FUTMON

Deposizioni umide di sostanze acidificanti (flusso di deposizione di acidità totale)

Premessa

Lo studio della chimica delle deposizioni atmosferiche costituisce una parte di un più vasto programma nazionale di monitoraggio avviato in Italia nel 1995 dal Corpo Forestale dello Stato (Programma Nazionale Integrato per il Controllo degli Ecosistemi Forestali, CONECOFOR), gestito e coordinato dal Ministero per le Politiche Agricole e Forestali, nell’ambito del Regolamento CEE 1091/94 e in stretto contatto con i programmi svolti nell’ambito dell’ONU-ECE (ICP Forests e ICP Integrated Monitoring).

Localizzazione e tipologie delle 22 aree del progetto FutMon/CONECOFOR in Italia.

Lo scopo principale di tale programma è studiare le interazioni ecologiche tra le componenti strutturali e funzionali degli ecosistemi forestali e i fattori di pressione e di cambiamento su larga scala (inquinamento atmosferico, cambiamenti climatici, variazione dei livelli di biodiversità). Le indagini sulla chimica delle deposizioni atmosferiche in particolare, mirano a valutare l’apporto di ioni depositati dall’atmosfera sulla vegetazione e le modifiche della composizione chimica delle deposizioni a contatto con la vegetazione e con le sostanze su di essa depositate. A tal fine sono considerate diverse tipologie di deposizioni: a cielo aperto (sia come deposizioni totali – definite bulk, sia come deposizioni umide, definite wet only), sottochioma e lungo il tronco. In alcune aree, sono inoltre campionate le acque di ruscellamento superficiale, al fine di valutare gli effetti dell’interazione fra deposizioni atmosferiche, chiome e suolo. Un ulteriore obiettivo è la valutazione dell’evoluzione delle caratteristiche chimiche delle deposizioni e dei flussi di ioni al suolo.

Il prelievo e le analisi delle deposizioni atmosferiche nell’area VAL1 (La Thuile) sono iniziati nel 2009, anno in cui l’attività si è svolta nell’ambito e con i finanziamenti del progetto europeo LIFE+ FutMon (Further Development and Implementation of an EU-level Forest Monitoring System) coordinato, in Italia, dal Corpo Forestale dello Stato - Ministero dello politiche agricole alimentari e forestali. In tale sito è assicurato unicamente il campionamento delle deposizioni a cielo aperto e sottochioma e, per il triennio 2009-2011, delle concentrazioni di ozono.

Materiali e metodi

Le deposizioni a cielo aperto vengono campionate con tre campionatori costantemente esposti,  nei pressi della centralina di monitoraggio della qualità dell'aria di La Thuile (loc. Granges, quota 1.640 m); la scelta di tale sito è legata alla necessità di collocare i dispositivi di campionamento in una zona priva di interferenze con la copertura forestale, non troppo lontana dall'area boscata oggetto di indagine (area permanente) e facilmente raggiungibile durante tutto il corso dell'anno. Per la raccolta delle deposizioni sotto chioma, nel periodo estivo si impiegano 16 campionatori collocati all'interno dell'area permanente (Bois de Théraz, quota 1.800 m circa) in modo regolare, per ottenere una stima della deposizione media che interessa l'intera area, sia sotto le chiome degli alberi che negli spazi tra un albero e l'altro. Nel periodo invernale, per limitazioni di accesso all'area permanente, il campionamento è effettuato lungo la strada per il Colle San Carlo (Bois de Petosan, quota 1.945 m).

I 16 campionatori sottochioma delle deposizioni atmosferiche sono costituiti da un imbuto e una bottiglia di raccolta e sono collocati in estate nella parcella di analisi CONECOFOR e in inverno, per l’impossibilità di raggiungere l’area in sicurezza, in un bosco simile vicino alla strada. Altri 3 campionatori bulk sono installati a cielo aperto, in modo da raccogliere la deposizione atmosferica senza che questa abbia interagito con le chiome degli alberi. Nei mesi in cui gran parte della deposizione avviene sotto forma di neve, vengono esposti campionatori specifici di forma cilindrica.

I campioni di deposizione vengono prelevati settimanalmente ed inviati al laboratorio dell’Istituto per lo Studio degli Ecosistemi del CNR. Conducibilità elettrica e pH sono misurati sul campione tal quale, che viene successivamente filtrato (0,45 µm), per le analisi dell’alcalinità (titolazione volumetrica secondo Gran), degli ioni principali (in cromatografia ionica), dell’ammonio (in spettrofotometria, metodo all’indofenolo), del carbonio organico disciolto (DOC, per combustione termica e rivelazione infrarossa) e dell’azoto totale (TN, chemioluminescenza).

Campionatori (versione invernale) installati sotto chioma nell'area permanente (a sinistra) e presso il sito open field di Loc. Granges (a destra).

I Regolamenti dell'UE prevedono come parametri facoltativi diversi metalli, lo zolfo totale, il carbonio e l'azoto organico, ed il fosforo. Solo quest'ultimo viene misurato nell'ambito del programma CONECOFOR, per stimare l'eventuale contaminazione dei campioni da parte di residui organici.

Risultati preliminari

La quantità di precipitazione raccolta dai campionatori a cielo aperto è tra le più basse misurate nella rete CONECOFOR ed è variabile da anno ad anno: 626 mm nel 2009, 1014 mm nel 2010 e 760 mm nel 2011.

Il pH delle deposizioni a cielo aperto varia nei vari campioni settimanali da 4,86 a 8,3 e il valore medio, calcolato a partire dalla media ponderata sui volumi delle concentrazioni di ioni idrogeno, è di 5,7, molto prossimo al valore naturale dovuto alla dissoluzione dell’anidride carbonica atmosferica nelle acque piovane. I valori di pH più elevati corrispondono ad alcuni eventi di deposizione di sabbia sahariana.

I principali inquinanti che si depositano con le precipitazioni sono i solfati, derivati del biossido di zolfo, i nitrati, derivati dagli ossidi di azoto, e l’ammonio, derivato dall’ammoniaca. Mentre gli ossidi derivano principalmente dalle emissioni industriali e civili di gas combusti, l’ammoniaca deriva principalmente da emissioni agricole e zootecniche. Nella stazione de La Thuile, questi composti hanno presentato una concentrazione media sul triennio di 0,34 mgN L-1 per l’ammonio, 0,26 mgN L-1 per i nitrati e 0,24 mgS L-1 per i solfati. Si tratta di valori relativamente bassi, tra i più bassi misurati nelle stazioni CONECOFOR, ma comunque più elevati rispetto alle stazioni più lontane dalle fonti di inquinamento, come in Puglia e in Calabria. Confrontando la deposizione a cielo aperto e quella sotto chioma, la differenza più evidente è legata all’ammonio e al potassio che presentano concentrazioni rispettivamente più basse e più alte nella deposizione sottochioma rispetto a quella a cielo aperto, testimoniando un prelievo attivo a livello foliare di ammonio e il rilascio di potassio. La deposizione areale di azoto totale, che comprende nitrati, ammonio e azoto organico, e risultata in media 7,8 kg N ha-1 a-1, al di sotto della soglia di 10 kg N ha-1 a-1 considerata in letteratura come un’indicazione di possibili effetti ecologici avversi della deposizione di azoto, e del carico critico specifico per la questa stazione, calcolato in 9,8 kg N ha-1 a-1.

Conclusioni

Nonostante la sua posizione geografica remota e protetta rispetto alle principali fonti di inquinamento, il sito di La Thuile riceve una deposizione di composti di origine antropica (solfati, nitrati e ammonio) maggiore rispetto ad altri siti remoti italiani. Vi sono evidenze sperimentali di un prelievo di azoto a livello foliare, comportando quindi una modesta fertilizzazione del bosco. I valori di deposizione di azoto sono comunque inferiori al carico critico calcolato per questa stazione. Questi risultati sono specifici per La Thuile e non possono essere estesi a tutto il territorio regionale.

Le attività di campionamento sono realizzate dal personale di ARPA su incarico della Direzione Foreste e Infrastrutture e del Corpo Forestale della Valle d'Aosta. Le analisi chimiche sono condotte dal CNR-ISE (Istituto per la Studio degli Ecosistemi) di Verbania. Si ringrazia Aldo Marchetto del CNR-ISE per la redazione del paragrafo 'Risultati preliminari'.