Oggi, pubblichiamo il contributo del professor Solari, già ospite, nel 2022, della nostra Agenzia in occasione di una giornata scientifica rivolta al personale interno in cui si è parlato di microplastiche in ambiente di acqua dolce.

Il professore illustra, sinteticamente, il lavoro che sta svolgendo il gruppo di Idraulica del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell’Università degli Studi di Firenze, nell’ambito di un progetto di ricerca di rilevante interesse nazionale ‘Minosse - ManagIng plastic traNspOrt in riverS and coaStal arEas’, finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca.

I ricercatori hanno avviato una campagna di misure in diversi fiumi della Toscana, tra cui il fiume Arno, con l’obiettivo di giungere, tramite modelli idrodinamici, a delle stime affidabili della plastica che giunge annualmente al mare.

La prima fase della campagna di monitoraggio ha riguardato la zona fociva del fiume Arno; in particolare sono stati effettuati dei campionamenti dei sedimenti e della plastica depositata sul fondo del fiume in diverse sezioni nel tratto fra la città di Pisa e la foce. Nel futuro, si prevede di estendere il monitoraggio del fiume Arno al tratto urbano a Firenze, per il quale, comunque, sono già stati prelevati diversi campioni sulle barre di sedimenti emerse e nelle zone spondali.

La fase di analisi di questi campioni risulta particolarmente delicata in quanto riguarda delle metodiche attualmente in corso di sviluppo relative sia alle tecniche di separazione della plastica dai sedimenti sia al riconoscimento delle materie plastiche in matrici complesse quali i sedimenti o acque con elevata componente organica. Questa fase viene svolta in collaborazione con il Dipartimento di Chimica.

La plastica dispersa nei bacini idrografici viene veicolata, attraverso l’acqua di ruscellamento delle piogge, nei fiumi ed infine al mare. I fiumi costituiscono pertanto il principale veicolo di trasporto dei detriti di plastica al mare.

Nei bacini idrografici le zone di produzione dei rifiuti di plastica sono costituite dalle aree agricole e dalle aree industriali ed urbane.

Nelle aree agricole, la letteratura mostra un importante contributo associato alle coltivazioni di tipo estensivo ed alle attività vivaistiche con valori fino a 4 Kg/ha all’anno.

Nelle aree industriali ed urbane le principali fonti sono gli impianti di depurazione e gli scaricatori di piena.

Gli impianti di depurazione scaricano particelle di microplastica nell’ordine di 35 Kg/giorno con un importante contributo rappresentato dalle fibre derivanti dal lavaggio domestico dei tessuti.

Gli scaricatori fognari di piena, durante gli eventi di pioggia intensi, riversano direttamente nei corsi d’acqua le acque provenienti dal dilavamento delle strade che tipicamente risultano cariche di plastica derivante

• dall’abrasione dei pneumatici sull’asfalto
• dalle polveri dei freni
• dal deterioramento della segnaletica stradale.

Il trasporto e l'accumulo di rifiuti plastici nei fiumi è maggiormente influenzato dalla densità̀, dalle dimensioni e dalle forme delle particelle. Soltanto i detriti di plastica più grandi costituiti da polimeri a bassa densità̀ vengono trasportati, mentre galleggiano sulla superficie, dai fiumi direttamente al mare.

La plastica, durante il trasporto nei fiumi, è soggetta a processi incontrollati come l'abrasione meccanica dovuta all'interazione con il trasporto dei sedimenti e la degradazione chimico/biologica. La maggior parte dei detriti di plastica inoltre non galleggia bensì è soggetta a fenomeni di deposizione sul fondo o risulta distribuita nella colonna d’acqua.

Una porzione non trascurabile della plastica nei fiumi pertanto si accumula sul fondo con i sedimenti; altre zone di accumulo riguardano l’intrappolamento da parte della vegetazione riparia e delle opere idrauliche.

Nel caso del Fiume Arno, recenti valutazioni hanno mostrato un'emissione annuale in mare dell’ordine di ben 18 t/anno; si stima che solo una piccola parte (inferiore al 10%) sia costituita da rifiuti di plastica galleggianti.

Nelle aree costiere, la mobilità plastica in acque poco profonde e intermedie è in gran parte sconosciuta essendo dominata da complesse onde di mare che si propagano verso la costa e dalle relative correnti indotte. Una volta in mare, la plastica viene ridistribuita dai venti e dalla circolazione marina, mentre galleggia e si distribuisce sulla colonna d'acqua; tuttavia, nel caso del Mar Mediterraneo, è probabile che la stragrande maggioranza dei rifiuti di plastica si accumuli sul fondo del mare, soprattutto nella forma di microplastiche mescolate con sedimenti.

Nel caso del Mar Mediterraneo, le stime della plastica totale accumulata sono di 1'178'000 t, con un intervallo da 53'500 a 3'5460'700 t; questa elevata incertezza è dovuta anche al fatto che finora la ricerca si è concentrata principalmente sulla plastica accumulata sulla superficie del mare, che costituisce meno dello 0,1% dello stock totale.

Le stime delle quantità di macro- e micro- plastica che si riversano annualmente dai fiumi al mare sono soggette a grandi incertezze derivanti sia dalla scarsa conoscenza dei flussi dalle zone di produzione ai corpi idrici, dalla difficoltà di modellare i processi di trasporto ed accumulo all’interno dei fiumi e dall’assenza di metodiche standardizzate sia per il campionamento che per la parte di analisi e riconoscimento.

La comprensione dei percorsi di sedimentazione dei detriti di plastica verso le aree di accumulo invisibili (alveo fluviale, area costiera o fondo marino) rappresenta un aspetto essenziale per monitorare l’impatto dell'inquinamento della plastica nell’ambiente e per formulare delle opportune strategie di mitigazione, recupero e riciclaggio dei detriti di plastica.

Al fine di giungere a delle stime meno incerte delle quantità di macro- e micro- plastica trasportate ed accumulate nei fiumi verso le aree costiere ed il mare aperto, risulta indispensabile effettuare dei monitoraggi di campo.

Ulteriori sviluppi riguardano la formulazione di strumenti modellistici matematici a risoluzione numerica del trasporto ed accumulo dei detriti di plastica nei fiumi fino al mare con particolare riferimento al bacino del Fiume Arno. Questi aspetti sono oggetto di una borsa di ricerca nel dottorato internazionale di Ingegneria Civile e Ambientale dell’Università di Firenze recentemente finanziata dalla Regione Toscana tramite il bando Pegaso (XL ciclo di dottorato). La ricerca nasce a seguito di una collaborazione scientifica con ARPAT che svolgerà, nell’ambito del corso dottorale, attività di tutorato per formazione e ricerca su questo tema.