CLASSIFICAZIONE DELLE ACQUE INTERNE A) LENTICHE – laghi naturali – serbatoi o laghi ar0ﬁciali B) LOTICHE – corsi d’acqua naturali – corsi d’acqua ar0ﬁciali (canali) C) DI TRANSIZIONE Zone umide (WWF) = zone paludose < 6 m di profondità appartengono sia alle acque len6che che a quelle di transizione. ACQUE CORRENTI Corpi idrici le cui molecole sono cara;erizzate da un movimento persistente lungo una direzione preferenziale. CORRENTE = acqua in movimento ALVEO = parete solida rispe;o a cui si calcola il movimento L’alveo è cos0tuito da SPONDE e da LETTO Superﬁcie superiore della corrente = PELO LIBERO TORRENTI = corsi d’acqua ubica0 nelle par0 più elevate al0metricamente • forte pendenza • notevole velocità • grande trasporto solido FIUMI = corsi d’acqua di fondovalle, più cospicui • minore pendenza • minore velocità • zona di deposito CANALI = alvei ar0ﬁciali BACINO IMBRIFERO = superﬁcie dalla quale tu;e le par0celle d’acqua contribuiscono alla portata del ﬁume. CARATTERISTICHE IDROLOGICHE DELLE ACQUE CORRENTI GRANDEZZE FONDAMENTALI a) geometria della corrente: • “sezione trasversale” alla corrente cos0tuisce il “perimetro bagnato”. • quota (espressa in m) = h del pelo liquido rispe;o al mare (m. s. m.). • h sul fondo = valore medio di profondità. b) velocità (m/s) • Nella sezione trasversale la velocità massima è so;o il pelo libero. c) portata (m3/s) • Volume di acqua che nell’unità di tempo passa a;raverso una sezione trasversale. Dividendo: portata/superﬁcie della sezione trasversale, si oOene velocità media (m3/s ÷ m2 = m/s) Posizioni del molinello (triangole: neri) per la misura della portata nella sezione di un ﬁume. Scala delle portate del Ticino a Sesto Calende. MISURA DELLE GRANDEZZE FISICHE A) Geometria • livello idrico: con idrometri o idrometrograﬁ • livello di guardia: rischio di tracimazione durante le piene B) Profondità • si misura con lo “scandaglio” C) Velocità • si misura con il “galleggiante” (impreciso) • si misura con il “molinello” (preciso) • si può usare il metodo dell’uomo in acqua o della teleferica. D) Portata • si oOene mediante il calcolo delle tre grandezze preceden0. FENOMENI DI TURBOLENZA Si formano nelle acque a causa della diﬀerenza di velocità tra le molecole. FENOMENI DI TRASPORTO • Trasporto di fondo: vengono movimentate sul fondo le par0celle più grandi. • Trasporto in sospensione: vengono movimentate le par0celle più minute (sabbie, argille, limo). Andamento a “meandri” di un ﬁume dovuto a diﬀeren0 velocità. DEFLUSSO SUPERFICIALE È responsabile della formazione dei corsi d’acqua presen0 nel bacino idrograﬁco. In Italia il Servizio Idrograﬁco (Presidenza del Consiglio dei Ministri) pubblica i da0 dei ﬁumi sugli Annali Idrologici. Importan0 per i lavori ambientali sono: a) la media b) i valori estremi. TEMPO DI RITORNO DI UN EVENTO Ogni quan0 anni può avvenire un certo evento? CARATTERISTICHE FISICHE DELLE ACQUE CORRENTI A) Temperatura Fa;ori che determinano le cara;eris6che termiche di un corso d’acqua. calcola: • temperatura media • temperatura minima • temperatura massima • escursione termica (max-‐min). Si misura mediante TERMOMETRI (ne esistono di vari 0pi). B) Torbidità Corrisponde alla proprietà di impedire la trasmissione dire;a della luce. È dovuta alla presenza di materiale sospeso. L’unità di misura è il JTU (Jakson Turbidity Unit) espressa in p. p. m. Si può usare: • il “disco Secchi” (approssima0vo) • il “nefelometro” (misura l’intensità luminosa deviata da un campione d’acqua) • il “trasmissometro” (misura il rapporto tra intensità luminosa emessa da una sorgente e quelle ricevuta da un osservatore). CARATTERISTICHE CHIMICHE DELLE ACQUE CORRENTI A) Solidi totali e disciolU Residuo o;enuto dopo evaporazione a 105°C. Comprende materiali in sospensione + disciol0. Quello in sospensione si oOene per ﬁltrazione su membrana a 0,45mm. Si esprime in mg/l. Acque correnU: (solidi in sospensione) 25 µg/l ÷ 80 mg/l. I solidi totali disciolU (TDS) si o;engono dopo ﬁltrazione ed evaporazione a 105°C. Si possono s0mare: TDS (mg/l) = Ca + Mg + Na + K + SO4 + Cl + NO3 + 1/2(HCO3) + SiO2 oppure TDS (mg/l) = aK20µS/cm (conducibilità ele;rica riferita a 20°C). ce = 0,67 B) Componente organica Si misura con i seguen0 parametri: BOD = richiesta biochimica di ossigeno COD = richiesta chimica di ossigeno TOC = carbonio organico totale • BOD (Biochemical Oxygen Demand) Si misura in mg/l di O2. Nelle acque corren0 di buona qualità BOD5 < 3 mg/l. • COD (Chemical Oxygen Demand) Si misura in mg/l di O2. È più impreciso perché inﬂuenzato dalla presenza di altre sostanze chimiche naturali (es. cloruri, nitri0, solfuri ecc.) e non consente l’ossidazione completa di diversi compos0 organici. Nelle acque corren0 di buona qualità, COD = 1,5 ÷ 5 mg/l. Si può giungere sino a 20 mg/l (con punte di 50 mg/l). • TOC (Total Organic Carbon) Si misura in mg/l di C. Si misura dopo aver eliminato tu;o il carbonio inorganico (a pH < 2) ed ossidato a CO2. Nelle acque di buona qualità: TOC < 1 mg/l. Nelle acque di media qualità: TOC < 6 mg/l (punte di 15 mg/l) COMPONENTI BIOLOGICHE delle ACQUE CORRENTI Gli insediamen0 biologici di un corso d’acqua variano lungo il proﬁlo longitudinale, dalla sorgente alla foce, a seguito della variazione delle cara;eris0che ﬁsiche, chimiche ed idrologiche. Il fa;ore che determina la stru;ura della comunità degli ambien0 lo0ci è la corrente. Le componen0 bio0che più importan0 sono: . PERIFITON . MACROFITE . MICROINVERTEBRATI . MACROINVERTEBRATI . VERTEBRATI PERIFITON Signiﬁca: “aYorno alle piante”. Sono organismi che colonizzano substra0 vegetali (e non solo) sommersi. Sono rappresenta0 da: BATTERI, FUNGHI, MUFFE, ALGHE, PROTOZOI, SPUGNE, NEMATODI, OLIGOCHETI. Il periﬁton è un produ;ore primario ed un oOmo indicatore di qualità delle acque. MACROFITE Le macroﬁte dei corsi d’acqua comprendono numerosi gruppi tassonomici: CARACEE, MUSCHI, EPATICHE, LICHENI E ANGIOSPERME. Il numero di specie che si trovano in acque corren0 è inferiore a quello delle acque stagnan0. Le macroﬁte interessano modeste superﬁci ﬂuviali. MICROINVERTEBRATI Sono animali di dimensioni inferiori al millimetro e sono cos0tui0 da PROTOZOI, ROTIFERI, GASTROTRICHI, TARDIGRADI, CLADOCERI, COPEPODI, OSTRACODI e IDRACARIDI. Vivono tanto sulla superﬁcie delle acque o a conta;o con in fondo o all’interno del sedimento. MACROINVERTEBRATI Sono gli animali invertebra0 di dimensioni superiori al millimetro. Sono cos0tui0 da INSETTI, OLIGOCHETI, CROSTACEI, PLATELMINTI, IRUDINEI, MOLLUSCHI. Alcuni vivono solo allo stadio larvale (es. inseO) altri tu;a la loro vita. Alcuni sono importan0 per la parassitologia in quanto ospi0 intermedi o deﬁni0vi. VERTEBRATI Fra i vertebra0 più abbondan0 vanno cita0 i PESCI, sebbene non manchino anche gli ANFIBI, i RETTILI, gli UCCELLI e i MAMMIFERI. METODI DI STUDIO QUALITATIVI (draghe, re0ni, raschiatoi). QUANTITATIVI (benne, caro0eri). Per gli organismi vagili, si usano re0 a strascico (sciabiche), re0 da posta (tramagli), ele;ostorditori ecc. DRIFT Si deﬁnisce DRIFT il trasporto a valle, ad opera della corrente, degli organismi. Il driw regola la densità degli individui in un determinato habitat. Importante ai ﬁni della ricolonizzazione degli habitat dopo fenomeni di inquinamento. DRIFT COSTANTE Cos0tuito da organismi che lasciano l’habitat costantemente. DRIFT COMPORTAMENTALE Quello degli organismi che lasciano l’habitat per esigenze biologiche (es. inseO metamorﬁci). DRIFT CATASTROFICO Quello dei primi momen0 di piena. Il più importante è il DRIFT COSTANTE. ADATTAMENTI BIOLOGICI INVERTEBRATI Sviluppo di ventose e di dischi adesivi. VERTEBRATI Forme idrodinamiche: aﬀusolate lungo la sezione trasversale o compressa in senso dorso-‐ventrale. ZONAZIONE DELLE ACQUE Esistono diversi metodi di zonazione che si basano sulla presenza di par0colari specie di INVERTEBRATI o di VERTEBRATI. Sono di diﬃcile applicazione perché validi solo in certe aree. Conce;o di CONTINUUM ECOLOGICO: Ogni tra;o ﬂuviale è inﬂuenzato dal tra;o a monte ed inﬂuenza il tra;o a valle. È possibile isolare zone di rela0va omogeneità dal punto di vista della stru;ura troﬁca e del metabolismo (processi di sedimentazione, trasporto, riciclo della sostanza organica). ACQUE LACUSTRI Il lago naturale è una massa d’acqua in una situazione idrodinamica di calma che occupa una depressione del terreno senza connessione dire;a con il mare. LAGHI NATURALI senza interven0 antropici sulle sponde LAGHI NATURALI AMPLIATI bacini amplia0 ar0ﬁcialmente mediante opere idrauliche all’incile LAGHI NATURALI REGOLATI opere idrauliche all’incile ﬁnalizzate al controllo del deﬂusso a;raverso l’emissario TUTTI i grandi laghi italiani alpini sono regola6 CLASSIFICAZIONE DEI LAGHI TETTONICI laghi di fossa, molto profondi e a fondo pia;o VULCANICI craterici, di caldera, a conca imbu0forme GLACIALI di escavazione, con proﬁlo ad U DI FRANA con morfologia valliva CARSICI in dolina DATI GEOMETRICI – ba0metrica – lunghezza max – larghezza max – perimetro – area – larghezza media – sviluppo della linea di costa = rapporto tra perimetro e circonferenza di un cerchio di uguale superﬁcie – curva ipsometrica Curve ipsograﬁche delle aree di alcuni laghi italiani PROPRIETÀ FISICHE Proprietà o\che – La luce viene in parte diﬀusa ed in parte assorbita – Uso dei fotometri Proprietà termiche Presenza di 3 stra0 sovrappos0: – epilimnilo – metalimnio – ipolimnio Schema della distribuzione della temperatura in un lago Il termoclino è la zona in cui si veriﬁca il massimo valore del gradiente termico ver0cale. Rappresenta una vera barriera agli scambi di acqua Durante l’anno, nei laghi profondi sono possibili uno o due rimescolamen0 comple0 (in primavera ed in autunno). laghi dimi\ci due rimescolamen0 l’anno laghi monomi\ci un rimescolamento l’anno MOVIMENTI DELLE ACQUE LACUSTRI ondazione dovuta al vento sesse dovute al gradiente barico correnU dovute al vento e alle sesse eﬀeYo subito dalle corren0 a seguito della rotazione della terra principio di conUnuità una massa d’acqua spostata dalla sua giacitura non può lasciare vuo0 dietro di sé, per cui vengono richiamate altre masse di acqua moU conve\vi diﬀerenze di temperatura e densità correnU di torbida l’accumulo dei sedimen0 dei tributari può determinare un franamento con movimento di masse di acqua sul fondo CARATTERISTICHE IDRODINAMICHE BILANCIO IDROLOGICO P + I + R + S i -‐ O -‐ So -‐ E -‐ ET ± DH = ø dove P = precipitazioni dire;e sul lago I = portata totale degli aﬄuen0 R = acqua di ruscellamento proveniente dalla riva Si = sorgen0 sublacustri O = portata in uscita S’o = perdita per via soYerranea E = evaporazione della superﬁcie lacustre ET = evapotraspirazione dalle piante acquaUche ΔH = ﬂu;uazioni dell’altezza idrometrica della superﬁcie del lago TEMPO MEDIO DI RESIDENZA Rapporto tra il volume del lago e la portata media del suo emissario. A;enzione alle stra0ﬁcazioni termiche del lago, che determinano l’allungamento reale del tempo medio di residenza. ASPETTI CHIMICI Importante è lo speYro ionico delle acque di un lago che possono essere deﬁnite come soluzione diluite di ioni (bicarbona0, solfa0, cloruri e nitra0 tra gli anioni e calcio, sodio, magnesio e potassio tra i ca0oni) oltre ad altri sali (di azoto e di fosforo principalmente). Il chimismo dipende fortemente dalla CO2 HCO3-‐ > SO4= >> NO3-‐ = Cl-‐ Ca++ >> Mg++ > Na+ > K+ > NH4+ Occorre veriﬁcare l’eleYroneutralità delle acque locustri (Σ ca0oni = Σ anioni). Importante è l’alcalinità totale delle acque di lago, che rappresenta la capacità dell’acqua di neutralizzare acidi for0. Specie ioniche importan0 che concorrono all’alcalinità sono bicarbona0 e carbona0. Altre cara;eris0che chimiche importan0 sono il pH, l’Eh e l’[O2]. CARATTERISTICHE BIOLOGICHE Plancton – picoplancton (0,2÷2 mm) – nanoplancton (2÷20mm) – microplancton (20÷200mm) – macroplancton (200÷2000mm) – megaloplancton (>2000 mm) Si dis0ngue in Fitoplancton e Zooplancton. Fra i primi si rinvengono Diatomee, Dinoﬂagella0, Cloroﬁcee e Cianoba;eri. Allo Zooplancton appartengono Ro0feri e Crostacei (Copepodi e Cladoceri). Benthos In genere i sedimen0 sono limosi ricchi di detrito organico vegetale in via di mineralizzazione. Importan0 sono le larve di inseO insieme ai Molluschi ed agli Anellidi. Si ca;urano con benne e draghe. Necton Specie iOche presen0 nel lago. Si ca;urano con re0, nasse e palangari. Macroﬁte – Macroﬁte radicate al fondo (0÷1,5 m di profondità). Es. canne di palude (Phragmites, Typha ecc.). – A foglie ﬂo;an0 (es. Nymphaca, Potamogeton natans) (0,5÷3 m). – Sommerse (Potamogeton) (3÷10 m). – Macroﬁte “ﬂoYanU” (Lemna). OBIETTIVI PER LA PIANIFICAZIONE DEI LAGHI a) Situazione iniziale – contenuto basso di nutrien0 con P ≤ 30 mg/m3 – concentrazione elevata di ossigeno sopra;u;o nelle acque profonde – condizioni indisturbate di stra0ﬁcazione termica – contenuto basso di inquinan0 – sistemazione delle rive. Per o;enere tali obieOvi occorre: – ridurre i carichi di nutrien0 e di sostanze tossiche – resistemazione delle coste – controllare e pianiﬁcare lo sviluppo rivierasco – azioni di difesa con l’is0tuzione di aree prote;e. Apertura al pubblico delle rive ediﬁcate di un lago naturale. a) Situazione iniziale Sistemazione paesis6ca e ricrea6va della riva di un lago naturale occupata da una strada. ACQUE DI TRANSIZIONE TraO terminali di ﬁume in cui l’acqua con0nentale entra in conta;o e si mescola con l’acqua marina: estuari, lagune, canali ar0ﬁciali ecc. – Upo A: estuari non straUﬁcaU – Upo B: estuari parzialmente straUﬁcaU – Upo C: estuari straUﬁcaU Quanto più la laguna è estesa, tanto più gli eﬀeO della propagazione della marea (ritardo e a;enuazione) si faranno sen0re. Laguna morta = zona conﬁnata Laguna viva = zona a maggior ricambio idrico.