L’indice Biotico del Fango: come determinarlo?

Introduzione

Diversi studi hanno elaborato numerosi indici biotici al fine di valutare il grado di inquinamento e lo stato di salute degli ecosistemi acquatici.

L’Indice Biotico del Fango (Sludge Biotic Index, SBI) è stato sviluppato negli anni ‘80 basandosi sui risultati ottenuti nelle numerose ricerche condotte sulla microfauna dei fanghi attivi.

Con l’utilizzo di questo indice, viene indagata la microfauna presente nei fanghi attivi utilizzati negli impianti di trattamento acque reflue. È un indice che valuta un dato momento dell’attività microbica, ma può avere anche un ruolo predittivo sulla futura efficienza di un impianto di depurazione.

Cosa sono i fanghi attivi

Alcuni sistemi di depurazione acque reflue includono il trattamento biologico a fanghi attivi che avviene in una vasca dell’impianto soggetta a continua aerazione. I fanghi attivi sono una massa semi liquida costituita da una popolazione microbica, solitamente sotto forma di fiocchi. La microfauna ha la funzione di degradare le sostanze organiche presenti nelle acque reflue in composti più semplici e meno pericolosi.

Nei reflui urbani, le popolazioni microbiche sono differenti rispetto ai reflui industriali.

Esempio di un impianto di depurazione acque reflue
Figura 1 – Esempio di un impianto di depurazione acque reflue [Fonte: Arpat.it]
Vasca di trattamento biologico a fanghi attivi
Figura 2 – Vasca di trattamento biologico a fanghi attivi [Fonte: Flickr.com]

Modalità di prelievo e trasporto dei campioni

In prossimità della vasca di trattamento biologico a fanghi attivi di un impianto di depurazione acque reflue, è necessario prelevare il campione lontano dalle pareti della vasca.

Il prelievo del campione è necessario per la determinazione successiva dell’Indice Biotico del Fango in laboratorio.

  • Immergere il campionatore ad una profondità idonea evitando la raccolta della schiuma;
  • Omogeneizzare quanto prelevato e versarlo in un contenitore in plastica da 1 litro.

Se il tragitto tra l’impianto e il laboratorio è breve, allora l’aria contenuta nella bottiglia da 1 litro, lasciata semivuota, è più che sufficiente al fine di evitare condizioni di anossia del fango.

Come determinare l’Indice Biotico del Fango

Questo indice prende in considerazione sia la diversa sensibilità di alcuni gruppi della microfauna ai principali parametri fisici, chimici e gestionali, sia l’abbondanza e la diversità in specie della microfauna.

L’indice da assegnare al fango attivo in esame si ottiene mediante l’uso di una tabella a due entrate (vedi Fig. 3).

Tabella a due entrate, determinare l'Indice Biotico del Fango
Figura 3 – Tabella a due entrate, determinare l’Indice Biotico del Fango [Fonte: irsa.cnr.it]

Per la determinazione dell’indice, le due analisi previste (qualitativa e quantitativa) devono essere fatte nel più breve tempo possibile, non oltre le 5 ore dal prelievo.

Analisi qualitativa

La prima analisi prevede di effettuare l’elenco delle specie presenti nel fango che si sta osservando. Seguire i seguenti passaggi:

  • Versare una goccia di miscela sul vetrino porta oggetti e coprire con vetrino copri oggetto;
  • Osservare al microscopio ottico in campo chiaro con ingrandimento 100x;
  • Inserire nella lista solo le specie di cui si sono osservati almeno 2 individui nello stesso vetrino oppure 1 individuo in ciascuno dei due vetrini analizzati.

Per l’SBI si considerano i protozoi ciliati, classificati come:

  • Natanti: liberi nella biomassa depuratrice (esempio Paramecium caudatum);
  • Mobili di fondo: si trovano sulla superficie del fiocco di fango su cui si spostano (esempio Chilodonella);
  • Sessili agganciati mediante un peduncolo al fiocco di fango e precipitano con esso durante la sedimentazione (esempio Vorticella).

È importante identificare la microfauna tramite chiavi tassonomiche.

Inoltre l’analisi microscopica del fango attivo è un eccellente mezzo per ottenere indicazioni sulla qualità biologica di depurazione che i controlli convenzionali (osservazioni visive, determinazioni chimiche, test vari) non sempre possono fornire.

Analisi quantitativa

Sono necessari due tipi di conteggi:

  1. stima della densità della microfauna (esclusi i piccoli flagellati);
  2. stima dell’abbondanza dei piccoli flagellati (F).

Per la prima stima indicata, seguire le seguenti istruzioni:

  • Si prelevano 25 μL di miscela mediante una micropipetta automatica a pistone e, dopo aver posto il campione sul vetrino porta oggetto, si ricopre con copri oggetto della dimensione di 18×18 mm;
  • Dopo aver collocato il vetrino sulla piattaforma del microscopio ottico, lo si ispeziona interamente con ingrandimento 100x, contando e segnando su di un foglio gli individui delle varie specie (precedentemente identificate). Inoltre il vetrino deve essere analizzato partendo da una estremità sino a giungere a quella opposta a fasce verticali; questo al fine di evitare di passare più volte nello stesso punto e di commettere, quindi, errori di stima;
  • Si effettua la replica del conteggio utilizzando un nuovo vetrino.

Può succedere che di una specie osservata nei vetrini dedicati alla identificazione, nessun individuo sia rinvenuto durante il conteggio. È comunque necessario considerare sia la sua presenza che la sua scarsa densità di popolazione. In questo caso si assegna alla specie un valore convenzionale di densità pari a 1 individuo per ogni ml di fango (corrispondente a 1.000 individui in un litro, ind./L). Al contrario, se una specie non elencata nella lista viene rinvenuta durante il conteggio, essa deve essere aggiunta alla lista e la sua densità sarà quella risultante dal conteggio.

Camera di Fuchs-Rosenthal

Per la seconda stima sulla densità dei piccoli flagellati, si richiede una tecnica di conteggio idonea sia alla loro ridotta dimensione che alla loro alta densità. A questo scopo, la camera di Fuchs-Rosenthal da 3,2 μL si è dimostrata particolarmente adatta (vedi Fig. 4). Questa camera ha due reticoli di dimensioni 4x4x0,2 mm ciascuno suddivisi in 256 quadrati di 250 μm di lato (vedi Fig. 5). Devono essere contati i piccoli flagellati che si trovano all’interno dei 16 quadrati disposti su una delle due diagonali del reticolo. Quando i piccoli flagellati contati lungo la diagonale del reticolo sono meno di 10, la loro presenza nel fango attivo è molto modesta e quindi trascurabile; quando il loro numero nella diagonale è superiore a 100, essi devono essere considerati come gruppo dominante.

Camera di Fuchs-Rosenthal
Figura 4 – Camera di Fuchs-Rosenthal [Fonte: Enrico Bruno S.r.l.]
Reticolo della camera di Fuchs-Rosenthal
Figura 5 – Reticolo della camera di Fuchs-Rosenthal [Fonte: vwr.com]

Risultati

Il risultato è indicato nella tabella a due entrate (vedi Fig. 3):

  • L’ingresso orizzontale della tabella viene definito dal gruppo dominante o preponderante risultante dall’analisi microscopica, e a seguire dalla densità della microfauna.
  • L’ingresso verticale della tabella, invece, è dato dal numero di unità sistematiche di cui è costituita la microfauna e poi dal numero di piccoli flagellati (F) contati nella diagonale della camera di Fuchs-Rosenthal.

I piccoli flagellati sono il gruppo dominante soltanto quando superiori a 100. In tal caso, essi determinano l’ingresso orizzontale in tabella (ultima riga in basso).

Il punto di intersezione tra la riga e la colonna selezionate determinano il valore di SBI corrispondente alla qualità del fango attivo analizzato.

Indice Biotico del Fango e giudizio di qualità

Infine, i valori di SBI sono raggruppati in 4 classi di qualità evidenziate da numeri romani (vedi Fig. 6).

Giudizio finale, Indice Biotico del Fango
Figura 6 – Giudizio finale, Indice Biotico del Fango [Fonte: irsa.cnr.it]

Osservazione microscopica della microfauna

Fonti

  • Arpa Piemonte.it
  • Madoni P. “A sludge biotic index (SBI) for the evaluation of the biological performance of activated sludge based on the microfauna analysis”, 1994 Wat Res. 28, 67-75.
  • Madoni P. Manuale di applicazione “La microfauna nell’analisi di qualità biologica dei fanghi attivi”, 1994 Azienda Gas Acqua Consorziale di Reggio Emilia Università degli Studi di Parma.
  • Istituto di ricerca sulle acque – cnr “Notiziario dei metodi analitici”, 2007.

Crediti delle immagini

Immagine in evidenza:

Figura 1:

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