Un vasto numero di nuovi impianti di trattamento delle acque reflue nei paesi in via di sviluppo ha portato a uno squilibrio tra fosforo e azoto nelle acque superficiali. Il risultato potrebbe essere una crescita eccessiva di alghe potenzialmente velenose con una preferenza per l'azoto. Un nuovo studio richiede una migliore riduzione dei nutrienti al fine di mantenere la biodiversità dell'ecosistema nei laghi e in altri corpi idrici superficiali.

Essendo uno dei 17 obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite, acqua pulita e servizi igienico-sanitari riceve molta attenzione. Per raggiungere questo obiettivo globale, una gestione efficiente delle acque reflue municipali svolge un ruolo importante. La maggior parte delle attività umane produce acque reflue e la produzione annuale di acque reflue municipali in tutto il mondo ora supera la quantità di acqua rilasciata dall'enorme fiume delle Amazzoni nell'Oceano Atlantico in circa 12 giorni.

"Il volume delle acque reflue continua a crescere con l'urbanizzazione e l'aumento della popolazione associato. L'aumento della produzione di acque reflue, insieme a strutture di raccolta e trattamento inadeguate, hanno portato a impatti negativi sulla qualità dell'acqua, Il ricercatore della NIVA Yan Lin ha detto.

Secondo Lin, molti paesi in via di sviluppo stanno affrontando il problema con la rapida costruzione di nuovi impianti di trattamento delle acque reflue.

"La differenza nell'efficienza di rimozione di azoto e fosforo, però, ha provocato uno squilibrio dell'azoto rispetto al fosforo nei corpi idrici. Ciò può avere implicazioni negative per la biodiversità e il funzionamento generale dell'ecosistema acquatico ricevente, " ha detto Lino.

In questo articolo, esamineremo più da vicino l'azoto e il fosforo e l'impatto di questi due elementi sugli ecosistemi acquatici. Sia l'azoto che il fosforo sono elementi essenziali per la crescita degli organismi. Però, poiché i nutrienti eccessivi possono causare l'eutrofizzazione dei corpi idrici, è molto importante controllare i flussi di nutrienti in queste acque.

Boom del trattamento delle acque reflue in Cina

Molti paesi stanno affrontando il problema dell'eccesso di nutrienti aumentando la capacità di trattamento delle acque reflue municipali. Questo è spesso più realizzabile che ridurre le fonti di nutrienti non puntuali, ad esempio riducendo i tassi di applicazione dei fertilizzanti e le pratiche di conservazione dei bacini idrografici. In Cina, che sarà al centro di questo articolo, la costruzione di impianti di trattamento delle acque reflue è cresciuta rapidamente negli ultimi quindici anni.

Nel 2005, la percentuale di acque reflue municipali trattate su scala nazionale in Cina era solo del 40% circa. Nel 2017, ha raggiunto più del 90%.

Però, i risultati di questo spostamento delle misure in relazione alle concentrazioni di nutrienti nei laghi sono sconosciuti.

Può portare a fioriture di alghe

Nel PNAS pubblicazione "Il miglioramento nel trattamento delle acque reflue municipali altera i rapporti tra azoto e fosforo del lago nelle regioni popolate, "un ampio consorzio di scienziati, compresi gli esperti dell'Istituto norvegese di ricerca sull'acqua (NIVA) mostrano che questo boom del trattamento delle acque reflue municipali in Cina è un importante motore per l'aumento dei rapporti di massa azoto/fosforo nei laghi del paese. Ciò è particolarmente significativo nella Cina orientale più popolata.

Il motivo principale è che il fosforo viene rimosso più efficacemente dell'azoto dalle acque reflue nella maggior parte degli attuali impianti di trattamento delle acque reflue, sostengono i ricercatori.

"Abbiamo studiato i cambiamenti dello stato nutrizionale di 46 importanti laghi in Cina. Mentre l'acqua in generale sta diventando più pulita, i risultati mostrano che il fosforo sta diminuendo a un ritmo molto più veloce, "Ha detto il ricercatore della NIVA Lin.

I risultati mostrano che negli ultimi dieci anni, la concentrazione di fosforo nella maggior parte dei laghi della Cina orientale è diminuita in modo significativo. concentrazione di azoto, d'altra parte, è stato per lo più stabile. Così, il rapporto tra azoto e fosforo ha continuato ad aumentare.

Secondo Lin, questo può portare alcune conseguenze inaspettate per il funzionamento delle reti trofiche acquatiche, come la crescente prevalenza di alcuni tipi di cianobatteri nei laghi eutrofici.

"I nostri risultati evidenziano la necessità di una riduzione più efficiente dell'azoto oltre alla riduzione del fosforo nel trattamento delle acque reflue per ridurre il rischio di fioriture di fitoplancton e produzione di tossine e per mantenere la biodiversità dell'ecosistema nei corpi idrici a valle, " ha detto Lino.

Un buon equilibrio essenziale

Non hai familiarità con il termine stechiometria dei nutrienti? Il termine può essere descritto come una scienza che esplora l'equilibrio di importanti elementi della vita come il carbonio, azoto, e fosforo in vari processi ecologici. Il suo nucleo è quello di rivelare l'impatto dei cambiamenti nell'ambiente di vita e nella composizione degli elementi biologici sulla funzione complessiva degli ecosistemi terrestri e acquatici.

Proprio come gli esseri umani prosperano meglio con una dieta con un buon equilibrio tra carboidrati, proteine ​​e grassi, anche la natura ha alcune preferenze. Un buon equilibrio tra nutrienti come azoto e fosforo è essenziale.

Per mantenere acque sane con una buona biodiversità, sono stati installati impianti di trattamento delle acque reflue per evitare che troppi nutrienti vengano depositati in natura. Però, nel nuovo articolo del PNAS i ricercatori sostengono che è tempo che gli impianti di trattamento delle acque reflue sviluppino tecnologie di rimozione dell'azoto più efficienti.

"Padroneggiare l'evoluzione a lungo termine delle caratteristiche stechiometriche di azoto e fosforo nei corpi idrici è un prerequisito per chiarire i cambiamenti nella produttività primaria dell'ecologia acquatica e scoprire potenziali fattori di conseguenze ecologiche negative, " ha detto Lino.

Bando per nuove normative

Il ricercatore NIVA sostiene che i risultati del progetto dovrebbero essere presi in considerazione quando si valuta l'attuazione di misure di gestione ambientale e si formulano futuri obiettivi di gestione e controllo dei nutrienti.

"Il crescente squilibrio tra azoto e fosforo ha importanti implicazioni per l'ecologia acquatica che rimangono poco considerate e comprese, " ha detto Lino.

"Le normative attuali devono essere aggiornate per includere i parametri stechiometrici dei nutrienti piuttosto che i valori limite dei singoli nutrienti, " Egli ha detto.

In particolare, i risultati dello studio dovrebbero avere grandi implicazioni per l'elaborazione delle politiche di trattamento delle acque reflue nei paesi in via di sviluppo, dove massicci sviluppi infrastrutturali, compresi gli impianti di trattamento delle acque reflue, stanno subendo.

"La progettazione degli impianti di trattamento delle acque reflue dovrebbe ridurre in modo più efficiente l'azoto oltre al fosforo, per mantenere in equilibrio il rapporto massa azoto/fosforo, " ha concluso Lin.