Problemi ambientali e fonti di contaminazione dovuti agli scarichi di fosforo nelle acque superficiali e sotterranee

Introduzione

Il fosforo (P) è un nutriente essenziale per la vita, ma il suo rilascio in quantità eccessive negli ecosistemi acquatici, spesso attraverso scarichi di acque reflue trattate in modo inadeguato o attività non regolamentate, rappresenta una delle principali cause di degrado ambientale. Le evidenze mostrano che gli scarichi di origine antropica, incluse le acque reflue civili e industriali, determinano un deterioramento significativo dello stato ecologico delle risorse idriche.

Impatti nelle acque superficiali

L’immissione incontrollata di fosforo nei corpi idrici superficiali (fiumi, laghi, aree costiere) innesca processi di peggioramento della qualità che hanno conseguenze sia ecologiche sia socio‑economiche. Oltre alle alterazioni biologiche, sono frequenti impatti su uso potabile, ricreativo e ittico, con costi crescenti per il trattamento e la gestione degli invasi.

Eutrofizzazione e degradazione

L’eccesso di fosforo, insieme ad altri nutrienti, alimenta la crescita massiva e non controllata di alghe e macrofite, ovvero l’eutrofizzazione. Nei corsi d’acqua, l’impatto viene monitorato anche tramite indici a diatomee sensibili ai nutrienti e all’inquinamento (ad esempio indici eutrofizzazione/inquinamento a diatomee, EPI-D), mentre nei laghi si usano metriche come clorofilla‑a, trasparenza (Secchi), fosforo totale (TP) e ortofosfato reattivo (SRP). La rapida degenerazione porta spesso a classificazioni di qualità “scarsa/molto scarsa” e a inidoneità all’uso potabile.

Ipossia e conseguenze

Una delle conseguenze più gravi del carico eccessivo di nutrienti è l’ipossia, cioè la drastica riduzione dell’ossigeno disciolto. L’ipossia si verifica quando l’eccesso di biomassa algale muore e si decompone, consumando ossigeno negli strati d’acqua e nei sedimenti; ciò causa mortalità ittica, perdita di habitat, rilascio di fosforo dai sedimenti sotto condizioni anossiche (internal loading) e fioriture algali dannose (HABs) con possibili tossine.

Contributi antropici

Le aree con qualità “scarsa/molto scarsa” risultano tipicamente influenzate dalla combinazione di scarichi domestici, attività industriali intensive, zootecnia e agricoltura ad alto input. L’urbanizzazione aumenta i carichi di fosforo tramite reti fognarie miste, sfioratori di piena, scarichi puntuali e deflussi di aree impermeabilizzate.

Fosforo e acque sotterranee

La contaminazione da fosforo in falda è complessa, poiché il fosforo tende ad adsorbirsi su particelle del suolo e ossidi di Fe/Al/Mn, riducendone la mobilità. Tuttavia, condizioni geochimiche, idrogeologiche e pratiche di uso del suolo possono favorirne il trasferimento in profondità e l’alterazione del chimismo della falda.

Alterazione geochimica

Gli scarichi contenenti nutrienti possono modificare il redox e la composizione ionica dell’acquifero, influenzando equilibri di adsorbimento e precipitazione del fosforo. In ambienti riducenti, la dissoluzione degli ossidi di ferro può liberare fosfato adsorbito, incrementandone la concentrazione in soluzione.

Mobilità e infiltrazione

Composti fosforati, inclusi poli‑ e pirofosfati usati come additivi o sequestranti, possono alterare la penetrazione del particolato e dei fiocchi coagulati nei mezzi filtranti, favorendo il trasporto di colloidi e la migrazione di fosforo e co‑contaminanti attraverso macro‑pori, fratture o mezzi ad alta permeabilità. In suoli sabbiosi o carsici, la velocità di percolazione aumenta la probabilità di breakthrough.

Rimozione e adsorbimento

In tecnologie basate su suolo o substrati reattivi (es. wetland a flusso subsuperficiale, filtri calcarei, scorie basiche, argille attivate), la rimozione del fosforo avviene per adsorbimento e precipitazione. Quando il carico eccede la capacità di adsorbimento/reattività del mezzo, l’effluente e il sottosuolo possono risultare progressivamente più ricchi in fosforo.

Principali sorgenti di scarico

Il fosforo è presente in molte tipologie di scarichi legate ad attività umane e agro‑industriali. La combinazione di fonti puntuali e diffuse richiede piani integrati di riduzione a bacino.

Scarichi domestici

Le acque reflue civili sono una fonte diretta e significativa di fosforo, per il contributo di rifiuti organici, urine/feci e detergenti. Sebbene molti detergenti abbiano ridotto i fosfati, in diversi contesti persistono contributi rilevanti, specie dove il trattamento secondario non include rimozione del fosforo (EBPR o precipitazione chimica).

Agricoltura e uso del suolo

L’agricoltura intensiva e la gestione irrazionale della fertilizzazione fosfatica generano surplus di P nei suoli, con ruscellamento durante eventi piovosi e trasporto particellare verso corpi idrici. La zootecnia contribuisce tramite spandimenti di liquami/letami ricchi in P, spesso oltre i fabbisogni agronomici, con salienza nelle aree a elevata densità di allevamenti.

Industria ed effluenti complessi

Numerosi settori industriali presentano carichi significativi di fosforo: alimentare e bevande, lattiero‑caseario, macello, conciario, carta, chimico, oltre a reflui specifici come acque di frantoio. In questi casi si studiano soluzioni di pre‑trattamento, reagenti di precipitazione (Fe/Al/Ca), o processi ibridi biologico‑chimici per abbattere il P a monte del recapito.

Discariche e percolati

Le discariche possono rilasciare percolati contenenti nutrienti, compreso il fosforo, con variazioni legate a età della discarica, composizione dei rifiuti e condizioni di ossidoriduzione. La gestione richiede raccolta e trattamento dedicato con attenzione a carichi variabili e presenza di co‑contaminanti.

Indicatori e monitoraggio

Il monitoraggio integra indicatori biologici (diatomee, macroinvertebrati, macrofite, fitoplancton), chimici (TP, SRP, DIN, rapporto N:P) e fisici (trasparenza, ossigeno, temperatura, torbidità). Nei laghi l’indice trofico combina clorofilla‑a, TP e trasparenza; nei fiumi gli indici a diatomee rilevano pressioni da nutrienti e organico, distinguendo contributi di fosforo e carichi misti.

Meccanismi di rilascio interno

Nei laghi stratificati, condizioni anossiche ipolimnetiche favoriscono il rilascio di fosforo dai sedimenti, prolungando lo stato eutrofico anche dopo riduzioni del carico esterno. La gestione del “legacy P” implica interventi su sedimenti (trattamenti con sali di alluminio, gestione idraulica, ossigenazione ipolimnetica) e su apporti di bacino.

Tecnologie di rimozione del P

Le opzioni includono rimozione biologica potenziata (EBPR) con organismi accumulanti polifosfato, precipitazione chimica (FeCl3, solfato di alluminio, calce), filtri reattivi a base calcarea o scorie basiche, wetland ingegnerizzate con substrati ad alta affinità per il fosfato. La scelta dipende da portata, variabilità, target normativi e co‑contaminanti.

Recupero e circolarità

Il recupero del fosforo da fanghi, ceneri da monoincenerimento e liquidi di ritorno (sidestream) in forme come struvite (MgNH4PO4·6H2O) o brushite/apatite consente di ridurre i carichi in impianto e chiudere il ciclo dei nutrienti. L’integrazione di linee di cristallizzazione e processi termo‑chimici supporta strategie di economia circolare e sicurezza dell’approvvigionamento.

Rischi sanitari e HABs

Fioriture algali dannose possono produrre cianotossine con rischi per uso potabile e ricreativo. La gestione richiede preallarmi basati su sensori ottici, satelliti, metagenomica e piani di trattamento potenziati (ozono, carbone attivo, controllo del gusto/odore e della lisi cellulare).

Governance e normative

La gestione efficace richiede approcci a scala di bacino, standard di scarico progressivamente più stringenti e coordinamento multi‑settore. In vari contesti europei sono stati introdotti obblighi di rimozione/recupero del fosforo dagli impianti di depurazione e restrizioni sull’uso diretto dei fanghi in agricoltura; nei Paesi Bassi le politiche su surplus di fosforo e gestione dei reflui zootecnici hanno spinto verso pratiche più efficienti; nella regione del Baltico, i piani congiunti per riduzione di nutrienti hanno accelerato gli investimenti in trattamento avanzato.

Mitigazioni raccomandate

• Potenziamento degli impianti urbani con EBPR e precipitazione chimica ridondante per garantire target bassi di P in effluente.

• Controllo alla fonte: detergenti a basso contenuto di fosforo, audit industriali e pre‑trattamenti con recupero.

• Agricoltura: bilanci di P a campo/azienda, fasce tampone, gestione del timing di spandimento, tecniche di iniezione, coperture vegetali e fitodepurazione a valle.

• Laghi: interventi su sedimenti e gestione del mixing/ossigenazione; barriere reattive e filtri per drenaggi ad alto tenore di P.

• Città: gestione degli sfioratori di piena con vasche di prima pioggia e trattamenti dedicati; riduzione dei carichi da aree impermeabili.

Conclusioni

Il fosforo è essenziale ma, in eccesso, è un potente motore di eutrofizzazione, ipossia e degrado ecosistemico. Una strategia integrata su scarichi civili e industriali, agricoltura e legacy dei sedimenti—unita a tecnologie di rimozione e recupero—è necessaria per riportare i corpi idrici a condizioni ecologiche buone, minimizzando al contempo i costi di trattamento e gli impatti socio‑economici.