L’utilizzo delle acque reflue urbane in agricoltura · Possibili impieghi di acque reflue urbane depurate 9Urbano 9Industriale 9Agricolo 9Ricreativo e ambientale 9Ricarica delle

Acqua: risorsa strategica per l’agricoltura

L’utilizzo delle acque reflue urbane in agricolturaL’utilizzo delle acque reflue urbane in agricoltura

Francesco Paolo NiceseFrancesco Paolo [email protected]@unifi.it

Dipartimento di Dipartimento di OrtoflorofrutticolturaOrtoflorofrutticoltura, viale delle Idee 30, 50019 Sesto , viale delle Idee 30, 50019 Sesto F.noF.no (FI)(FI)

Genova, 20 novembre 2006Genova, 20 novembre 2006

Possibili impieghi di acque reflue urbane depurate

Acqua: risorsa rinnovabile ma limitata

Diminuzionerisorse idriche

Aumento dei consumi

- cambiamenti climatici - in ogni settore: civile, industriale, agricolo

- scarsa efficienza dei sistemi di trasporto e utilizzo aumento produttività agricola

con estensione superfici irrigue

4.000 Km2 40.000 Km250 anni


Possibili impieghi di acque reflue urbane depurate

UrbanoIndustrialeAgricoloRicreativo e ambientaleRicarica delle faldeIncremento delle disponibilità di acqua potabile

- risparmio di risorse idriche di alta qualità

- minor inquinamento delle acque superficiali

- approvvigionamenti costanti

- potenziale fertilizzante


Possibili impieghi in agricoltura di acque reflue depurate

Tipo di coltura Tipo di refluoColture alimentari con contatto delle parti eduli compreso tutte le colture da radice o tubero

Colture non alimentari con accesso controllato(es. colture da fibra o da legno)

Colture da frutto (senza contatto con parti eduli)

Pascolo per animali da latte

Colture alimentari da sottoporre a trasformazioni

Vivaismo

Massima qualità igienico-sanitarie, interrotto2 settimane prima del raccolto.

Non sono necessari affinamenti elevati. Potrebbeandare bene anche il solo trattamento primario.

Reflui trattati, interrotti 2 settimane prima del raccolto.

Massime qualità igienico-sanitarie del refluo.

Reflui trattati, non è necessaria una disinfezioneTotale

Reflui trattati, qualità non particolarmente elevata


Provincia di Pistoia – superficie a vivaio (ha)

50

1900

200

1920 1945

400

1960

1300

1970

3000

5000

Oggi


Immagine satellitare della provincia di Pistoia


Vivaismo e Acqua

In base a misure effettuate in campo sull’irrigazione a pioggia, si può assumere che mediamente nei vivai pistoiesi siano somministrati giornalmente, nella stagione irrigua da maggio ad ottobre, 10-15 mm di acqua a fini irrigui.

L’attività vivaistica è fortemente idroesigente. I volumi irrigui erogati variano da meno di 2000 m3/ha/anno nei vivai di pieno campo irrigati a goccia fino ai 15-20 mila m3/ha/anno delle colture in contenitore irrigati a pioggia.

(da Bilderback et al., 1994)- 15000-30000 m3 anno/ha di vivaio in contenitore;- ipotesi peggiore: 180 giorni d’irrigazione con circa 250 m3 di acqua ha/giorno, alla fine sarebbero necessari 45.000 m3/ha;


Vivaismo e Acqua

Sistema vivaistico pistoiese

Stima dei consumi idrici per uso irriguo nel vivaismo:

6000000 m3 12000000 m3

L’approvvigionamento dell’acqua per l’irrigazione viene fatto per l’82% da pozzi e per il 18% da derivazioni da corsi d’acqua.


Avvio del progetto interdipartimentale

Dipartimento di Ingegneria Civile

Dipartimento di OrtoflorofrutticolturaGenova, 20 novembre 2006Genova, 20 novembre 2006

Obiettivi del progetto

IDONEITA’IDONEITA’ AL REIMPIEGO NEL SETTORE VIVAISTICO DI AL REIMPIEGO NEL SETTORE VIVAISTICO DI EFFLUENTI DA IMPIANTI DI DEPURAZIONE LOCALIEFFLUENTI DA IMPIANTI DI DEPURAZIONE LOCALI

ASPETTIASPETTI NORMATIVI ed IGIENICINORMATIVI ed IGIENICIQualità chimicoQualità chimico--fisica dei reflui depuratifisica dei reflui depuratiQualità microbiologica dei reflui depuratiQualità microbiologica dei reflui depurati

ASPETTI AGRONOMICIASPETTI AGRONOMICIEffetti sulle colture irrigateEffetti sulle colture irrigate

ASPETTI AMBIENTALIASPETTI AMBIENTALIRilascio di elementi fertilizzantiRilascio di elementi fertilizzantiImmissione di sostanze inquinantiImmissione di sostanze inquinanti


Irrigazione con reflui urbani

Verifica dell’impiego di acque reflue urbane per l’irrigazione in vivaio

-1998 2000

-Impianto di depurazione della città di Pistoia

- Materiale vegetale impiegato:

Abutilon ‘Kentish Belle’Arbutus unedoCupressus sempervirens

Myrtus communis

Fraxinus angustifoliaJuniperus horizontalis

Nerium oleanderPittosporum tobiraSpiraea japonicaViburnum lucidumViburnum tinusWeigelia florida


Schema dell’impianto

Monitoraggio della crescitadelle colture

Confronto con acqua di falda

Sezione di sperimentazioneagronomica: valutazionedegli effetti dell'acquasulle colture

Acqua di falda

Valutazione dell 'apporto dei nutrientie ri lascio nell 'ambiente

Monitoraggio della qualitàchimico - fisica dell 'acqua

Monitoraggio della qualitàmicrobiologica dell 'acqua

Valutazione dell 'efficienzadell 'impianto pilota

Sezione di affinamento terziario:Indagini sui sistemi di trattamento

Impianto didepurazione


Rilievi agronomici effettuati

suddivisione della pianta

determinazione pf - ps

analisi dell’apparato radicale

analisi delle foglie (area)

misura della clorofilla

analisi della crescita (RGR)

Rilievi :

analisi elementi minerali



Parcella del vivaio

Abutilon ‘Kentish Belle’Viburnum tinusWeigelia florida

1998

Parcella del depuratore



Parametri Effluente PozzopH 7.81 7.26

Conductivity [µS/cm] 655 441

Sediment after 120 min. [ml/l] 0.0 0.0

Total Suspended Solids [mg/l] 6.35 4.5

Turbidity [NTU] 5.1 4

Phosphate [mg/l] 0.72 0.063

Ammonium [mg/l] 0.906 -

N-NO2 [mg/l] 0.095 0.008

N-NO3 [mg/l] 5.67 -

Potassium [mg/l] 15 1.2

Calcium [mg/l] 62.6 35.5

Magnesium [mg/l] 8.5 23.3

Hardness [°F] 18.5 18.3

Chloride [mg/l] 70.7 31.9

Sodium [mg/l] 91 39.3

Parametri Effluente PozzoSAR 2.7 1.3

Cadmium [mg/l] - -

Chromium [mg/l] - -

Iron [mg/l] - 0.13

Manganese [mg/l] - 1.14

Nickel [mg/l] - -

Lead [mg/l] - -

Copper [mg/l] - -

Zinc [mg/l] 0.11 0.047



Refluo Pozzo


0

5

10

15

20P

eso

secc

o [g

r]

0

10

20

30

40 ***

4/6 6/8 6/10

0

10

20

30*

Accumulo di sostanza secca

4/6 6/8 6/10

4/6 6/8 6/10

Pes

o se

cco

[gr]

Pes

o se

cco

[gr]

5

10

15

20

25

0

5

10

15

20

(1/6 - 6/8) (6/8 - 6/10)

*

5

10

15

20

Relative Growth Rate

mg/

g d

s.s.

mg/

g d

s.s.

mg/

g d

s.s.

(1/6 - 6/8) (6/8 - 6/10)

(1/6 - 6/8) (6/8 - 6/10)

DepuratoreVivaioSTD

- Viburno -

- Weigelia -

- Abutilon -




Contenuto in elementi minerali delle foglie (% p. secco) in abutilon, viburno e wei-gelia irrigati con reflui civili sottoposti a trattamento terziario e con acqua di pozzo

Trattamenti Elementi minerali

N(%)

P (%)

K (%)

Ca(%)

Mg(%)

Fe (ppm) Na (ppm) Cl (ppm)

Abutilon

Acqua di pozzo 2.960 b 0.883 a 2.657 b 2.757 b 1.150 a 194.33 a 3774.7 b 7862.0

Refluo 3.480 a 0.680 b 3.110 a 3.110 a 0.663 b 173.67 b 7250.0 a 7538.7

Liv. Sign. (p) 0.002 0.011 0.015 0.018 0.000 0.023 0.000 0.212

Viburno

Acqua di pozzo 0.960 b 0.137 b 1.467 b 0.733 0.217 158.00 a 1147.3 4561.3 b

Refluo 1.943 a 0.247 a 1.993 a 0.683 0.200 118.30 b 1203.0 5033.7 a

Liv. Sign. (p) 0.000 0.000 0.000 0.295 0.067 0.007 0.302 0.026

Weigelia

Acqua di pozzo 0.623 b 0.430 1.257 b 1.753 0.326 186.70 a 925.0 b 5761.0

Refluo 1.943 a 0.473 1.423 a 1.833 0.423 152.00 b 1379.0 a 5695.0

Liv. Sign. (p) 0.000 0.051 0.015 0.289 0.524 0.012 0.002 0.312



1999Specie impiegate

Schema sperimentazioneAbutilon “Kentish Belle”Arbutus unedoCupressus sempervirensJuniperus horizontalisMyrtus communisNerium oleanderSpiraea japonicaViburnum lucidumViburnum tinusWeigelia florida

tesi tipo di acqua fertilizzazione disinfezioneR refluo non fertilizzato UV

RAP refluo non fertilizzato UV + Ac. Per.

ROAP refluo Osmocote in copert. UV + Ac. Per.

FO fertirrigazione Osmocote di fondo

F fertirrigazione non fertilizzato

FAO acqua di falda Osmocote di fondo



Ginepro Cipresso Mirto

FAO F FO R RAP0

10

20 aabab

ab b

e.s.

g

P. S

ecco

tot

. a

lugl

io

FAO F FO R RAP0

10

20e.s.

g

FAO F FO R RAP0

10

20e.s.

g

P. s

ecco

tot

. a n

ovem

bre

FAO F FO R RAP ROAP0

25

50

75

a aaab

b

a

e.s.

g


20

40

60

ab ababab

b

ae.s.

g


30

60

90

120

a

a

aab

b

e.s.

gGenova, 20 novembre 2006Genova, 20 novembre 2006


Corbezzolo Spirea Oleandro

P. S

ecco

tot

. a

lugl

io

FAO F FO R RAP0

5

10

15

e.s.

g

FAO F FO R RAP0

10

20

30e.s.

g

FAO F FO R RAP0

15

30

45a

cc

b

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g

P. s

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bre


20

40

60

80

100

aba ab

b b

ab

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g


20

40

60

80

100

a

b bb

a

b

e.s.

g


50

100

150

cc

ab

a

bc

a e.s.

gGenova, 20 novembre 2006Genova, 20 novembre 2006


Weigelia Viburno tinus Viburno lucido

P. S

ecco

tot

. a

lugl

io

FAO F FO R RAP0

5

10

15

20

25e.s.

g

FAO F FO R RAP0

5

10

15e.s.

g

FAO F FO R RAP0

5

10

15

20

25e.s.

g

P. s

ecco

tot

. a n

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bre


100

200

300

ab

c

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a

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50

75

100

bbb

a

b

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g


50

100

150

200

a

b

a

b b b

e.s.

g



Mirto

R RAP FO F FAO



Ginepro

R RAP FO F FAO



Corbezzolo

RR RAP FO F FAO



Viburno tinus

R RAP FO F FAO



Viburno lucido

R RAP FO F



Schema sperimentazione 2000

POZacqua di falda

REFacqua reflua

CO2acqua reflua + CO2

POZnon fert.

POZfert.

REFnon fert.

REFfert.

CO2non fert.

CO2fert.

Rifertilizzazione estiva in copertura

Cupressus sempervirensFraxinus angustifoliaJuniperus horizontalis

Pittosporum tobiraViburnum tinusWeigelia florida



pozzo refluo CO2 r nr0

25

50

75

100nr: non rifertilizzato r: rifertilizzatoe.s.

g

a

bb

Viburno tinus

Pittosporo


10

20

30

40


g

a

b

ab


50

100

150

200


g

ab

Weigelia




30

60

90


g

Cipresso


20

40


g

Ginepro pozzo refluo CO2 r nr0

100

200


ab

g

ab

Frassino angustifolia


Conclusioni

Considerazioni sull’impiego di acque reflue urbane in vivaio

Non si sono rilevate limitazioni di rilievo all’impiego di acqua reflua provenien-te da usi civili, viene quindi ribadita la sua idoneità per l’irrigazione in vivaio

Le acque reflue, relativamente dotate di N rispetto all’acqua di falda, hanno evidenziato capacità fertilizzanti tali da poter essere paragonate, talvolta, ad una leggera fertirrigazione

La risposta delle piante, in termini di crescita, è risultata comunque legata alla specie impiegata

Un eventuale uso di queste acque non potrebbe non tener conto di eventuali interazioni con la nutrizione delle piante, eventualmente riducendo le quantità dei prodotti nutritivi impiegati in vivaio


Conclusioni

E’ necessario osservare gli effetti dell’uso di queste acque nel medio/lungo periodo sia sulle piante, sia, soprattutto, nell’ambiente

Il suo sfruttamento nel periodo estivo (maggio-ottobre) potrebbe realmente rappresentare una risorsa idrica alternativa allo sfruttamento delle acque di falda, fatte salve alcune garanzie tra cui una costanza nel tempo delle caratteristiche chimico-fisiche

L’impiego di queste acque può richiedere una “messa a punto” perottimizzarne l’efficacia nell’irrigazione (es. presenza di prodotti azotati, metodo di somministrazione)


Elenco pubblicazioni

Gori R., Ferrini F., Nicese F.P., Lubello C. - Verifica della possibilità d’uso di acque reflue per l’irrigazione diarbusti ornamentali, 2000 – Acer, 1: 50-54.

Gori R., Ferrini F., Nicese F.P., Lubello C. - Effect of Reclaimed Wastewater on the Growth and Nutrient Contentof Three Landscape Shrubs, 2000 – Journal of Environmental Horticulture, 18(2): 108-114.

Lubello C., Gori R., Nicese F.P. – Reclaimed wastewater as an alternative water resource for irrigation. Proc.Intl. Symp. on Sanitary and environmental engineering. Trento, 18-23 Sept. 2000.

Lubello C., Gori R., Nicese F.P., Ferrini F., 2001 - Acque reflue depurate come risorsa alternativa perl'irrigazione. Ingegneria Ambientale., Vol. XXX, 5:235-242.

Gori R., Ferrini F., Lubello C., Nicese F.P. - Uso delle acque reflue per l'irrigazione in vivaio di specieornamentali, 2002 - VI Giornate scientifiche SOI, Spoleto. 361-362.

Nicese F.P. – Possibilità di impiego di acque reflue per l’irrigazione di aree verdi. 2002, Ann. Acc. Italiana Sc.Forestali, vol. LI: 41-47.

Nicese F.P., Ferrini F. - Verifica della possibilità di uso di reflui industriali trattati per l’irrigazione di arbustiornamentali in contenitore, 2003 – Italus Hortus, atti delle giornate tecniche SOI “L’innovazione nelvivaismo orto- floro- frutticolo”. Pagg. 129-133.

Lubello C., Gori R., Nicese F.P., Ferrini F., 2004 - Municipal-treated wastewater reuse for plant nurseriesirrigation. Water Research 38: 2939-2947.

Gori R., Lubello, C. Ferrini F., Nicese F.P., 2004 - Reclaimed municipal wastewater as source of water andnutrients for plant nurseries. Water Science and Technology, 50 (2): 69-75.


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