Rilievo

Prevenire il deterioramento dello stato ecologico dei corpi idrici superficiali è un obiettivo centrale dei paesi della Comunità Europea. L’emanazione della Direttiva 2000/60/EC (WFD) ha individuato nuove modalità secondo cui procedere nella valutazione dello stato ecologico evidenziando la centralità degli Elementi di Qualità Biologica. La comprensione degli aspetti strutturali e funzionali degli ecosistemi acquatici è fondamentale per capire come le diverse comunità si adattino all'habitat che le ospita, reagiscano alle pressioni esterne locali o globali e interagiscano con i cicli biogeochimici del carbonio e dei nutrienti. Elementi caratterizzanti sono, ad esempio, variazioni nella biodiversità, individuazione di bioindicatori, modifiche della biomassa e dei tassi di attività relativi ai processi di trasporto e trasformazione di nutrienti e della sostanza organica di origine autoctona ed alloctona.
La continua immissione di nuovi contaminanti nell’ambiente acquatico minaccia ulteriormente il fragile equilibrio degli ecosistemi. Ricerche focalizzate a comprendere le interazioni tra gli effetti ecologici legati ai cambiamenti climatici e le pressioni antropogeniche, come il destino finale di contaminanti organici persistenti e gli effetti sulle comunità biotiche, risultano di interesse prioritario per la conservazione dell’integrità degli ecosistemi acquatici.
Queste conoscenze sono utili al fine di approfondire le relazioni di causa-effetto che mettono a rischio l'integrità degli ecosistemi, prodromiche alla definizione di strategie di gestione e recupero. L'accertamento delle eventuali deviazioni di parametri strutturali e funzionali delle diverse comunità di interesse rispetto ai valori tipici in condizioni di riferimento, integrate da valutazioni sugli stati chimico e idromorfologico del sistema, sono inoltre alla base della classificazione ecologica prevista dalla WFD.
Se la WFD ha l’indubbio pregio di aver affrontato la gestione del patrimonio idrico in un modo finalmente integrato, per contro è sempre più evidente la sua difficoltà di controllare l’esposizione degli organismi acquatici alle sostanze tossiche avvalendosi del monitoraggio di un numero ristretto di esse, e cioè quelle considerate di interesse prioritario. È stato stimato che centinaia, ma più realisticamente migliaia di sostanze chimiche, hanno un ruolo importante nella nostra vita quotidiana o sono comunque di uso comune. Gran parte di esse ha nel corpo idrico il recapito finale esercitando sugli organismi acquatici molteplici effetti tossici, come è stato dimostrato per gli interferenti endocrini.
Inoltre, è cruciale estendere le indagini ad altri elementi di alterazione dei corpi idrici, quali ad esempio gli aspetti di connettività spaziale delle popolazioni di specie acquatiche a scala di bacino, espressi nel concetto di rete ecologica, in linea con l’implementazione della Rete Natura 2000 e dello Schema di Sviluppo dello Spazio Europeo (SSSE).

Ambito internazionale

Le tematiche sono pienamente inserite nel contesto delle attività internazionali come può dedursi dal coordinamento e partecipazione a diversi progetti europei quali INHABIT, FUTMON, TempQsim, MIRAGE, SESAME, PERSEUS, MicroCokit, COST-SMIRES, 1000 rivers.
È attiva la partecipazione a gruppi di lavoro internazionali (e.g. ECOSTAT, Intercalibrazione, CIS-WFD WG Chemicals, CIS Ad-hoc Task Group on water reuse, Multilateral Meetings on EQS) per l’implementazione di alcune Direttive europee e ai lavori della Commissione CIPAIS (Commissione per la protezione delle acque italo-svizzere) per il Lago Maggiore e quello di Lugano.
Sono in corso numerose collaborazioni scientifiche con enti di ricerca prestigiosi quali: University of Barcelona, CEAB Centre d’Estudis Avancats de Blanes (Spagna), Institute of Arctic and Alpine Research - University of Colorado, University of Giessen (Germania), University of Girona (Spagna), University of Tromsø (Norvegia), Environmental Protection Agency (USA), Balaton Limnological Institute (Ungheria), University of Aveiro (Spagna), King Abdullah University of Science and Technology (KSA), Institut de recherche pour le développement (IRD, Francia), Institut national de Recherche en Sciences et Technologies pour l'Environnement et l'Agriculture (IRSTEA, Francia)

Ambito nazionale

Le collaborazioni nazionali fanno riferimento a progetti finanziati da Regioni, Province, Comuni, ARPA/APPA, MIUR (PRIN, PON, POR-FESR, RITMARE), convenzioni con ISPRA, Università, Dipartimento Protezione Civile, Autorità di Bacino, Consorzi e Società Private.
Le ricerche condotte dall’IRSA in ambito polare sono inserite in diversi programmi nazionali, quali il Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA), il Gruppo di Lavoro Artide del DTA del CNR e programmi internazionali multidisciplinari (TUNU Euro-Arctic Marine Fishes - Diversity and Adaptation -TEAM-Fish).
Il ruolo avuto da IRSA nel contesto internazionale sul tema della WFD e l’esperienza maturata si rivelano patrimonio utile per il trasferimento a scala nazionale e l’Italia, tramite il Ministero dell’Ambiente (MATTM), si avvale del supporto tecnico dell’Istituto nella predisposizione di alcuni decreti attuativi. I prodotti sono maggiormente legati al contributo per la definizione di testi normativi - quale, ad esempio, quello fornito per la stesura degli allegati tecnici del DM 260/2010 -, oltre alla stesura di Notiziari IRSA, linee guida, report e manuali, molto importanti in particolare per l’attività degli Enti operanti sul territorio (e.g. ARPA/APPA). Nel recente caso di sversamento di idrocarburi che ha interessato i fiumi Lambro e Po, l’IRSA ha avuto la responsabilità di pianificare le indagini aventi come obiettivo la valutazione dei danni ambientali conseguenti questo incidente di natura dolosa. L’esperienza maturata sugli effetti ecotossicologici e sul ruolo dei sedimenti nei corpi idrici sono stati elementi essenziali per la gestione del caso di studio.
La partecipazione al Progetto Bandiera RITMARE ha contribuito alla migliore conoscenza dell’effetto degli impatti antropici ad un duplice livello. Da un lato ci si è focalizzati sui processi mediati dalle comunità biologiche naturali, utile alla pianificazione di azioni di gestione sostenibile della fascia costiera nella prospettiva di recupero delle criticità e di allerta, in accordo con la Gestione Integrata della fascia Costiera e la Marine Strategy (Direttiva 2008/56/EC). Dall’altro, sugli impatti del carico dei contaminanti del bacino padano sugli ecosistemi lagunari del delta del Po, aree in cui è necessario far coesistere esigenze gestionali legate alla forte valenza naturalistica, fruitiva, ma anche produttiva

Attività in corso

• Attività finalizzate allo studio di alcuni aspetti della funzionalità degli ecosistemi acquatici quali i processi responsabili della ciclizzazione dei nutrienti e della capacità di auto depurazione dei fiumi a diversi livelli funzionali: dal microhabitat, alle fasce riparie fino alla scala di bacino idrologico.
• Attività finalizzate alla messa a punto di sistemi di valutazione dello stato ecologico in diversi tipi fluviali basati sulla componente macrobentonica. L’approccio analitico prevede la definizione di strumenti per la caratterizzazione degli habitat e la quantificazione delle pressioni antropiche.
• Ricerca in pesci ed altri organismi acquatici di marcatori molecolari di esposizione o di danno che abbiano valore diagnostico nelle valutazioni di rischio ecotossicologico in ambienti esposti a contaminazione di origine antropica.
• Ricerca di approcci ed indicatori, su base molecolare, per la valutazione della connettività ecologica degli organismi di ecosistemi acquatici, nell’ambito della pianificazione e realizzazione delle reti ecologiche.
• Valutazione delle fonti di contaminazione per gli inquinanti organici e i metalli nel bacino del Lago Maggiore in relazione alla rete trofica.
• Sviluppo di strumenti chimici ed ecotossicologici per definire la diluizione non tossica nel caso di fluitazioni di sedimenti da invasi utilizzati a scopo idroelettrico.
• Sviluppo e validazione di metodiche analitiche per la determinazione di microinquinanti organici e metalli in acqua, sedimento, particolato, suolo, organismi e di metodi per la caratterizzazione delle comunità microbiche a vita libera e in biofilm.
• Studio dell’impatto di apporti di origine antropica sulla struttura e funzionalità di comunità microbiche naturali, con l’obiettivo di descrivere il possibile legame tra il livello di contaminazione e gli effetti sul flusso di carbonio e nutrienti nell’ecosistema.
• Studi di caratterizzazione dimensionale e qualitativa della sostanza organica disciolta in relazione alla ripartizione e biodisponibilità di contaminanti organici ed inorganici;

Sviluppi futuri

Il rilievo delle evidenze scientifiche conseguite sulla funzionalità degli ecosistemi fluviali e sulla dinamica dei contaminanti ne rende auspicabile il trasferimento sui piani normativo e gestionale. Gli sviluppi futuri sono in gran parte orientati alla messa a punto di strumenti previsionali, modelli concettuali e metodi di indagine che supportino direttamente l’implementazione integrata dei Piani di Gestione dei bacini fluviali.
Lo studio degli habitat acquatici e ripari ha consentito di evidenziare come alcuni di essi rivestano un ruolo cruciale nella rimozione dei nutrienti, nel supportare il raggiungimento di uno stato ecologico buono e, più in generale, nel consentire la comprensione dei processi in atto. A tal riguardo si prevede la definizione di strumenti applicativi per indirizzare gli interventi di riqualificazione mirati a garantire specifici servizi ecosistemici (e.g. rimozione degli inquinanti, quantificazione di e-flows, tutela della biodiversità). Indispensabile per un efficace gestione delle risorse idriche sarà la messa a punto di tools per migliorare l’accuratezza della classificazione dello stato ecologico nei fiumi mediterranei e alpini, ad esempio in relazione al loro carattere lentico-lotico.
I risultati ottenuti dallo studio delle risposte delle comunità microbiche hanno dato la possibilità di descrivere modificazioni adattative delle comunità residenti che sottintendono alterazioni dei flussi di carbonio e nutrienti con potenziali ripercussioni sulla funzionalità dell’intero ecosistema acquatico. Questi risultati riguardano comunità non considerate nella WFD per la definizione del buono stato ambientale e gli sviluppi futuri riguardano la sensibilizzazione delle politiche gestionali e legislative sull’importanza di tali osservazioni per una migliore definizione di un buono stato ambientale.
Le evidenze scientifiche fin qui acquisite sulla dinamica dei contaminanti prioritari e emergenti negli ecosistemi suggeriscono di concentrare le ricerche sui possibili rischi ecologici dovuti alla loro presenza nell’ambiente acquatico. Ciò consentirà di incrementare il grado di conoscenza su destino ambientale e reale livello di contaminazione nei diversi comparti ambientali e, di conseguenza, sui livelli di esposizione degli organismi e sui possibili effetti ecotossicologici a lungo termine, anche a fini gestionali.