PROGETTO DI EDUCAZIONE AMBIENTALE ... - ISISS Morciano

PROGETTO DI EDUCAZIONE AMBIENTALE
ANNO SCOLASTICO 2011 - 2012
COORDINATRICE DEL PROGETTO:
Prof. ssa Amalia DI PUMPO
CONOSCIAMO IL FIUME CONCA
ANALISI DELLE ACQUE SUPERFICIALI
IN UN TRATTO DELL’ALVEO
NEI PRESSI DELL’ISTITUTO SCOLASTICO.
A CURA DEGLI INSEGNANTI DIPARTIMENTO DI SCIENZE:
• Demetrio Bastianelli
• Marco Malavolta
• Mirko Maffei
• Teresa Cavaliere
• Stefania Cancellieri
CONSULENZA SCIENTIFICA ED ORGANIZZAZIONE:
Prof. Demetrio BASTIANELLI - Prof. Marco MALAVOLTA - Prof. Mirco MAFFEI
CONSULENTI TECNICI DI LABORATORIO:
Prof. Mirco MAFFEI - Prof.ssa Stefania CANCELLIERI

1 – ILLUSTRAZIONE DEL PROGETTO
2 – CONOSCIAMO IL FIUME CONCA
2.1 – Aspetti fisici e geologici
2.2 – Aspetti naturalistici
3 – INQUADRAMENTO DELL’AREA D’INDAGINE
INDICE
4 – I PARAMETRI CHIMICO-FISICI E LE TECNICHE DI MISURA
5 – L’USCITA DIDATTICA - BREVE REPORTAGE A CURA DELLE CLASSI
6 – I RISULTATI
7 - CONCLUSIONI
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1 ILLUSTRAZIONE DEL PROGETTO
Il progetto nasce per cercare di far conoscere meglio gli aspetti naturalistici dell’ambiente che ci circonda, con
particolare riferimento all’ambiente fluviale del Fiume Conca, posto in vicinanza del nostro plesso scolastico.
Gli insegnanti del dipartimento disciplinare di Scienze Intergrate (Scienze della Terra/Biologia e Chimica) ed i
Coordinatori del progetto ambiente, hanno pensato dunque di porre attenzione sulla qualità ambientale del fiume,
utilizzando osservazioni, laboratori e strumenti dell’Istituto.
Il lavoro parte anche dall’esigenza di trovare forme alternative di didattica scientifica, nel ricercare con maggior
efficacia forme di sapere alternative e nel tentare di decodificare ciò che si intende normalmente per “metodo di
studio”, spesso chiamato in causa a dare nome alle forme più svariate di difficoltà scolastica.
Per questo motivo si è scelto di scomporre il processo di apprendimento in successioni di tappe, “controllabili” e
“verificabili”, capaci di aprire nuove forme di autoconsapevolezza per lo studente.
Nel corso dell’elaborazione dell’esperienza, abbiamo cercato di mettere a fuoco anche le coordinate teoriche nel
cui ambito si muovono gli interventi più interessanti della didattica. Il lavoro ha cercato di ribaltare la prospettiva più
classica della metodologia didattica: anziché occuparsi di quello che noi dobbiamo fare per insegnare, ci si pone
qui il problema di quello che devono fare i nostri alunni per imparare.
Pertanto lo scopo principale del lavoro è stato soprattutto quello di “insegnare ad imparare”. Imparare ad imparare
è un patrimonio di abilità relativo al “saper essere” ed investe il processo di sviluppo di ogni persona.
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2.1 – Aspetti fisici e geologici
2 CONOSCIAMO IL FIUME CONCA
Il Fiume Conca nasce sul versante del Monte Carpegna, a 1415 m. di altitudine in località Bocca della Conca. Ha
una lunghezza di 44.50 chilometri ed il suo bacino si estende per 164 kmq.. Il fiume discende inizialmente come
piccolo ruscello fino a raggiungere la piana di Mercatino Conca, dove il suo letto si allarga e il suo corso rallenta.
Dopo aver attraversato alcuni comuni nel Pesarese entra in provincia di Rimini per sfociare poi nel mare Adriatico
tra Misano Adriatico e Cattolica. Possiede un carattere torrentizio con portate variabili, con minime estive o talora
con apporto nullo estivo. Oggi la portata del fiume è
notevolmente ridotta, a causa soprattutto della captazione
dell’acqua per uso umano. In epoche remote si ritiene però che
la sua portata fosse maggiore; la tradizione vuole infatti che in
epoca romana il fiume Conca fosse utilizzato per il trasporto del
legname, tagliato sul Monte Carpegna, e trasportato fino al
cantiere navale romano, localizzato nei pressi di Cattolica. Il
suo reticolo idrografico è poco esteso; unico affluente di una
certa importanza è il Rio Ventena di Gemmano, che confluisce
in sponda destra, a monte di Morciano in località Casarola. Nel
tratto più montano il corso d’acqua incide rocce calcaree
dell’Eocene (55-35 milioni di anni), dando origine ai ciottoli
ghiaiosi che trasporta come materiale di fondo prevalente.
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A valle del M. Carpegna, i terreni sono sostanzialmente argillosi e quindi facilmente erodibili dalle acque di
scorrimento superficiale, che danno origine alle tipiche forme di erosione calanchive.
Calanchi
In questo “mare” di argille di età da 11 a 7 milioni di anni circa (Miocene),
galleggiano “zatteroni” calcarei più antichi, smembrati dall’orogenesi, su cui
sorgono abitati come Montecerignone e Montegrimano.
Montecerignone Montegrimano
Nel tratto intermedio del bacino idrografico affiorano rocce sedimentarie gessose ed arenacee di circa 7 milioni di
anni (Messiniano), che caratterizzano i territori di Montescudo, Montecolombo, Gemmano e Montefiore Conca.
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Nelle rocce gessose l’acqua ha scavato le note Grotte di Onferno.
Il Fiume Conca termina il suo percorso con
foce ad estuario in località Portoverde tra
Cattolica e Misano Adriatico.
La medio-bassa valle del corso d’acqua è caratterizzata dall’affioramento di
rocce sedimentarie argilloso – marnose del Pliocene (2 milioni di anni), che
rappresentano l’antico fondo di un mare e che oggi formano le colline di San
Clemente, Misano Monte e le porzioni collinari di Morciano e San Giovanni in
Marignano.
All’incirca dalla località di Pianventena, la valle del Conca si apre a ventaglio
formando la conoide alluvionale costituita dai detriti trasportati ed accumulati
dal fiume durante il Quaternario (da 2 milioni di anni ai tempi più recenti).
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L’intervento dell’uomo sul paesaggio fluviale è stato intenso, soprattutto in conseguenza del boom turistico degli
anni ’60 che richiedeva un massiccio sfruttamento dei materiali (ghiaia) per le costruzioni.
2.2 – Aspetti naturalistici
Cava di ghiaia abbandonata in località Pianventena
Sono tanti gli aspetti biologici-naturalistici, osservabili lungo il tragitto del fiume. Lungo il suo percorso si può
osservare il bosco di Pianacquadio, che rappresenta l’ultimo lembo di una immensa faggeta che un tempo ricopriva
la sommità del M. Carpegna.
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Si tratta di un bosco unico nel centro Italia, costituito da faggi secolari ma anche da aceri montani, acero riccio,
acero napoletano, acero campestre, dal tiglio e dal sorbo montano.
Tratto naturalistico del fiume Conca
Faggio ( Fagus sylvatica )
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Acero montano Acero riccio Acero napoletano
(Acer pseudoplatanus) (Acer platanoides) (Acer ophalus)
Acero campestre
(Acer campestre) Tiglio (Tilia) Sorbo montano
(Sorbus aria)
Inoltre lungo il tragitto del fiume , non e’ raro vedere alcuni interessanti
arbusti come il nocciolo, il biancospino (Crataegus monogyna), e il
ciliegio alpino.
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Interessanti sono le specie ittiche, maggiormente presenti nel fiume Conca. Da segnalare la carpa, il cavedano il
barbo padano, e la comune alborella.
Alborella
(Alburmus alburmus)
Carpa
(Cyprinius carpio)
Cavedano
(Leuciscus cephalus )
Barbo padano
(Barbus plebejus)
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3 INQUADRAMENTO DELL’AREA D’INDAGINE
Lungo il percorso del fiume non sono abbondanti, grandi centri abitati ed industrie, quindi la qualità delle acque
dovrebbe essere sostanzialmente discreta in quanto preservata da aggressioni chimiche, se non di modesta entità.
Tuttavia sostanze inquinanti potrebbero giungere dall’agricoltura e dagli allevamenti. Il bacino idrografico del fiume
Conca, è infatti prevalentemente agricolo.
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Per l’analisi della qualità delle acque superficiali, è stato individuato un punto di prelievo, facilmente raggiungibile a
piedi dal plesso scolastico; tale scelta si è resa necessaria per raggruppare le 4 classi destinate al progetto, così
da poter utilizzare la strumentazione disponendo di un'unica stazione di misura.
Stralcio della Carta Tecnica Regionale a scala 1:5.000
con individuazione dell’Istituto e del sito di prelievo
Ogni classe ha poi autonomamente
prelevato campioni di acqua del fiume ed
analizzato in sito i principali parametri
chimici e fisici previsti dal progetto.
producendo un report contenente i dati
grezzi.
Tale fase è stata condotta con la
supervisione dei Docenti. L’insieme dei
report ha costituito la base dati per
l’elaborazione finale dei risultati conclusivi
del progetto, che ha prodotto una tabella di
valutazione della qualità delle acque del
fiume Conca relativamente alla stazione
campionata ed alla data di campionamento.
I dati sono stati anche pubblicati sul sito
internet dell’ISISS alla pagina “Ambiente”.
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4 I PARAMETRI CHIMICO - FISICI E LE TECNICHE DI MISURA
L’OSSIGENO DISCIOLTO
Nelle acque del mare, dei fiumi, dei laghi, come in quelle sotterranee, di ossigeno (O2) disciolto non c’è ne in
grande quantità, di norma non più di 10 mg/litro o 10 ppm, ma questa modesta quantità è indispensabile per la vita
dei pesci e di tutte le altre forme di vita.
L’O2 viene in parte dall’ atmosfera (con cui le acque sono in costante equilibrio di scambio come anche per l’azoto
N2 e l’anidride carbonica CO2) ed in parte dalle alghe monocellulari e pluricellulari che lo rilasciano con la
fotosintesi clorofilliana.
Come per tutti gli altri gas, la presenza dell’ O2 nell’ acqua non è certo costante ma varia molto in funzione della
temperatura (diminuisce quando aumenta la temperatura ed aumenta quando le acque si raffreddano) e della
pressione che, se aumenta, fa crescere la solubilità di questo gas. Così a 25°c e 1 atm di pressione, l’O2 disciolto è
8.3 mg/litro e a 4°c, aumenta a 13,1 mg/litro, sempre ad 1 atm. Come si vede, non sono variazioni di poco conto.
Inoltre, quando le acque si muovono in modo rapido e turbolento si mescolano ad un gran numero di bolle d’aria ed
assorbono O2 fino a saturarsi, come accade nei freschi torrenti zampillanti in montagna e in mare durante le
tempeste ad opera delle onde.
Così, sono proprio le acque stagnanti quelle in cui l’O2 arriva più facilmente a scarseggiare, fino a causare la morte
dei pesci per asfissia. L’O2 che contengono infatti, viene consumato facilmente dai processi di decomposizione
delle alghe e degli altri organismi quando muoiono, senza essere rimpiazzato dall’O2 che diffonde dall’aria troppo
lentamente attraverso la superficie calma dell’acqua; fenomeno analogo avviene anche nelle acque inquinate in cui
proprio gli inquinanti consumano rapidamente l’O2 disciolto.
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La quantità di O2 disciolto si può esprimere in ppm o in mg/litro, ma è importante il valore relativo della % di
saturazione rispetto alla massima concentrazione possibile in ogni condizione di temperatura e pressione. Questi
valori limite sono tabulati e un’acqua è sana quando l’O2 disciolto è sopra il 90% della saturazione, ma diventa
sospetta di inquinamento o di “anossia” quando si scende al di sotto del 60% della saturazione. Sotto questo
valore, i pesci cominciano a morire.
Occorre misurare l’O2 disciolto in acqua il più presto possibile dopo il prelievo dei campioni, poichè l’O2 disciolto è
un valore che cambia molto facilmente. Per questo motivo è stato deciso di misurare l’ossigeno disciolto con una
sonda portatile direttamente nel corpo idrico. La sonda utilizzata è composta da un elettrodo amperometrico di
Clark. Questo elettrodo è detto “amperometrico” perchè la sua reazione con l’O2 genera una corrente elettrica che
viene elaborata dallo strumento per dare il valore dell’ O2 disciolto sul display.
L’ elettrodo cilindrico contiene un catodo di platino e un anodo di Ag/AgCl immersi un soluzione di cloruro di
potassio. La punta del sensore è formata da una membrana microporosa o semipermeabile per assorbire solo l’O2
dell’acqua. Questo si riduce al catodo (O2 + 2e- + H2O —> 4 OH - ) mentre l’argento dell’ anodo si ossida (2 Ag + 2
Cl - —> 2 AgCl + 2e - ).
La corrente elettrodica così prodotta è proporzionale alla concentrazione di O2 nell’acqua in cui si immerge
l’elettrodo.
L’elettrodo ha bisogno di essere tarato con soluzioni apposite a concentrazione nota di O2. Questo metodo è il più
usato per le analisi ambientali quando il laboratorio è lontano e per gli impianti di depurazione. L’elettrodo è
collegato ad uno strumento elettronico con un software che calcola le concentrazioni di O2 e la visualizza sia come
mg/l che come %.
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Il pH
Il pH è un indicatore di acidità ed è definito come il logaritmo negativo della concentrazione dello ione H + . Il pH si
misura mediante una scala i cui valori a 25 °C, sono compresi tra 1 e 14. Il pH è un parametro chimico-fisico
importante in quanto è un fattore limitante per la crescita degli organismi; l’acqua di un fiume, per essere di buona
qualità e favorire la vita, dovrebbe avere un pH che si aggiri sul valore neutro 7, con un massimo di 8. Se questo è
maggiore o minore, le caratteristiche dell’ecosistema fluviale subiranno sensibili cambiamenti sia nella componente
abiotica che nella componente biotica.
Per una determinazione quantitativa si utilizza il pH-metro che misura il pH per via elettrica, sfruttando la misura
della differenza di potenziale ai capi di una catena galvanica (pila elettrochimica) costituita da un elettrodo sensibile
all’attività degli ioni idrogeno (elettrodo a vetro) e da un elettrodo di riferimento.
Il pH è una grandezza variabile con la temperatura il cui effetto può essere controllato utilizzando il sistema di
termocompensazione in dotazione col pH-metro. La modifica degli equilibri ionici in soluzione non può essere
invece valutata a priori. E’ pertanto sempre necessario riferire il pH alla temperatura alla quale è stato misurato.
Prima della misura è necessario tarare il sistema di misura facendo uso di una soluzione tampone di riferimento
avente pH prossimo a 7 e controllare la linearità della risposta dello strumento, facendo uso di almeno un'altra
soluzione di riferimento a pH diverso (4). A tal fine, prima delle misure, l’elettrodo del pH-metro viene immerso in
25-50 ml di soluzione tampone contenuta in un bicchiere pulito ed asciutto e viene misurato il pH. Se il valore letto
non corrisponde a quello della soluzione tampone di riferimento scelta, ci si riferisce al manuale dello strumento
per riportare la lettura al valore nominale della soluzione tampone.
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Dopo aver tarato l’apparecchio, la bottiglia da campionamento (250 ml) è stata immersa nel corso d’acqua per 30
secondi, svuotata ed immersa nuovamente per 3 minuti. Successivamente si è immerso il pH-metro nella bottiglia
ed effettuata la lettura. Le condizioni ideali per il campionamento sono: a mezza luce e in acqua corrente. Questo
procedimento è stato ripetuto più volte, per poi calcolare il valore medio.
LA TEMPERATURA
Ossimetro + pH-metro con relative sonde
La temperatura dei corsi d’acqua influisce direttamente sugli organismi presenti (ogni tipo di organismo ha un
optimum di temperatura per svilupparsi ed un range, generalmente abbastanza ristretto, a cui sopravvive) ed
interagisce con i principali fattori chimico-fisici (es.: densità, salinità, gas disciolti, ecc…). La temperatura assoluta
dell’acqua viene perciò misurata, come ricordato sopra (ossigeno disciolto, pH ecc…), per dare misure corrette di
altri parametri ma, quello che interessa maggiormente la determinazione del W.Q.I., è la differenza di temperatura
(∆T) fra quella del sito di campionamento ed una stazione situata 1500 m a monte.
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Un valore di ∆T elevato può segnalare la presenza di uno scarico nel tratto considerato e può fornire utili
indicazioni anche per le diverse comunità fluviali che si possono ritrovare in quelle condizioni.
Le condizioni ideali per il campionamento sono: a mezza luce e in acqua corrente. Questo procedimento si può
ripetere più volte, sia a valle che a monte, per poi calcolare il valore medio. Si deve poi sottrarre il valore della
temperatura a monte da quella a valle. Calcolata la differenza (∆T), si trova il valore normalizzato e si moltiplica per
il peso del parametro che, in questo specifico caso, equivale a 0,10.
BOD5
Con la sigla B.O.D.5 (domanda biochimica di ossigeno), si intende la quantità di ossigeno consumato dai batteri
(respirazione cellulare) durante un tempo determinato (5 giorni per il B.O.D.5), ad una data temperatura, per
decomporre le sostanze organiche presenti nell’acqua. Il B.O.D.5 rappresenta il 68% del B.O.D. tot, necessario per
ossidare tutto il substrato organico nell’arco di 20 giorni a 20 °C. Un’elevata domanda biochimica d’ossigeno è
l’indice di un’intensa attività batterica di demolizione organica e potrebbe quindi evidenziare la presenza di un
inquinamento di questo tipo. Questo materiale può provenire sia da fonti naturali (zone paludose), sia da fonti
antropiche (industrie o impianti di trattamento di acque inquinate). In acque ricche di azoto e fosforo, dove è in atto
un processo di eutrofizzazione, le stesse alghe possono divenire la principale fonte di materiale organico da
degradare e contribuire, quindi, al processo di deossigenazione. Anche la struttura del corpo idrico può influire;
tratti di fiume chiusi o lenti facilitano, infatti, l’accumulo di sostanze organiche.
Come per l’ossigeno disciolto, il campione deve essere prelevato in una bottiglietta di vetro apposita, facendo
attenzione che non rimangano bolle d’aria; per questo bisogna chiuderla sott’acqua.
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La presenza di bolle d’aria, e quindi di ossigeno atmosferico, falserebbe infatti i risultati. Il campione così prelevato
dovrà poi essere ricoperto con carta stagnola o colorato di nero in modo che non entri luce, la quale consentirebbe
la fotosintesi causando un’ulteriore produzione di ossigeno. Dopo 5 giorni (nel caso del B.O.D.5) si esegue la
misura dell’ossigeno disciolto, come nel paragrafo relativo alla misura dell’ossigeno disciolto, ricavando così i mg/l
di ossigeno rimasto. Questo è l’ossigeno disciolto dopo 5 giorni, per cui tale valore viene poi sottratto al valore di
ossigeno disciolto iniziale: a questo punto abbiamo trovato il valore del B.O.D.5. Questo valore contribuirà alla
determinazione della qualità dell’acqua.
NITRATI
Affinché la vita sia possibile ogni organismo necessita di diversi elementi tra i quali è indispensabile l’azoto, fattore
fondamentale nella costruzione delle proteine. In natura, pochi organismi sono in grado di utilizzarlo direttamente
(prelevandolo dall’aria dove l’azoto molecolare – N2 – rappresenta la frazione più abbondante). Esistono particolari
microrganismi – azotofissatori – in grado di convertire biologicamente questo elemento in ammoniaca e altri –
nitroso e nitrobatteri – in grado di ossidare l’ammoniaca a ioni nitrito e questi ultimi a ioni nitrato. L’azoto, quindi, è
presente nelle acque in diversi stadi di ossidazione. La sua presenza nelle acque non è un fattore di inquinamento
lo è, invece, la presenza di alcuni dei suoi composti intermedi quali l’ammoniaca. È infatti questo composto che,
oltre a denunciare un inquinamento di tipo fecale, determina la tossicità dell’acqua anche se vi è comunque un
certo grado di tolleranza che dipende direttamente dalla concentrazione dell’ossigeno disciolto e dal pH. Il
processo di nitrificazione, ossia il processo di ossidazione dell’ammoniaca a ione nitrato, è responsabile di una
diminuzione dell’ossigeno disciolto che può essere invertito solo da particolari batteri che riducono nitrati a nitriti ed
infine ad azoto molecolare (batteri denitrificanti).
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Non sempre i nitrati sono da considerarsi fattore negativo poichè essi possono impedire, nei fiumi molto inquinati
(quando il tenore di ossigeno libero è pari a zero), lo sviluppo di cattivi odori e stimolare la crescita di alghe e
macrofite che favoriscono a loro volta, la riossigenazione dell’acqua. Gli ioni nitrito possono essere abbondanti
nelle acque reflue da impianti di trattamento se il loro funzionamento non è corretto. Nelle acque superficiali
inquinate i composti azotati possono essere prodotti durante il ciclo di riduzione ed ossidazione dell’azoto organico
ed inorganico che spesso proviene da liquami domestici, da lavorazioni agro-alimentari, da fertilizzanti o da reflui
industriali. Dannoso è invece un apporto di azoto nei laghi, che viene a costituire un problema molto grave poiché
può accelerare il processo di eutrofizzazione. La determinazione dei nitrati viene eseguita utilizzando un fotometro
multiparametrico ed un kit basato sulla riduzione dei nitrati in nitriti ad opera di particelle di cadmio,
contestualmente i nitriti assumono, a causa di un colorante presente nel kit, la colorazione rossa.
L’intensità di tale colorazione risulta proporzionale alla quantità di nitrati presenti inizialmente e viene letta come
assorbanza a 525 nm dal fotometro, che, sulla base di curve di taratura interne, la traduce in concentrazione mg/l
di nitrato NO3.
Fotometro da Banco
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FOSFATI
Il fosforo è generalmente presente nelle acque come fosfato (PO4
3- ). I fosfati organici sono componenti degli
organismi viventi mentre quelli inorganici sono rappresentati da ioni legati alle particelle del suolo e da polifosfati
presenti, ad esempio, nei detersivi. Il fosforo è, come l’azoto, un elemento essenziale per la vita. Nella maggior
parte delle acque il fosforo agisce come fattore che limita la crescita dei vegetali perché, in genere, esso è
presente in concentrazioni molto basse. Poiché le alghe richiedono solo piccole quantità di fosforo per vivere, un
eccesso di fosforo può provocare una forte crescita algale, detta “fioritura”. L’eccesso di fosfati (e/o di nitrati) nelle
acque viene chiamato “eutrofizzazione”. La maggior parte dell’eutrofizzazione attuale è di origine umana (impianti
di depurazione, scarichi industriali, fertilizzanti per usi agricoli che arricchiscono le acque di fosforo (e azoto) al cui
confronto quella naturale è trascurabile (incendi di foreste, eruzioni vulcaniche). Il primo sintomo è una fioritura
algale; con l’aumentare dell’eutrofizzazione le fioriture diventano sempre più frequenti. Ad uno stadio avanzato,
può provocare l’anaerobiosi: l’ossigeno presente nell’acqua è utilizzato nella ossidazione biologica delle sostanze
organiche. Queste condizioni, in genere, si verificano sul fondo di un lago o di uno specchio d’acqua poco profondo
e producono gas, come acido solfidrico dall’inconfondibile odore di uova marce. L’anossia rende difficile, a volte
impossibile, la vita ai pesci e seleziona le specie presenti nella comunità eliminando quelle più esigenti rispetto
all’ossigeno. L’eutrofizzazione quindi, come altre forme di inquinamento, provoca cambiamenti nella comunità
acquatica in cui la biodiversità si riduce drasticamente con l’eliminazione delle specie più sensibili.
Utilizzando l’apposito kit si perviene alla determinazione del fosforo totale (inizialmente, infatti, si converte il fosforo
organico in ortofosfato inorganico) espresso in mg/l di fosfati PO4 3- .
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TRASPARENZA
L’intorbidamento dell’acqua è causato dalla presenza di solidi sospesi quali: sabbia, argilla, materiali organici e di
rifiuto. Un aumento di torbidità può avere conseguenze piuttosto rilevanti: le particelle presenti in superficie
possono assorbire calore causando un aumento di temperatura del corso d’acqua; tale riscaldamento riduce il
livello di ossigeno disciolto. Inoltre, la diminuita trasparenza delle acque ostacola il passaggio della luce limitando
così l’attività fotosintetica degli organismi vegetali con ulteriore riduzione dell’ossigeno disciolto.
Infine i solidi inorganici hanno un effetto abrasivo sulle branchie e sulla cute dei pesci riducendone il tasso di
sviluppo e la resistenza alle malattie. La torbidità è un utile indicatore della presenza, nella colonna d’acqua, di
particellato sospeso che può essere sia di origine organica che inorganica. Il monitoraggio continuo della
distribuzione dei valori di torbidità permetterà anche di valutare la capacità che una parte del sistema ha di
trattenere e accumulare materiale in sospensione. Infine, è noto che gli inquinanti sono preferenzialmente associati
a sospensioni sia organiche che inorganiche, le quali ne determineranno il destino all’interno dell’ecosistema.
La misura della torbidità è perciò di grande importanza nello studio e nel controllo dei processi di inquinamento nel
sistema monitorato. La misura della torbidità viene effettuata con uno spettrotometro ed espressa in NTU.
SOLIDI TOTALI
I solidi totali comprendono oltre ai solidi sospesi filtrabili e non, i solidi disciolti nell’acqua. I materiali disciolti o
inorganici includono: calcio, bicarbonati, ioni di composti di azoto, di fosforo, di ferro, di zolfo e altri ioni.
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Un livello costante di queste sostanze è essenziale per il mantenimento della vita acquatica; la concentrazione di
solidi disciolti determina infatti lo scambio di acqua con le cellule di un organismo (equilibrio osmotico), inoltre
azoto, fosforo e zolfo, sono coinvolti nella costruzione di molecole indispensabili alla vita. Il contenuto naturale di
solidi sospesi in un corso d’acqua può venire alterato da diversi fattori quali: dilavamento di aree urbane;
depuratori; erosione del suolo ecc…
Basse concentrazioni di solidi totali possono limitare la vita acquatica; alte concentrazioni possono abbassare la
qualità dell’acqua causando gli effetti già discussi per la torbidità.
La determinazione dei solidi totali si può eseguire solo in laboratorio. Si pongono 100 ml di campione d'acqua in un
beaker (asciutto e pesato), l’acqua viene fatta evaporare completamente in stufa termostatata a 110 °C. Dopo
raffreddamento, si ripesa il beaker e per differenza si ottiene il valore dei solidi totali su 100 ml di campione. Si
esprime il risultato in mg/l.
COLIFORMI FECALI
I coliformi totali sono una parte naturale della flora intestinale degli organismi a sangue caldo, uomo incluso; si
possono però trovare anche nel terreno e in altri animali, come gli insetti. Il gruppo dei coliformi totali è
relativamente facile da coltivare in laboratorio e, non essendo organismi patogeni, tale tecnica è anche abbastanza
sicura. Il test dei coliformi fecali (che sono quindi una frazione dei totali), è di primaria importanza per stabilire la
“potabilità” dell’acqua, per stabilire cioè se è adatta al consumo umano. Il test misura la concentrazione di quei
coliformi che sono indice di contaminazione fecale a cui, quindi, è associata la possibile presenza di organismi
patogeni per l’uomo. Se nell’acqua viene rilevato un grande numero di coliformi fecali c’è una grande probabilità
che siano presenti anche i patogeni.
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Questi ultimi possono anche essere ricercati direttamente nelle acque ma, essendo più “deboli” e meno numerosi,
sono più difficili da individuare.
Il prelievo va eseguito con una bottiglia da 500 cc in plastica sterile monouso, riempita solo per 3/4 cercando di
limitare al massimo la contaminazione. Il campione può essere conservato a 4 °C per non più di 24 ore.
Per l’analisi si è ricorsi ad un laboratorio qualificato che ha proceduto come di seguito indicato: preparare un
numero di capsule Petri pari al numero di campioni più una (per controllare la sterilità del terreno) con il terreno (m
FC). Con pinzette sterili sistemare le membrane sui supporti dell'apparato di filtrazione. Inserire gli imbuti e filtrare
10, 50 e 100 ml di campione. Trasferire con le pinzette sterili ogni membrana nella rispettiva piastra con il terreno
di coltura evitando di inglobare aria. Incubare le piastre a 44 °C per 24 ore. La risalita per capillarità dei principi
nutritivi del m FC fa si che, in quelle condizioni, da ogni cellula vitale trattenuta sulla membrana prenda origine una
colonia blu. Al termine del periodo d’incubazione vanno contate le colonie di ogni piastra (considerando solo le
piastre che abbiano un numero di colonie compreso fra 10 e 100) riportando ogni valore a 100 ml di campione e
calcolando il numero medio fra le piastre. Il risultato si esprime in unità formanti colonie (UFC)/100 ml di campione.
Piastra Petri con m FC Agar
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5 L’USCITA DIDATTICA - BREVE REPORTAGE A CURA DELLE CLASSI
Il 31 marzo 2012 in una bellissima e calda giornata di sole, le classi 2°A, 2°C, 2°I e 2°J, si sono recate a piedi al
Fiume Conca in un punto del fiume a monte di Via Ponte di Morciano di Romagna, scelto per potere svolgere
l’esperienza di educazione ambientale.
La mattinata è iniziata raccogliendoci al parco comunale dove i professori ci hanno spiegato come avremmo
dovuto misurare i parametri a noi utili e si sono raccomandati sui comportamenti da tenere durante la mattinata.
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Poi, dopo qualche minuto di camminata lungo il fiume, osservando il paesaggio circostante,
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siamo giunti al punto in cui avremmo svolto l’esperienza e
posizionato gli strumenti di lavoro.
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Abbiamo iniziato le misure con il parametro dell’ossigeno disciolto,
indispensabile per la vita dei pesci e di tutti gli altri organismi. L’O2 deriva
dall’atmosfera e dalle alghe che lo rilasciano con la fotosintesi. Il parametro è
stato misurato tramite uno strumento con sonda amperometrica immersa
direttamente nel corpo idrico.
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Il passo successivo è stata la misurazione del pH, ovvero un indicatore di acidità che incide sulla crescita degli
organismi. Si misura mediante una scala i cui valori a 25° sono compresi tra 1 a 14. Questa misurazione è stata
effettuata con il pHmetro, immerso nell’acqua dopo essere stata tarato.
Successivamente ci siamo occupati della temperatura la quale influisce direttamente sugli organismi presenti ed
interagisce con i principali valori chimico-fisici.
Altro parametro misurato è quello dei fosfati che si dividono in organici e non organici. Gli organici sono
componenti di organismi viventi, mentre i non organici sono rappresentati da ioni legati alle particelle del suolo, e
da polifosfati presenti.
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La determinazione di questo parametro e dei nitrati è stata eseguita utilizzando un fotometro multi parametrico.
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Un valore che è stato inoltre misurato in laboratorio, è il BOD5, che è la quantità di ossigeno consumato dagli
organismi presenti nel campione durante un determinato tempo (circa 5 giorni) ad una data temperatura, per
decomporre le sostanze organiche. Per misurarlo occorre prelevare un campione d’acqua in una bottiglia di vetro
facendo attenzione che non rimangano bolle d’aria. Successivamente il campione è stato oscurato e dopo 5 giorni
si è eseguita la misurazione.
Spesso l’intorbidamento dell’acqua è causato dalla
presenza di solidi sospesi quali: sabbia, argilla,
materiali organici e di rifiuto. Il parametro della
trasparenza dell’acqua è utile per verificare la
presenza di particellato sospeso che può essere di
origine organica o inorganica.
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In conclusione possiamo affermare che l’uscita didattica al fiume Conca è stata una esperienza oltre che utile e
interessante anche piacevole, in quanto ci siamo ritrovati molto coinvolti e uniti per imparare cose nuove ed
approfondire al meglio gli aspetti del territorio che ci circonda, in particolare il Fiume Conca.
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WQI
6 – I RISULTATI
I parametri raccolti permettono di calcolare il WQI; questo è un indice combinato in un singolo numero che
rappresenta il livello di qualità dell’ acqua, eliminando le valutazioni soggettive e le polarizzazioni di diversi esperti
di qualità dell'acqua.
Intorno ai primi anni ’70 la NSF (National Sanitation Foundation ) riuscì a definire un indice di qualità dell’acqua in
grado di confrontare la qualità dell’acqua di fiumi differenti o punti diversi dello stesso corso d’acqua.
Il protocollo fu sviluppato utilizzando il metodo DELPHI. La NSF selezionò 142 esperti di qualità dell’acqua; ad
ognuno fu chiesto di scegliere 35 parametri per la valutazione della qualità dell’acqua; successivamente i parametri
furono ridotti a nove. Per ogni parametro, poi, fu chiesto di disegnare una curva che potesse rappresentare
graficamente il variare (da 0 a 100) del livello di qualità dell’acqua rispetto ai dati grezzi, così che dal grafico si
potesse risalire alla normalizzazione dei dati espressa come “valore Q”.
UTILIZZO DEL WQI
Dal 1970 si è fatto un grande uso di questo indice, vista la semplicità della sua determinazione e la chiarezza con
la quale esprime la qualità dell’acqua. Ad oggi, sono moltissimi i Paesi che adottano il WQI come strumento per la
gestione di corpi idrici, per esempio Taiwan, Washington, Dalmazia, Canada, Oregon, Iraq, Corea.
I parametri considerati possono variare da Paese a Paese, in quanto ciascuno ha riadattato i parametri dell’indice
secondo la caratteristiche idrogeologiche dei propri corsi d’acqua.
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PARAMETRI DEL WQI
I nove parametri utilizzati in Italia per il calcolo dell’indice sono:
1. BOD
2. Ossigeno Disciolto
3. E.Coli
4. Nitrati
5. pH
6. Temperatura
7. Solidi Disciolti totali
8. Fosfato totale
9. Torbidità
A ciascun parametro verranno allegate, di seguito, le relative curve di normalizzazione stabilite dalla NSF.
1) BOD
La domanda biochimica di ossigeno indica la quantità di ossigeno richiesta dai batteri per degradare la sostanza
organica. Il BOD è un indicatore della quantità di sostanza biodegradabile presente.
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2) Ossigeno Disciolto
L’ossigeno disciolto è fondamentale per la respirazione degli organismi acquatici e per l’attività dei batteri che
assicurano la mineralizzazione della sostanza organica . Un basso livello di saturazione indica la parziale o
completa compromissione dei processi di auto depurazione.
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3) Coliformi fecali
E. coli è un batterio coliforme fecale che risiede nell’intestino di umani e animali. La presenza di questo coliforme
nelle acque, è indice di contaminazione fecale, causata da scarichi urbani o da allevamenti.
4) Nitrati
I nitrati costituiscono il processo più avanzato di ossidazione delle sostanze azotate. Una concentrazione
eccessiva di nitrati provoca fenomeni di “concimazione” che è alla base del fenomeno di eutrofizzazione delle
acque
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5) pH
Un allontanamento sostanziale del pH da valori di normalità, causato dalla perdita delle capacità di tamponamento
può essere pericoloso per la vita acquatica in quanto i valori di compatibilità sono compresi fra 6,5 e 8,5 unità di
pH.
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6) Temperatura
La temperatura dell’acqua regola numerose processi fisici, chimici e biologici. Inoltre molte specie vegetali e sono
estremamente sensibili alle variazioni di temperatura.
7) Solidi Disciolti totali
Comprendono frazioni diverse di sali minerali e materia organica .
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8) Fosforo totale
Insieme all’azoto controlla i processi di eutrofizzazione. Un quantità eccessiva di fosforo è indice di inquinamento
organico. Gli effetti secondari, legati all’attività di decomposizione dei batteri, può determinare deossigenazione o
anossia.
9) Torbidità
La torbidità è influenzate dalla quantità di materiale solido trasportato dall’acqua. Generalmente, alla torbidità viene
associata una funzione spia per il controllo dell’inquinamento.
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I valori di qualità dell’acqua sono ottenuti quindi dal prodotto del “VALORE NORMALIZZATO” per il “PESO”. I
valori ottenuti per ogni parametro sono poi sommati tra loro.
Parametri Unità di Misura Valori Ottenuti Valori
Normalizzati
Peso Valori assoluti
Ossigeno % sat % 103,6 99 0,17 16,83
Coliformi fecali UFC/100 mL 104 44 0,16 7,04
pH Unità pH 7,2 88 0,11 9,68
BOD5 mg/L 1,94 95 0,11 10,45
Differenza di T °C 0,1 93 0,10 9,3
Nitrati totali mg/L 4,67 70 0,10 7,0
Fosfati totali mg/L 0,032 100 0,10 10
Torbidità NTU 11 74 0,08 5,92
Solidi Totali mg/L 183 75 0,07 5,25
Per il giudizio finale di qualità si utilizzano le seguenti classi:
W.Q.I 81,3
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In conclusione si può affermare che, l’acqua nel tratto di fiume campionato e relativamente al
periodo di prelievo, appartiene alla categoria BUONO quindi presenta una condizione di
massima idoneità per la vita acquatica e garantisce inoltre qualsiasi forma di attività ricreativa o
di sfruttamento.
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7 – CONCLUSIONI
L’attività didattica ambientale “Conosciamo il Fiume Conca”, realizzata in una unica mattinata, è stata una
magnifica esperienza conoscitiva, umana, e didattica. E’ stata organizzata con lo scopo di favorire sia l’aspetto
scientifico, sia quello didattico, e anche di promuovere quei processi di socializzazione fra gli allievi partecipanti,
importanti nei loro momenti di crescita.
Le intenzioni progettuali, nella fase operativa, si sono tradotte in :
a) analisi dei parametri chimico-fisici del fiume Conca
b) applicazione di un approccio didattico alternativo alla tradizionale lezione frontale
c) lavoro di equipe e di gruppo
I dati risultanti dalla ricerca non sempre hanno una valenza rigorosamente scientifica, anche se la loro attendibilità
va comunque ritenuta alta. Questo perché i coordinatori del progetto hanno scelto di privilegiare il diverso
approccio didattico e il lavoro sperimentale di gruppo.
Morciano di Romagna 06.06.2012
Riferimenti:
www.cattolica.info/tradzioni/gli-speciali-di-cattolica/il-conca-storia-di-un-fiume
it.ewrite.us/come-misurare-l-ossigeno-disciolto-nell-acqua-90611.html
www.geolab-onlus.org/html/pdf/Metodiche04.pdf
Vari Siti internet per le immagini
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Si ringrazia la Banca Popolare Valconca di Morciano di Romagna per il contributo offerto
ai fini della pubblicazione.
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