forte discrepanza, in occasione di misure effettuate in condizioni
particolari (irraggiamento nettamente superiore alla media, in aprile a Melide;
elevata attività fotosintetica negli strati profondi, in luglio a Gandria). Le curve
della produttività (nuovo modello) presentano un andamento più regolare e
monotono a Gandria (in crescita fino ad aprile, in calo da agosto) rispetto alle
stazioni del bacino sud, dove si possono distinguere due momenti di maggior
attività (aprile e luglio-agosto).
Complessivamente il 2013 ha fatto registrare, per quanto concerne i parametri di
produzione, un forte incremento rispetto all’anno precedente nella stazione di
Melide, ed un calo in quella di Gandria. In generale il livello trofico dei due
bacini lacustri si conferma in crescita lungo l’asse di deflusso, sia per quanto
riguarda il dato di produzione areale, sia per quello della produttività.
Utilizzando il nuovo modello, che permette di quantificare con maggior
accuratezza i processi fotosintetici nel corpo lacustre, i valori annui di
produzione areale risultano infatti inferiori a Gandria (409 g C m-2
a-1
) rispetto a
Melide (491 g C m-2
a-1
) ed a Figino (439 g C m-2
a-1
), analogamente a quanto
avviene per i valori di produttività (Gandria: 31.8; Melide: 46.2; Figino: 40.3
g C m-3
a-1
).
Dal confronto con i valori ottenuti con il nuovo modello, il precedente metodo
di calcolo fornisce per il 2013 una generale sottostima del dato annuo di
produzione areale (compresa tra -12% a Gandria e -18% a Figino), mentre per
quanto riguarda la produttività le differenze risultano molto contenute (tra -4% a
Figino e + 2% a Melide).
67
0
1
2
3
4
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
[ g m -3 ]
cianoficee
GANDRIA
criptoficee
altre
diatomee
cloroficee +
coniugatoficee
0
1
2
3
4
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
[ g m -3 ]
MELIDE
criptoficee
cianoficee
diatomeealtre
crisoficee cloroficee +
coniugatoficee
0
1
2
3
4
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
[ g m -3 ]
FIGINO
cloroficee +
coniugatoficeediatomee
criptoficee
altre
cianoficee
crisoficee
Fig. 6.2.1. Lago di Lugano, 2013: andamento delle biomasse cumulate del
fitoplancton (peso fresco).
68
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
MELIDE
-20
-15
-10
-5
0[m]
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
GANDRIA
-20
-15
-10
-5
0[m]
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
FIGINO
-20
-15
-10
-5
0[m]
2.5
5
5
10
10
5
5
20
2.5
15
10
10
5
2.5
7.5
10
5
5
10
5
5
2.5
5
5
5
5
20
15
15
15
2.5
2.5
7.5
7.5
12.5
12.5
7.5
5
7.55
10
7.5
12.5
15
20
20
12.5
2.5
5
5
5
5
5
57.5
7.515
12.5
2.5
Fig. 6.3.1. Lago di Lugano, 2013: isolinee della clorofilla a [mg m-3
]
69
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
MELIDE
-20
-15
-10
-5
0[m]
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
FIGINO
-20
-15
-10
-5
0[m]
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
GANDRIA
-20
-15
-10
-5
0[m]
3
3
3
3
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
3
4
4
6
6
3
3 3
3
3
3
86
4
4
4
4
4
4
3
6
6
4
4
6
4
4
30
5
5
6
10
55
5
5
4
3
4
4
3
10
3
5
5 5
3
3
Fig. 6.3.2. Lago di Lugano, 2013: isolinee dei valori di torbidità dell’acqua
[FTU]
70
0
5
10
15
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
FIGINO[mg m-3]
0
5
10
15
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
GANDRIA[mg m-3]
0
5
10
15
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
MELIDE[mg m-3]
Fig. 6.3.3. Lago di Lugano, 2013: andamento della clorofilla a nello strato 0-20 m
[mg m-3
].
71
GANDRIA 2013
MELIDE 2013
FIGINO 2013
cianoficee crisoficee diatomee peridinee cloroficee coniugatoficee criptoficee altre
Fig. 6.2.2. Lago di Lugano, 2013: composizione della biomassa media annua del
fitoplancton.
[ E m-2 d-1 ]
0
10
20
30
40
50
60
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic
PAR Gandria PAR Melide PAR Figino PAR medio
Fig. 6.4.1. Lago di Lugano, 2013: confronto tra i valori PAR medi mensili
(linea continua) ed i valori PAR giornalieri dei giorni di
campionamento nelle stazioni di Gandria, Melide e Figino.
72
50%
25%
10%
1%
0
5
10
15
20
gen mar mag lug set nov
[ m ] GANDRIA
50%
10%
1%
25%
0
5
10
15
20
gen mar mag lug set nov
[ m ] MELIDE
50%
25%
10%
1%
0
5
10
15
20
gen mar mag lug set nov
[ m ] FIGINO
Fig. 6.4.2. Lago di Lugano, 2013: isolinee della trasmissione della radiazione
fotosintetica [% PAR].
73
0
10
20
30
40
50
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
FIGINO
[ g Cass m-2 d-1 ] [ 10-2 g Cass m -3 d-1 ][ g Cass m-2 d-1 ] [ 10-2 g Cass m -3 d-1 ][ g Cass m-2 d-1 ] [ 10-2 g Cass m -3 d-1 ][ g Cass m-2 d-1 ] [ 10-2 g Cass m -3 d-1 ]
0
10
20
30
40
50
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
GANDRIA
[ g Cass m-2 d-1 ] [ 10-2 g Cass m -3 d-1 ]
0
10
20
30
40
50
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
MELIDE
[ g Cass m-2 d-1 ] [ 10-2 g Cass m -3 d-1 ][ g Cass m-2 d-1 ] [ 10-2 g Cass m -3 d-1 ][ g Cass m-2 d-1 ] [ 10-2 g Cass m -3 d-1 ]
Fig. 6.4.3. Lago di Lugano, 2013: andamento della produzione primaria areale
(linea continua; g Cass m-2
d-1
) e della produttività nello strato
trofogeno (linea tratteggiata; g Cass m-3
d-1
). In nero i valori calcolati con il
modello di Gächter, in rosso con il nuovo modello descritto nel testo (Eilers &
Peeters; Walsby).
74
7. INDAGINI SULLO ZOOPLANCTON
Nel corso del 2013, campionamenti di zooplancton sono stati effettuati a Gandria,
Melide e Figino—due volte al mese tra marzo e giugno, all’inizio del periodo
vegetativo, e mensilmente durante il resto dell’anno. L'analisi dei campioni ha
compreso, per i principali gruppi tassonomici, il conteggio delle singole specie e la
stima della loro biomassa [20]. Il monitoraggio si è concentrato come di consueto sullo
zooplancton da crostacei, rappresentati nel lago da cladoceri (ordine Cladocera) e
copepodi (sottoclasse Copepoda, a loro volta rappresentati da due ordini pricipali, i
ciclopoidi e i calanoidi). Per esaminare la struttura della rete trofica lacustre, i
crostacei zooplanctonici sono stati inoltre suddivisi in erbivori e carnivori. Gli erbivori
sono costituiti prevalentemente da cladoceri e copepodi calanoidi, mentre i carnivori
sono costituiti dagli stadi adulti dei copepodi ciclopoidi e dai cladoceri Bytothrephes
longimanus e Leptodora kindtii.
7.1. Densità dei popolamenti
In media, nel 2013, la densità dello zooplancton da crostacei è risultata pari a 0.94×106
individui m-2
a Gandria, 0.65×106 individui m
-2 a Melide e 0.73×10
6 individui m
-2 a
Figino. Per il Bacino Sud, queste densità sono inferiori a quelle dell’ultimo
quinquennio. Per il Bacino Nord, la densità appare in linea con quella degli anni
precedenti, ma il valore medio del 2013 è influenzato da un’eccezionale evento di
crescita del cladocero Bosmina longirostris in agosto (vedi sotto). Negli altri mesi, le
densità dei popolamenti zooplanctonici sono apparse generalmente basse anche in
questo bacino.
Nella Fig. 7.1.a è rappresentato l’andamento mensile della densità di ciascuno
dei maggiori gruppi di zooplancton. A Gandria, questo andamento ha presentato un
primo picco a maggio (1.28×106 individui m
-2), a cui hanno contribuito in modo
preponderante copepodi ciclopoidi e cladoceri, e un picco assoluto in agosto (5.5×106
individui m-2
), dovuto in gran parte all’eccezionale crescita di Bosmina. A Melide,
picchi di rilievo sono stati osservati in aprile (1.19×106 individui m
-2) e in settembre
(0.79×106 individui m
-2). Entrambi questi picchi sono da ricollegare principalmente a
sviluppi di popolamenti di copepodi ciclopoidi. A Figino si sono osservati un primo
picco in maggio (1.12×106 individui m
-2), dovuto alla crescita del popolamento di
copepodi ciclopoidi, e un secondo picco in ottobre (1.21×106 individui m
-2), al quale
hanno contribuito soprattutto cladoceri e copepodi calanoidi.
Come di consueto, i copepodi hanno costituito la frazione più abbondante dello
zooplancton da crostacei, soprattutto grazie all'elevato numero di forme larvali e
giovanili. Fra i ciclopoidi, Cyclops abyssorum è stata la specie più abbondante, seguita
da Mesocyclops leuckarti e Cyclops bohater (Tabella 7.1.1). Cyclops vicinus,
osservato per la prima volta nel lago a Melide nel 2012, è stato trovato in tutte le
stazioni, ma in densità relativamente contenute (≤ 19’000 individui m-2
). L’unico
rappresentante dei calanoidi, Eudiaptomus gracilis, è stato rilevato tutto l’anno e in
tutto il lago, con fasi di maggior sviluppo in autunno (Figino e Gandria) e un calo nei
mesi estivi (tutte le stazioni).
I cladoceri hanno presentato densità consistenti da aprile in avanti. A Gandria
si sono distinti due picchi di densità. Il primo, centrato intorno al mese di maggio, è
stato causato da Daphnia hyalina, che ha raggiunto densità pari a 0.37×106 individui
m-2
. Il secondo picco, verificatosi in agosto, è stato determinato dalla crescita di B.
longirostris, che ha raggiunto densità pari a 5.28×106 individui m
-2. Bosmina può
75
occasionalmente aggregarsi in grossi sciami; in questo caso, però, è più probabile che
l’elevata densità rifletta una fase di forte crescita popolazionale piuttosto che un
fenomeno di aggregazione locale (Prof. H. Bürgi, comunicazione personale). Nella
seconda parte dell’anno, anche Eubosmina coregonis e Diaphanosoma brachiurum
hanno mostrato sviluppi sostanziali. A Melide e Figino, i popolamenti di cladoceri
sono apparsi più stabili che nel Bacino Nord, e sono stati costituiti prevalentemente
dalla specie D. hyalina, accompagnata da Bosmina, Eubosmina e Diaphanosoma in
autunno. Il cladocero carnivoro Bytothrephes longimanus, rinvenuto nel lago di
Lugano per la prima volta nel 2012, è in crescita, anche se le densità rilevate nel 2013
restano modeste—a Gandria e Melide, in giugno, questa specie ha raggiunto densità
massime di 7’000 individui m-2
. L’altro cladocero carnivoro presente nel lago,
Leptodora kindtii, è stato rinvenuto tra maggio e dicembre, in tutte le stazioni, in
densità ≤ 13'000 individui m-2
.
7.2. Biomassa zooplanctonica
I valori medi annui di biomassa sono stati pari a 2.2 g m-2
a Gandria, 2.0 g m-2
a
Melide e 2.0 g m-2
a Figino. Come le densità, anche questi valori sono bassi rispetto ai
valori misurati in passato—per il Bacino Sud corrispondono ai minimi misurati
durante l’intero periodo d’osservazione (1983-2013).
L’andamento mensile dei valori di biomassa (Fig. 7.2.a) mostra valori ridotti
prima dell’inizio del periodo vegetativo (gennaio-inizio aprile), picchi in primavera e
nel periodo tardo-estivo/autunnale, e un calo estivo, in particolare a luglio. Il picco
primaverile si è verificato in maggio sia nel Bacino Nord (Gandria, 5.1 g m-2
) che nel
Bacino Sud (Melide, 3.9 g m-2
e Figino, 3.4 g m-2
). Il secondo picco ha raggiunto la
massima estensione in agosto nel Bacino Nord (Gandria, 6.9 g m-2
), durante la fase di
eccezionale crescita di Bosmina, e più tardi nel Bacino Sud, in settembre a Melide (2.6
g m-2
) e in ottobre a Figino (3.7 g m-2
).
In generale, i maggiori contributi alla biomassa zooplanctonica sono stati
forniti da (i) copepodi ciclopoidi (C. abyssorum) e calanoidi (E. gracilis) tra l’inizio
dell’anno e la prima metà di aprile, (ii) cladoceri (D. hyalina) e copepodi ciclopoidi
(C. abyssorum) durante il picco primaverile e il calo estivo e (iii) cladoceri (D.
hyalina, B. longirostris, Eubosmina coregonis, D. brachiurum) e copepodi calanoidi
(E. gracilis) nel periodo autunnale.
Per quel che riguarda la struttura della rete trofica, nel 2013, nelle tre stazioni
di campionamento, la componente erbivora dello zooplancton ha costituito in media
circa il 70-75% della biomassa totale (Fig. 7.2.b). Questo valore sembra in calo
rispetto al passato, e suggerisce che la tendenza verso una maggiore efficienza delle
catene trofiche del lago notata negli scorsi anni sia tuttora in corso.
76
Tabella 7.1.1 Lago di Lugano, 2013: sviluppo delle principali specie di zooplancton
da crostacei (esclusi nauplii e copepoditi I-II) nello strato 0-50 m.
Densità in 103 individui m
2.
GANDRIA
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
Cyclops abyssorum 36 70 50 127 169 74 58 56 36 21 30 42
Cyclops bohater 2 9 5 10 7 3 0 3 4 5 1 1
Cyclops vicinus 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
Thermocyclops crassus 0 0 0 2 12 1 0 0 0 0 0 0
Mesocyclops leuckarti 16 17 7 20 18 9 0 1 0 1 0 1
Eudiaptomus gracilis 25 29 6 6 12 15 4 28 116 169 53 18
Bosmina longirostris 0 0 1 2 6 3 0 5281 136 192 14 0
Eubosmina coregoni 0 0 1 2 3 1 0 25 94 39 14 1
Daphnia hyalina 2 1 2 46 381 108 10 22 23 23 37 11
Diaphanosoma brachiurum 0 0 0 0 0 0 0 1 214 239 0 0
Leptodora kindtii 0 0 0 0 6 13 0 3 5 5 2 3
Bythotrephes longimanus 0 0 0 0 0 4 1 0 0 0 0 1
MELIDE
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
Cyclops abyssorum 88 96 187 243 117 54 49 55 108 41 27 21
Cyclops bohater 5 3 27 12 7 1 2 2 3 1 0 0
Cyclops vicinus 0 0 4 4 3 0 0 0 1 0 0 0
Thermocyclops crassus 5 1 0 7 4 1 0 0 1 0 1 3
Mesocyclops leuckarti 30 19 2 28 16 3 1 4 5 0 5 0
Eudiaptomus gracilis 91 77 82 18 14 9 0 2 29 56 58 44
Bosmina longirostris 0 0 0 2 4 0 0 3 1 12 22 13
Eubosmina coregoni 0 0 0 1 2 1 0 2 3 17 16 0
Daphnia hyalina 16 12 33 148 239 79 6 103 99 46 42 37
Diaphanosoma brachiurum 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18 2 0
Leptodora kindtii 0 0 0 0 2 3 2 4 0 1 0 0
Bythotrephes longimanus 0 0 0 0 0 4 0 0 2 1 4 1
FIGINO
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
Cyclops abyssorum 58 84 76 199 190 129 77 64 151 43 44 42
Cyclops bohater 3 6 5 22 5 0 0 0 0 8 2 1
Cyclops vicinus 0 0 2 1 14 0 0 0 0 0 0 0
Thermocyclops crassus 1 0 0 11 3 0 0 0 0 0 2 0
Mesocyclops leuckarti 25 16 10 22 47 7 2 4 3 4 19 18
Eudiaptomus gracilis 25 107 30 15 7 4 0 2 33 220 133 69
Bosmina longirostris 0 0 0 1 2 0 0 1 30 75 82 16
Eubosmina coregoni 0 0 0 0 0 0 0 1 17 98 48 11
Daphnia hyalina 5 4 4 70 164 86 29 46 125 129 88 27
Diaphanosoma brachiurum 0 0 0 0 0 0 0 0 5 170 13 0
Leptodora kindtii 0 0 0 0 1 3 0 3 3 0 1 1
Bythotrephes longimanus 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0
77
Fig. 7.1.a Lago di Lugano, 2013: andamento della densità cumulata dello
zooplancton da crostacei.
78
Fig. 7.2.a Lago di Lugano, 2013: andamento della biomassa cumulata dello
zooplancton da crostacei (peso secco).
79
Fig. 7.2.b Lago di Lugano, 2013: andamento percentuale della biomassa cumulata
dello zooplancton erbivoro e carnivoro (peso secco).
80
8. CONCLUSIONI
L’andamento meteorologico del 2013 è stato per molti aspetti in linea con
le tendenze emerse nell’ultimo decennio, in cui le temperature atmosferiche
e la radiazione solare sono state superiori ai valori di riferimento pluriennali
(norme MeteoSvizzera), mentre l’attività eolica è stata relativamente debole.
Le precipitazioni sono state invece atipiche, non per la quantità cumulata
annuale, che è stata di poco superiore alla norma, ma piuttosto per
l’andamento nel tempo, in particolare con riferimento alle abbondanti piogge
cadute in maggio e nella seconda metà di dicembre. Di conseguenza, anche
le portate dei tributari sono state superiori alle medie annuali di
riferimento, e sono state all'incirca doppie rispetto alle medie mensili nei
periodi con forti precipitazioni (maggio e dicembre).
Nel 2013, la qualità chimico-fisica delle acque dei tributari e
dell’emissario del Lago di Lugano è stata sostanzialmente simile a quella
del quinquennio precedente. In generale, sebbene i corsi d’acqua siano meno
inquinati che durante primi decenni della campagna di indagine (anni 1980 e
1990), il loro risanamento resta parziale. Per esempio, il tributario Bolletta
continua a presentare un inquinamento organico cronico moderato, a cui si
aggiungono episodi di inquinamento più severi, spesso in occasione di forti
precipitazioni. Anche la Magliasina, un tributario che nell’ultimo decennio
ha avuto acque generalmente di buona qualità, ha fatto registrare un carico
organico non trascurabile, per cause che restano da chiarire. Nel Cassarate
continuano a verificarsi picchi di nitriti nei mesi più freddi (febbraio e
marzo), presumibilmente dovuti a una incompleta denitrificazione
nell’impianto di depurazione del Medio Cassarate.
La quantità di fosforo veicolata dai tributari al lago è stata simile alla media
misurata sul decennio precedente (2003-2012), a sostegno dell’idea che i
carichi esterni di questo nutriente abbiano teso a stabilizzarsi negli ultimi 10-
15 anni [16]. Attualmente, i carichi esterni di fosforo appaiono pressoché
compatibili con gli obiettivi di risanamento stabiliti per il Bacino Nord,
mentre sono ancora al di sopra degli obiettivi stabiliti per il Bacino Sud
(~+60%).
Per quanto riguarda le caratteristiche chimico-fisiche delle acque
lacustri,. il livello trofico del lago appare sostanzialmente stabile rispetto al
quinquennio precedente. Nel Bacino Nord, le concentrazioni di fosforo alla
circolazione indicano condizioni di mesotrofia—conformi, seppure di poco e
limitatamente alle acque epilimniche, agli obiettivi di risanamento del lago.
Nel Bacino Sud, tuttavia, persistono condizioni di eutrofia, soprattutto nella
stazione di Melide.
Nel 2013, i processi di rimescolamento invernale delle acque si sono svolti
come di consueto. Nel Bacino Nord, le acque si sono rimescolate fino a una
profondità di ca. 160 m, mentre nel Bacino Sud si è verificato un
rimescolamento completo. Rispetto agli anni precedenti, e malgrado
temperature atmosferiche e quantità di radiazione non dissimili da quelle
dell’ultimo decennio, il lago appare avere accumulato meno calore nel
81
Bacino Nord, e aver subito una perdita (modesta) di calore nel Bacino Sud.
Queste differenze, forse dovute a un apporto di acque fredde dai tributari
superiore alla media, potrebbe aver temporaneamente limitato il processo di
riscaldamento osservato nel lago negli ultimi quattro decenni [16].
Il quadro della biocenosi planctonica del 2013 conferma in generale le
tendenze evolutive nei due bacini, avviati entrambi verso un progressivo
avvicinamento ai livelli trofici prospettati, pur trovandosi in condizioni
strutturali e di carico esterno nettamente differenziate. I tutti i parametri
correlati con l’attività produttiva primaria, quali la biomassa algale, il tenore
di clorofilla e la penetrazione della luce nello strato trofogeno, la trasparenza
delle acque, evidenziano condizioni di crescente trofia passando dal bacino
nord a quello sud, ed una loro sostanziale similitudine nelle due stazioni del
bacino sud.
Riguardo al popolamento fitoplanctonico, le note di maggior rilievo
riguardano il forte aumento delle criptoficee in tutto il lago, a fronte del
perdurare su bassi livelli delle cloroficee clorococcali (estive): entrambi
questi due gruppi costituiscono un’importante fonte alimentare per lo
zooplancton erbivoro, e la forte crescita delle prime nel mese di luglio
potrebbe aver giocato un ruolo importante sull’eccezionale sviluppo dei
cladoceri erbivori nel mese successivo, a Gandria. Fra gli altri gruppi algali,
da sottolineare nel bacino sud il perdurare (da diversi anni ormai) di una
tendenza calante della frazione delle diatomee, a vantaggio delle cianoficee.
Notevoli fluttuazioni si osservano a livello dello sviluppo delle singole
specie predominanti, a testimonianza del livello di elevata instabilità e di
elevata dinamica dei popolamenti che caratterizzano la biocenosi pelagica
del Lago di Lugano. Una particolare menzione, infine, riguarda la
distribuzione spaziale del fitoplancton (rilevabile indirettamente dai profili
della clorofilla e della torbidità lungo la colonna d’acqua), che ha messo in
evidenza, durante i mesi estivi, situazioni di intensa stratificazione di
popolamenti algali (cianofiee filamentose) nell’epilimnio profondo (>10 m),
in concomitanza con il progressivo calo dei valori della biomassa vegetale
(clorofilla a) negli strati superficiali (0-10 m).
Il popolamento zooplanctonico ha presentato nel bacino sud valori di densità
totale in leggero ribasso o simili rispetto agli anni precedenti, ed in forte
ripresa nel bacino nord, dove però va tenuto conto del momentaneo,
straordinario sviluppo di Bosmina longirostris, in agosto. Le medie annue
della biomassa dello zooplancton da crostacei si sono mantenute su livelli
simili e modesti in tutte le stazioni, vicini a quelli dell’anno precedente a
Gandria (dove nel corso dell’ultimo quinquennio i valori si sono
progressivamente dimezzati), e in netto calo nel bacino sud rispetto al 2012.
Il popolamento di Bytothrephes longimanus, cladocero carnivoro segnalato
per la prima volta nel Lago di Lugano nel 2012, ha confermato la sua
presenza, facendo registrare in giugno, durante la fase di massimo sviluppo,
valori ancorché contenuti, pur sempre dieci volte superiori all’anno
precedente.
Alla luce delle informazioni fornite da questa ulteriore campagna d’indagine
limnologica, è possibile affermare che il Lago di Lugano si mantiene in fase di
avvicinamento verso il suo pieno recupero qualitativo, pur continuando a
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presentare elementi di evidente criticità a livello sia dei carchi esterni di
nutrienti, sia dello stato d’ossigenazione delle sue acque, sia della struttura della
rete trofica. Per avanzare lungo il cammino del progressivo risanamento del
lago si rende necessario, oltre allo sforzo di completare e gestire correttamente
la complessa rete di infrastrutture di depurazione dei carichi chimici gravanti su
di esso, un impegno altrettanto rigoroso per continuare ed incrementare le
conoscenze finora raccolte tramite la lunga serie temporale d’indagini promosse
dalla CIPAIS: esse hanno costituito la premessa indispensabile per orientare sin
dall’inizio le strategie di risanamento, e continuano ad essere determinanti
nell’ottica di una gestione corretta, anche in futuro, di questa preziosa risorsa
idrica.
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RINGRAZIAMENTI
Si ringraziano l'Ufficio federale dell'ambiente, l’Ufficio federale di meteorologia
e climatologia (MeteoSvizzera) ed i gestori degli impianti di depurazione di
Lugano, Mendrisio, Pian Scairolo e Cassarate per la cortese fornitura dei dati.
Un particolare ringraziamento va al responsabile del Laboratorio della Sezione
Protezione Aria, Acqua e Suolo (UMAM-SPAAS), dott. Giuseppe Ranieri, per
la costante collaborazione, come pure al Dott. Hans Rudolf Bürgi, per il
competente supporto nelle analisi dello zooplancton.
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BIBLIOGRAFIA
[1] ISTITUTO SCIENZE DELLA TERRA (IST), 2014. Annuario idrologico
del Cantone Ticino 2013.
[2] DODDS W.K., J.R. JONES & E.B. WELCH, 1998. Suggested
classification of stream trophic state: distributions of temperate stream
types by chlorophyll, total nitrogen, and phosphorus. Water Research 32:
1455–1462.
[3] CIPAIS (Commissione Internazionale per la Protezione delle Acque Italo-
Svizzere), 1994. Controllo dei carichi di fosforo gravanti sui corpi idrici
comuni italo-svizzeri. Gruppo di Lavoro “Interventi di risanamento”;
Gruppo di lavoro “Ricerca e stato delle acque”; Milano.
[4] GORDON N.D., T.A. MCMAHON, B.L. FINLAYSON, C.J. GIPPEL &
R.J. NATHAN, 2004. Stream Hydrology: An Introduction for Ecologists.
Wiley & Sons Ltd, Chichester.
[5] CFS (Consiglio Federale Svizzero). 1998. Ordinanza sulla protezione delle
acque.
disponibile presso: http://www.admin.ch/ch/i/rs/814_201/index.html
[6] CCME (Canadian Council of Ministers of the Environment), 2012.
Canadian environmental quality guidelines.
disponibile presso: http://ceqg-rcqe.ccme.ca/
[7] EPA (United States Environmental Protection Agency). 2012. Water
quality standards for surface waters.
disponibile presso: http://water.epa.gov/scitech/swguidance/standards/
[8] MWLAP (Ministry of Water, Land and Air Protection, Government of
British Columbia), 2001. Water Quality Criteria for Nitrogen (Nitrate,
Nitrite, and Ammonia).Overview Report.
disponibile presso:
http://www.env.gov.bc.ca/wat/wq/BCguidelines/nitrogen/
[9] BEALE E.M.L. 1962. Some uses of computers in operational research.
Industrielle Organisation 31: 27-28.
[10] CIPAIS (Commissione Internazionale per la Protezione delle Acque Italo-
Svizzere), 2011. Ricerche sull’evoluzione del Lago di Lugano. Aspetti
limnologici. Istituto scienze della Terra, Scuola Universitaria
Professionale della Svizzera Italiana.
[11] NUERNBERG G.K., 2009. Assessing internal phosphorus load -
Problems to be solved. Lake and Reservoir Management 25: 419 - 432.
[12] CIPAIS (Commissione Internazionale per la Protezione delle Acque Italo-
Svizzere), 1988. Ricerche sull’evoluzione del Lago di Lugano. Aspetti
limnologici. Laboratorio Studi Ambientali, Sezione Protezione Aria e
Acqua, Dipartimento del Territorio, Cantone Ticino.
[13] CARSON R.E. & J. SIMPSON, 1996. A Coordinator’s Guide to Volunteer
Lake Monitoring Methods. North American Lake Management Society. 96
pp.
[14] LIVINGSTONE D. & D.M. IMBODEN, 1989. Annual heat balance and
equilibrium temperature of Lake Aegeri, Switzerland. Aquatic Sciences
51: 351-369.
[15] RAGOTZKIE R.A., 1978. Heat budgets of lakes. pp. 1–19 In Lakes
Chemistry Geology Physics (A. Lerman, editore), Springer-Verlag, New
York.
85
[16] CIPAIS (Commissione Internazionale per la Protezione delle Acque Italo-
Svizzere), 2013: Ricerche sull’evoluzione del Lago di Lugano. Aspetti
limnologici. Programma quinquennale 2008-2012. Campagna 2012 e
Rapporto quinquennale 2008-2012. Istituto scienze della Terra, Scuola
Universitaria Professionale della Svizzera Italiana.
[17] GÄCHTER R., 1972. Die Bestimmung der Tagesraten der planktischen
Primärproduktion: Modelle und in-situ-Messungen. Schweiz. Z. Hydrol.
34: 211-244.
[18] EILERS P.H.C.,PEETERS J.C.H. 1988. A model for the relationship
between light intensity and the rate of photosynthesis in phytoplankton.
Ecol. Model. 42: 199-215.
[19] WALSBY, A.E. 1997. Numerical integration of phytoplankton
photosynthesis through time and depth in a water column. New
Phytologist, 136: 189–209.
[20] DUMONT H.J., I. VAN DE VELDE & S. DUMONT, 1975. The Dry
Weight Estimate of Biomass in a Selection of Cladocera, Copepoda and
Rotifera from the Plankton, Periphyton and Benthos of Continental
Waters. Oecologia 19: 75-97.
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COORDINATORE DEL PROGETTO
Dipl. sc.nat. Marco Simona limnologo
AUTORI
Dipl. sc.nat. Marco Simona limnologo
Dr. sc. nat. Fabio Lepori idrobiologo
Ing. Maurizio Pozzoni idrologo
COLLABORATORI
Dr. sc. nat. Hans Rudolf Bürgi idrobiologo
Sig. Stefano Beatrizotti tecnico
Sig. Stefano Rioggi tecnico
Sig. Christian Ciccarelli laboratorista
Sig.ra Paola Da Rold-Lanfranchi laboratorista
Sig. David Fontana laboratorista
Sig. Attilio Pirolini laboratorista
Sig. Mirko Sargenti laboratorista
Sig.ra
Claudia Sartori laboratorista
Sig.ra
Manuela Simoni laboratorista
PRELIEVO CAMPIONATORI AUTOMATICI
Sig.ra
Viviana Regazzoni
INDIRIZZO DEGLI AUTORI
ISTITUTO SCIENZE DELLA TERRA
SCUOLA UNIVERSITARIA PROFESSIONALE
DELLA SVIZZERA ITALIANA
Campus Trevano
CH - 6952 Canobbio
Tel. +41 58 666 62 00 Fax +41 58 666 62 09
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COMMISSIONE INTERNAZIONALE
PER LA PROTEZIONE DELLE ACQUE ITALO-SVIZZERE
Segretariato:
Ing. Giuseppe Amadore
c/o Regione Piemonte
Via Principe Amedeo, 17
I - 10123 Torino (Italia)
Tel: +39 011 432 16 12
Fax: +39 011 432 46 32
E-mail: [email protected]
www.cipais.org