Per almeno due millenni la qualità dell'acqua naturale si è progressivamente deteriorata e ha raggiunto livelli di contaminazione in cui gli usi dell'acqua sono fortemente limitati o l'acqua può essere dannosa per l'uomo. Questo deterioramento è legato allo sviluppo socio-economico all'interno di un bacino fluviale, ma il trasporto atmosferico a lungo raggio di contaminanti ha ora cambiato questo quadro: anche aree remote possono essere indirettamente inquinate (Meybeck e Helmer 1989).

Rapporti medievali e lamentele sullo smaltimento inadeguato degli escrementi, corsi d'acqua sporchi e maleodoranti all'interno di città sovraffollate e altri problemi simili erano una prima manifestazione dell'inquinamento idrico urbano. La prima volta che fu stabilito un chiaro nesso causale tra la cattiva qualità dell'acqua e gli effetti sulla salute umana fu nel 1854, quando John Snow fece risalire lo scoppio dell'epidemia di colera a Londra a una particolare fonte di acqua potabile.

Dalla metà del ventesimo secolo, e in concomitanza con l'inizio di una crescita industriale accelerata, si sono verificati in rapida successione vari tipi di problemi di inquinamento idrico. La figura 1 illustra i tipi di problemi che si sono manifestati nelle acque dolci europee.

Figura 1. Tipi di problemi di inquinamento idrico

Riassumendo la situazione europea si può affermare che: (1) le sfide del passato (patogeni, bilancio dell'ossigeno, eutrofizzazione, metalli pesanti) sono state riconosciute, ricercate e i controlli necessari individuati e più o meno attuati e (2) la le sfide odierne sono di diversa natura: da un lato, fonti di inquinamento “tradizionali” puntuali e non puntuali (nitrati) e problemi di contaminazione ambientale ubiquitari (sostanze organiche di sintesi) e, dall'altro, problemi di “terza generazione” che interferiscono con i cicli globali (acidificazione, cambiamento climatico). 

In passato, l'inquinamento idrico nei paesi in via di sviluppo derivava principalmente dallo scarico di acque reflue non trattate. Oggi è più complesso a causa della produzione di rifiuti pericolosi dalle industrie e del rapido aumento dell'uso di pesticidi in agricoltura. Infatti, l'inquinamento idrico oggi in alcuni paesi in via di sviluppo, almeno in quelli di nuova industrializzazione, è peggiore che nei paesi industrializzati (Arceivala 1989). Sfortunatamente, i paesi in via di sviluppo, nel complesso, sono molto indietro nell'ottenere il controllo delle loro principali fonti di inquinamento. Di conseguenza, la loro qualità ambientale si sta gradualmente deteriorando (WHO/UNEP 1991).

Tipi e fonti di inquinamento

Esiste un gran numero di agenti, elementi e composti microbici che possono causare inquinamento delle acque. Possono essere classificati come: organismi microbiologici, composti organici biodegradabili, materie in sospensione, nitrati, sali, metalli pesanti, nutrienti e microinquinanti organici.

Organismi microbiologici

Gli organismi microbiologici sono comuni nei corpi d'acqua dolce inquinati in particolare dagli scarichi di acque reflue domestiche non trattate. Questi agenti microbici includono batteri patogeni, virus, elminti, protozoi e diversi organismi multicellulari più complessi che possono causare malattie gastrointestinali. Altri microrganismi sono di natura più opportunistica, infettando individui suscettibili attraverso il contatto del corpo con acqua contaminata o per inalazione di goccioline d'acqua di scarsa qualità in aerosol di varia origine.

Composti organici biodegradabili

Le sostanze organiche di origine naturale (detriti terrestri alloctoni o detriti autoctoni di piante acquatiche) o di origine antropica (rifiuti domestici, agricoli e alcuni industriali) vengono decomposte dai microbi aerobici mentre il fiume continua il suo corso. La conseguenza è un abbassamento del livello di ossigeno a valle dello scarico delle acque reflue, compromettendo la qualità dell'acqua e la sopravvivenza del biota acquatico, in particolare dei pesci di alta qualità.

Particolato

Il particolato è un importante vettore di inquinanti organici e inorganici. La maggior parte dei metalli pesanti tossici, degli inquinanti organici, degli agenti patogeni e dei nutrienti, come il fosforo, si trovano nella materia sospesa. Una quantità apprezzabile del materiale organico biodegradabile responsabile del consumo di ossigeno disciolto dai fiumi si trova anche nelle particelle sospese. Il particolato proviene dall'urbanizzazione e dalla costruzione di strade, deforestazione, operazioni minerarie, operazioni di dragaggio nei fiumi, fonti naturali legate all'erosione continentale o eventi catastrofici naturali. Le particelle più grossolane si depositano sui letti dei fiumi, nei bacini artificiali, nelle pianure alluvionali e nelle zone umide e nei laghi.

Nitrati

La concentrazione di nitrati nelle acque superficiali non inquinate varia da meno di 0.1 a un milligrammo per litro (espresso come azoto), quindi livelli di nitrati superiori a 1 mg/l indicano influenze antropiche come lo scarico di rifiuti urbani e il dilavamento urbano e agricolo . Le precipitazioni atmosferiche sono anche un'importante fonte di nitrati e ammoniaca nei bacini fluviali, in particolare nelle aree non interessate da fonti dirette di inquinamento, ad esempio alcune regioni tropicali. Alte concentrazioni di nitrato nell'acqua potabile possono portare a tossicità acuta nei bambini allattati artificialmente durante i primi mesi di vita, o negli anziani, un fenomeno chiamato metaemoglobinemia.

Sali

La salinizzazione dell'acqua può essere causata da condizioni naturali, come l'interazione geochimica delle acque con suoli salati o da attività antropiche, tra cui l'agricoltura irrigua, l'intrusione di acqua marina dovuta all'eccessivo pompaggio delle acque sotterranee nelle isole e nelle zone costiere, lo smaltimento di rifiuti industriali e di salamoie di giacimenti petroliferi , sbrinamento autostradale, percolato di discarica e perdite di fognature.

Pur ostacolando gli usi benefici, in particolare per l'irrigazione di colture sensibili o per bere, la salinità di per sé potrebbe non essere direttamente dannosa per la salute, anche a livelli piuttosto elevati, ma gli effetti indiretti possono essere drammatici. La perdita di fertili terreni agricoli e la riduzione dei raccolti causati dal ristagno idrico e dalla salinizzazione del suolo delle aree irrigate distruggono i mezzi di sussistenza di intere comunità e causano difficoltà sotto forma di penuria di cibo.

Metalli pesanti

I metalli pesanti come piombo, cadmio e mercurio sono microinquinanti e di particolare interesse in quanto hanno un significato sanitario e ambientale a causa della loro persistenza, elevata tossicità e caratteristiche di bioaccumulo.

Ci sono fondamentalmente cinque fonti di metalli pesanti che contribuiscono all'inquinamento delle acque: l'erosione geologica, che fornisce il livello di fondo; lavorazione industriale di minerali e metalli; l'uso di metalli e composti metallici, come sali di cromo nelle concerie, composti di rame in agricoltura e piombo tetraetile come agente antidetonante nella benzina; lisciviazione di metalli pesanti da rifiuti domestici e discariche di rifiuti solidi; e metalli pesanti nelle escrezioni umane e animali, in particolare lo zinco. I metalli rilasciati nell'aria dalle automobili, dalla combustione dei combustibili e dalle emissioni dei processi industriali possono depositarsi sulla terraferma e infine defluire nelle acque superficiali.

Nutrienti

L'eutrofizzazione è definito come l'arricchimento delle acque con sostanze nutritive per le piante, principalmente fosforo e azoto, che porta a una maggiore crescita delle piante (sia alghe che macrofite) che si traduce in fioriture di alghe visibili, tappeti galleggianti di alghe o macrofite, alghe bentoniche e agglomerati di macrofite sommerse. Quando si decompone, questo materiale vegetale porta all'esaurimento delle riserve di ossigeno dei corpi idrici, che, a sua volta, causa una serie di problemi secondari come la mortalità dei pesci e la liberazione di gas corrosivi e altre sostanze indesiderabili, come gas carbonico, metano, idrogeno solforato, sostanze organolettiche (che causano sapore e odore), tossine e così via.

La fonte dei composti del fosforo e dell'azoto è principalmente costituita da acque reflue domestiche non trattate, ma anche altre fonti come il drenaggio di terreni agricoli fertilizzati artificialmente, il dilavamento superficiale da allevamenti intensivi e alcune acque reflue industriali possono anche aumentare notevolmente il livello trofico di laghi e bacini, in particolare nei paesi tropicali in via di sviluppo.

I principali problemi associati all'eutrofizzazione di laghi, bacini e bacini sono: impoverimento di ossigeno dello strato inferiore di laghi e bacini; deterioramento della qualità dell'acqua, che porta a difficoltà di trattamento, in particolare per la rimozione di sostanze che causano sapore e odore; menomazione ricreativa, maggiori rischi per la salute dei bagnanti e inestetismi; deterioramento della pesca dovuto alla mortalità dei pesci e allo sviluppo di stock ittici indesiderati e di bassa qualità; invecchiamento e riduzione della capacità di ritenzione di laghi e bacini mediante insabbiamento; e aumento dei problemi di corrosione nei tubi e in altre strutture.

Microinquinanti organici

I microinquinanti organici possono essere classificati in gruppi di prodotti chimici in base a come vengono utilizzati e di conseguenza a come vengono dispersi nell'ambiente:

• Pesticidi sono sostanze, generalmente di sintesi, che vengono deliberatamente introdotte nell'ambiente per proteggere le colture o controllare i vettori di malattie. Si trovano in varie famiglie distinte, come insetticidi organoclorurati, insetticidi organofosfati, erbicidi di tipo ormonale vegetale, triazine, uree sostituite e altri.

• Materiali di largo uso domestico e industriale comprendono sostanze organiche volatili utilizzate come solventi di estrazione, solventi per sgrassare metalli e indumenti per il lavaggio a secco e propellenti per l'uso in contenitori aerosol. Questo gruppo comprende anche derivati ​​alogenati di metano, etano ed etilene. Poiché sono ampiamente utilizzati, i loro tassi di dispersione nell'ambiente, rispetto alle quantità prodotte, sono generalmente elevati. Del gruppo fanno parte anche gli idrocarburi policiclici aromatici, la cui presenza nell'ambiente deriva dall'estrazione, trasporto e raffinazione dei prodotti petroliferi e dalla dispersione dei prodotti della combustione derivanti dal loro utilizzo (benzine e nafta).

• Materiali utilizzati essenzialmente nell'industria includere sostanze che sono agenti diretti o intermedi di sintesi chimica, come il tetracloruro di carbonio per sintetizzare i freon; cloruro di vinile per polimerizzare il PVC; e derivati ​​clorurati di benzene, naftalene, fenolo e anilina per la fabbricazione di coloranti. Il gruppo comprende anche prodotti finiti utilizzati in sistemi chiusi, come fluidi di scambio termico e dielettrici.

I microinquinanti organici sono generati da fonti puntuali e diffuse, urbane o rurali. La maggior parte ha origine nelle principali attività industriali come la raffinazione del petrolio, l'estrazione del carbone, la sintesi organica e la fabbricazione di prodotti sintetici, le industrie siderurgiche, l'industria tessile e l'industria del legno e della cellulosa. Gli effluenti delle fabbriche di pesticidi possono contenere quantità considerevoli di questi prodotti fabbricati. Una parte significativa degli inquinanti organici viene scaricata nell'ambiente acquatico come dilavamento dalle superfici urbane; e nelle aree agricole, i pesticidi applicati alle colture possono raggiungere le acque superficiali attraverso il deflusso delle acque piovane e il drenaggio artificiale o naturale. Inoltre, gli scarichi accidentali hanno portato a gravi danni ecologici e alla chiusura temporanea degli approvvigionamenti idrici.

Inquinamento urbano

A causa di questo scenario di inquinamento in continua espansione, aggressivo e multiforme, il problema del mantenimento della qualità delle risorse idriche si è fatto acuto, in particolare nelle aree più urbanizzate del mondo in via di sviluppo. Il mantenimento della qualità dell'acqua è ostacolato da due fattori: la mancata applicazione del controllo dell'inquinamento alle fonti principali, in particolare le industrie, e l'inadeguatezza dei sistemi igienico-sanitari e di raccolta e smaltimento dei rifiuti (WHO 1992b). Guarda alcuni esempi di inquinamento idrico in diverse città nei paesi in via di sviluppo.

Esempi di inquinamento idrico in città selezionate

Karachi (Pakistan)

Il fiume Lyari, che attraversa Karachi, la più grande città industriale del Pakistan, è un canale di scolo a cielo aperto sia dal punto di vista chimico che microbiologico, un misto di liquami grezzi e scarichi industriali non trattati. La maggior parte degli effluenti industriali proviene da una zona industriale con circa 300 grandi industrie e quasi il triplo di piccole unità. Tre quinti delle unità sono stabilimenti tessili. Anche la maggior parte delle altre industrie di Karachi scarica gli effluenti non trattati nel corpo idrico più vicino.

Alessandria, Egitto)

Le industrie di Alessandria rappresentano circa il 40% di tutta la produzione industriale egiziana e la maggior parte scarica rifiuti liquidi non trattati in mare o nel lago Maryut. Nell'ultimo decennio, la produzione di pesce nel lago Maryut è diminuita di circa l'80% a causa dello scarico diretto di acque reflue industriali e domestiche. Il lago ha anche cessato di essere un ottimo sito ricreativo a causa delle sue cattive condizioni. Analogo degrado ambientale è in atto lungo il lungomare a causa dello scarico di acque reflue non trattate da scarichi mal posizionati.

Shanghai (Cina)

Circa 3.4 milioni di metri cubi di rifiuti industriali e domestici si riversano principalmente nel torrente Suzhou e nel fiume Huangpu, che scorre nel cuore della città. Queste sono diventate le principali fogne (a cielo aperto) della città. La maggior parte dei rifiuti è industriale, poiché poche case dispongono di servizi igienici con sciacquone. L'Huangpu è sostanzialmente morto dal 1980. In tutto, viene trattato meno del 5% delle acque reflue della città. La falda freatica normalmente alta significa anche che una varietà di tossine provenienti da impianti industriali e fiumi locali si fanno strada nelle acque sotterranee e contaminano i pozzi, che contribuiscono anche all'approvvigionamento idrico della città.

San Paolo, Brasile)

Il fiume Tiete, mentre attraversa Greater São Paulo, uno dei più grandi agglomerati urbani del mondo, riceve 300 tonnellate di effluenti ogni giorno da 1,200 industrie situate nella regione. Piombo, cadmio e altri metalli pesanti sono tra i principali inquinanti. Riceve inoltre 900 tonnellate di liquami al giorno, di cui solo il 12.5% viene trattato dalle cinque stazioni di trattamento delle acque reflue situate nell'area.

Fonte: Basato su Hardoy e Satterthwaite 1989.

Impatti sulla salute dell'inquinamento microbico

Le malattie derivanti dall'ingestione di agenti patogeni nell'acqua contaminata hanno il maggiore impatto in tutto il mondo. "Si stima che l'80% di tutte le malattie e oltre un terzo dei decessi nei paesi in via di sviluppo siano causati dal consumo di acqua contaminata, e in media fino a un decimo del tempo produttivo di ogni persona viene sacrificato a malattie legate all'acqua" (UNCED 1992). Le malattie trasmesse dall'acqua sono la più grande singola categoria di malattie trasmissibili che contribuiscono alla mortalità infantile nei paesi in via di sviluppo e seconde solo alla tubercolosi nel contribuire alla mortalità degli adulti, con un milione di morti all'anno.

Il numero totale annuo di casi di colera segnalati all'OMS dai suoi stati membri ha raggiunto livelli senza precedenti durante la settima pandemia, con un picco di 595,000 casi nel 1991 (WHO 1993). La tabella 1 mostra i tassi globali di morbilità e mortalità delle principali malattie legate all'acqua. Queste cifre sono, in molti casi, gravemente sottostimate, poiché la segnalazione dei casi di malattia viene effettuata in modo piuttosto irregolare da molti paesi.

Tabella 1. Tassi globali di morbilità e mortalità delle principali malattie legate all'acqua

Fonte: Galal-Gorchev 1994.

Impatti sulla salute dell'inquinamento chimico

I problemi di salute associati alle sostanze chimiche disciolte in acqua derivano principalmente dalla loro capacità di provocare effetti negativi dopo periodi prolungati di esposizione; di particolare interesse sono i contaminanti che hanno proprietà tossiche cumulative come metalli pesanti e alcuni microinquinanti organici, sostanze cancerogene e sostanze che possono causare effetti sulla riproduzione e sullo sviluppo. Altre sostanze disciolte nell'acqua sono ingredienti essenziali dell'assunzione alimentare e altre ancora sono neutre rispetto ai bisogni umani. Le sostanze chimiche nell'acqua, in particolare nell'acqua potabile, possono essere classificate in tre categorie tipiche ai fini dell'impatto sulla salute (Galal-Gorchev 1986):

• Sostanze che esercitano una tossicità acuta o cronica al momento del consumo. La gravità del danno alla salute aumenta con l'aumento della loro concentrazione nell'acqua potabile. D'altra parte, al di sotto di una certa concentrazione soglia non si possono osservare effetti sulla salute, ovvero il metabolismo umano può gestire questa esposizione senza effetti misurabili a lungo termine. Vari metalli, nitrati, cianuri e così via rientrano in questa categoria.

• Sostanze genotossiche, che causano effetti sulla salute quali cancerogenicità, mutagenicità e difetti congeniti. Secondo l'attuale pensiero scientifico non esiste un livello soglia che possa essere considerato sicuro, poiché qualsiasi quantità della sostanza ingerita contribuisce ad aumentare i rischi di cancro e simili. Per determinare tali rischi vengono utilizzati complessi modelli di estrapolazione matematica, poiché esistono pochissime prove epidemiologiche. Rientrano in questa categoria le sostanze organiche sintetiche, molti microinquinanti organici clorurati, alcuni pesticidi e l'arsenico.

• Per alcuni elementi, come il fluoro, lo iodio e il selenio, l'apporto dell'acqua potabile è determinante e, se carente, provoca effetti più o meno gravi sulla salute. Ad alte concentrazioni, tuttavia, queste stesse sostanze provocano effetti sulla salute ugualmente gravi, ma di diversa natura.

Impatto ambientale

Gli impatti dell'inquinamento ambientale sulla qualità dell'acqua dolce sono numerosi e esistono da molto tempo. Lo sviluppo industriale, l'avvento dell'agricoltura intensiva, lo sviluppo esponenziale delle popolazioni umane e la produzione e l'uso di decine di migliaia di sostanze chimiche di sintesi sono tra le principali cause del deterioramento della qualità dell'acqua su scala locale, nazionale e globale. Il problema principale dell'inquinamento idrico è l'interferenza con gli usi dell'acqua effettivi o pianificati.

Una delle cause più gravi e onnipresenti di degrado ambientale è lo scarico di rifiuti organici nei corsi d'acqua (vedi sopra “Composti organici biodegradabili”). Questo inquinamento è particolarmente preoccupante nell'ambiente acquatico dove molti organismi, ad esempio i pesci, richiedono alti livelli di ossigeno. Un grave effetto collaterale dell'anossia idrica è il rilascio di sostanze tossiche da particolato e sedimenti di fondo in fiumi e laghi. Altri effetti dell'inquinamento dovuti agli scarichi di acque reflue domestiche nei corsi d'acqua e nelle falde acquifere includono l'accumulo di livelli di nitrati nei fiumi e nelle acque sotterranee e l'eutrofizzazione di laghi e bacini artificiali (vedi sopra, "Nitrati" e "Sali"). In entrambi i casi, l'inquinamento è un effetto sinergico degli effluenti fognari e del dilavamento o infiltrazione agricola.

Impatto economico

Le conseguenze economiche dell'inquinamento idrico possono essere piuttosto gravi a causa degli effetti dannosi sulla salute umana o sull'ambiente. La salute compromessa spesso riduce la produttività umana e il degrado ambientale riduce la produttività delle risorse idriche utilizzate direttamente dalle persone.

Il carico economico della malattia può essere espresso non solo nei costi del trattamento, ma anche nella quantificazione della perdita di produttività. Ciò è particolarmente vero per le malattie principalmente invalidanti, come la diarrea o il verme della Guinea. In India, ad esempio, si stima che circa 73 milioni di giorni lavorativi all'anno vadano persi a causa di malattie legate all'acqua (Arceivala 1989).

Le carenze nei servizi igienico-sanitari e le conseguenti epidemie possono anche portare a gravi sanzioni economiche. Ciò è diventato più evidente durante la recente epidemia di colera in America Latina. Durante l'epidemia di colera in Perù, le perdite dovute alla riduzione delle esportazioni agricole e del turismo sono state stimate in un miliardo di dollari USA. Questo è più di tre volte l'importo che il paese aveva investito nell'approvvigionamento idrico e nei servizi igienico-sanitari durante gli anni '1980 (Banca mondiale 1992).

Le risorse idriche colpite dall'inquinamento diventano meno adatte come fonti d'acqua per l'approvvigionamento municipale. Di conseguenza, è necessario installare un costoso trattamento o convogliare acqua pulita da molto lontano in città a costi molto più elevati.

Nei paesi in via di sviluppo dell'Asia e del Pacifico, il danno ambientale è stato stimato dalla Commissione economica e sociale per l'Asia e il Pacifico (ESCAP) nel 1985 a circa il 3% del PNL, pari a 250 miliardi di dollari, mentre il costo per la riparazione di tali il danno sarebbe intorno all'1%.

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