Utente:Andy81/Sandbox2

Ciclo artificiale dell'acqua

Il bisogno costante da parte dell'uomo di una quantità sempre maggiore di acqua dolce, ha portato alla creazione di un ciclo artificiale dell'acqua che si è affiancato al già esistente ciclo idrologico di Briggs (detto anche "ciclo naturale dell'acqua").

Il ciclo artificiale consiste nel prelievo dell'acqua dai corsi d'acqua, dalle falde sotterranee e dai bacini idrici per la sua distribuzione dopo un processo di potabilizzazione. Una volta utilizzata, essa risulta inquinata dall'aggiunta di composti chimici tossici, microrganismi o calore (a seconda degli usi che se ne è fatto). L'acqua viene quindi convogliata agli impianti di depurazione dove, dopo vari passaggi, viene immessa nuovamente nell'ambiente (salvo una piccola parte che viene riutilizzata per uso prettamente agricolo/industriale). La qualità dell'acqua che esce dagli impianti di depurazione ha caratteristiche chimico-fisiche e microbiologiche nettamente inferiori a quelle dell'acqua inizialmente prelevata. Ciò comporta una lieve ma costante sorta di inquinamento. Da questo si può dedurre che l'unico metodo per eliminare l'inquinamento idrico è quello di non generarlo. Infatti, le sostanze che inquinano l'acqua possono solamente essere allontanate dall'acqua stessa per essere trasferite in altri siti (come i fanghi di depurazione in discarica) che però non svaniscono nel nulla ma vengono in pratica restituite all'ambiente.

Classificazione dell'acqua

Le acque dolci sono suddivise in 3 categorie:

• Acque meteoriche o piovane. Sono pure e scarsamente mineralizzate. Contengono esclusivamente le sostanze presenti nell'atmosfera (ossigeno, anidride carbonica e piccole quantità di ioni) e funge da "sistema di lavaggio" quando questa risulta contaminata (ossidi di azoto o di zolfo) oppure inquinata (acidi nitrici e solforici). Queste acque sono utilizzate nei paesi a basso livello tecnologico e con problemi di siccità. Per l'accumulo di queste acque vengono utilizzate le superfici dei tetti e dei dispositivi per evitare la raccolta delle cosidette acque di prima pioggia che contengono le impurità dell'atmosfera e i depositi delle superfici di raccolta.
• Acque superficiali. Con questo termine intendiamo le acque correnti o lotiche (i vari corsi d'acqua) e le acque ferme o lentiche o non fluenti (laghi, bacini, ecc...). Le acque correnti sono quelle in movimento e rifornite dalle acque ferme, sotterranee, piovane o dai ghiacciai. La loro composizione chimica varia in base alla tipologia di rifornimento. Queste acque infatti hanno un basso potere solvente dovuto al loro moto. La soluzione dei minerali varia a seconda del rimescolamento o calma dell'acqua, dell'estensione della superficie tra acqua e roccia, dalla temperatura, dalle sostanze già disciolte in acqua (l'anidride carbonica fà aumentare la solubilità del carbonato di calcio (CaCO3) e della dolomite (CaMg(CO₃)₂)). Facilmente solubili sono i cloruri (KCl, NaCl, KMgCl₃) ed i solfati alcalini (MgSO₄*H₂O), meno solubili sono i solfuri (FeS₂, ZnS) e gli ossidi di ferro ed alluminio (Fe₂O₃*nH₂O, Al₂O₃*3H₂O) e quasi insolubile il quarzo (SiO₂). Le acque correnti sono inoltre ricche di gas tra cui, importante per la regolazione dei cicli biologici degli organismi che in queste acque hanno il loro habitat, l'ossigeno. La quantità di ossigeno presente nell'acqua varia per i seguenti fattori:

• Temperatura dell'acqua: più essa è elevata, minore è la concentrazione di ossigeno. (a 10 °C ci sono 11,2 mg/L di O₂, a 20 °C ce ne sono 9,6 mg/L);
• Superficie di scambio: più è estesa la larghezza del corso d'acqua (e perciò maggiore superficie di scambio tra acqua ed atmosfera) maggiore ossigeno va in soluzione nell'acqua;
• Turbolenza: la quantità di ossigeno che passa in soluzione acquosa è direttamente proporzionale alla turbolenza del corso d'acqua.
• Presenza di vegetali: la funzione clorofiliana delle alghe, durante il giorno, porta alla produzione di ossigeno ed in certe condizioni, alla sopra saturazione.
• Salinità: la quantità di ossigeno è inversamente proporzionale alla quantità dei sali disciolti in acqua. I corsi d'acqua sono caratterizzati da una bassa salinità (da 0,070‰ a 0,700‰).

L'ossigeno disciolto in acqua, assieme ai microrganismi capaci di aggredire molti composti chimici ed alla portata idrica, dona alle acque correnti un potere autodepurativo verso le sostanze biodegradabili.

Le acque ferme sono le acque prive di moto di scorrimento. Solitamente queste acque sono limpide per via della sedimentazione. Per determinare la composizione chimica di queste acque dobbiamo suddividerle in due ulteriori categorie, ovvero i laghi aperti (alimentati da un corso d'acqua detto emissario) e i laghi o bacini chiusi (senza emissario). La composizione chimica delle acque dei laghi aperti e dei loro affluenti è molto simile. Quella dei bacini chiusi invece è differente (nel bacino c'è una maggiore concentrazione delle sostanze presenti, come ad esempio i sali). Le acque ferme poi si dividono in base alla profondità. Possiamo distinguere così tre strati che sono l'epilimmo (strato superficiale), il metalimmo (strato intermedio) e l'ipolimmo (lo strato profondo). Nell'epilimmo troviamo la maggiore quantità di ossigeno che va a diminuire man mano che si scende in profondità. Per l'anidride carbonica la regola è inversa in quanto è maggiormente concentrata nell'ipolimmo e diminuisce con l'avvicinarsi alla superficie. Nonostante la mancanza del moto di scorrimento, le acque ferme hanno una circolazione idrica dovuta ai venti (pleomissia) ed alla convenzione termica (a causa della diversa temperatura tra strati d'acqua). Il moto dovuto alla convenzione termica ha un andamento annuo dimittico:

Durante l'estate questo moto è quasi nullo in quanto l'epilimmo, avendo minore densità grazie al riscaldamento, galleggerà sopra agli altri strati che avranno temperature più fredde. Questa assenza di moto non permette lo scambio di ossigeno tra lo strato superficiale e quello profondo.

Durante l'inverno ivece, l'epilimmo avrà una densità maggiore a causa del raffreddamento. Le acque superficiali più dense quindi andranno verso il fondo creando così una circolazione dell'acqua completa e l'ossigeno di distribuirà uniformemente in tutta la massa d'acqua. L'acqua si stabilizza quindi alla temperatura di 4°C (tranne nello strato superficiale in cui si può avere temperature inferiori e la formazione del ghiaccio).

Le acque superficiali vengono utilizzate per l'approvvigionamento idrico nelle regioni dove le acque sotterranee sono scarse o addirittura assenti. Il prelievo avviene per mezzo di tubi terminali ciechi con fessure laterali. Questo sistema di prelievo deve essere fatto a monte dei centri abitati ed il più distante possibile dalle fonti inquinanti. Nei laghi deve essere posizionato nella zona centrale (lontano dalle rive) e nella zona di maggiore profondità in modo tale da non rimanere scoperto nemmeno nei periodi di minore portata. Nei corsi d'acqua deve essere posizionato nel filone centrale (dove la corrente è maggiore) con le bocche d'apertura rivolte a valle e, come nei laghi, ad una profondità tale da non rimanere mai scoperto.

• Acque sotterranee o telluriche. Sono acque che attraversano gli strati permeabili del terreno (in senso verticale per via della gravità terrestre) fintantochè nel loro cammino non trovano uno strato permeabile che le ferma e permette loro di raccogliersi in un unico punto formando così le falde idriche. Queste acque si suddividono in acque di vena o vene idriche o reti idriche e acque di falda o falde idriche o nappe. Le acque di vena sono quelle che transitano attraverso i terreni compatti o le fessurazioni delle rocce. I principali tipi di rocce con una forte fessurazione sono quelle silicee e quelle calcaree. Mentre però il passaggio, seppure lento, tra le rocce silicee non arricchisce l'acqua di sali minerali, il passaggio tra le rocce calcaree aumenta il grado mineralizzazione dell'acqua con sopratutto i sali di calcio. Il passaggio tra le rocce calcaree è del tipo anastomotico ed è veloce anche se può essere rallentato dai depositi di argilla che fungono anche da filtro. L'acqua che, a seguito della formazione di grotte e gallerie, si raccoglie in queste danno luogo a dei laghi sotterranei dove si verifica una sorta di purificazione tramite la sedimentazione. Le acque di falda sono quelle che transitano attraverso i terreni sciolti composti da ciottoli, ghiaia, sabbia e simili fino ad incontrare uno strato impermeabile. Si suddividono in falde artesiane (o imprigionate) ed in falde freatiche (olibere). Le prime sono imprigionate tra due strati impermeabili aventi inclinazioni tali da non permettere l'innalzamento del livello a causa delle precipitazioni. L'acqua va quindi in pressione e se viene forato lo strato superiore, l'acqua sale, e se la spinta è sufficiente, può dare origine ai pozzi artesiani. Quelle freatiche invece, scorrono su uno strato impermeabile. In questa tipologia di falda si ha nel terreno tre zone a seconda della profondità: la zona di evaporazione, zona di transizione e zona di falda. La zona di evaporazione è quella a contatto con la superficie ed è dove l'acqua, a causa dell'effetto dell'evaporazione, torna nell'atmosfera senza andare ad alimentare la falda. Andando verso il basso troviamo la zona di transizione dove l'acqua è trattenuta dal terreno e per la forza di gravità va nella zona di falda dove si raccoglie. Il livello della falda è variabile a causa delle precipitazioni ed è chiamato livello piezometrico.
  

Spesso le acque sotterranee escono in superficie dando luogo alle sorgenti. Le più comuni sono quelle a contatto in cui lo strato impermeabile, come dice il nome, va a contatto con l'andamento del terreno superficiale. Solitamente le acque sotterranee sono batteriologicamente pure per via dei processi di mineralizzazione, filtrazione ed in alcuni casi di decantazione. L'approvigionamento avviene in falda o vena (e non dalla sorgente) e prima di essere instradato verso la potabilizzazione, passa per il vano di captazione ed il vano di sedimentazione.

Definizione di "inquinamento idrico"

Si definisce inquinamento idrico introduzione o la modifica della quantità (sia l'aumento che il decremento) di sostanze chimiche, organismi viventi o di fattori fisici nell'acqua tale che, a seconda dell'uso che se ne deve fare, arrechi danni (reversibili od irreversibili) o semplicemente disturbo.
L'inquinamento può essere di tipo primario (quando si ha direttamente nelle fonti) o secondario (quando si verifica nei serbatoi o cisterne di stoccaggio, nella rete di distribuzione idrica e durante la potabilizzazione) ed in entrambe le tipologie, gli effetti sono gli stessi, ovvero:

• aumento della tecnologia necessaria (e quindi dei costi) per la potabilizzazione ed in taluni casi l'impossibilità di utilizzo dell'acqua
• condizione di bioaccumulo con conseguente possibilità di fenomeni mutageni, teratogeni e neoplastici sull'uomo ed animali
• infezioni/tossinfezzioni sia sull'uomo che sugli animali
• impossibilità o comunque difficoltà nell'uso dell'acqua per l'impiego industriale, agricolo, zootecnico, ludico, sportivo e ricreativo
• diminuzione della biodiversità vegetale ed animale.

Indicatori idrici

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