Consiglio Nazionale delle RicercheConsiglio Nazionale delle RicercheggDipartimento Terra e AmbienteDipartimento Terra e Ambiente

Acqua e rischi per gli ecosistemi eAcqua e rischi per gli ecosistemi eAcqua e rischi per gli ecosistemi e Acqua e rischi per gli ecosistemi e la salute dell’uomola salute dell’uomo

Istituto per lo studio degli ecosistemi, VerbaniaIstituto per lo studio degli ecosistemi, VerbaniaIstituto di ricerca sulle acque RomaIstituto di ricerca sulle acque RomaIstituto di ricerca sulle acque, RomaIstituto di ricerca sulle acque, Roma

Istituto per l’inquinamento atmosferico, RomaIstituto per l’inquinamento atmosferico, RomaIstituto di scienza dell’alimentazione AvellinoIstituto di scienza dell’alimentazione AvellinoIstituto di scienza dell alimentazione, AvellinoIstituto di scienza dell alimentazione, Avellino

Relatore: Rosario MoselloRelatore: Rosario Mosello

Risorse idriche e sviluppo sostenibileRisorse idriche e sviluppo sostenibile -- Il ruolo della ricercaIl ruolo della ricercaRisorse idriche e sviluppo sostenibile Risorse idriche e sviluppo sostenibile Il ruolo della ricercaIl ruolo della ricercaRoma, 3 marzo 2009Roma, 3 marzo 2009

Climate change

Diverse pathwaysDiverse pathwaysStratospheric o one Diverse pathwaysDiverse pathways

AgroecosystemAgroecosystem

Desertification and land degradation

Stratospheric ozone depletion

UVUV productivityproductivity

Human health

AgroecosystemAgroecosystemUV exposureUV exposure

Human healthPopulation Population

displacementdisplacement

Decline in several Decline in several ecosystem servicesecosystem services

Water quantity Water quantity and safetyand safety

Altered Altered precipitationprecipitation

Biodiversity loss andt f ti Freshwater declineecosystem function Freshwater decline

Impatti ambientali con effetti sulle Impatti ambientali con effetti sulle ppacque superficialiacque superficiali

•• Impatti indiretti (effetti anche su ambienti “remoti”):Impatti indiretti (effetti anche su ambienti “remoti”):p ( )p ( )

Emissione, trasporto e rideposizione di inquinanti in atmosfera (metalli, Emissione, trasporto e rideposizione di inquinanti in atmosfera (metalli, composti dello S e dell’N sostanze organiche)composti dello S e dell’N sostanze organiche)composti dello S e dell N, sostanze organiche)composti dello S e dell N, sostanze organiche)

Variazioni climaticheVariazioni climatiche

•• Impatti diretti alle acque:Impatti diretti alle acque:•• Impatti diretti alle acque:Impatti diretti alle acque:

Scarichi domestici, agricoltura, attività zootecniche, scarichi industriali Scarichi domestici, agricoltura, attività zootecniche, scarichi industriali (fosforo, azoto, metalli, microinquinanti organici) (fosforo, azoto, metalli, microinquinanti organici)

Forme di inquinamento derivanti daiForme di inquinamento derivanti daiprocessi di combustioneprocessi di combustioneprocessi di combustioneprocessi di combustione

Emissione di inquinantiEmissione di inquinantiEmissione di inquinantiEmissione di inquinanti

b (b i di)b (b i di)organicibenzene (benzine verdi)benzene (benzine verdi)altri composti derivanti da altri composti derivanti da combustione incompletacombustione incompleta

inorganiciinorganicimetalli

ti idi idifi ti

inorganiciinorganici

composti acidi o acidificanti (NOx, SOx, NH3)

polveri

Effetto serra (CO2, CH4, CFC)

AcidificazioneAcidificazioneL’acidificazione delle acque consiste in una perdita di alcalinità L’acidificazione delle acque consiste in una perdita di alcalinità

l ff tt d li ti idi d ll’ t fl ff tt d li ti idi d ll’ t fquale effetto degli apporti acidi dall’atmosfera. quale effetto degli apporti acidi dall’atmosfera.

D’altra parte la dissoluzione di rocce carbonatiche neutralizza D’altra parte la dissoluzione di rocce carbonatiche neutralizza ppl’acidità atmosferica, permettendo alle acque superficiali di l’acidità atmosferica, permettendo alle acque superficiali di acquisire una riserva alcalina.acquisire una riserva alcalina.

Il fenomeno dell’acidificazione in Italia riguarda prevalentemente iIl fenomeno dell’acidificazione in Italia riguarda prevalentemente iIl fenomeno dell acidificazione in Italia riguarda prevalentemente i Il fenomeno dell acidificazione in Italia riguarda prevalentemente i laghi alpini d’alta quota. laghi alpini d’alta quota. Questi ambienti sono infatti caratterizzati da bacini imbriferi piccoli e Questi ambienti sono infatti caratterizzati da bacini imbriferi piccoli e

f ti d ì h il t di t ttf ti d ì h il t di t tt i li èi li ècon forti pendenze, così che il tempo di contatto acquacon forti pendenze, così che il tempo di contatto acqua--minerali è minerali è ridotto. Inoltre, in alcuni casi, il bacino imbrifero è interamente ridotto. Inoltre, in alcuni casi, il bacino imbrifero è interamente costituito da graniti o gneiss, con potere tampone modesto o nullo.costituito da graniti o gneiss, con potere tampone modesto o nullo.costituito da graniti o gneiss, con potere tampone modesto o nullo.costituito da graniti o gneiss, con potere tampone modesto o nullo.

Le variazioni a Le variazioni a ii 200

240

SO4=

meq m-2 y-1

lungo lungo terminetermine160

200 SO4

80

120

70

80

LPI

40 H+

50

60

eq l-1

)

01978 1983 1988 1993 1998 2003 2008

30

40

SO4= (µ

e

6 8

7.2

LPI

20

30

LPS6.4

6.8 LPI

101984 1988 1992 1996 2000 2004 2008

5 6

6.0pH LPS

5.2

5.6

4.81984 1988 1992 1996 2000 2004 2008

200meq m-2 y-1

120

160

NH4+

80

120

NO3-

40

6001978 1983 1988 1993 1998 2003 200850

60

40

µeq

l-1)

LPI30N

O3- ( LPI

10

20 LPS

101984 1988 1992 1996 2000 2004 2008

Programma Nazionale Integrato per Programma Nazionale Integrato per il controllo degli Ecosistemiil controllo degli Ecosistemiil controllo degli Ecosistemi il controllo degli Ecosistemi

ForestaliForestali

2050205011401140 640640770770

A cielo apertoA cielo aperto520520

840840

SottochiomaSottochioma(eq ha(eq ha--11 aa--11))

Carichi di azotoCarichi di azoto

14201420 12501250 760760770770

11301130860860

10301030 14701470 17901790 12301230840840

1390139011501150

12901290

19 10101010

860860

191940194012701270

11501150

10101010

490490

960960 1919401940

780780870870

650650 700700

610610590590

900900710710

620620 990990

400400910910 390390520520400400750750

910910 390390910910

520520

media periodo 1998-2007media periodi più brevi

B i d l Fi PBacino del Fiume Po

Maggiore

Como

Lugano

GardaIseo

MILANO

VENEZIA

PoPo

PoTORINO

anea

n

Po

Me d

i ter r

ase

a

Mediterraneansea

Nsea

Arricchimento di azoto Arricchimento di azoto delle acque superficialidelle acque superficialidelle acque superficialidelle acque superficiali

L. Garda1000

L. GardaL. IseoL. ComoL Maggiore

600

800

g N

l -1

L. Maggiore

400

600

ati

µg

200Nitr

a

01950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Potenziali effetti delle variazioni climatiche Potenziali effetti delle variazioni climatiche t t l t iù l t i i iù itit t l t iù l t i i iù iti-- temperature leggermente più elevate, inverni più mititemperature leggermente più elevate, inverni più miti

e diverso regime degli afflussi idricie diverso regime degli afflussi idrici

Temperature più elevate negli strati d’acqua ove avviene la produzione, Temperature più elevate negli strati d’acqua ove avviene la produzione, con con una possibile intensificazione dei fenomeni biologici, modifiche nella una possibile intensificazione dei fenomeni biologici, modifiche nella p gp gsuccessione stagionale delle specie e possibili comparse di fioriture algalisuccessione stagionale delle specie e possibili comparse di fioriture algali

Minore frequenza degli eventi di completa circolazione delle acque, con la Minore frequenza degli eventi di completa circolazione delle acque, con la formazioni di uno strato segregato per lunghi periodi di tempo, con anossia e formazioni di uno strato segregato per lunghi periodi di tempo, con anossia e sviluppo di sostanze riducenti (ammonio idrogeno solforato metano)sviluppo di sostanze riducenti (ammonio idrogeno solforato metano)sviluppo di sostanze riducenti (ammonio, idrogeno solforato, metano)sviluppo di sostanze riducenti (ammonio, idrogeno solforato, metano)

Variazioni nell’idrologia dei tributari, determinate da un diverso regime delle Variazioni nell’idrologia dei tributari, determinate da un diverso regime delle a a o e d o og a de bu a , de e a e da u d e so eg e de ea a o e d o og a de bu a , de e a e da u d e so eg e de eprecipitazioni, con eventi meno frequenti e più intensiprecipitazioni, con eventi meno frequenti e più intensi

Modificazioni nella struttura delle comunita' litorali, determinate da fluttuazioni Modificazioni nella struttura delle comunita' litorali, determinate da fluttuazioni più' marcate dei livelli del lagopiù' marcate dei livelli del lago

16001600

Contenuto caloricoContenuto calorico

15001500

16001600ComoComo

14001400

15001500

 m m‐‐22

13001300

14001400

MJ

MJ

12001200

13001300

MaggioreMaggiore

11001100

12001200

IseoIseo

10001000

11001100

Garda

900900

10001000

1950

1952

1954

1956

1958

1960

1962

1964

1966

1968

1970

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

900900

Ossigeno disciolto (200 m fondo) al mescolamento primaverile

Garda IseoComo LuganoM i (200 m - fondo) al mescolamento primaverile

12Maggiore

10

6

8

g L-1

)

4

6

(mg

2

01960 1970 1980 1990 2000 2010

AnabaenaAnabaenalemmermanniilemmermannii

PlanktothrixPlanktothrixrubescens/ag.rubescens/ag.

MicrocystisMicrocystisaeruginosa/floaeruginosa/flo

ss--aquaeaquae

AphanizomenonAphanizomenonflosflos--aquaeaquae

A b l iiA b l ii

SITUA

SITUA

GardaGarda 1990 (1990(1990--1992)1992)

IseoIseo 1997 1998

Fioriture di cianobatteri nei Fioriture di cianobatteri nei laghi profondi sudalpini nellaghi profondi sudalpini nelAnabaena lemmermanniiAnabaena lemmermannii

AZIO

NE A

LA

ZION

E AL

ComoComo anni ‘80

laghi profondi sudalpini nel laghi profondi sudalpini nel corso degli ultimi 30 anni corso degli ultimi 30 anni

L 2004L 2004

LuganoLugano (1980(1980--85)85) (1999)(1999)

MaggioreMaggiore

Planktothrix rubescensPlanktothrix rubescensgggg

Salmaso, 2005. Fioriture di cianobatteri nei laghi profondi dell’Italia settentrionale. IstitutoSuperiore di Sanità, Rapporti ISTISAN 05/29: 30-48.

AnabaenaAnabaena PlanktothrixPlanktothrix MicrocystisMicrocystis AphanizomenonAphanizomenonAnabaenaAnabaenalemmermanniilemmermannii rubescens/agrubescens/ag

..aeruginosa/flosaeruginosa/flos

--aquaeaquae

AphanizomenonAphanizomenonflosflos--aquaeaquae

GardaGarda 1990 (1990-1992) SS

Microcystis aeruginosa Microcystis aeruginosa IseoIseo 1997 1998 2006

SITUA

ZION

SITUA

ZION

ugan

o)

ugan

o) ComoComo 2006 anni ‘80

LuganoLugano (1980(1980--85)85) (2006) (1999)(1999)

NE A

L 200N

E AL 200

Aphanizomenon flosAphanizomenon flos--aquaeaquae

(Lu

(Lu

MaggioreMaggiore 2005-2008

0808

Fioritura di Microcystisyflos-aquae nel Lago diLugano (26/10/2006)

Fioritura di Microcystisaeruginosa nel Lago diaeruginosa nel Lago diIseo (12/10/2006)

Ecosistemi acquatici sotterraneiPiù dell’80% delle acque dolci disponibili alPiù dell 80% delle acque dolci disponibili al mondo sono sotterranee

Sono abitate da molte speciestigofile e stigossene che nedipendono per la lorop psopravvivenza, soprattuttonelle fasi giovanili ed inconseguenza di stressconseguenza di stressambientali (siccità,inquinamento etc.).

Ospitano una fauna ricca e diversificata conOspitano una fauna ricca e diversificata, conspecie altamente specializzate alla vita in habitatsotterranei (stigobionti)

giuseppe messana@ise cnr itgiuseppe.messana@ise.cnr.it

Fitodepurazione: alcune applicazioniFitodepurazione: alcune applicazioni

•• FitoFito stabilizzazione dei fanghi biologicistabilizzazione dei fanghi biologici (P tt ISE(P tt ISE AA•• FitoFito--stabilizzazione dei fanghi biologici stabilizzazione dei fanghi biologici (Progetto ISE(Progetto ISE--Acque Acque SpA, Toscana, 2005SpA, Toscana, 2005--2009).2009).Brevetto internazionale in via di estensione in Brevetto internazionale in via di estensione in Cina.Cina.

•• FitoFito--remediation dei terreni inquinati remediation dei terreni inquinati (Progetto ISE(Progetto ISE--Comune di Comune di San Giuliano Terme San Giuliano Terme –– Pisa: 2006Pisa: 2006--2010). 2010). Finanziamento Reg. Toscana. Finanziamento Reg. Toscana. Estensione della tecnica ad altri sitiEstensione della tecnica ad altri siti (Master Dottorati Stage)(Master Dottorati Stage)Estensione della tecnica ad altri siti. Estensione della tecnica ad altri siti. (Master, Dottorati, Stage).(Master, Dottorati, Stage).

•• FitoFito--trattamento dei sedimenti marinitrattamento dei sedimenti marini (progetto Europeo (progetto Europeo A iP t t d ll CE 2008A iP t t d ll CE 2008 2011) K2011) K h i it d ISEh i it d ISEAgriPort, approvato dalla CE, 2008AgriPort, approvato dalla CE, 2008--2011). Know2011). Know--how acquisito da ISE e how acquisito da ISE e Univ, di Pisa, Dip Ing. Civile; collab. con Israele, Montenegro, Codra srl R. Univ, di Pisa, Dip Ing. Civile; collab. con Israele, Montenegro, Codra srl R. Basilicata).Basilicata).

La tecnologia, pur diversificandosi nei singoli elementi progettuali e applicativi, si basa sull’interazione fra pianta-microrganismo-matrice

solida (condizionamento biofisico guidato)solida (condizionamento biofisico guidato).

D ll’ bi t ll’D ll’ bi t ll’Dall’ambiente all’uomoDall’ambiente all’uomo

• Trasmissione di inquinanti dall’acqua di i i i i d tti i liirrigazione ai prodotti agricoli

• Assunzione di inquinanti con l’acqua potabile

Cavolfiore bianco gigante di Napoli: biondicatore di metalli nell’Agro Nocerino-Sarneseg

Partecipanti al progettoDott. Pietro Paolo De PriscoDott. ssa Maria Grazia Volpe

Ing. Michele Di Stasio

Melicerthus kerathurus (Forskäl, 1775) come bioindicatore dell’accumulo di metalli pesanti in una

laguna costiera

Partecipanti al progettop p gDott. Pietro Paolo De Prisco

Dott. ssa Maria Grazia VolpeIng. Michele Di Stasio

Capello: indicatore ambientale e diCapello: indicatore ambientale e di comportamento alimentare

Partecipanti al progettoPartecipanti al progettoDott. Pietro Paolo De PriscoD tt M i G i V lDott. ssa Maria Grazia Volpe

Ing. Michele Di Stasio

Dall’ambiente al rubinetto: cosa beviamo?Dall’ambiente al rubinetto: cosa beviamo?Rischi batterici associati all’acqua potabileRischi batterici associati all’acqua potabile

Il pericolo maggiore deriva da batteriderivanti da feci umane o animali

II patogeni potenzialmente derivanti dall’acqua includonopatogeni potenzialmente derivanti dall’acqua includono::

derivanti da feci umane o animali

• batteri, virus, protozoi e parassiti, particolarmente importanti nella ti d ll’ t bil

I I patogeni potenzialmente derivanti dall acqua includonopatogeni potenzialmente derivanti dall acqua includono::

gestione dell’acqua potabile

• potenziali patogeni emergenti, come Helicobacter pylori, T k ll I b lli Mi idi i li l èTsukamurella, Isospora belli e Microsporidis per i quali la presenza è plausibile anche se non confermata

• B ill il l l t i f di• Bacillus per il quale al momento non ci sono conferme di contaminazione

• Cyanobacteria

Dall’ambiente al rubinetto: cosa beviamo?Dall’ambiente al rubinetto: cosa beviamo?Rischi chimici associati all’acqua potabileRischi chimici associati all’acqua potabile

Composti chimici di origine naturale o antropica che possono essere presenti nelle acque potabili

Le sostanze tossiche emergenti includono:

possono essere presenti nelle acque potabili

• Distruttori endocrini (EDCs) – Inquinanti prevalentemente di origine industriale (detergenti pesticidi materie plastiche ecc ) Prodotti farmaceutici e per la cura

g

(detergenti, pesticidi, materie plastiche ecc.), Prodotti farmaceutici e per la cura personale usati in medicina veterinaria, agricoltura, cosmesi e medicinali.

• Sottoprodotti della disinfezione (DBPs) – L’uso di disinfettanti chimici nel trattamento delle acque (cloro, ozono, monoclorammine etc.), possono produttere sottoprodotti tossici (es trialometani clorati etc )sottoprodotti tossici (es. trialometani, clorati etc.)

NANOMATERIALS (NP ) M t i li di di i i i i h i i• NANOMATERIALS (NPs) – Materiali di dimensioni microscopiche per operazioni su materiali di dimensioni atomiche (un miliardesimo di metro o nanometro).

Grazie per l’attenzione!Grazie per l attenzione!

Istituto per lo studio degli ecosistemi, VerbaniaIstituto per lo studio degli ecosistemi, VerbaniaIstituto per lo studio degli ecosistemi, VerbaniaIstituto per lo studio degli ecosistemi, Verbaniawww.ise.cnr.itwww.ise.cnr.it

Istituto di ricerca sulle acque, RomaIstituto di ricerca sulle acque, Romai iti itwww.irsa.cnr.itwww.irsa.cnr.it

Istituto per l’inquinamento atmosferico, RomaIstituto per l’inquinamento atmosferico, Romawww.iia.cnr.itwww.iia.cnr.it

Istituto di scienza dell’alimentazione AvellinoIstituto di scienza dell’alimentazione AvellinoIstituto di scienza dell alimentazione, AvellinoIstituto di scienza dell alimentazione, Avellinowww.isa.cnr.itwww.isa.cnr.it