Rivers are home to high biodiversity and provide a wide range of ecosystem services. However, alterations due to climate change and pressures from human activities threaten the integrity of these ecosystems. In addition, Alpine rivers are experiencing a severe water stress, which leads to lower dilution capacity and longer recovery time following an impact. This situation led to the present study, which aims to assess the impact of wastewater treatment plants effluents (WWTP) on three Alpine rivers under water stress conditions. This study is part of a large project that also considers chemical and microbiological components. Here the focus is on sampling and analysis of macroinvertebrate biomass, through monthly campaigns, upstream and downstream of the WWTP effluents. This study aims to evaluate how macroinvertebrate biomass varies between the upstream and downstream reaches of the WWTP, and how these variations are influenced by the flow rate of the watercourses, looking for possible trends that show common or different responses between the three rivers analysed. In addition, investigate the impact of the effluent using the functional characteristics of macroinvertebrates, through the calculation of FFG ratios. Finally, since WWTPs can be a potential source of thermal pollution, it is expected to have an impact on the life cycles of four species of macroinvertebrates: Serratella ignita, Epeorus sylvicola, Epeorus alpicola, and Cheumatopsyche lepida. These species are considered highly sensitive to thermal stress. The data confirmed the severe water stress situation that is affecting Alpine rivers, showing lower flow levels and changes in the hydrological regime. Higher temperatures were found downstream of the effluent. The upstream sites have a greater amount of biomass on average, indicating an impact of the WWTP on the macroinvertebrate community. Through the application of FFG ratios, an impact on primary ecosystem productivity was found in the Malone stream and on the shredder community in the Stura di Lanzo river. Life cycles showed differences between sampling sites and between streams, however, a shorter development time of the species related to the effluent was found at sites downstream of the Stura di Lanzo river and the Pellice stream. In conclusion, the study highlighted the possibilities offered by the functional approach. By analysing the functional characteristics of macroinvertebrates, it was possible to investigate the impact of the WWTP and obtain specific information on the condition of the ecosystem. Nevertheless, in the context of climate change, continuous monitoring of the hydrological regime is necessary. In conclusion, the study highlighted the possibilities offered by the functional approach. The impact of the WWTP was investigated using the functional traits of macroinvertebrates, which provided specific information on the condition of the ecosystem, and on the attributes affected by the effluent. It is the different outcomes, compared to community analyses based on taxonomic composition, that make it an excellent biomonitoring tool. Future research will simplify its use, however, in the context of climate change, the hydrological monitoring network is inadequate. The enhancement of hydrological monitoring with continuous measurements, and of WWTPs, is necessary to mitigate impacts on ecosystems.
I fiumi ospitano al loro interno un’elevata biodiversità e offrono una vasta gamma di servizi ecosistemici. Tuttavia, le alterazioni dovute al cambiamento climatico e le pressioni derivanti dalle attività antropiche minacciano l’integrità di questi ecosistemi. Inoltre, i fiumi di origine alpina stanno sperimentando una situazione di forte stress idrico, che si traduce in una minore capacità di diluizione e un maggior tempo di recupero a seguito di un impatto. Da questa situazione, nasce il presente studio che vuole valutare l’impatto degli effluenti di depuratori su tre fiumi di origine alpina in condizioni di stress idrico. Parte di un progetto più ampio che prende in considerazione anche le componenti chimiche e microbiologiche, valuta la componente biologica, attraverso il campionamento mensile e l’analisi della biomassa di macroinvertebrati, a monte e a valle degli effluenti dei depuratori, rapportandola alle variazioni di portata. Il presente studio ha come obiettivo valutare la variazione di biomassa dei macroinvertebrati a monte e valle del depuratore, e come queste variazioni siano influenzate dalla portata dei corsi d’acqua, cercando eventuali trend che evidenzino risposte comuni o differenti tra i tre fiumi analizzati. Inoltre, si propone di indagare l’impatto dell’effluente utilizzando i caratteri funzionali dei macroinvertebrati, tramite il calcolo dei FFG ratios. Infine, essendo il depuratore una possibile fonte di inquinamento termico, si vuole verificare l’impatto sui cicli vitali di quattro specie di macroinvertebrati, Serratella ignita, Epeorus sylvicola, Epeorus alpicola e Cheumatopsyche lepida, specie considerate maggiormente sensibili a stress termici. I dati hanno confermato la grave situazione di stress idrico che sta colpendo i fiumi di origine alpina, mostrando minori livelli di portata e cambiamenti nel regime idrologico. Inoltre, temperature più elevate sono state riscontrate a valle dello scarico. Il sito a monte presenta mediamente una quantità di biomassa maggiore, indicando un impatto del depuratore sulla comunità di macroinvertebrati. Tramite l’applicazione dei FFG ratios è stato riscontrato un impatto sulla produttività primaria ecosistemica nel torrente Malone e sulla comunità di tagliuzzatori nel fiume Stura di Lanzo. I cicli vitali hanno mostrato differenze tra i siti di campionamento e tra i corsi d’acqua, tuttavia, un minor tempo di sviluppo delle specie riconducibile all’effluente è stato riscontrato nei siti a valle del fiume Stura di Lanzo e del torrente Pellice. In conclusione, lo studio ha messo in luce le possibilità offerte dall’approccio di tipo funzionale. L’impatto del depuratore è stato indagato utilizzando i caratteri funzionali dei macroinvertebrati, che hanno restituito informazioni specifiche riguardo le condizioni dell’ecosistema, e sui parametri che risultano influenzati dall’effluente. Proprio i differenti esiti, rispetto alle analisi di comunità basate sulla composizione tassonomica, lo rendono un ottimo strumento di biomonitoraggio. Future ricerche ne faciliteranno l’utilizzo, tuttavia, nel contesto del cambiamento climatico, la rete di monitoraggio idrologico risulta inadeguata. Il potenziamento del monitoraggio idrologico con misurazioni in continuo, e degli impianti di depurazione, risulta necessario al fine di mitigare gli impatti sugli ecosistemi.
Analisi della biomassa e del ciclo vitale di macroinvertebrati come indicatori di impatto degli scarichi depuratori in condizioni di stress idrico: un caso studio su tre fiumi di origine alpina
RICALDONE, DANIELE
2022/2023
Abstract
I fiumi ospitano al loro interno un’elevata biodiversità e offrono una vasta gamma di servizi ecosistemici. Tuttavia, le alterazioni dovute al cambiamento climatico e le pressioni derivanti dalle attività antropiche minacciano l’integrità di questi ecosistemi. Inoltre, i fiumi di origine alpina stanno sperimentando una situazione di forte stress idrico, che si traduce in una minore capacità di diluizione e un maggior tempo di recupero a seguito di un impatto. Da questa situazione, nasce il presente studio che vuole valutare l’impatto degli effluenti di depuratori su tre fiumi di origine alpina in condizioni di stress idrico. Parte di un progetto più ampio che prende in considerazione anche le componenti chimiche e microbiologiche, valuta la componente biologica, attraverso il campionamento mensile e l’analisi della biomassa di macroinvertebrati, a monte e a valle degli effluenti dei depuratori, rapportandola alle variazioni di portata. Il presente studio ha come obiettivo valutare la variazione di biomassa dei macroinvertebrati a monte e valle del depuratore, e come queste variazioni siano influenzate dalla portata dei corsi d’acqua, cercando eventuali trend che evidenzino risposte comuni o differenti tra i tre fiumi analizzati. Inoltre, si propone di indagare l’impatto dell’effluente utilizzando i caratteri funzionali dei macroinvertebrati, tramite il calcolo dei FFG ratios. Infine, essendo il depuratore una possibile fonte di inquinamento termico, si vuole verificare l’impatto sui cicli vitali di quattro specie di macroinvertebrati, Serratella ignita, Epeorus sylvicola, Epeorus alpicola e Cheumatopsyche lepida, specie considerate maggiormente sensibili a stress termici. I dati hanno confermato la grave situazione di stress idrico che sta colpendo i fiumi di origine alpina, mostrando minori livelli di portata e cambiamenti nel regime idrologico. Inoltre, temperature più elevate sono state riscontrate a valle dello scarico. Il sito a monte presenta mediamente una quantità di biomassa maggiore, indicando un impatto del depuratore sulla comunità di macroinvertebrati. Tramite l’applicazione dei FFG ratios è stato riscontrato un impatto sulla produttività primaria ecosistemica nel torrente Malone e sulla comunità di tagliuzzatori nel fiume Stura di Lanzo. I cicli vitali hanno mostrato differenze tra i siti di campionamento e tra i corsi d’acqua, tuttavia, un minor tempo di sviluppo delle specie riconducibile all’effluente è stato riscontrato nei siti a valle del fiume Stura di Lanzo e del torrente Pellice. In conclusione, lo studio ha messo in luce le possibilità offerte dall’approccio di tipo funzionale. L’impatto del depuratore è stato indagato utilizzando i caratteri funzionali dei macroinvertebrati, che hanno restituito informazioni specifiche riguardo le condizioni dell’ecosistema, e sui parametri che risultano influenzati dall’effluente. Proprio i differenti esiti, rispetto alle analisi di comunità basate sulla composizione tassonomica, lo rendono un ottimo strumento di biomonitoraggio. Future ricerche ne faciliteranno l’utilizzo, tuttavia, nel contesto del cambiamento climatico, la rete di monitoraggio idrologico risulta inadeguata. Il potenziamento del monitoraggio idrologico con misurazioni in continuo, e degli impianti di depurazione, risulta necessario al fine di mitigare gli impatti sugli ecosistemi.| File | Dimensione | Formato | |
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