dissabte, 19 de maig de 2012

ECOLOGIA APPLICATA: Piogge acide, impronta ecologica, indicatori di sostenibilità e ruolo della vegetazione nel bilancio ecologico

Vi lascio qua degli esercizi che ho fatto 2 anni fa nella materia di Ecologia Applicata della Laurea di Scienze Ambientali della Università degli Studi di Trieste (Italia).

1.Inquinamento atmosferico e piogge acide: cause, ed effetti.

L’inquinamento atmosferico è composto per i VOC, l’ozono troposferico, smog, particolato, ossidi di zolfo e azoto...
Questi ultimi composti (gli ossidi) derivano dalla combustione e formano le pioggie acide.

CAUSE DELLE PIOGGIE ACIDE
Gli ossidi di azoto si formano quando l’aria, che ne ha ossigeno e azoto si brucia, dunque sempre che c’è una reazione di combustione otteniamo questi ossidi, ma anche per i gas che emettono i rifiutti organici in processo di decomposizione.

Gli ossidi di zolfo invece si devono alla combustione di composti che contengono zolfo; il 85% di questi ossidi di zolfo si formano con la combustione di fuel che si fa per ottenere energia, l’8% per processi industriali ed il 7% per i trasporti.
C’è anche una piccola parte di emmissioni naturali.

Le piogge acide si formano quando questi ossidi si combinano con l’acqua atmosferica in due modi: quando questa cade in forma di pioggia (washout) oppure quando è in forma di vapore (rainout), creando acidi e dunque rendendo quest’acqua di pioggia più acida che le piogge normale.
pH pioggie normale: 5,65
pH pioggie acide: 5-2

La maggior parte delle pioggie acide è dovuta agli ossidi di zolfo (67%) e quelle pioggie acide per ossidi di azoto sono meno pericolose perchè i composti azotati possono essere assorbiti per le piante.

-Reazioni dei composti di zolfo:
SO+1/2 O2=SO2+SO3
SO+H2O=H2SO2
SO2+H2O=H2SO3
SO3+H2O=H2SO4

-Reazione principale dei composti di azoto:
2NO2+H2O=HNO2+HNO3

-Un problema importante delle pioggie acide è che non cadono dove si formano perchè le nuvole “acide” si spostano migliaia di kilometri.

EFFETTI
-Danni agli edifici,boschi,coltivi,suoli, ecosistemi acquatici (danni più evidenti che negli ecosistemi terrestri perchè le calize del suolo hanno effetto buffer e perchè gli organismi acquatici sono più sensibili alle variazioni di pH)...

Ecosistemi acquatici:
                -diminuzione del numero di pesci (conseguenze nella pesca ed il turismo)
                -rischio di estinzione per alcune specie perchè non si riproducono(stress)
                -morte di anfibi e nascita con deformazioni
                -le conchiglie dei moluschi si distrugono e dunque essi muoino
                -le piante muoiono e siccome sono la basse della catena trofica questa diventa              gravemente alterata

Ecosistemi terrestri:
                -danni ai tronchi, alle foglie (perdita degli oli protettori), alle membrane             interne(perdita nutrienti) dei vegetali
                -inibizione della reproduzione cellulare
                -riduzione dei nutrienti del suolo perchè i metalli in ambienti acidi si combinano con i   nutrienti e le piante non possono assorbire questi composti
                -perdita delle foreste (ricchi in specie)
                -problemi con l’industria del legno
                -diminuzione del turismo
                -problemi nei coltivi
                -gli ervibori hanno all’interno molti metalli procedenti delle piante (pericolo anche per               gli umani che li mangiano-bioaccumulo)
                -le uova degli animali hanno le parete fine perchè mangiano insetti che hanno molto Aluminio

Problemi per l’uomo:
                -danni agli edifizi
                -diminuisce l’effetto buffer del suolo e dunque gli acidi corrodono le tubature e            aumenta la concentrazione dei metalli nelle acque per consumo (bucche ed acque               sotterranee).
                -problemi di salute per i metalli che si trovano nelle acque

2.Il concetto di impronta ecologica e come quantificarla. Conosci altri indicatori di sostenibilità?

MODELLO PER
È un indicatore di sostenibilità che relaziona altri indicatori di Presione, Stato e Risposta.
la presione: è quella che il sistema sociale e le sue attività fanno sul sistema naturale (emmissioni,rifiuti) come conseguenza dei processi di produzione e consumo. Si possono divvidire in: uso eccesivo delle risorse naturali, cambi nel uso del suolo ed emmissioni nell’aria, acqua e terra.
lo stato: è il sistema naturale (componenti chimici,fisici e biologici e le loro condizioni).
le risposte: sono quelle risposte sociali (politici) derivati per fermare le presioni sul sistema naturale. Le risposte possono ostentare a qualsiasi parte della catena (anche nel modello DPSIR).
È stato sviluppato dall’OCSE
Questo modello è stato molto diffuso perchè si adatta agli elementi a tener conto per prendere decisioni, marca i limiti della sostenibilità politica e pubblica in riguardo ai problemi ambientali ed anche può definire gli stati del sistema e prevedere i comportamenti futuri.
Con questo modello si hanno disegnato gli indicatori sviluppati per l’Eurostat, gli indicatori di Nazione Unite per lo Sviluppo Sostenibile...
Ma questo modello si dice che sia molto lineale perchè fa catene causali trai problemi concreti però non determina le relazioni tra questi problemi.

MODELLO DPSIR
È una versione del PER che include altri due elementi,le forze direttrici (D) e gli impatti (I).
Forze direttrice:sono le neccesità primarie (luogo dove vivere,cibo,acqua) e dopo anche le secondarie (mobilità,divertimento,cultura).
Per il settore industriale le forze direttrice sarebbero per esempio producere il massimo con il minimo costo.
Nel contesto macroeconomico le forze direttrice sono divvise in settori economici: agricoltura, energia,industria,trasporti,costruzione...) ed ogniuno ha le sue forze direttrice.
Impatti: sono i cambi che si producono nello stato chimico,fisico o biologico dello stato naturale. Questi impatti influiscono negli ecosistemi, nella salute umana, nell’economia...
È stato preso dall’Agenzia Europea dell’ambiente.
Prima di tutto si raccoglie l’informazione sui tutti gli elementi della catena DPSIR e si relazionano tra di loro.
Attraverso questo modello è possibile misurare l’efficacia delle risposte.


IMPRONTA ECOLOGICA
È un indicatore ambientale, un indice di sostenibilità ecologica. È uno dei più applicati.
Si definisce come “l’area di terra produttiva o di ecosistema acquatico (biosfera) neccessario per produrre tutte le risorse naturali (materiali,energia,ossigeno,acqua e biodiversità) di cui ha bisogno una popolazione definita e per metabolizzare tutti i rifiuti prodotti per essa”.
Nasce dell’idea di capacità portante perchè se le necessità del sistema sono superiori a quelle che la biofera può darci, il sistema diventa insostenibile.
È importante per consapevolizzare sull’impatto delle nostre attività alla gente e quindi per ridurlo.

I territori  di cui l’uomo ha bisogno sono:
-territori per l’absorzione di CO2 (foreste principalmete)
-territori per coltivi
-per allevamenti
-foreste
-territori di uso diretto(aree construite/occupate per l’uomo)
-territorio maritimo produttivo (piataforma continentale)
-territorio per la conservazione della diversità(territorio intatto per mantenere la diversità)

Si fa una tabella nella qualle si relaziona ogni terreno alle neccessità produttive per ottenere così impronte ecologiche parziali per dopo sumarli ed ottenere il valore totale.
Il consumo e la produttività si misurano quindi in ettari (ha).
Dopo fare il calcolo si può definire un sistema produttivo come sostenibile ecologicamente se esiste l’area di biosfera della quale ha bisogno per soddisfare le sue neccessità o insostenibile se non esiste.
Molto spesso si calcola l’impronta ecologica pro capite a secondo dei paesi.
 
Impronta ecologica a secondo dei paesi,2003

Questo indice di sostenibilità ha alcuni problemi perchè:
-considera l’inquinamento del CO2 come l’unica forma d’inquinamento
-non considera le scorie radioattive
etc...
L’impronta ecologica (dati di 2006) è di 2,2 ettari globali pro capite, e quella italiana 4,2 ettari.
La differenza tra capacità di carico e impronta ecologica è il deficit ecologico (quando la diferenza è negativa) e biocapacità residua (quando è positiva).
I paesi in via di sviluppo generalmente hanno biocapacità residua.
In Italia abbiamo un deficit ecologico di 2,9 ettari per persona. Cioè siccome la disponibilità ecologica nazionale è di 1,4 ettari pro capite, ci serve il doppio di territorio per soddisfare i nostri livelli di consumo e di produzione di scarti.
A livello mondiale il deficit ecologico è di 0,5 ettari; come la disponibilità ecologica è di 1,8 ettari, ci servirebbe più si un pianeta per mantenere i livelli di consumo attuale.

ALTRI INDICATORI DI SOSTENIBILITÀ
Indice di benessere economico sostenibile (ISEW)
Introduce modificazioni nel PIL per introdurre l’economia non registrata per il mercato come i lavori domestici ed anche include i danni e benefici causati all’ambiente.
Anche se valorare questi fenomeni e un po complicato.

Indice di sostenibilità ambientale (EPI)
È una misura del progresso verso uno sviluppo sostenibile.
Se è alto indica che gli obbiettivi per lo sviluppo sostenibile si raggiungono.
È stato progettato per integrare gli obiettivi ambientali delle Nazione Unite.
-La sostenibilità è rappresentata come funzione di:
-lo stato dei sistemi ambientali:terra,aria,acqua,ecosistemi
-livelli d’inquinamento e utilizzo delle risorse negli ecosistemi (consumo e produzione di energia, emmissioni di gas serra, importazioni, pecentuale di specie a rischio sul totale, percentuale delle risorse idriche uilizzate sul totale, la percentuale di energia rinovabile consumata...)
-capacità sociale per adattarsi ai cambi e di rispondere ad essi
etc...
Questo indice permette di fare una comparazione internazionale e permette anche di:
-identificare i risultati delle politiche ambientali
-identificare le migliore prattiche disponibili
-investigare le relazione ambientali ed economiche
Così questo indice dimostra che non c’è una relazione chiara tra la crescita economica di un paese e la sua sostenibilità ambientale e perciò dimostra che è neccesario l’utilizzo d’indicatori per prendere decisioni politiche, economiche e sociali non solo a secondo degli indicatori economici come il PIL.

 
Il primo paese in sostenibilità è l’Islanda perchè l’energia prodotta provviene da fonti rinovabili e perchè ha un buon controllo dei gas serra. Italia si trova al posto numero 18. (per l'anno 2010)

3.Il ruolo della vegetazione nel bilancio ecologico della biosfera
Le foreste occupano 1/3 della supeficie terrestre emmersa e contribuiscono alla produzione della biosfera (40%). Perciò la sua conservazione e quindi la preservazione degli equilibri dei diversi ecosistemi è molto importante.
Le foreste sono fonti di risorse per l’uomo (legname e medicine), sono fonte di rifugio per la flora e la fauna (diversità), regolano il clima (assorbono CO2, evapotraspirano, assorbono gran parte della radiazione solare), controlano il deflusso superficiale delle acque (evitano l’erosione), regolano il ciclo di nutrienti, sono la fonte principale di medicine ed hanno un valore paessagistico, culturale e storico.
Le principali azioni che contribuiscono alla deforestazione sono:  l’industria del legname, quella della carta, i coltivi ed allevamenti e le attività turistiche(costruzione di piste da sci, complessi residenziali...), gli incendi, le pioggie acide...

RUOLO DELLE FORESTE NELLA BIOSFERA
-assorbono il CO2  ed anche il carbonio (nel legno e nel suolo) riducendo l’effetto serra
Numerosi studi dicono che la quantità di CO2 prodotta dalla foresta viene reassorbita, all’uguale che quella di ossigeno.
E quindi la deforestazione fa aumentare la concentrazione de CO2 nell’atmosfera e se avviene per un incendio lo fa di più (perchè si rilascia anche CO2, particolato ed altri gas serra). All’aumentare la quantità di CO2 l’effeto serra serà aumentato e quindi la temperatura globale.

-regolano il ciclo dell’acqua, dei nutrienti e della materia
La vegetazione rilascia acqua in forma di vapore attraverso l’evapotraspirazione, se c’è meno foresta c’è anche una riduzione delle precipitazioni e quindi una riduzione d’acqua nel suolo.
E quindi si produce un cambiamento del clima globale e della distribuzione della vegetazione.
La riduzione dell’evapotraspirazione contribuisce inoltre all’aumento della temperatura a livello del suolo.
Negli incendi, i composti idrofobici possono migrare in profondità e costruire un orizonte impermeabile per l’acqua dunque il ciclo dell’acqua è afflitto.

Quando questi terreni si coltivano si raccoglie materia organica (si prende quella che è nel suolo) e quindi si interrompe il suo ciclo.

I nutrienti sono trasportati per dilavamento quando manca la copertura forestale.

-variazioni climatiche
La deforestazione contribuisce al aumento dei  fenomeni estremi meno prevedibili e con maggior frequenza: onde di caldo, cicloni tropicali, spostamento dell’anticiclone delle Azore (diminuzione delle pioggie nelle zone tropicali), uragani, aumento di epoche secche con un periodo unico di forte pioggie...questo succede perchè il gradiente di temperatura tra il mare e la terra aumenta e quindi il flusso dell’aria delle zone più fredde a quelle più calde che sarà più forte.

Aumenterà anche l’effetto albedo nelle zone deforestate con una diminuzione quindi dell’evapotraspirazione e con un cambiamento della circolazione atmosferica generale.

-il suolo diventa meno fertile, si erosiona, desertificazione...
Quando non c’è vegetazione l’acqua delle pioggie trascina i materiali del suolo erosionandolo (dove le condizione sono secche conduce alla desertificazione) e dilavando i nutrienti difficoltando così la crescita di una nuova foresta; accumulando questi sedimenti e nutrienti nei fiumi con importante conseguenze ecologiche per i loro ecosistemi.
Le zone deforestate sono poco fertili e se lo scoppo della deforestazione è i coltivi, dopo due anni non si può coltivare più perchè il suolo diventa esterile (conseguenza economica).
Quando si coltivano piante non adatte a le condizione ambientale di questi posti, il suolo diventa anche esterile.

-fonte di diversità
Alla stessa volta che si deforesta molti specie animali e vegetali spariscono e così il suo ruolo nell’evoluzione biologica.
Le foreste sono fonti importanti di diversità genetica che contribuisce all’agricoltura, ed è la fonte principale di sostanze medicinali.