Concetti di Protezione dell'ambiente

Protezione dell'ambiente marino

Sommario

• La protezione e la conservazione dell’ambiente marino.
• L’inquinamento del mare. Inquinamento acuto e cronico.
• Principali fonti di inquinamento in mare.
• Principali tipi di inquinamento in mare.
• Inquinamento da idrocarburi: cause.
• Destino degli idrocarburi in mare.
• I batteri idrocarburoclastici.
• Bioremediation. Biosurfattanti.
• Inquinamento da metalli pesanti: cause ed effetti.
• Inquinamento acustico: cause ed effetti.
• Inquinamento da composti xenobiotici: cause ed effetti.
• Inquinamento da microrganismi: cause ed effetti.
• Potere autodepurante del mare.
• I bioindicatori. Gli indicatori microbici.

Introduzione

Per protezione si intende non solo la conservazione di specie rare o minacciate da estinzione, ma la conservazione degli ecosistemi e della loro biodiversità, con il complesso delle loro componenti biologiche vegetali ed animali. In questa ottica rientra la lotta contro l’inquinamento e la realizzazione di parchi e di riserve marine, il cui compito primario consiste nel mantenere la biodiversità e l’integrità dell’ecosistema e promuovere l’uso del bene naturale in modo corretto e coerente.

La fascia costiera, a differenza dell’ambiente pelagico, rappresenta la zona più direttamente interessata da fenomeni di alterazione da attività antropiche.

Facendo un po' di storia

Nel Mediterraneo l’uomo ha avuto un non facile rapporto con la fascia costiera:

• Nel Medioevo il litorale, pur ricco di risorse alimentari, ma fonte di malattie (malaria), viene evitato.
• Tra il Medioevo e il ‘600, per le incursioni piratesche, le popolazioni rivierasche arretrano sulle alture (tranne le repubbliche marinare).
• Con la scoperta dell’America e la circumnavigazione dell’Africa inizia il lento declino del commercio mediterraneo, mentre si rafforza quello esercitato fuori da questo mare.
• Con la rivoluzione industriale la costa ritorna ad avere la sua importanza, diventando sede di sviluppo urbano, industriale e commerciale cui oggi si è aggiunto il fenomeno del turismo.

Questo richiede una sempre maggiore e accurata gestione e conservazione. I problemi che nascono dall’uso da parte dell’uomo della fascia costiera devono essere valutati in un unico processo dinamico, pur nella diversità dovuta al fatto che le varie attività umane hanno inciso, in maniera differente, sulla struttura del litorale. È evidente che qualsiasi intervento a carattere legislativo che tende a mitigare gli effetti dell’attività umana provochi conflitti di interesse tra vari gruppi di utenza, imprenditori, urbanisti, ambientalisti, ingegneri, geologi, proprietari terrieri, economisti...

Questo è uno dei problemi principali che rendono complessa la gestione della fascia costiera. L’alterazione delle caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche delle acque e la conseguente alterazione del funzionamento dell’ecosistema marino è il risultato di una scarsa educazione ambientale.

Esiste una fondamentale differenza fra la cultura naturalistica dei paesi nord europei e le tradizioni umanistiche ed omocentriche dei paesi mediterranei. Secondo quest’ultimo tipo di cultura, l’uomo è al centro dell’universo e la natura un elemento complementare all’uomo, fonte inesauribile da cui attingere in maniera incontrollata.

La presa di coscienza del problema ambientale, attualmente piuttosto consistente, parte dalla consapevolezza che, per limitare l’impatto sulla natura, occorre un notevole investimento economico. Ma è soprattutto necessario un cambiamento di mentalità. La I e la II rivoluzione industriale hanno avuto un ruolo fondamentale nell’inquinamento globale.

Oggi, oltre a cercare di diminuire la quantità di sostanze inquinanti immesse nell’ambiente, è necessario anche studiare la risposta delle comunità al variare delle condizioni locali. Non siamo sempre in grado di distinguere quali alterazioni dell’ambiente sono causate dall’azione dell’uomo e quali avvengono in seguito a fenomeni naturali (eruzioni, alluvioni, frane, terremoti...), anche se molti di questi sono per lo più riconducibili ad attività umane (disastri idrogeologici, deforestazioni).

L’acqua occupa il 71% del nostro pianeta, ciò significa che più dei 2/3 del globo è ricoperto da acqua. Tutti i prodotti derivanti dalle attività svolte dall’uomo sulla terraferma, siano essi residenti sulla costa o in zone interne e lontane da essa, vanno comunque, direttamente o indirettamente, ad interferire con il mare che rappresenta il recipiente finale che raccoglie gli scarti. I fiumi sono i principali vettori di inquinanti.

Negli anni ’70 il naturalista Custeau decretava che il Mar Mediterraneo sarebbe morto entro i prossimi 30 anni, mentre invece il Mediterraneo è ancora vivo, magari non sarà in perfetta forma, ma se la cava ancora. Questo grazie ad una risorsa che possiede il mare e che si chiama potere autodepurante e che serve a tamponare tutte le “porcherie” che arrivano da terra.

Il mare contribuisce alla regolazione del clima globale, produce circa il 50% dell’ossigeno che respiriamo e fornisce circa il 50% delle proteine di cui ci nutriamo. L’inquinamento ha effetti anche sulla salute dell’uomo, pensiamo al colera, alla malattia di Minamata, Chernobyl, l’eutrofizzazione, fenomeni questi che ci insegnano come spesso l’uomo non conosce i limiti di tolleranza dell’ambiente in cui opera e non è in grado di capire fino a che punto lo si possa utilizzare senza subire l’effetto “boomerang”.

Inquinamento marino da idrocarburi

L’inquinamento dovuto al petrolio occupa il primo posto nel degrado dell’ambiente marino. Immagini di petroliere arenate o semi-affondate sono ancora attuali, così come le esplosioni di petrolio e di gas sulle piattaforme di trivellazione. Tali incidenti hanno reso drammaticamente tangibile le conseguenze che uno spargimento di petrolio può creare in mare e sulle spiagge. Queste catastrofi hanno avuto l’effetto di scuotere l’opinione pubblica, di accelerare studi ed accrescere l’interesse scientifico per la risoluzione più efficace del problema inquinamento.

Quando una petroliera perde il suo carico in mare, l’emergenza è molto difficile da trattare e comporta una contaminazione ambientale molto più ampia e ingovernabile rispetto a quelle che possono verificarsi sulla terraferma. In mare, infatti, il petrolio tende a diffondersi con grande rapidità; dopo uno sversamento si riesce a raccoglierne solo il 15% e il restante 85% è irrecuperabile, di questo una parte va a depositarsi sul fondo e una parte raggiunge le spiagge.

È oramai opinione diffusa che i disastri di questo tipo derivino da errore umano, in prossimità dei porti il traffico è eccessivo e vicino alle coste è facile sbagliare rotta; ma non bisogna trascurare quelle che sono le condizioni della nave che effettua il trasporto (non di rado una “carretta del mare”) rendendo questi eventi catastrofici disastri preannunciati. La sensibilità ecologica di massa, che ormai caratterizza la nostra epoca, ha una data di nascita: il 18 marzo 1967; all’alba, un’immensa, nera macchia di greggio prese posto di fronte alla punta della Cornovaglia, per allungarsi poi sulle coste meridionali inglesi e su quelle della Normandia. E il nome di una nave, la ‘Torrey Canyon’, divenne sinonimo di disastro ambientale. Ma è l’affondamento della “Exxon Valdez” davanti alla baia di Prince William Sound in Alaska a spingere le compagnie petrolifere (Exxon in testa) a moltiplicare i fondi per la ricerca. Studi, ricerche, tecnologie e nuove procedure di sicurezza, finanziate dalle compagnie petrolifere, in particolare da quelle coinvolte nei disastri, hanno ridotto alla metà, tra gli Anni ‘80 ed oggi, gli incidenti gravi, scesi da 70-80 agli attuali 30-40 all’anno. Anche la quantità di greggio versato si è praticamente dimezzata. Ma un modo efficace per fronteggiare gli “oil spill”, come vengono definiti dagli addetti ai lavori, non è stato ancora trovato.

Questi eventi catastrofici, corredati da notevole pubblicità che suscita quindi l’attenzione dell’opinione pubblica e delle autorità politiche, rappresentano solo una frazione delle cause di inquinamento marino da petrolio. Contribuiscono infatti, soltanto per il 5% circa alla quantità di petrolio greggio scaricato ogni anno negli oceani del mondo. Il restante 95% è il risultato di eventi di inquinamento cronico proveniente da:

Fonti da terra

• Sacarichi sistematici di impianti industriali
• Rifiuti dei depositi dei prodotti petroliferi
• Oleodotti lungo le coste
• Scarichi di attività urbane
• Immissione nell’atmosfera di idrocarburi volatili e successivo passaggio in mare tramite le piogge

Fonti da navi

• Scarichi sistematici da petroliere
• Lavorazione dei prodotti petroliferi e trasporto per via marittima
• Rifiuti oleosi dei motori delle navi
• Scarichi di acqua di sentina
• Operazioni ai terminali
• Operazioni di buncheraggio
• Lavori di manutenzione, riparazione e lavaggio delle petroliere

Fonti off-shore

• Scarichi continui da attività di perforazione
• Ricerca e sfruttamento dei depositi petroliferi sottomarini per produzione di petrolio

Piattaforme off-shore

Sono numerose in mare le aree petrolifere dove per tutte le operazioni di trivellazione vengono costruite strutture permanenti al largo della costa, piattaforme, e tubature sul fondo per il trasporto al terminale a terra del petrolio e del gas estratto. Inevitabilmente si hanno delle perdite anche se si prendono misure particolari perché queste siano ridotte al minimo. Il petrolio quando viene estratto contiene una certa quantità di acqua (acqua di formazione o di strato) che deve essere subito separata dal petrolio sulla piattaforma stessa, mediante appositi congegni. Quest’acqua viene poi scaricata in mare e contiene di solito circa 40 ppm di greggio.

Fonti naturali

• Trasudamento naturale del fondo marino (natural seepage)
• Ricadute atmosferiche di idrocarburi naturali (terpeni, metano, ecc.) circa 200.000 t
• Affioramenti sottomarini naturali da idrocarburi liquidi e gassosi presenti nelle piante marine

Immissione naturale

Fra le infiltrazioni naturali si deve anche ascrivere la quantità enorme di idrocarburi presente naturalmente nell’ambiente: tracce di idrocarburi liquidi e solidi presenti nelle piante marine (Cloroficee e Rodoficee contengono eptadecano, le Feoficee pentadecano). 200.000 tonnellate di idrocarburi volatili, per lo più terpeni, vengono liberati ogni anno dalle piante nell’atmosfera. Anche lo zooplancton ed i batteri contengono idrocarburi che possono essere trasferiti con la catena trofica ai livelli superiori e quindi liberati in mare (Desulphovibrio desulphuricans contiene idrocarburi con catene a 25-24 atomi di carbonio); lo zooplancton accumula pristano (derivato del gruppo della clorofilla) che però viene subito ossidato una volta liberato in mare. Il noto “3,4 Benzopirene” è stato trovato nel plancton, nei molluschi, nei pesci ed anche accumulato in sedimenti lontani da ogni possibile fonte di inquinamento.

Anche durante gli incendi si produce una grande quantità di idrocarburi che raggiunta l’atmosfera possono arrivare al mare attraverso le piogge. Inoltre la putrefazione della vegetazione acquatica determina la produzione di idrocarburi, per lo più metano. Le proporzioni tra i vari tipi di idrocarburi variano a seconda del luogo di estrazione del petrolio, questo dipende dalla sua origine organica. Carbonio e Idrogeno costituenti il petrolio greggio provengono dal remains degli organismi marini microscopici depositati sui fondali marini ed oceanici dove sotto enormi strati di altri sedimenti, il materiale organico si è trasformato (ad elevate temperature e pressione) in petrolio greggio ed in gas naturale. Il petrolio ed il gas sono compressi dalle argille friabili marine in cui sono stati depositati e migrano verso l'alto attraverso la roccia porosa, in quanto meno densi dell'acqua che riempie i pori. In rare occasioni il petrolio affiora spontaneamente (natural seepage).

In tutto il mondo sono state finora individuate circa 200 zone che presentano un significativo rilascio naturale di idrocarburi di origine sottomarina. Due di queste sono situate a due miglia a largo delle coste della California (Canale di Santa Barbara) ed almeno sette nel mare dei Caraibi. Se le rocce porose che contengono gli idrocarburi non sono "sigillate" da altre rocce impermeabili, quindi il petrolio tende a risalire verso la superficie, dove può persino formare pozze e laghetti. Gli idrocarburi giungeranno alla superficie e si volatilizzeranno.

Quanto ai gas, la ricostruzione della loro distribuzione in seno al giacimento è vitale poiché grazie a loro il petrolio può venire estratto dal sottosuolo, unitamente agli effetti ugualmente importanti della pressione interna delle rocce.

Caratteristiche del petrolio

Da quando è stato estratto, in Pensilvania, nel 1859, il petrolio greggio, anche denominato petroleum, si è trasformato nella prima fonte mondiale di energia sulla quale è basata la nostra società industriale. La forma liquida e l’alta densità di energia lo rendono il più versatile di tutti i combustibili. Inizialmente è stato usato soprattutto sotto forma di cherosene per lampade e stufe, ma col passare del tempo sono stati sviluppati centinaia di nuovi usi.

Il petrolio era abbondante e poco costoso durante la maggior parte del ventesimo secolo, e questo ha portato ad un suo uso indiscriminato, fortunatamente si è giunti ad una battuta d'arresto nel 1973, quando l'OPEC (organizzazione dei paesi di esportazione di petrolio) ha sollevato unilateralmente i prezzi. Più recentemente, stanno cambiando i modelli di consumo, anche in conseguenza del riscaldamento globale.

Il petrolio naturale è un liquido denso di colore scuro, infiammabile, dall'odore pronunciato e caratteristico. La sua densità varia tra 0,8 e 0,95, ed è costituito principalmente da una miscela complessa di idrocarburi liquidi che contengono disciolti idrocarburi solidi e gassosi, nonché una piccola % di altri composti. Gli idrocarburi sono solitamente suddivisi in quattro categorie in base alle loro caratteristiche chimiche:

1. Idrocarburi saturi (alcani, paraffine)
2. Idrocarburi insaturi (alcheni, oleofine)
3. Idrocarburi aromatici (areni)
4. Cicloparaffine (nafteni)

Sono inoltre presenti (0,1-3%) composti di ox:

• Acidi naftenici
• Acidi carbossilici delle cicloparaffine
• Composti azotati (<0,01%)
• Composti solforati (mercaptani 1%)

A questi ultimi è dovuto il cattivo odore dei derivati del petrolio non raffinati.

Idrocarburi saturi (alcani, paraffine): vengono detti saturi perché nella loro molecola è contenuto il massimo numero teorico di atomi di idrogeno. Il più semplice è il metano (CH₄). Le catene di carbonio possono essere lineari o ramificate (isoalcani). I primi quattro membri della serie (metano, etano, propano, butano) sono allo stato gassoso ed inodori se puri. Aumentando il numero di atomi di carbonio si innalza il punto di ebollizione; una miscela di idrocarburi a minor numero di atomi (5-10) costituisce la benzina; una miscela di quelli a numero di atomi di carbonio più elevato (11-15) costituisce il kerosene; aumentando ancora il numero di atomi di carbonio (16-20) si hanno i gasoli. Gli alcani che possiedono più di 20 atomi di carbonio sono solidi a temperatura ambiente.

Idrocarburi insaturi (alcheni, oleofine): vengono così definiti in quanto possiedono un numero variabile di doppi legami tra atomi di carbonio adiacenti. Le loro proprietà fisiche sono simili a quelle degli idrocarburi saturi. Tra questi esistono composti contenenti tripli legami, detti alchini e acetileni ma si trovano solo occasionalmente nel petrolio greggio, si formano per lo più durante i processi industriali di cracking.

Idrocarburi aromatici (o areni): possiedono uno o più nuclei benzenici, due o più nuclei possono condensarsi tra di loro per formare idrocarburi policiclici; aumentando il numero dei nuclei condensati aumenta l’assorbimento della luce visibile; infatti il colore scuro del petrolio è dovuto principalmente ad essi. Gli idrocarburi aromatici più semplici, come il benzene, il toluene, lo xilene sono liquidi, volatili, quelli con molti nuclei condensati sono pesanti e costituiscono principalmente gli asfalti i bitumi ed i catrami (asfalteni). A differenza di tutti gli altri idrocarburi, tutti gli idrocarburi aromatici sono tossici: infatti gli idrocarburi aromatici policiclici, detti polinucleati (naftalene, antracene, pirene,...) hanno in particolare, proprietà cancerogene.

Cicloparaffine (nafteni): sono costituiti da anelli a 5 o 6 atomi di carbonio ma sono saturi, cioè non possiedono doppi legami. Il petrolio greggio, per essere utilizzato a vari scopi deve essere purificato. Si sottopone perciò a distillazione frazionata e poi ad ulteriori trattamenti che nel loro insieme vanno a costituire un’ulteriore causa d’inquinamento.

Impatto ambientale

L'uso del petrolio ha due tipi distinti di impatti ambientali: il primo si presenta durante la produzione, il secondo durante il trasporto ed il terzo si presenta sul punto di utilizzazione finale. L’esplorazione per nuovi giacimenti, l’estrazione ed il trasporto del petrolio hanno impatti ambientali negativi. Gli ecosistemi nelle zone di ricerca di idrocarburi...