I.T.I.S.
“L.Nobili”
Liceo ScientificoTecnologico
Sperimentale
“Brocca”
Classe Quinta L
Anno Scolastico
1998-1999
AREA DI PROGETTO
In collaborazione con l’Azienda Regionale Prevenzione e Ambiente
Progetto interdisciplinare di osservazioni,
prelievi, misure ed analisi rivolte alla
valutazione della qualità ambientale
di un corso d’acqua.
Discipline interessate:
Fisica
Misura della Portata, comportamento idraulico del
corso d’acqua.
Scienze della Terra
Geomorfologia del territorio e dinamica dei bacini
idraulici torrentizi.
Scienze Naturali
Caratteristiche ambientali, zoologiche e botaniche
del corso d’acqua.
Microbiologia
Prelievo dei campioni e individuazione della
carica batterica.
Chimica
Prelievo dei campioni e misura dei parametri
qualitativi fondamentali.
Articolazione del Progetto
• Presso laboratori I.T.I.S.
Fine Aprile
• Prima uscita in
campagna
–
–
–
–
Ricognizione dell’area
Ricognizione del percorso
Misura della portata
Prelevamento dei campioni
per gli esami microbiologici
• Seconda uscita in
campagna
– Compilazione delle schede
di valutazione ambientale
– Osservazione e prelievo di
macro - invertebrati.
– Prelevamento dei campioni
per gli esami chimici
• Presso laboratori
A.R.P.A. (in due gruppi
operativi)
– Determinazione:
– Ammoniaca
– Nitrati
– Fosfati
– Ossigeno
disciolto.
– Chimica
• BOD
• BOD5
• COD
– Biologia
• Coli Totali
• Coli Fecali
• Osservazioni sugli
invertebrati prelevati
• rilevo botanico
– Scienze della Terra
• Valutazione delle
schede di rilevamento
ambientale
– Fisica
• Elaborazione calcolo
della portata
• Discussione sulla
precisione del metodo
utilizzato.
– Informatica
• Elaborazione testi e
grafica.
Misura della portata
Q = Av
Viene stimata in tre punti,
nell’alveo dei due “confluenti”
La Vezza e Arianna e, a valle
della confluenza, nel del Rio
Acqua Chiara.
Si sono misurate le sezioni di
scorrimento dei corsi d’acqua
e si è poi ricavata la velocità
della corrente, cronometrando
il percorso di un galleggiante
su distanze note, tra due
sezioni rilevate.
Valutazione della Portata, Sezione n.1 RIO ARIANNA
Immediatamente a valle del laghetto irriguo di Monterampino il Rio Arianna, confluente da sinistra
nel Rio Acqua Chiara, invia in esso le sue acque passando attraveso un manufatto scolmatore con
una vasca di raccolta che termina in uno stramazzo.
Poiché la sezione idraulica del manufatto nel punto di stramazzo era accessibile e misurabile si era
pensato di valutare la portata del Rio Arianna in quel punto.
Ci si è però accorti all’atto pratico che la velocità dell’acqua chiamata allo stramazzo nella vasca di
raccolta non era così facilmente misurabile con l’uso di un galleggiante come poteva apparire in un
primo momento: infatti l’acqua, proveniente dal canale scolmatore, fortemente inclinato, entrava
nella vasca di raccolta da un piccolo stramazzo generando nella vasca un flusso sotterraneo
irregolare e turbolento, non percepibile in superficie dove l’acqua sembrava muoversi in modo
molto lento.
Il flusso di subalveo è poi costretto ad emergere per superare la “chiamata” della bocca a stramazzo
manifestando la propria velocità soltanto in un breve tratto finale che precede di alcuni decimetri il
salto dell’acqua dalla bocca stessa.
Si è proceduto al rilievo della altezza dell’acqua alla sezione di chiamata della bocca a stramazzo
ottenedo la seguente serie di valori:
h. Altezza acqua in cm.
Distanza progressiva dal lato
sinistro dello stramazzo in cm.
0.5
0
1
40
1
80
1.5
120
2
150
2.5
200
3
240
3
280
L’area della sezione idraulica individuata risulta dalla formula:
2
S=(1..7) (hi + h i+1)  l/2 = (0.5+1 + 1+1 + 1+1.5 + 1.5+2 + 2+2.5 + 2.5+3 + 3+3)x 40/2= cm 510
Come altezza media dell’acqua alla sezione di chiamata potremo quindi assumere il seguente valore:
h med. = S/L 510/280 = cm 1,8
La teoria delle “luci a stramazzo” senza contrazione laterale
consente di valutare, pur con certa approssimazione, il valore
della corrispondente portata, conoscendo la lunghezza della
soglia L e l’innalzamento del livello del fluido in movimento
sopra di essa. (c.fr G.Supino, “Idraulica Generale”, pp. 112-113)
Q = L  h  2g (3/2h-h) =
= S   gh = 0,051  9,80,018
= 0,0214 m3/sec =
21,4 l/sec.
Questo valore concorda con quello ottenibile per differenza tra le
misure della portata del Rio Acqua Chiara e quello del
confluente di destra Rio Lavezza:
Q = 24,3 – 4,3 = 20,0 l/sec.
Oltre alle incertezze da attribuire agli inevitabili errori di misura
e alle corrispondenti approssimazioni, non è superfluo ricordare
che una parte del fluido trasportato può essere assorbita dal
materasso di ghiaie e sabbie su cui i corsi d’acqua hanno scavato
il proprio alveo; nel nostro caso si tratterebbe di un modesto
assorbimento a regime di circa 1,4 l/sec.
Misurazione della Portata nella sezione n.2 RIO ACQUA CHIARA
L’intervento
è
stato
possibile
grazie alla individuazione di un
tratto sufficientemente
regolare
situato circa 200
m a valle della
confluenza
tra
Rio Lavezza (da
destra) e Rio
Arianna (da Sinistra).
La distanza tra le
due sezioni rilevate, lungo la
quale si è misurato il tempo di
percorrenza di un
galleggiante è risultata mediamente di 298 cm.
Le sezioni rilevate risultano come descritte in figura:
Il transito dei galleggianti tra le due sezioni è avvenuto per cause accidentali con tempi assai variabili.
I risultati più frequenti compresi tra 9,8 sec. e 10,4 sec. indicano come più verosimile un
tempo medio di 10,1 sec.
Il calcolo del valore della sezione media da utilizzare per la determinazione della portata si
ricava applicando ai dati di rilevamento la formula:
S1 =(1..n) (hi + h i+1)  l/2 = (0+6,5
S2 =(1..n) (hi + h i+1)  l/2 = (0+6,5
2
cm2 717
2
8,5+7 )  20/2 +10/2(7+0) = cm 933
+ 6,5+8 + 8+7,3 + 7,3+6,3 + 6,3+4 + 4+4,5 )  20/2 +10/2(5+0) =
+ 6,5+7,9 + 7,9+9 + 9+9,5 + 9,5+8,5 +
2
Smed. = (717+933)/2 = cm 825 pari a m 0,0825
La velocità media dell’acqua viene quindi calcolata in base al rapporto tra la distanza media
percorsa tra le due sezioni e il tempo medio cronometrato di 10,1 secondi.
V= S/t m 2,98/10,1 = 0,295 m/s
La portata risulterà quindi dal prodotto dell’area della sezione con la velocità media calcolata.
Q = vS = 0,295  0,0825 = 0,02434 m3/s
E poiché in un m3 ci sono 1.000 litri moltiplicando per 1.000 ottengo il valore in l/s
Q = 24,3 l/s (+- 0,5 litri)
Misurazione della Portata nella sezione n.3
RIO LAVEZZA
Il flusso dell’acqua in questo corso d’acqua era particolarmente esiguo ma poco a monte della confluenza con il il Rio Arianna nel Rio Acqua Chiara è stato possibile individuare un tratto adatto alla
misura nel quale come nel precedente caso del Rio Acqua Chiara, si sono misurate due sezioni
idrauliche a distanza nota, lungo la quale si è cronometrato il tempo di percorrenza di un galleggiante.
Il tempo medio di percorrenza del galleggiante, su una lunghezza media di m. 2,36 è stato di 28,7 secondi.
Applicando poi le formule già illustrate nel caso precedente si è calcolata una superficie media della sezione idraulica
pari a m2 0,053
Quindi:
V= S/t m 2,36/28,7 = 0,0822 m/s
La portata risulterà quindi dal prodotto dell’area della sezione con la velocità media calcolata.
Q = v  S = 0,053  0,0822 = 0,00436 m3/s
E poiché in un m3 ci sono 1.000 litri moltiplicando per 1.000 ottengo il valore in l/s
Q = 4,4 l/s (+- 0,3 litri /s)
Laboratorio di Chimica
dell’I.T.I.S.
“L.Nobili” (RE)
 BOD
 BOD5
 COD
Laboratori dell’A.R.P.A.
Azienda Regionale Prevenzione e Ambiente
• Determinazione:
»Ammoniaca,
»Nitrati
»Fosfati.
»Ossigeno
disciolto
METODOLOGIA PER LA DETERMINAZIONE DEI FOSFATI
NEI CAMPIONI RACCOLTI.
Il fosforo si presenta nelle acque naturali e di scarico legato in un vario numero di composti,
come ad esempio : ortofosfati, pirofosfati, polifosfati e in una serie di composti organici.
Per realizzare l’analisi che andrà a determinare la presenza totale dei suddetti elementi nel
campione dovremo trasformarli in ortofosfati tramite reazioni di ossido riduzione utilizzando
l’acido ascorbico come riducente e il blu di molibdeno come agente indicatore della presenza
di fosforo.
Il procedimento che andremo a esemplificare sarà in grado di rilevare il fosforo contenuto in
tutti i tipi di acque naturali in un intervallo di concentrazione che va da 0,03 a 0,3 mg/l.
Nel caso in cui il campione, dopo aver subito il processo che seguirà, non presenti il viraggio
di colore si potrà concludere che la concentrazione è inferiore al limite indicato; al contrario
il superamento della concentrazione massima comporterà un viraggio verso un blu
“impenetrabile” non analizzabile con le apparecchiature descritte in seguito.
Metodologia
Come prima cosa bisognerà effettuare una filtrazione dei campioni su membrana da 0,45 m
esente da fosfati, inoltre non dovremo eseguire alcuna diluizione dal momento che non ci
aspettiamo di trovare concentrazioni di fosforo particolarmente elevate.
Utilizzando delle pipette tarate trasferiamo 100 ml di ogni campione in matracci e quivi
abbiamo aggiunto 10 ml di reagente misto agitando il tutto.
Per ottenere 500 ml di reagente misto bisogna mescolare:
-100 ml di soluzione di molibdato d’ammonio;
-250 ml di acido solforico;
-100 ml di acido ascorbico;
-50 ml di tartrato di antimonio e potassio.
Dopo l’aggiunta in circa 10 minuti avverrà all’interno delle soluzioni la reazione che
porterà alla colorazione dei campioni: nell’ambiente acido creato dall’H2S04 agli ioni
ortofosfato reagiranno col molibdato d’ammonio ed il tartrato di ossido di antimonio e
potassio formando un eteropoliacido che viene ridotto dall’acido ascorbico a blu di
molibdeno che darà alla soluzione una colorazione azzurra più o meno intensa a seconda
della concentrazione più o meno elevata del fosforo.
Abbiamo anche preparato altre due ulteriori soluzioni denominate “bianco” e “standard”
rispettivamente costituite da acqua distillata e da una soluzione a concentrazione nota di
fosforo.
Lo scopo della preparazione di questi due elementi valutativi è quello di fornire un
riferimento al momento della determinazione dell’assorbanza tramite spettrofotometria e
per controllare il corretto funzionamento dello strumento.
A questo punto avremmo dovuto procedere secondo il metodo precedentemente descritto
ma, i nostri campioni, hanno presentato una colorazione troppo debole rispetto alla
precisione dei nostri apparecchi, portandoci a concludere che il contenuto fosforico delle
nostre acque era inferiore a 0,03 mg/l;
non abbiamo quindi proceduto tramite analisi spettrofotometrica
Valutazione della Qualità
Ambientale
Viene attuata
mediante la
compilazione
di schede
descrittive con
attribuzione di
punteggi
oggettivi
ottenuti
rispondendo a
quesiti chiusi
a scelta
multipla.
•RCE semplificato (Riparian, Channel,
Environment) - Naturalità alveo, vegetazione riparia,
ampiezza zona riparia, integrità, stabilità della
vegetazione, territorio circostante.
•IAR (Impatto Ambientale Ripario)- Distanza
colture, sviluppo colture, tipologie agrarie, attività
antropiche di impatto ripariale, insediamenti, viabilità,
attività antropiche nel territorio, tipologia degli
insediamenti.
Rio Arianna, dal manufatto del Laghetto di
Monterampino alla confluenza con il Rio Lavezza nel Rio
Acqua Chiara.
 (RCE) Punti 80
 (IAR) Punti 82
RCE - IAR = -2 SUFFICIENTE
Rio Acqua Chiara dal Ponte sulla via …….. Alla
confluenza con Rio Arianna e Rio Lavezza:
(RCE) Punti 37
 (IAR) Punti 73
RCE - IAR = -36
SCARSO
Rio Lavezza tratto a monte della
confluenza con
Rio Arianna nel Rio Acqua Chiara.
(RCE) Punti 37
 (IAR) Punti 73
RCE - IAR = -36
SCARSO
Analisi
Microbiologiche
Ricerca dei Coliformi Totali
Ricerca dei Coliformi Fecali
Osservazioni
Biologiche
Ricerca di macroinvertebrati
Laboratorio di Biologia e
Microbiologia I.T.I.S. ”L.Nobili”
Osservazioni
Botaniche
• Vegetazione spontanea arboreo-arbustiva
osservata lungo gli alvei in prossimità dei
punti di monitoraggio.
– Sambuco, Sanguinella, Rovo, Robinia, Olmo,
Acero, Quercia, Noce, Pioppo, Gelso.