VALUTAZIONE E GESTIONE DELLE RISORSE IDRICHE
cod. 1008560

Anno accademico 2019/20
1° anno di corso - Secondo semestre
Docente
ROSSETTI Giampaolo, BARTOLI Marco
Settore scientifico disciplinare
Ecologia (BIO/07)
Campo
Discipline ecologiche
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
62 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in ITALIANO

Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire agli studenti strumenti culturali e operativi per una corretta valutazione e gestione delle risorse idriche. Particolare attenzione è riservata all’analisi delle relazioni tra comparto abiotico e biotico in ambienti acquatici (acque, sedimenti, macrofite, macroinvertebrati e pesci) per la comprensione di processi ecologici, funzionamento e variabilità di base degli ecosistemi, e alla valutazione gli effetti di diversi tipi di disturbo finalizzata alla definizione di interventi di conservazione, mitigazione e recupero.
Alla fine del corso gli studenti sono in grado di operare in campo e in un laboratorio chimico e per analisi biologiche, di individuare siti rappresentativi, di effettuare prelievi in modo corretto, di trattare i campioni raccolti, di applicare diversi indici di qualità chimica e biologica e di interpretarli in modo critico. Sono proposti i seguenti obiettivi formativi principali:
- essere in grado di valutare gli effetti di diversi tipi di disturbo finalizzata e progettare interventi di conservazione, mitigazione e recupero delle risorse idriche;
- conoscere tecniche di ripristino della qualità e del funzionamento degli ecosistemi acquatici e valutazione ecologica della loro efficacia;
- avere informazioni sulle normative comunitarie e nazionali riguardanti la gestione delle risorse idriche;
- essere in grado di definire le condizioni di riferimento per la pianificazione di interventi di recupero delle risorse idriche;
- pianificare un disegno di campionamento di diverse matrici ambientali;
- valutare il ruolo della biodiversità di acque interne e proporre strategie per la sua conservazione;
- imparare a utilizzare strumenti di campo per misure dirette nell’ambiente, e per il prelievo e il pre-trattamento di campioni;
- operare in un laboratorio chimico attraverso l’apprendimento di norme sulla sicurezza, gestione del reagentario, applicazione di metodi potenziometrici, spettrofotometrici e di cromatografia;
- calcolare in modo autonomo indici di qualità chimica e biologica con propri dati o con dati della letteratura;
- interpretare in modo critico le restituzioni di un indice.

Prerequisiti

Prima di seguire questo corso, gli studenti devono avere seguito insegnamenti di ecologia fondamentale e possedere conoscenze di base di ecologia acquatica.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso è organizzato in due moduli, ognuno dei quali comprende 2 CFU di lezioni frontali (16 ore) e 1 CFU di laboratorio (15 ore).

Modulo 1: parte generale
Aspetti socio-economici relativi alle risorse acquatiche. Definizioni e valutazione del funzionamento di un ecosistema, condizioni di riferimento per la pianificazione di interventi di recupero ambientale, strategie di intervento. Aspetti legislativi riguardanti gestione e conservazione delle risorse di acque interne. Rassegna di tecniche di mitigazione e recupero applicate ad ecosistemi acquatici e valutazione ecologica della loro efficacia. Cenni di strategie di conservazione di habitat di acque interne e della loro biodiversità.

Modulo 2: monitoraggio di ambienti lotici e lentici
In questo modulo vengono proposti a livello teorico e pratico diversi metodi di valutazione della qualità chimica e biologica di ambienti di acque interne, lotici e lentici. Le lezioni frontali sono integrate da attività di campo e laboratorio in cui vengono prelevati ed analizzati campioni di acqua, sedimenti, macrofite, macroinvertebrati e pesci. Dai risultati ottenuti vengono calcolati indici di qualità chimica e biologica. Lo studente deve avere come riferimento le basi di funzionamento degli ecosistemi acquatici e le relazioni multiple tra ambiente e organismi. Le lezioni frontali sono organizzate in 5 sezioni:
1. (4h) Elementi per il campionamento, trattamento e analisi delle acque; calcolo dell’indice LIM.
2. (3h) Elementi per il campionamento, trattamento e analisi dei sedimenti. Calcolo del quoziente respiratorio, dell’efficienza di denitrificazione e della capacità di ritenzione del fosforo.
3. (3h) Elementi per il campionamento, l’analisi e l’indicizzazione delle comunità dei macroinvertebrati.
4. (3h) Elementi per il campionamento, l’analisi e l’indicizzazione delle macrofite.
5. (3h) Elementi per il campionamento, l’analisi e l’indicizzazione dell’ittiofauna.

Le lezioni pratiche sono organizzate in altrettante sezioni. Le attività di campionamento vengono svolte presso il sistema dei Fontanili di Viarolo, quelle di analisi presso i laboratori del Podere Ambolana.
1.(3h) Taratura di una sonda multiparametro, misura di portata mediante correntometro, analisi spettrofotometrica del fosforo reattivo, analisi del ferro mediante assorbimento atomico, analisi di anioni e cationi mediante cromatrografia ionica
2. (3h) Prelievo di carote intatte, misura della penetrazione dell’ossigeno e della respirazione batterica. Estrusione dei sedimenti e misura di densità, porosità, contenuto di acqua e sostanza organica
3. (3h) Prelievo di campioni di macrofauna e riconoscimento in campo e al microscopio.
4. (3h) Prelievo e analisi in campo di campioni di macrofite.
5 (3h) Prelievo di pesci mediante elettropesca, riconoscimento in campo.

Programma esteso

Modulo 1
1. Acqua come risorsa
Aspetti quantitativi. La distribuzione dell’acqua sul pianeta terra. Cicli idrologici su scala globale. Principali fonti di approvvigionamento superficiali e profonde. Risorse idriche: disponibilità attuale e scenari futuri. Domanda e usi prevalenti delle risorse idriche. Effetti del cambiamento climatico su quantità e qualità delle risorse idriche.
2. Aspetti antropologici, sociologici e politici
Acque interne e società. Servizi ecosistemici degli ambienti di acque interne. Conferenze internazionali sull’acqua: da “diritto” a “bisogno”. Acqua pubblica-acqua privata. Guerre per l’acqua.
3. Gestione degli ecosistemi acquatici
Quadro di riferimento, problemi, metodi di valutazione e proposte di soluzione. Quadro normativo: direttive europee (Nitrati, Trattamento Acque Urbane, Direttiva Quadro Acque, Alluvioni) e leggi nazionali (in particolare, L. 183/89, L. 36/94, D.lgs. 152/99). Piano di tutela e uso delle acque (PTUA). Piano per l’assetto idrogeologico. Gestione integrata delle risorse acquatiche a scala di bacino (pianificazione di bacino). Organizzazione dei servizi idrici integrati, ambiti territoriale ottimale (ATO). Enti gestori. Strategia Nazionale di Adattamento al Cambiamento Climatico e conseguente Pianificazione. Stato attuale e vulnerabilità degli ecosistemi di acque interne italiani in relazione a pressioni locali e al cambiamento climatico. Problemi aperti:
- eutrofizzazione
- contaminazioni da nitrati
- contaminanti emergenti: il caso Gliphosate, principi attivi di farmaci, micro- e nano-plastiche
- alterazione morfologica dei corpi idrici
- variabilità del regime idrologico: intermittenza idrologica
- regolazione dei deflussi nei fiumi dipendenti dai laghi alpini
- perturbazione delle condizioni termiche delle acque: oligomissi e meromissi nei laghi
- incidenza delle specie alloctone
4. Metodi di valutazione
Water footprint. NANI, NAPI, Soil System Budget di N E di P. Criteri di stato trofico e criteri di carico dei nutrienti negli ambienti lacustri. Indice di Carlson (TSI). Sistemi a intervalli chiusi e aperti. Indici OECD. Modelli di Vollenweider. Evoluzione degli approcci al monitoraggio biologico di ambienti lentici e lotici. Indici per la valutazione dello stato di qualità e del funzionamento dei fiumi.
5. Business As Usual
Approvvigionamento idrico: invasi artificiali, regolazione dei grandi laghi, derivazioni temporanee. Usi multipli dei sistemi fluviali: la bacinizzazione fluviale a supporto di prelievi idrici, produzione idroelettrica, navigazione interna.
6. Business Green Oriented
Processo decisionale di tipo adattativo e con supporto conoscitivo scientifico. Schema DPSIR nel processo decisionale. Scientific Decision Support System (DSS). Valutazione ex ante ed ex post drgli interventi di ripristino: quali indicatori?
7. Riqualificazione e ripristino ambientale
Panoramica su principi e tecniche di recupero, con specifico riferimento ad ambienti acquatici negativamente influenzati da diversi impatti antropici.
8. Analisi di casi di studio.

Modulo 2
1. Campionamento delle acque
Criteri per selezionare i siti di campionamento delle acque; strumenti di campionamento, sonde multiparametriche, conservazione dei campioni, filtrazione per la separazione della frazione particellata. Analisi dei gas disciolti, dei principali anioni e cationi, della clorofilla fitoplanctonica e dei solidi sospesi. Applicazione dell’Indice LIM di qualità delle acque: scelta dei dati, calcolo, significato e impiego.

2. Campionamento dei sedimenti
Criteri per il campionamento dei sedimenti; strumenti di campionamento, conservazione del sedimento, analisi dei macrodescrittori del sedimento (colore, orizzonti, densità, porosità, contenuto di sostanza organica). Ruolo dei sedimenti in ambienti di acque basse: misura dei processi di mineralizzazione (domanda di ossigeno, respirazione totale, denitrificazione) e riciclo dei nutrienti.

3. Campionamento di macroinvertebrati bentonici
Criteri per il campionamento dei macroinvertebrati: definizione dei siti rappresentativi, dimensionamento dello sforzo di campionamento, sorting e conservazione dei campioni. Identificazione della macrofauana in campo e in laboratorio. Macroinvertebrati e monitoraggio, indici di qualità di ambienti acquatici, limitazioni e potenzialità. Macroinvertebrati e processi di facilitazione: ciclo dei nutrienti e implicazioni per i produttori primari.

4. Campionamento di macrofite
Criteri per il campionamento delle macrofite: definizione di transetti rappresentativi, dimensionamento dello sforzo di campionamento, conservazione e identificazione dei campioni raccolti. Macrofite e eutrofizzazione, il ruolo di organismi strutturanti negli ambienti acquatici: implicazioni di tipo biogeochimico per la qualità chimica di acque e sedimenti e per le comunità di macroinvertebrati e pesci.

5. Campionamento di pesci
Criteri per il campionamento dei pesci: definizione di transetti rappresentativi, dimensionamento dello sforzo di campionamento, identificazione e misura degli organismi raccolti e misura di variabili ambientali per l’analisi della struttura di comunità. Fauna ittica e biomonitoraggio, indici di qualità di ambienti acquatici basati su comunità ittiche, importanza delle specie esotiche nel funzionamento degli ambienti acquatici.

Bibliografia

Sono messe a disposizione degli studenti dispense, report, manuali IRSA-CNR per i metodi chimici di analisi delle acque e le linee guida per la bioindicazione mediante macrofauna, macrofite e pesci. Il materiale sarà caricato sulla piattaforma Elly.

Testi di consultazione:
European Environment Agency. 2018. European waters Assessment of status and pressures 2018. 85 pp.

Sabater S., A. Elosegi (Eds). 2013. River conservation: challenges and opportunities. Fundación BBVA, 399 pp.

Viaroli P. (Ed.). 2014. Stato attuale e tendenze evolutive negli ecosistemi di acque interne e di transizione in Italia. Biologia Ambientale 28(2):3- 111.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed attività seminariali. Analisi r discussione di casi di studio. Esercitazioni in campo e in laboratorio.

Modalità verifica apprendimento

La frequenza alle lezioni frontali e alle attività di campo e di laboratoro è un pre-requisito per essere ammessi all’esame finale in quanto il livello di partecipazione alle attività, il contributo alla discussione dei casi di studio e la compilazione delle schede di campo e di laboratorio sono oggetto di valutazione da parte dei docenti. È ammesso un massimo di assenze del 25%, solo per motivi di forza maggiore che lo studente dovrà adeguatamente giustificare e documentare. La valutazione del punteggio finale è basata su due componenti: il 30% sulla partecipazione alle attività e il 70% sui risultati di una prova scritta composta da domande chiuse e aperte su argomenti trattati in classe, in campo e durante le attività di laboratorio. Ogni domanda consente di ottenere un diverso punteggio, chiaramente indicato sulla traccia del compito. I voti vanno da 18/30 a 30/30 descrivono diversi livelli di apprendimento, da appena sufficiente a eccellente, in termini puramente quantitativi. La votazione con lode può essere raggiunta in casi di prestazioni eccezionali e solo dagli studenti che hanno attivamente partecipato alle discussioni in classe, alle uscite in campo e alle attività di laboratorio.
N.B.:

Fino a quando non sarà possibile fare esami in presenza, la verifica dell’apprendimento sarà effettuata mediante prova orale a distanza utilizzando Teams.

Se il numero di iscritti a un appello sarà particolarmente elevato, si procederà a calendarizzare l’esame secondo l’ordine di iscrizione.

Altre informazioni

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