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70 anni di ricerche del CNR Istituto

per lo Studio degli Ecosistemi di Verbania Pallanza

70 anni di ricerche del CNR Istituto

per lo Studio degli Ecosistemi di Verbania Pallanza

Rosario MoselloRosario MoselloDirettore C.N.R. ISEDirettore C.N.R. ISE

Qualità delle acque del Lago Maggiore - Studi e prospettiveQualità delle acque del Lago Maggiore - Studi e prospettiveVerbania, 14 marzo 2009Verbania, 14 marzo 2009

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1938: l1938: l’’Istituto Italiano di IdrobiologiaIstituto Italiano di Idrobiologia

""Dott.Dott. Marco de Marchi" ha inizio come fondazioneMarco de Marchi" ha inizio come fondazione

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Nel 1977 lNel 1977 l’’Istituto viene incorporato alIstituto viene incorporato al

Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)

Nel 2002, Nel 2002, con la con la riorganizzazioneriorganizzazione del CNR ldel CNR l’’Istituto Istituto Italiano di IdrobiologiaItaliano di Idrobiologia èè diventato diventato Istituto per lo Istituto per lo studio degli Ecosistemistudio degli Ecosistemi, incorporando altri istituti. , incorporando altri istituti. Il Dipartimento di Idrobiologia ed Ecologia delle Il Dipartimento di Idrobiologia ed Ecologia delle Acque Interne Acque Interne èè oggi attiva nello storico edificio gioggi attiva nello storico edificio giààsede dellsede dell’’Istituto Italiano di Idrobiologia "Istituto Italiano di Idrobiologia "Dott.Dott. Marco Marco de Marchi".de Marchi".

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L’Istituto per lo Studio degli Ecosistemi

Pisa Firenze

Sassari

Verbania Pallanza

L’Istituto per lo Studio degli Ecosistemi

Nel 2001 l’Istituto Italiano di Idrobiologia si univa ad altri istituti del CNR a formare l’Istituto per lo Studio degli Ecosistemi, allargando le sue competenze agli ecosistemi terrestri, al controllo degli organismi dannosi e all’ecologia applicata ai sistemi agro-forestali. Questo nella continuitàdelle attività di studio sugli ecosistemi acquatici, con particolare riferimento alla idrologia e ai laghi del VCO.

La rivistaMemorie dell’Istituto Italiano di Idrobiologiasi trasforma inJournal of Limnology, rivista internazionale alla quale è stato recentemente riconosciuto un elevato impact factor.

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Climatologia e idrologia meteorologia, misura di portate

Limnologia fisica correnti, temperature, mescolamento

Biologia microbiologia, fitoplancton,produzione primaria, zooplancton, pesci, organismi bentonici,macrofite acquatiche

Paleolimnologia evoluzione dei laghi

Biblioteca circa 7000 libri e 800 riviste in abbonamento o scambio

Idrochimica metodologie analitiche, eutrofizzazione, acidificazione

Principali attivitPrincipali attivitàà di ricercadi ricerca

Principali relazioni trofiche tra gli organismi che compongono la catena alimentare di un lago. (Da “Conoscere un lago, 1984”).

ALGHE

ZOOPLANCTON

PESCILARVE D’INSETTO

NUTRIENTI INORGANICI

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Collaborazioni nazionali ed internazionali

Ministero Ambiente deposizioni atmosferiche, ICP Waters

Ministero Politiche Agricole e Forestali

deposizioni atmosferiche in siti forestali, ICP Forests

Unione Europea acidificazione laghi alpini, paleoclima

Centro Comune Ricerca della UE, Ispra

metodologie analitiche

Commissione Italo- Elvetica eutrofizzazione Lago Maggiore

Prog. Strategico EvK2-CNR laghi Himalayani

Prog. Nazionale Ricerche laghi Antartide

0

10

20

30

40

50

1977

1979

1981

1983

1985

1987

1989

1991

1993

1995

1997

1999

2001

2003

2005

2007

Tempo indeterminato

Precari

Evoluzione del numero e inquadramento dei dipendenti del CNR ISE, sede di Verbania Pallanza, dal 1978 al 2008

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Lago diMergozzo

Lago M

aggioreMonteRosa

Lago d’Orta

Lago di Varese

Lago di Lugano

Lago Maggiore

Lago Maggiore

Orta

Lugano

Varese

ALCUNE NOTE SUL BACINO IMBRIFERO ALCUNE NOTE SUL BACINO IMBRIFERO

• Reticolo idrografico ben sviluppato (32 laghi naturali ed artificiali, 14 tributari studiati)• Clima mite (azione termoregolatrice del lago e riparo dalla catena alpina), ma umido con abbondanti precipitazioni atmosferiche (1700 mm/a)

• Litologia complessa (rocce cristalline e carbonatiche)• Poco più del 50% del bacino è in territorio svizzero, mentre l’80% del lago è in Italia• 670.000 residenti + 30.000 A.E. turistici; circa 200.000 residenti rivieraschi

San Giovanni

San Bernardino

Fondotoce

Toce

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Questa provoca uno sviluppo accelerato degli organismi vegetali e una eccessiva produzione di sostanza organica. Nel demolire tutta questa sostanza organica, i batteri arrivano a consumare tutto l'ossigeno disponibile, alterando così le caratteristiche del corpo d’acqua.

L’EUTROFIZZAZIONE

Le sostanze organiche o inorganiche eutrofizzanti sono quelle che apportano fosforo (P) e azoto (N) alle acque e in questo modo le “fertilizzano” in maniera eccessiva.

Dilavamento delle rocce e dei suoli

Liquami domestici

Agricoltura

Attività zootecniche

Attività industriali

eccessivi apporti di P dal bacino imbrifero derivanti da:

riduzione degli apporti sino a livelli il più possibile prossimi a quelli naturali;depurazione degli scarichi con eliminazione del P

CAUSA:

RIMEDIO:

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Fisici

Chimici

Biologici

Sull’uso delleacque

Effetti dell’eutrofizzazione• Diminuzione della trasparenza• Cambiamenti di colorte (presenze episodiche di particolari specie fitoplanctoniche)

• Aumento delle concentrazioni di nutrienti algali, soprattutto P• Sovrassaturazione di ossigeno nella zona fotica, accompagnata da pH elevati• Deficit di ossigeno e/o anossia nella zona profonda, con comparsa di NH3, H2S, CH4 e rilascio di P dai sedimenti

• Aumento della biomassa totale delle alghe unicellulari• Variazioni di composizione delle comunità biologiche• Riduzione della diversità interspecifica• Calo delle specia ittiche più pregiate (salmonidi) e aumento di quelle pocopregiate (ciprinidi)

• Ridotta possibilità di utilizzo del lago come risorsa ricreazionale e turistica• Aumento del pescato (specie poco pregiate)• Nei casi più gravi, morie di pesci per anossia• Gravi problemi di potabilizzazione per odori e sapori difficilmente eliminabili, elevata carica batterica, formazione di composti tossici a seguito della clorazione

Quantificazione dell’eutrofizzazione

Concentrazione di fosforo totale (µg P l-1)

<10 oligotrofia

10-20 mesotrofia

>20 eutrofia

10

Fosforo disciolto (µg P L-1)

0

10

20

30

40

50

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

P reattivo

P totale

Limite meso-eutrofia

Limite oligo-mesotrofia

0

100

200

300

400

500

600

'78'79'80'81'82'83'84'85'86'87'88'89'90'91'92'93'94'95'96'97'98'99'00'01'02'03'04'05

acque tributarie

fascia rivierasca

t P a-1

LAGO MAGGIORELAGO MAGGIOREApporti di fosforo totaleApporti di fosforo totale

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Fosforo totaleal mescolamento primaverile

0

25

50

75

100

125

150

175

200

1960 1970 1980 1990 2000 2010

µg P

L-1

Lugano 0-286 m Lugano 0-100 mComo IseoGarda Maggiore

Limite oligo-mesotrofia

Fioritura di Microcystis flos-aquae nel Lago di Lugano (26/10/2006)

Fioritura di Microcystisaeruginosa nel Lago di Iseo (12/10/2006) Fioriture di cianobatteri nei laghi

profondi sudalpini nel corso degli ultimi 30 anni

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AnabaenaAnabaena lemmermanniilemmermannii

PlanktothrixPlanktothrix rubescensrubescens

MicrocystisMicrocystis aeruginosaaeruginosa

AphanizomenonAphanizomenon flosflos--aquaeaquae

(Lug

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(L

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SITUA

ZION

E AL 2004

Maggiore

(1999)(1980-85)Lugano

anni ‘80Como

19981997Iseo

(1990-1992)1990Garda

Aphanizomenon

flos-aquae

Microcystisaeruginosa/flo

s-aquae

Planktothrixrubescens/ag.

Anabaenalemmermannii

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

2005-2008Maggiore

(1999)(2006)(1980-85)Lugano

anni ‘802006Como

200619981997Iseo

(1990-1992)1990Garda

Aphanizomenonflos-aquae

Microcystisaeruginosa/flos

-aquae

Planktothrixrubescens/ag.

Anabaenalemmermannii

SITUA

ZION

E AL 2008

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Ghiffa

Concentrazioni di DDT e derivati nelle acque del Lago Maggiore

Contaminazione in agone

14

Contaminazione in coregone bondella

Le piogge acide

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La deposizione di inquinanti acidi ha effetti su:

Salute umana Foreste

Colture agricole Acque

Materiali

Patrimonio artistico

Lontani da disturbi antropici diretti (scarichi inquinanti, industrie, agricoltura)

Ricevono inquinanti immessi in atmosfera dalle attività umane, trasportati e ridepositati dalle precipitazioni atmosferiche

rendono i laghi alpini particolarmente sensibili agli inquinanti e alle variazioni climatiche

• Condizioni climatiche estreme• Caratteristiche dei bacini imbriferi• Caratteristiche idrologiche

I laghi alpini come indicatori ambientali

I laghi alpini possono costituire degli “indicatori” degli effetti delle variazioni climatiche e della deposizione di inquinanti atmosferici

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Sedimenti

Apporto di composti tossici (metalli pesanti, composti organici di sintesi)

Misure eseguite nell’ambito di progetti dell’Unione Europea (MOLAR, EMERGE), hanno evidenziato concentrazioni di composti organoclorurati e idrocarburi policromatici caratteristiche di aree a moderato grado di contaminazione. Questo inatteso risultato ha dato luogo ad un approfondimento distudi, che considera intere famiglie di inquinanti organici, inclusi i policlorobifenili (PCBs) ed i derivati del DDT

Sono in corso anche studi su metalli presenti nelle acque, nei sedimenti e nei pesci (Cd, Pb, Co, Zn, Cr, Ni, Mn, V, As), tentando di distinguere la parte di origine naturale da quella derivante dalle attività umane, trasportata con le masse d’aria

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140

100

100

40

T. Lagna

T. Ple

sina

S. GiulioORTA

PETTEN ASCO

CR ABBIA

OME GNA

ScaricoBemberg

Punto di massima profondità (m 143)

BU CCIONE

N

Depuratore

T. P

esco

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T. N

igug

lia

T. Fiumetta

T. Ac

qualba

T. Pellino

Lago dLago d’’Orta e bacino imbriferoOrta e bacino imbrifero

Tempo teorico di rinnovo ...Tempo reale di rinnovo …...

Area del bacino imbrifero …Altitudine media (s.l.m.) …..Altitudine massima (s.l.m.) .

8,5 a20-25 a

115,7 km2

652 m 1643 m

Area lago ……………………. 18 km2

143 m71 m4,81 m3 s-1

Profondità media ……….….. Portata emissario ……….….

1,29 km3Volume ……………………….290 m

Profondità massima ……….Livello medio …………….….

Principali caratteristiche morfometriche ed idrologiche

Area bacino / Area lago …... 6,4

SITUAZIONE ANTERIORE AL 1926SITUAZIONE ANTERIORE AL 1926--19271927

CHIMISMOCHIMISMO Politecnico Zurigo e Analisi Politecnico Zurigo e Analisi paleolimnologichepaleolimnologichepH = 7,1 scarso contenuto di soluti pH = 7,1 scarso contenuto di soluti bassa alcalinitbassa alcalinitàà acque oligotrofeacque oligotrofe

FITOPLANCTONFITOPLANCTON

Parecchie decine di specie pelagiche ben strutturate con normali successioni stagionali

ZOOPLANCTONZOOPLANCTONPopolamento ricco, Popolamento ricco, ben diversificato ben diversificato ((≈≈ 2525--30 gruppi)30 gruppi)

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Il filo Bemberg Il filo Bemberg CuproCupro è un filo multibava sottilissimo prodotto dalla lavorazione chimica della cellulosa

ImpieghiImpieghi• Fodere dei vestiti dei più importanti marchi mondiali• Abbigliamento esterno di abiti di moda• Tessuti per arredamento• Capi d’abbigliamento per intimo, bagno, sportivo

∼ 2000 t N a-1

∼ 80 t Cu a-1

19

LAGO DLAGO D’’ORTAORTA(1926 (1926 -- 1982)1982)

0

20

40

60

80

100

120

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990

rame

µg Cu l-1

LAGO DLAGO D’’ORTAORTA(1926 (1926 -- 1982)1982)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 19903,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0 ammonio pH

mg N l-1 pH

20

Nel 1982 il carico di ammonio viene ridotto da 2500 a 30 t N a-1, mentre gli apporti di rame scendono da 8-9 t a-1 a 300 kg a-1.

Composizione92% CaCO3

6% MgCO3

2% silice e altre impurità (marne e argille assenti)

ProvenienzaCava di calcare di LeccoPolveri residue derivanti dal lavaggio dei macchinari di frantumazione e macinazione

Granulometria50% ≤ 18 µm

Umidità15 - 21%

21

Lunghezza …….. 28 mLarghezza utile .. 6 mPortata netta ….. 150 t

22

LAGO DLAGO D’’ORTAORTA

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 20103,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0 ammonio pH

mg N l-1 pH

LAGO DLAGO D’’ORTAORTA

0

20

40

60

80

100

120

140

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Rame Alluminio Zinco

µg l-1

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vaironescardola

barbobottatricescazzonecoregone

agonetrota

salmerinocarpatinca

persico realepersico trota

cavedanoalborella

luccioanguilla

1926

scardolatrota

barbobottatrice?salmerino?

carpatinca

persico solepersico realepersico trota

cavedanoalborella

luccioanguilla

2007

alborellaluccio

anguilla

1945

persico trotacavedanoalborella

luccioanguilla

1985

scardolatrota

salmerinocarpatinca

persico solepersico reale

cavedanoalborella

luccioanguilla

1993

LIMING

persico solePESCI

Diaphanosoma brachyurumBosmina longirostris

Eubosmina sp.Ceriodaphnia pulchella

Daphnia longispinaDaphnia longispina-galeata

Daphnia galeataPolyphemus pediculus

Cyclops abyssorumAcanthocyclops viridis

DiaptomideKeratella quadrataKeratella cochlearisKellicotia longispina

Lecane lunaTrichocerca sp.

Gastropus styliferAscomorpha ecaudis

Synchaeta gr. stylata-pectinataSynchaeta gr. tremula-oblongaPolyarthra vulgaris-dolichoptera

Asplanchna priodontaFilinia longiseta

Conochilus unicornisCollotheca mutabilisNotholca acuminataPloesoma truncatumPloesoma hudsoni

2006-2007

Diaphanosoma brachyurumBosmina longirostris

Daphnia obtusaDaphnia longispina

Chydorus sphaericusAlona rectangula

Cyclops abyssorumMegacyclops viridis

Brachionus calyciflorusKeratella quadrataKeratella cochlearisKellicotia longispinaNotholca squamulaNotholca foliaceaAnuraeopsis fissaTrichortia pocillumLepadella ovalis

Squatinella muticaLecane flexilisLecane luna

Lecane gr. lunarisTrichocerca capucinaTrichocerca cylindricaAscomorpha saltans

Synchaeta sp.Polyarthra vulgaris-dolichoptera

Asplanchna priodontaHexarthra fennica

Collotheca sp.Habrotrocha sp.

1995

Bosmina longirostrisDaphnia obtusa

Chydorus sphaericusCyclops abyssorum

Brachionus calyciflorusBrachionus urceolarisAsplanchna brightwellii

Hexarthra fennica

1985

Cyclops abyssorumBrachionus calyciflorus

Hexarthra fennica

1970

Cyclops abyssorumBrachionus calyciflorus

Hexarthra fennica

1975

Cyclops abyssorumBrachionus calyciflorusAsplanchna brightwellii

Hexarthra fennica

1980

Diaphanosoma brachyurumBosmina longirostris

Ceriodaphnia pulchellaDaphnia obtusa

Daphnia longispinaChydorus sphaericus

Alona rectangulaBythotrephes longimanus

Cyclops abyssorumBrachionus calyciflorusBrachionus urceolaris

Keratella quadrataKeratella cochlearisAnuraeopsis fissaTrichortia tetractisLepadella ovalis

Squatinella muticaLecane luna

Lecane flexilisTrichocerca capucina

Asplanchna brightwelliiHexarthra fennica

1990

Diaphanosoma brachyurumBosmina longirostris

Ceriodaphnia laticaudataDaphnia longispina

Chydorus sphaericusAlona rectangulaLeptodora kindti

Polyphemus pediculusCyclops abyssorum

Acanthocyclops viridisBrachionus urceolaris

Keratella quadrataKeratella cochlearisKellicotia longispina

Lepadella ovalisLecane luna

Lecane gr. lunarisTrichocerca sp.

Gastropus styliferAscomorpha sp.

Brachionus calyciflorusSynchaeta sp.

Polyarthra vulgaris-dolichopteraAsplanchna priodonta

Filinia longisetaHexarthra fennica

Conochilus unicornisRotaria sp.

Collotheca mutabilis

2000-2001

La comunità zooplanctonica è ben strutturata e diversificata, ma in continua evoluzione.

ZOOPLANCTON

Ceriodaphniasp.

Cyclops sp.

LIMING

24

www.iii.to.cnr.it

www.ise.cnr.it

25

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