Premessa

L’indice STAR_ICMi si basa sull’analisi della struttura della comunità di macroinverterati bentonici.

Descrizione della comunità e del metodo

I macroinvertebrati bentonici sono popolamenti che vivono , per almeno una parte del loro ciclo vitale, su substrati disponibili dei corsi d’acqua utilizzando meccanismi di adattamento in grado di resistere alla corrente. Hanno dimensione generalmente superiore al millimetro di lunghezza e sono quindi visibili ad occhio nudo. I gruppi faunistici più frequenti sono: insetti (coleotteri, tricotteri, ditteri, efemerotteri, plecotteri) crostacei (gamberi, gammaridi), molluschi (bivalvi e gasteropodi), anellidi (vermi e sanguisughe), platelminti (planarie), più raramente celenterati, poriferi (spugne), briozoi e nematomorfi (Fenoglio, 2009). Il ruolo trofico dei macroinvertebrati nei corsi d’acqua è quello di consumatori a tutti i livelli. Si ritrovano ad esempio organismi detritivori (es. chironomidi) fitofagi e predatori (es. odonati, eterotteri) ed anche parassiti (es. sanguisughe). A loro volta essi rappresentano l’alimento preferenziale dei pesci.

I macroinvertebrati bentonici sono considerati buoni indicatori dello stato di qualità delle acque per numerosi motivi. I diversi gruppi presentano differenti sensibilità all’inquinamento, oltre che diversi ruoli trofici. Essendo difficilmente movibili indicano con immediatezza le eventuali alterazioni dell’ambiente; hanno un ciclo vitale lungo che permette di rilevare impatti minimi protratti nel tempo e sono facilmente determinabili e campionabili. Esistono numerosi metodi di bioindicazione basati sulla componente macrobentonica.

 Fig.1 : Plecottero: Chloroperla, fam.Chloroperlidae, esempio di fam. sensibile all’inquinamento 

 Fig.2 : Ditteri: Fam. Simulidae, esempio di fam. tollerante l’inquinamento

In Italia fino all’abrogazione del D.Lgs 152/1999, il metodo di riferimento è stato l’Indice Biotico Esteso (I.B.E.) (Ghetti, 1997). Tale metodo si basa sulla diversa sensibilità agli inquinanti di alcuni gruppi faunistici e sulla ricchezza in taxa della comunità complessiva. Non prevede però una valutazione numerica dell’abbondanza di ogni singolo taxa rilevato.

La Direttiva 2000/60/CE ha introdotto una definizione dello stato di qualità dei corsi d’acqua basato su composizione e abbondanza delle comunità biologiche tra cui i macroinvertebrati bentonici. È stato quindi introdotto nella normativa italiana di riferimento con il D.Lgs 152/2006 un metodo in grado di soddisfare le richieste della direttiva europea.
Il decreto attuativo 8 novembre 2010 n. 260 recante “criteri tecnici per la classificazione dei corpi idrici superficiali per la modifica delle norme tecniche del decreto legislativo 3 aprile 2006 n. 152, recante norme in materia ambientale” prevede, relativamente alla comunità macrobentonica, l’utilizzo del sistema di classificazione MacrOper, basato sul calcolo dell’indice multimetrico STAR di intercalibrazione.

Descrizione del campionamento di macroinvertebrati e calcolo dell’indice STAR_ICMi

Il metodo di campionamento utilizzato è di tipo multihabitat proporzionale (Buffagni et al. 2007). Il prelievo quantitativo di macroinvertebrati viene effettuato su una superficie nota in maniera proporzionale alla percentuale di microhabitat presenti nel tratto campionato. Nell’idroecoregione 1, in cui è situato l’intero territorio valdostano, è previsto il campionamento sui seguenti microhabitat minerali.

Microhabitat Codice Descrizione
Limo/Argilla < 6 µm ARG Substrati limosi, anche con importante componente organica, e/o substrati argillosi composti da materiale di granulometria molto fine
Sabbia  6 µm - 2 mm SAB Sabbia fine e grossolana
Ghiaia 0,2 - 2 cm GHI Ghiaia e sabbia molto grossolana
Microlithal 2-6 cm MIC Pietre piccole
Mesolithal 6-20 cm MES Pietre di medie dimensioni
Macrolithal 20-40 cm MAC Pietre grossolane
Megalithal > 40 cm MGL Pietre di grosse dimensioni, massi, substrati rocciosi di cui viene campionata solo la superficie
Artificiale ART Calcestruzzo e tutti i substrati solidi non granulari immessi artificialmente nel fiume
Igropetrico IGR Sottile strato d'acqua su substrato solido, spesso ricoperto da muschi

Tab.1: lista e descrizione dei microhabitat minerali (Buffagni et al.2007)

Il campionamento prevede l’individuazione, nel tratto di corso d’acqua monitorato, della sequenza riffle/pool riconoscibile dalla presenza di due aree contigue con caratteristiche di turbolenza, profondità, granulometria del substrato e carattere deposizionale/erosionale diversi. L’area di pool è caratterizzata da minor turbolenza e substrato costituito principalmente da materiale meno grossolano rispetto all’area di riffle; si presenta spesso come un’area relativamente profonda. L’area di riffle è caratterizzata da turbolenza più elevata rispetto all’area di pool e da una granulometria del substrato di dimensioni maggiori rispetto alla pool, dalla minor profondità e dalla minor presenza di depositi di detrito organico (Buffagni et al. 2007).

In relazione al tipo fluviale, il campione biologico deve essere raccolto nella sola area di pool o nella solo area di riffle. Qualora fosse impossibile individuare la sequenza riffle/pool, il campionamento viene effettuato in un tratto di torrente definito generico.

Lo strumento utilizzato per il campionamento è un retino immanicato modificato. La superficie di campionamento è di 0,1 m2. Ogni campione prelevato è costituito da 10 repliche distribuite proporzionalmente tra i microhabitat e le tipologie di flusso, con una superficie totale di campionamento di 1 m2. A.R.P.A. Valle d’Aosta utilizza un retino con superficie di campionamento di 0,05 m2 (Fig.3): le repliche vengono quindi effettuate in doppio per ottenere la superficie totale prevista.

campionamento

Fig.3 : campionamento con retino immanicato modificato

Il principale criterio per il riconoscimento delle tipologie di flusso  è la modalità di increspatura della superficie dell’acqua. Seguono i principali tipi di flusso rinvenibili nei fiumi italiani.

Tipo di flusso  Codice   Definizione
 Asciutto/no flow  DR  Assenza di acqua
 Non percettibile/no perceptible flow NP   É caratterizzato da assenza di movimento dell'acqua
 Liscio/smooth SM  Si tratta di un flusso laminare, con superficie dell'acqua priva di turbolenze
Increspato/Rippled RP La superficie dell'acqua mostra delle piccole increspature simmetriche, generalmente non più alte di un centimetro
Unbroken standing waves UW La superficie dell'acqua appare disturbata. Il fronte dell'onda non è rotto, anche se a volte le creste mostrano la presenza di schiuma bianca
Broken standing waves BW L'acqua sembra scorrere verso monte, contro corrente. Perché le onde possano essere definite "rotte" è necessario che ad esse siano associate creste bianche e disordinate
Chute CH L'acqua scorre aderente al substrato
Upwelling UP Questo flusso è caratterizzato da acqua che sembra in ebollizione con "bolle" che arrivano in superficie da porzioni più profonde di fiume
Flusso caotico/chaotic flow* CF È un misto dei flussi più veloci in cui nessuno è predominante
Cascata/Free fall* FF L'acqua cade verticalmente, ed è visibilmente separata dal substrato sottostante

* I flussi caotico e cascata sono raramente associati a raccolta di campioni biologici per attività di monitoraggio
Tab.2 : lista dei tipi di flusso (Buffagni et al.2007)

Sul materiale raccolto si procede in campo ad un primo riconoscimento e conteggio (Fig. 4). La determinazione viene effettuata a livello di famiglia e in alcuni casi a livello di genere e completata in laboratorio tramite microscopio stereoscopico o microscopio ottico qualora ritenuto necessario. Per l’identificazione degli organismi sono utilizzate differenti chiavi dicotomiche. Vengono compilati elenchi faunistici e riportate le abbondanze dei taxa rinvenuti.

scelta in campo

Fig.4 : Riconoscimento e conteggio in campo

Gli elenchi faunistici e le relative abbondanze sono elaborati secondo le indicazioni fornite dal D.M. 260/2010. Viene calcolato l’indice STAR_ICM-i (Buffagni A., ErbaS., 2007; 2008): un indice multimetrico composto da 6 metriche (Tab. 3) che descrivono i principali aspetti su cui la 2000/60/CE pone l’attenzione (abbondanza, tolleranza/sensibilità, ricchezza/diversità).

Tipo di informazione Tipo di metrica Nome della metrica Taxa considerati nella metrica Rif. bibliografico Peso
Tolleranza Indice ASPT Intera comunità (livello di famiglia) Armitage et al. 1983 0,333
Abbondanza/ Habitat Abbondanza Log10 (Sel_EPTD+1) Log10 (somma di Heptagenidae, Ephemeridae, Leptophlebidae, Brachycentridae, Goeridae, Polycentropodidae, Limnephilidae, Odontoceridae, Dolichopodidae, Stratyomidae, Dixidae, Empididae, Athericidae e Nemouridae + 1) Buffagni et al. 2004; Buffagni & Erba, 2004 0,266
Ricchezza/ Diversità Abbondanza 1-GOLD 1-(Abbondanza relativa di Gastropoda, Oligochaeta e Diptera) Pinto et al. 2004 0,067
Numero taxa Numero totale di famiglie Somma di tutte le famiglie presenti nel sito Ofenböck et al. 2004 0,167
Numero taxa Numero di famiglie EPT Somma delle famiglie di Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera Böhmer et al. 2004 0,083
Indice diversità Indice di diversità di Shannon-Wiener DS-W= -Σ(ni/A).ln(ni/A) Hering et al. 2004; Böhmer et al. 2004 0,083

Tab.3 : metriche che compongono lo STAR_ ICM-i e peso loro attribuito nel calcolo (Buffagni et al. 2007)

Per una descrizione dettagliata delle metriche si rimanda alla bibliografia.
Le metriche, una volta calcolate, devono essere normalizzate, ovvero, il valore osservato deve essere suddiviso per il valore della metrica che rappresenta le condizioni di riferimento (fornito dal D.M. 260/2010). Il risultato, espresso tra 0 e 1, è chiamato RQE (Rapporto di Qualità Ecologica) e deve essere moltiplicato per il peso attribuito ad ogni metrica. L’indice multimetrico finale è ottenuto dalla somma delle sei metriche normalizzate e moltiplicate per il proprio peso. Dopo il calcolo della media ponderata, il valore risultante viene nuovamente normalizzato con il valore proposto dal decreto, ottenendo così lo STAR_ ICM-i.

In A.R.P.A. Valle d’Aosta l’indice è attualmente calcolato attraverso l’utilizzo di un software creato appositamente per l’archiviazione e l’elaborazione di dati ambientali relativi alle acque: Waterlab (Gerbore J., 2010).

Sono forniti i valori di RQE relativi ai limiti di classe fra gli stati validi per l’indice STAR_ICMi, per la macrotipologia A2 (area geografica Alpina, siliceo) alla quale appartiene l’intero territorio regionale.

Valori RQE STAR ICMi Colore convenzionale
RQE ≥ 0,95 elevato  
0,71 ≤ RQE < 0,95 buono   
0,48 ≤ RQE < 0,71 sufficiente  
0,24 ≤ RQE < 0,48 scarso  
RQE < 0,24 cattivo  

Tab.4: limiti di classe fra gli stati

Applicazione in Valle d’Aosta

Si rimanda alla scheda indicatore AMB_ACQ_003.

Bibliografia

Armitage, P.D., Moss, D.,Wright, J.F. Furse, M.T., (1983) The performance of a new biological water quality scores system based on macroinvertebrates over a wide range of unpolluted running-water sites. Water Res., 17, 333-347.
Bohmer, J., Rawer-Jost, C., Zenker, A., (2004). Multimetric assessment of data provided by water managers from Germany: assessment of several different types of stressors with macrozoobenthos communities. Hydrobiologia 516, 215-228.
Buffagni A. & Erba S., (2004) A simple procedure to harmonize class boundaries of European assessment systems. Discussion paper for the intercalibration process – WFD CIS WG 2.A ECOSTAT, 6 February 2004, 21 pp.
Buffagni, A., Erba, S., Cazzola, M., Kemp, J.L., (2004). The AQEM multimetric system for the southern Italian Appennines: assessing the impact of water quality and habitat degradation on pool macroinvertebrates in Mediterranean rivers. Hydrobiologia, 516, 313-329.
Buffagni A. & Erba S., (2007). Macroinvertebrati acquatici e direttiva 2000/60/EC (WFD) , Notiziario dei Metodi Analitici, marzo 2007 (1): 94-100.
Buffagni A., Erba S., (2008). Definizione dello stato ecologico dei fiumi sulla base dei macroinvertebrati bentonici per la 2000/60/CE(WFD): il sistema di classificazione MacrOper, IRSA-CNR, Notiziario dei Metodi Analitici, numero speciale 2008 24-46.
Fenoglio S., Bo T., (2009). Lineamenti di ecologia fluviale, Città Studi Edizioni 252pp.
Gazzetta Ufficiale della Comunità Europea N. L327 del 22/12/2000. Direttiva 2000/60/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 23 ottobre 2000 che istituisce un quadro per l’azione comunitaria in materia di acque. 71 pp.
Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana, Decreto Ministero dell'ambiente e della tutela del territorio e del mare 8 novembre 2010, n. 260. Regolamento recante «Criteri tecnici per la classificazione dello stato ecologico dei corpi idrici superficiali per la modifica delle norme tecniche del decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152, recante Norme in materia ambientale, predisposto ai sensi dell'articolo 75, comma 3, del decreto legislativo medesimo». 190 pp.
Gerbore J., (2010). Tesi di Laurea Magistrale: Waterlab, sviluppo di un sistema per la gestione dei dati ambientali relativi alle acque. POLITECNICO DI TORINO, III Facoltà di Ingegneria dell’Informazione, corso di Laurea in Ingegneria Informatica.
Ghetti P. F., (1997). Manuale di applicazione. Indice Biotico Esteso (I.B.E.). I macroinvertebrati nel controllo della qualità degli ambienti di acque correnti. Provincia Autonoma di Trento, 222 pp.
Hering, D., Moog, O., Sandin, L., Verdonschot, P.F.M., 2004. Overview and application of the AQEM assessment system. Hydrobiologia, 516, 1-20.
Ofenbock, T., Moog, O., Gerritsen, J., Barbour, M., (2004). A stressor specific multimetric approach for monitoring running waters in Austria using benthic macroinvertebrates. Hydrobiologia, 516, 251-268.
Pinto, P., Rosado, J., Morais, M., Antunes, I., (2004). Assessment methodology for southern siliceous basins in Portugal. Hydrobiologia, 516, 191-214.

Per approfondire

Per approfondimenti si rimanda al Notiziario dei metodi analitici n. 1, marzo 2007 e al numero speciale 2008 pubblicati dal CNR IRSA e al protocollo di campionamento ufficiale pubblicato da ISPRA.

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