Diapositiva 1 - Fondazione AMGA

Acqua: risorsa strategica per l’agricoltura
L’utilizzo delle acque reflue urbane in agricoltura
Francesco Paolo Nicese
[email protected]
Dipartimento di Ortoflorofrutticoltura, viale delle Idee 30, 50019 Sesto F.no (FI)
Genova, 20 novembre 2006
Possibili impieghi di acque reflue urbane depurate
Acqua: risorsa rinnovabile ma limitata
Aumento
dei consumi
Diminuzione
risorse idriche
- cambiamenti climatici
- scarsa efficienza dei
sistemi di trasporto
e utilizzo
4.000 Km2
Genova, 20 novembre 2006
- in ogni settore:
civile, industriale, agricolo
aumento produttività agricola
con estensione superfici irrigue
50 anni
40.000 Km2
Possibili impieghi di acque reflue urbane depurate
9
9
9
9
9
9
Urbano
Industriale
Agricolo
Ricreativo e ambientale
Ricarica delle falde
Incremento delle disponibilità di acqua potabile
- risparmio di risorse idriche di alta qualità
- minor inquinamento delle acque superficiali
- approvvigionamenti costanti
- potenziale fertilizzante
Genova, 20 novembre 2006
Possibili impieghi in agricoltura di acque reflue depurate
Tipo di coltura
Tipo di refluo
Colture alimentari con contatto delle parti eduli
compreso tutte le colture da radice o tubero
Massima qualità igienico-sanitarie, interrotto
2 settimane prima del raccolto.
Colture non alimentari con accesso controllato
(es. colture da fibra o da legno)
Non sono necessari affinamenti elevati. Potrebbe
andare bene anche il solo trattamento primario.
Colture da frutto (senza contatto con parti
eduli)
Reflui trattati, interrotti 2 settimane prima del
raccolto.
Pascolo per animali da latte
Massime qualità igienico-sanitarie del refluo.
Colture alimentari da sottoporre a
trasformazioni
Reflui trattati, non è necessaria una disinfezione
Totale
Vivaismo
Reflui trattati, qualità non particolarmente elevata
Genova, 20 novembre 2006
Provincia di Pistoia – superficie a vivaio (ha)
5000
3000
1300
400
200
50
1900
1920
Genova, 20 novembre 2006
1945
1960
1970
Oggi
Immagine satellitare della provincia di Pistoia
Genova, 20 novembre 2006
Vivaismo e Acqua
In base a misure effettuate in campo sull’irrigazione a pioggia, si può assumere
che mediamente nei vivai pistoiesi siano somministrati giornalmente, nella
stagione irrigua da maggio ad ottobre, 10-15 mm di acqua a fini irrigui.
L’attività vivaistica è fortemente idroesigente. I volumi irrigui erogati variano
da meno di 2000 m3/ha/anno nei vivai di pieno campo irrigati a goccia fino ai
15-20 mila m3/ha/anno delle colture in contenitore irrigati a pioggia.
(da Bilderback et al., 1994)
- 15000-30000 m3 anno/ha di vivaio in contenitore;
- ipotesi peggiore: 180 giorni d’irrigazione con circa 250 m3 di
acqua ha/giorno, alla fine sarebbero necessari 45.000 m3/ha;
Genova, 20 novembre 2006
Vivaismo e Acqua
Sistema vivaistico pistoiese
Stima dei consumi idrici per uso irriguo nel vivaismo:
6000000 m3
12000000 m3
L’approvvigionamento dell’acqua per l’irrigazione
viene fatto per l’82% da pozzi e per il 18% da
derivazioni da corsi d’acqua.
Genova, 20 novembre 2006
Avvio del progetto interdipartimentale
Dipartimento di Ingegneria Civile
Dipartimento di Ortoflorofrutticoltura
Genova, 20 novembre 2006
Obiettivi del progetto
IDONEITA’ AL REIMPIEGO NEL SETTORE VIVAISTICO DI
EFFLUENTI DA IMPIANTI DI DEPURAZIONE LOCALI
ASPETTI NORMATIVI ed IGIENICI
Qualità chimico-fisica dei reflui depurati
Qualità microbiologica dei reflui depurati
ASPETTI AGRONOMICI
Effetti sulle colture irrigate
ASPETTI AMBIENTALI
Rilascio di elementi fertilizzanti
Immissione di sostanze inquinanti
Genova, 20 novembre 2006
Irrigazione con reflui urbani
Verifica dell’impiego di acque reflue urbane per l’irrigazione in vivaio
-1998
2000
-Impianto di depurazione della città di Pistoia
- Materiale vegetale impiegato:
Abutilon ‘Kentish Belle’
Nerium oleander
Arbutus unedo
Pittosporum tobira
Cupressus sempervirens
Spiraea japonica
Fraxinus angustifolia
Viburnum lucidum
Juniperus horizontalis
Viburnum tinus
Myrtus communis
Weigelia florida
Genova, 20 novembre 2006
Schema dell’impianto
Sezione di sperimentazione
agronomica: valutazione
degli effetti dell'acqua
sulle colture
Impianto di
depurazione
Sezione di affinamento terziario:
Indagini sui sistemi di trattamento
Acqua di falda
Monitoraggio della crescita
delle colture
Monitoraggio della qualità
chimico - fisica dell'acqua
Confronto con acqua di falda
Monitoraggio della qualità
microbiologica dell'acqua
Valutazione dell'apporto dei nutrienti
e rilascio nell'ambiente
Valutazione dell'efficienza
dell'impianto pilota
Genova, 20 novembre 2006
Rilievi agronomici effettuati
Rilievi :
suddivisione della pianta
determinazione pf - ps
analisi dell’apparato radicale
analisi delle foglie (area)
analisi della crescita (RGR)
misura della clorofilla
analisi elementi minerali
Genova, 20 novembre 2006
Irrigazione con reflui urbani
Parcella del vivaio
Abutilon ‘Kentish Belle’
Viburnum tinus
Weigelia florida
1998
Parcella del depuratore
Genova, 20 novembre 2006
Irrigazione con reflui urbani
Parametri
Effluente
pH
Pozzo
Parametri
7.81
7.26
SAR
655
441
Cadmium
Sediment after 120 min. [ml/l]
0.0
0.0
Total Suspended Solids [mg/l]
6.35
Turbidity
[NTU]
Phosphate
Ammonium
Conductivity
Effluente
Pozzo
2.7
1.3
[mg/l]
-
-
Chromium
[mg/l]
-
-
4.5
Iron
[mg/l]
-
0.13
5.1
4
Manganese
[mg/l]
-
1.14
[mg/l]
0.72
0.063
Nickel
[mg/l]
-
-
[mg/l]
0.906
-
Lead
[mg/l]
-
-
[µS/cm]
N-NO2
[mg/l]
0.095
0.008
Copper
[mg/l]
-
-
N-NO3
[mg/l]
5.67
-
Zinc
[mg/l]
0.11
0.047
Potassium
[mg/l]
15
1.2
Calcium
[mg/l]
62.6
35.5
Magnesium
[mg/l]
8.5
23.3
Hardness
[°F]
18.5
18.3
Chloride
[mg/l]
70.7
31.9
Sodium
[mg/l]
91
39.3
Genova, 20 novembre 2006
Irrigazione con reflui urbani
Refluo
Genova, 20 novembre 2006
Pozzo
Irrigazione con reflui urbani
20
Depuratore
15
Vivaio
STD
10
5
- Abutilon -
20
mg/g d s.s.
Peso secco [gr]
Accumulo di sostanza secca
0
6/8
40
30
20
5
(1/6 - 6/8)
(6/8 - 6/10)
(1/6 - 6/8)
(6/8 - 6/10)
(1/6 - 6/8)
(6/8 - 6/10)
20
15
5
4/6
6/8
6/10
20
30
*
mg/g d s.s.
Peso secco [gr]
10
10
- Weigelia -
0
20
10
0
15
25
***
10
*
0
6/10
mg/g d s.s.
Peso secco [gr]
4/6
Relative Growth Rate
15
10
- Viburno 4/6
6/8
6/10
Genova, 20 novembre 2006
5
Irrigazione con reflui urbani
Contenuto in elementi minerali delle foglie (% p. secco) in abutilon, viburno e weigelia irrigati con reflui civili sottoposti a trattamento terziario e con acqua di pozzo
Trattamenti
Elementi minerali
N
(%)
P
(%)
K
(%)
Ca
(%)
Mg
(%)
Acqua di pozzo
2.960 b
0.883 a
2.657 b
2.757 b
1.150 a
194.33 a
3774.7 b
7862.0
Refluo
3.480 a
0.680 b
3.110 a
3.110 a
0.663 b
173.67 b
7250.0 a
7538.7
0.002
0.011
0.015
0.018
0.000
0.023
0.000
0.212
Acqua di pozzo
0.960 b
0.137 b
1.467 b
0.733
0.217
158.00 a
1147.3
4561.3 b
Refluo
1.943 a
0.247 a
1.993 a
0.683
0.200
118.30 b
1203.0
5033.7 a
0.000
0.000
0.000
0.295
0.067
0.007
0.302
0.026
Acqua di pozzo
0.623 b
0.430
1.257 b
1.753
0.326
186.70 a
925.0 b
5761.0
Refluo
1.943 a
0.473
1.423 a
1.833
0.423
152.00 b
1379.0 a
5695.0
0.000
0.051
0.015
0.289
0.524
0.012
0.002
0.312
Fe (ppm)
Na (ppm)
Cl (ppm)
Abutilon
Liv. Sign. (p)
Viburno
Liv. Sign. (p)
Weigelia
Liv. Sign. (p)
Genova, 20 novembre 2006
Irrigazione con reflui urbani
Specie impiegate
1999
Schema sperimentazione
Abutilon “Kentish Belle”
Arbutus unedo
tesi
tipo di acqua
fertilizzazione
disinfezione
Cupressus sempervirens
R
refluo
non fertilizzato
UV
Juniperus horizontalis
RAP
refluo
non fertilizzato
UV + Ac. Per.
Myrtus communis
ROAP
refluo
Osmocote in copert.
UV + Ac. Per.
Nerium oleander
FO
fertirrigazione
Osmocote di fondo
Spiraea japonica
F
fertirrigazione
non fertilizzato
Viburnum lucidum
FAO
acqua di falda
Osmocote di fondo
Viburnum tinus
Weigelia florida
Genova, 20 novembre 2006
Irrigazione con reflui urbani
20
Cipresso
e.s.
e.s.
b
10
g
10
g
0
0
FAO
F
FO
R
75
F
FO
R
RAP
FAO
60
ab
a
a
ab
a
ab
ab
40
90
ab
R
RAP
a
a
a
a
b
b
g
b
25
FO
e.s.
a
a
F
120
e.s.
e.s.
50
10
0
FAO
RAP
g
g
20
e.s.
ab
ab
ab
Mirto
20
a
g
P. secco tot. a novembre
P. Secco tot. a luglio
Ginepro
60
b
20
30
0
FAO
F
FO
R
RAP
ROAP
Genova, 20 novembre 2006
0
0
FAO
F
FO
R
RAP
ROAP
FAO
F
FO
R
RAP
ROAP
Irrigazione con reflui urbani
Spirea
15
30
a
e.s.
10
b
20
g
g
30
5
e.s.
c
c
g
e.s.
c
10
15
0
0
FAO
F
FO
R
RAP
0
FAO
100
F
FO
R
RAP
FAO
100
a
ab
b
b
a
RAP
e.s.
ab
100
60
b
40
20
R
a
80
60
40
a
e.s.
e.s.
ab
FO
g
a
ab
F
150
g
80
Oleandro
45
g
P. secco tot. a novembre
P. Secco tot. a luglio
Corbezzolo
b
b
b
c
50
c
bc
20
0
0
FAO
F
FO
R
RAP
ROAP
Genova, 20 novembre 2006
FAO
F
FO
R
RAP
ROAP
0
FAO
F
FO
R
RAP
ROAP
Irrigazione con reflui urbani
Viburno tinus
25
Viburno lucido
15
e.s.
25
e.s.
e.s.
20
20
10
g
g
15
g
15
10
10
5
5
5
0
0
FAO
F
FO
R
RAP
0
FAO
F
FO
R
RAP
FAO
e.s.
a
75
150
a
a
200
b
b
b
R
RAP
ROAP
b
b
b
FAO
F
FO
Genova, 20 novembre 2006
RAP
e.s.
bc
100
25
c
c
c
R
RAP
ROAP
0
0
0
R
ab
g
g
50
b
b
50
FO
a
e.s.
a
100
F
300
100
200
g
P. secco tot. a novembre
P. Secco tot. a luglio
Weigelia
FAO
F
FO
R
RAP
ROAP
FAO
F
FO
Irrigazione con reflui urbani
Mirto
R
RAP
Genova, 20 novembre 2006
FO
F
FAO
Irrigazione con reflui urbani
Ginepro
R
RAP
Genova, 20 novembre 2006
FO
F
FAO
Irrigazione con reflui urbani
Corbezzolo
R
R
Genova, 20 novembre 2006
RAP
FO
F
FAO
Irrigazione con reflui urbani
Viburno tinus
R
RAP
Genova, 20 novembre 2006
FO
F
FAO
Irrigazione con reflui urbani
Viburno lucido
R
Genova, 20 novembre 2006
RAP
FO
F
Irrigazione con reflui urbani
Schema sperimentazione 2000
POZ
acqua di falda
REF
acqua reflua
CO2
acqua reflua + CO2
Rifertilizzazione estiva in copertura
POZ
non fert.
POZ
fert.
REF
non fert.
REF
fert.
CO2
non fert.
CO2
fert.
Pittosporum tobira
Cupressus sempervirens
Viburnum tinus
Fraxinus angustifolia
Weigelia florida
Juniperus horizontalis
Genova, 20 novembre 2006
Irrigazione con reflui urbani
Weigelia
Pittosporo
50
e.s.
a
250
nr: non rifertilizzato
r: rifertilizzato
nr: non rifertilizzato
r: rifertilizzato
e.s.
200
40
ab
150
b
b
g
g
30
a
20
100
10
50
0
0
pozzo
refluo
CO2
r
nr
Viburno tinus
100
nr: non rifertilizzato
r: rifertilizzato
e.s.
a
75
b
g
pozzo
b
50
25
0
pozzo
Genova, 20 novembre 2006
refluo
CO2
r
nr
refluo
CO2
r
nr
Irrigazione con reflui urbani
Frassino angustifolia
Cipresso
120
300
nr: non rifertilizzato
r: rifertilizzato
e.s.
a
90
200
g
60
ab
b
100
30
0
0
pozzo
refluo
CO2
r
nr
pozzo
Ginepro
60
nr: non rifertilizzato
r: rifertilizzato
e.s.
40
g
g
nr: non rifertilizzato
r: rifertilizzato
e.s.
20
0
pozzo
Genova, 20 novembre 2006
refluo
CO2
r
nr
refluo
CO2
r
nr
Conclusioni
Considerazioni sull’impiego di acque reflue urbane in vivaio
Non si sono rilevate limitazioni di rilievo all’impiego di acqua reflua proveniente da usi civili, viene quindi ribadita la sua idoneità per l’irrigazione in vivaio
Le acque reflue, relativamente dotate di N rispetto all’acqua di falda, hanno
evidenziato capacità fertilizzanti tali da poter essere paragonate, talvolta, ad
una leggera fertirrigazione
La risposta delle piante, in termini di crescita, è risultata comunque legata alla
specie impiegata
Un eventuale uso di queste acque non potrebbe non tener conto di eventuali
interazioni con la nutrizione delle piante, eventualmente riducendo le quantità
dei prodotti nutritivi impiegati in vivaio
Genova, 20 novembre 2006
Conclusioni
Il suo sfruttamento nel periodo estivo (maggio-ottobre) potrebbe realmente
rappresentare una risorsa idrica alternativa allo sfruttamento delle acque di
falda, fatte salve alcune garanzie tra cui una costanza nel tempo delle
caratteristiche chimico-fisiche
L’impiego di queste acque può richiedere una “messa a punto” per
ottimizzarne l’efficacia nell’irrigazione (es. presenza di prodotti azotati,
metodo di somministrazione)
E’ necessario osservare gli effetti dell’uso di queste acque nel medio/lungo
periodo sia sulle piante, sia, soprattutto, nell’ambiente
Genova, 20 novembre 2006
Elenco pubblicazioni
Gori R., Ferrini F., Nicese F.P., Lubello C. - Verifica della possibilità d’uso di acque reflue per l’irrigazione di
arbusti ornamentali, 2000 – Acer, 1: 50-54.
Gori R., Ferrini F., Nicese F.P., Lubello C. - Effect of Reclaimed Wastewater on the Growth and Nutrient Content
of Three Landscape Shrubs, 2000 – Journal of Environmental Horticulture, 18(2): 108-114.
Lubello C., Gori R., Nicese F.P. – Reclaimed wastewater as an alternative water resource for irrigation. Proc.
Intl. Symp. on Sanitary and environmental engineering. Trento, 18-23 Sept. 2000.
Lubello C., Gori R., Nicese F.P., Ferrini F., 2001 - Acque reflue depurate come risorsa alternativa per
l'irrigazione. Ingegneria Ambientale., Vol. XXX, 5:235-242.
Gori R., Ferrini F., Lubello C., Nicese F.P. - Uso delle acque reflue per l'irrigazione in vivaio di specie
ornamentali, 2002 - VI Giornate scientifiche SOI, Spoleto. 361-362.
Nicese F.P. – Possibilità di impiego di acque reflue per l’irrigazione di aree verdi. 2002, Ann. Acc. Italiana Sc.
Forestali, vol. LI: 41-47.
Nicese F.P., Ferrini F. - Verifica della possibilità di uso di reflui industriali trattati per l’irrigazione di arbusti
ornamentali in contenitore, 2003 – Italus Hortus, atti delle giornate tecniche SOI “L’innovazione nel
vivaismo orto- floro- frutticolo”. Pagg. 129-133.
Lubello C., Gori R., Nicese F.P., Ferrini F., 2004 - Municipal-treated wastewater reuse for plant nurseries
irrigation. Water Research 38: 2939-2947.
Gori R., Lubello, C. Ferrini F., Nicese F.P., 2004 - Reclaimed municipal wastewater as source of water and
nutrients for plant nurseries. Water Science and Technology, 50 (2): 69-75.
Genova, 20 novembre 2006