Monitoraggio della qualità delle acque superficiali, Soluzioni per l'inquinamento delle acque superficiali

Monitoraggio della qualità delle acque di superficie

Cosa sono le acque superficiali?

Per “acque superficiali” si intende il termine generico che indica le acque dinamiche e statiche presenti sulla superficie terrestre, note anche come "acque terrestri", che comprendono vari corpi idrici liquidi e solidi, principalmente fiumi, laghi, paludi, ghiacciai, calotte glaciali, ecc.

Perché monitorare le acque superficiali?

Le acque superficiali (come fiumi, laghi, bacini artificiali e zone umide) sono una componente fondamentale degli ecosistemi e della vita umana. Costituiscono l’habitat della biodiversità e rappresentano una fonte cruciale di acqua per l’irrigazione agricola, gli usi industriali e l’approvvigionamento idrico urbano. Il monitoraggio in tempo reale dei parametri chiave della qualità dell’acqua (come l’ossigeno disciolto, il pH, la torbidità, l’azoto ammoniacale e il rapporto fosforo totale/azoto totale) consente di rilevare tempestivamente i cambiamenti legati all’inquinamento, di fornire un allarme precoce sui rischi ecologici e di orientare la gestione delle emergenze e gli interventi di bonifica. Ad esempio, quando l’ossigeno disciolto (DO) scende al di sotto dei 5 mg/L, i pesci sensibili possono subire stress; al di sotto dei 3 mg/L, il rischio di ipossia aumenta in modo significativo. Gli allarmi precoci e gli interventi tramite sistemi online possono ridurre i tempi di risposta all’inquinamento da giorni a ore, prevenendo così disastri ecologici e incidenti legati alla sicurezza idrica.

Indicatori comuni di inquinamento delle acque superficiali e loro significato

Di seguito è riportata una panoramica dei principali parametri di monitoraggio e della loro importanza in termini di allerta precoce:

Tipo di fenomeno	Parametro chiave	Unità	Soglia tipica / Significatività	Risposta consigliata
Ossidazione biologica e autodepurazione	Ossigeno disciolto (DO)	mg/L	< 5 mg/L: stress ecologico; < 3 mg/L: grave ipossia	Avviare ispezioni, individuare le fonti di nutrienti, installare impianti di aerazione
Anomalie acido-base	pH	—	Valori anormalmente bassi o alti (ad es., 9) possono essere dannosi per gli organismi acquatici	Controllare le fonti di scarico di sostanze chimiche, azionare i dispositivi di regolazione
Picchi di torbidità / solidi sospesi	Turbidità (Turbidity)	NTU	Un aumento improvviso potrebbe indicare la presenza di sedimenti o inquinamento; l'acqua potabile richiede in genere < 1 NTU	Prelevare campioni per l'analisi di laboratorio del TSS, individuare le fonti di inquinamento
Arricchimento di sostanze nutritive	Azoto ammoniacale (NH₄⁺-N)	mg/L	Il superamento dei limiti nelle acque riceventi agricole o di scarico indica un carico	Aumentare i punti di monitoraggio online, pianificare misure di mitigazione
Rischio di eutrofizzazione	Fosforo totale (TP) / Azoto totale (TN)	mg/L	Il superamento delle soglie può provocare fioriture algali	Attuare la riduzione del carico, entrare nella fase di ripristino ecologico

Nota: i valori soglia si basano sugli standard del settore e sui dati di ricerca e devono essere adeguati in base al bacino idrografico specifico o alle norme locali.

Inquinamento delle acque superficiali

Variazioni delle caratteristiche sensoriali	Variazioni delle proprietà chimiche	Indicatori biologici anomali
Colore anomalo	Squilibrio tra acidità e alcalinità (valore anomalo del pH)	Diminuzione delle specie di organismi acquatici
Aumento della torbidità	Variazione del contenuto di ossigeno disciolto	Alterazione della struttura delle comunità biologiche
Odore alterato	Superamento dei limiti previsti per i metalli pesanti e le sostanze nocive	Coltura di microrganismi patogeni
Aumento della schiuma e delle sostanze galleggianti	Squilibrio degli elementi nutritivi (principalmente azoto, fosforo, ecc.)	/

Come prevenire e controllare l'inquinamento delle acque superficiali?

I sensori per la qualità dell'acqua sono in grado di misurare in tempo reale diversi parametri fondamentali delle acque superficiali. Ad esempio, sensori di ossigeno disciolto è in grado di misurare con precisione il contenuto di ossigeno disciolto nell'acqua, riflettendo la capacità di autodepurazione dei corpi idrici e le condizioni di vita degli organismi acquatici; sensori di pH consente di determinare rapidamente il pH dei corpi idrici, poiché i diversi organismi acquatici hanno intervalli di pH diversi per la sopravvivenza e questo parametro è fondamentale per valutare l’idoneità ecologica dei corpi idrici; e sensori di torbidità può misurare la torbidità dei corpi idrici, riflettendo indirettamente la quantità di solidi sospesi presenti nell'acqua, e consentire così di stabilire se il corpo idrico sia inquinato da sedimenti, impurità, ecc. Attraverso la domanda chimica di ossigeno sensori (COD), domanda biochimica di ossigeno sensori (BOD), sensori di azoto ammoniacale, fosforo totale e sensori di azoto totale, ecc., è possibile determinare rispettivamente il livello di inquinamento organico nei corpi idrici e il contenuto di elementi nutritivi. Combinando i dati rilevati da questi sensori, è possibile ottenere un quadro completo e accurato della qualità delle acque superficiali in tempo reale.

Soluzioni per il monitoraggio della qualità delle acque superficiali

Misurazione del livello dell'acqua: La misurazione del livello dell'acqua consiste nel misurare l'altezza della superficie dell'acqua rispetto a un determinato piano di riferimento.

Misurazione della portata: Misura principalmente la quantità di fluido che attraversa una determinata sezione trasversale per unità di tempo. Tale quantità può essere espressa in volume, nel qual caso si parla di portata volumetrica; può anche essere espressa in massa, nel qual caso si parla di portata massica.

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Individuare la fonte dell'inquinamento

Quando si riscontra una qualità dell’acqua anomala in una determinata zona delle acque superficiali, è possibile installare un maggior numero di sensori di monitoraggio della qualità dell’acqua lungo il corso del fiume, in prossimità delle possibili fonti di inquinamento (come gli scarichi industriali a monte, i punti di scarico delle acque reflue domestiche, i canali di drenaggio agricolo, ecc.) per effettuare un monitoraggio approfondito. Confrontando e analizzando i dati forniti dai sensori in diverse posizioni, è possibile osservare l’andamento delle concentrazioni dei vari inquinanti e, avvalendosi dell’analisi dei dati e di modelli di tracciamento professionali, determinare approssimativamente la fonte dell’inquinamento. Ad esempio, dall’analisi emerge che l’aumento del tenore di azoto ammoniacale in un determinato tratto fluviale ha avuto inizio in prossimità dello scarico fognario di uno stabilimento a monte; in tal modo è possibile indagare in dettaglio sulla produzione e sullo scarico delle acque reflue dello stabilimento, fornendo un solido supporto per individuare con precisione la fonte di inquinamento e svolgere le successive attività di gestione e applicazione della legge.

Contribuire al ripristino ecologico delle zone umide e dei fiumi

Nei progetti di ripristino ecologico, come quelli relativi alle zone umide e ai fiumi, i sensori di qualità dell’acqua svolgono il ruolo di “sentinelle di monitoraggio”. Durante il processo di ripristino, i sensori vengono utilizzati per monitorare in tempo reale le variazioni della qualità dell’acqua, consentendo di comprendere in modo intuitivo l’efficacia delle misure di ripristino. Ad esempio, è possibile valutare il controllo degli elementi nutritivi monitorando le variazioni del contenuto di fosforo totale e azoto totale, mentre l’efficacia del controllo della sedimentazione può essere valutata in base alle variazioni della torbidità. Sulla base dei dati forniti dai sensori, è possibile adeguare tempestivamente i piani di ripristino e le soluzioni tecniche, ottimizzare il processo di ripristino ecologico e riportare quanto prima a uno stato sano gli ecosistemi delle acque superficiali, quali zone umide e fiumi, migliorandone così le funzioni di servizio ecologico.

Garantire la sicurezza delle fonti di acqua potabile

Per le acque superficiali che costituiscono una fonte di acqua potabile, i sensori di qualità dell’acqua sono ancora più indispensabili. Vengono allestiti diversi punti di monitoraggio presso la sorgente e a monte di essa, dotati di vari sensori ad alta precisione, quali sensori per batteri, sensori per virus e sensori per inquinanti organici in tracce, al fine di monitorare attentamente la qualità dell’acqua della sorgente e garantire che tutti gli indicatori di qualità dell’acqua rispettino gli standard igienici per l’acqua potabile. Non appena il sensore rileva la presenza di sostanze che potrebbero minacciare la sicurezza dell’acqua potabile, emette tempestivamente un allarme, consentendo ai dipartimenti competenti di attivare rapidamente il piano di approvvigionamento idrico di emergenza e di adottare misure per depurare la fonte idrica, individuare la fonte di inquinamento e garantire pienamente la sicurezza e l’igiene dell’acqua potabile dei residenti.