dinamiche dell’azoto in un bacino idrografico ad alto carico zootecnico:
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Dinamiche dell’azoto in un bacino idrografico ad alto carico zootecnico: bilanci di massa, export fluviale, accumulo nelle acque di falda e riciclo attraverso acque di risorgenza. Elisa Soana* , Alex Laini, Erica Racchetti, Marco Bartoli, Pierluigi Viaroli - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Dinamiche dell’azoto in un bacino idrografico ad alto carico zootecnico:
bilanci di massa, export fluviale, accumulo nelle acque di falda
e riciclo attraverso acque di risorgenza
Elisa Soana*, Alex Laini, Erica Racchetti, Marco Bartoli, Pierluigi ViaroliDipartimento di Bioscienze - Università degli Studi di Parma*[email protected]
~ 1.200.000 abitanti
~ 650.000 bovini
~ 2.100.000 suini
156 km
~ 3.800 km2
province BG, BS, CR e
MN
> 60% terre coltivate
Fiume Oglio sublacuale
Incremento marcato delle concentrazioni (fino a ~ 500
µM) in un tratto di circa 25 km
Non imputabile a ingressi puntiformi (scarichi, tributari,
etc.)
N-N
O3
- (µM
)
Estate 2009“anomalia del
NO3-”
Progressiva chilometrica (km)Lago d’Iseo
Confluenza in Po
- input e output (bilancio di massa) - carico esportato tramite trasporto fluviale - rimozione tramite denitrificazione negli ambienti acquatici- acque di falda come sink di N- fontanili come hotspot per il riciclo di N in superficie
Analisi di sorgenti, sink e trasformazioni dell’azoto a scala di bacino idrografico
Soil system budget (Oenema et al., 2003)
- reflui zootecnici- fertilizzanti chimici- deposizioni atmosferiche- fissazione biologica- fanghi di depurazione
- asportazione colture- volatilizzazione di NH3
- denitrificazione
INP
UT
OU
TP
UT
Dati: Censimento Generale dell’Agricoltura – ISTATSistema Informativo Agricolo – Regione Lombardia
∑ INPUT - ∑ OUTPUT=
(+) SURPLUS(-) DEFICIT
Bilancio dell’azoto nel bacino dell’Oglio
sublacuale
50%35%
Carico N civile ~ 5.800 t N anno-1
a) b) c)a) b) c)
INPUT OUTPUT SURPLUS
kg N ha-1 anno-1
<100101 - 170171 - 240241 - 340341 - 400401 - 550>550
Anno 2008
Relazione tra densità di popolazione e carico di
nitrato esportato in diversi bacini idrografici
(modificato da Caraco & Cole, 1999)
Carico di azoto esportato dal bacino tramite
trasporto fluviale
~ 13.000 ton N anno-1 90% in forma di nitrato
333 abitanti km-2 vs
2,950 kg N-NO3- km-2
Population density (inhabitants km-2)
1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0
N-N
O3
- exp
ort
(kg
N k
m-2
yr-1
)
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
Po
lower Oglio
Cherio
Mella
Chiese
Oglio
Diffusa contaminazione da azoto in tutti i comparti acquatici del bacino
Campagne di campionamento 2007-
2010
INPUTton N anno-1
100.000
OUTPUT 60.000
SURPLUS 40.000
EXPORT 13.000
“MISSING NITROGEN” 26.000
Quali processi possono spiegare la discrepanza tra surplus ed export?
Rimozione dei azoto negli ecosistemi acquatici
(zone umide)12 zone umide (lanche, bodri, stagni, paludi, etc.) connesse idraulicamente al fiume o
isolate
misura di tassi di denitrificazione in carote intatte di sedimento
(Racchetti et al., 2011 - Biogeochemistry)
Modificato da Pina-Ochoa et
al., 2006
Tasso medio di denitrificazione 400 kg N ha-1 anno-1
(range 150–1260)
Potenziale massimo di rimozione delle
zone umide nel bacino dell’Oglio
sublacuale~ 250 t N yr-1
(<1% “missing N”)
Estensione zone umide ~ 200 ha↓
Estensione terre coltivate ~ 250.000 ha
INPUTton N anno-1
100.000
OUTPUT 60.000
SURPLUS 40.000
EXPORT 13.000
“MISSING NITROGEN” 26.000
Reticolo minore > 12.000 km
Densità media ~ 5,5 km km-2 SAU
Fasce riparie > 9.500 km
Basi Ambientali della Pianura – Idrologia Regione Lombardia
Rimozione di azoto negli ecosistemi acquatici (reticolo idrografico secondario)
Reticolo idrografico secondario
Modello di Christensen et al. (1990)
Dati di input: ossigeno, nitrato, domanda sedimentaria di ossigeno
Tassi teorici di denitrificazione
0,6 – 23,8 mg N m-2 h-1
Rimozione massima ~5.500 t N anno-1
Tassi massimi di denitrificazione dalla
letteratura ~ 22,4 mg N m-2 h-1 (Mander et al., 1997)
Fasce riparie
Rimozione massima
~3.000 t N anno-1
Zone umideReticolo idrografico secondario
N-SINKS
250 (<1% “missing N”)8.500 (32% “missing
N”)
Possono le acque di falda rappresentare un potenziale sink di azoto nel bacino
dell’Oglio?
INPUTton N anno-1
100.000
OUTPUT 60.000
SURPLUS 40.000
EXPORT 13.000
“MISSING NITROGEN”
26.000
Rete di monitoraggio ARPA delle acque sotterranee(dati 2002 – 2008)
N
EW
S
Concentrazione del nitrato nelle acque sotterranee
Confini provincialiCorso fiume Oglio sublacualeConfine bacino Oglio sublacuale
2020
15
10
0
5
mg N_NO3- l-1
Elaborazione ArcGIS - Spatial Analyst
fontanili, risorgive
Carico medio in uscita dai fontanili:
~ 170 kg N-NO3-
d-1 (max 450)
700 fontanili censiti in
Lombardia
Laini et al., 2011 Chemistry & Ecology
… Concludendo …
tentativo di includere la dimensione verticale nei bilanci di N
necessità di studi interdisciplinari
acquifero superficiale: accumulo temporaneo di NO3- e
N2O
fontanili: hot-spot di riciclo di N
politiche mirate alla riduzione dei carichi azotati nell'agro-ecosistema possono risultare inefficaci nel breve termine
potenzialità del reticolo secondario quale sink di azoto
GRAZIEGRAZIE!!
Fiume Oglio, Palazzolo sull’Oglio (BS)
Dr. Elisa SoanaDipartimento di Bioscienze Università degli Studi di [email protected]