Attività
L’indagine oggetto del progetto “Down to the river” è stata condotta attraverso la realizzazione di due attività distinte ma complementari, svolte in parallelo e in modo indipendente: l’osservazione visiva dei macro rifiuti dispersi galleggianti sui 12 fiumi in analisi-tra giugno 2022 e maggio 2023-, e l’utilizzo del sistema di tracciamento denominato JunkTrack-tra giugno 2022 e dicembre 2023.
Il monitoraggio dei macro rifiuti galleggianti, veicolati dai 12 fiumi selezionati, è stato realizzato partendo dalla metodologia messa a punto nell’ambito del progetto RIMMEL “RIverine and Marine floating macro litter Monitoring and Modelling of Environmental Loading” (JRC Exploratory Research Project). Il protocollo RIMMEL è uno strumento di armonizzazione del monitoraggio dei rifiuti galleggianti sviluppato dal Joint Research Centre della Commissione Europea e prevede la quantificazione del numero di macro rifiuti, interi o parti di essi di diversa pezzatura, che attraversano una prefissata porzione di fiume, in un orizzonte temporale predefinito. Si considerano macro rifiuti gli oggetti di dimensione > 2,5 cm.
Il protocollo RIMMEL è stato integrato con alcuni adattamenti apportati da ISPRA per rispondere alle richieste della Strategia Marina. In particolare:
Per rendere comparabili i risultati e le informazioni delle osservazioni, in fase di analisi, i dati, a partire dal numero di oggetti realmente osservato durante le sessioni di indagine, sono stati normalizzati estrapolando a tutta la larghezza del fiume per la durata di un’ora. L’unità di misura così ricavata risulta essere espressa come: numero oggetti/ora per tutta la larghezza del fiume.
Sono state effettuate analisi, sul tipo di materiale e di uso dei rifiuti galleggianti osservati, annuali e stagionali, con riferimento alle stagioni meteorologiche (estate: giugno, luglio e agosto; autunno: settembre, ottobre e novembre; inverno: dicembre, gennaio e febbraio; primavera: marzo, aprile e maggio). Per ogni fiume è stata calcolata: la media annuale degli oggetti /ora con l’errore standard, la percentuale dei rifiuti per ogni stagione, la proporzione tra i tipi di materiale e di uso, la % di oggetti appartenenti alle categorie “prodotto di plastica monouso” (SUP) e “attrezzo da pesca contenenti plastica” (FG) secondo quanto definito dalla Direttiva UE 2019/904.
Tutti gli oggetti rilevati sono stati classificati secondo la Joint List of Litter Categories di JRC mediante codice univoco J-Code a loro associato.
Visual Census
Il monitoraggio dei macro rifiuti galleggianti, veicolati dai 12 fiumi selezionati, è stato realizzato partendo dalla metodologia messa a punto nell’ambito del progetto RIMMEL “RIverine and Marine floating macro litter Monitoring and Modelling of Environmental Loading” (JRC Exploratory Research Project). Il protocollo RIMMEL è uno strumento di armonizzazione del monitoraggio dei rifiuti galleggianti sviluppato dal Joint Research Centre della Commissione Europea e prevede la quantificazione del numero di macro rifiuti, interi o parti di essi di diversa pezzatura, che attraversano una prefissata porzione di fiume, in un orizzonte temporale predefinito. Si considerano macro rifiuti gli oggetti di dimensione > 2,5 cm.
Il protocollo RIMMEL è stato integrato con alcuni adattamenti apportati da ISPRA per rispondere alle richieste della Strategia Marina. In particolare:
- la striscia di osservazione di ciascun fiume ha coperto almeno il 50 % della sua larghezza e ha incluso una sponda, questo perché la maggior parte dei rifiuti passa nelle vicinanze delle sponde;
- il punto di osservazione non ha superato i 15 metri di altezza e la larghezza della striscia di osservazione non ha superato i 25 metri. Inoltre, per ogni punto di osservazione è stata indicata dai rilevatori la misura best, ovvero la dimensione minima affinché l’errore di campionamento (alla presenza dell’oggetto galleggiante) tenda a zero. Questa integrazione è stata necessaria per evitare di avere stime per difetto dovute al bias di percezione visto che il protocollo prevede il monitoraggio di oggetti >2.5 cm;
- l’osservatore che ha svolto il monitoraggio si è posizionato in alto rispetto al flusso idrico, preferibilmente su un ponte o sulla sponda del fiume; se possibile ha effettuato il monitoraggio guardando a monte, in modo da poter osservare per tempo l’oggetto, e dotato di un binocolo ad ampio campo visivo e medio basso ingrandimento;
- per ogni stazione sono state realizzate almeno 5 sessioni di osservazione in ciascuna stagione (metereologica), con almeno una sessione di osservazione al mese;
- ogni sessione di osservazione ha avuto una durata di almeno 90 minuti;
- per l’identificazione delle categorie di materiale e degli usi degli oggetti rilevati è stata utilizzata la lista degli oggetti presenti nel report tecnico “A Joint List of Litter Categories for Marine Macrolitter Monitoring” (Fleet et al., 2021), in particolare la tabella “The Joint List of Litter Categories (J-CODE list)” nel Capitolo 10 del manuale.
Per rendere comparabili i risultati e le informazioni delle osservazioni, in fase di analisi, i dati, a partire dal numero di oggetti realmente osservato durante le sessioni di indagine, sono stati normalizzati estrapolando a tutta la larghezza del fiume per la durata di un’ora. L’unità di misura così ricavata risulta essere espressa come: numero oggetti/ora per tutta la larghezza del fiume.
Sono state effettuate analisi, sul tipo di materiale e di uso dei rifiuti galleggianti osservati, annuali e stagionali, con riferimento alle stagioni meteorologiche (estate: giugno, luglio e agosto; autunno: settembre, ottobre e novembre; inverno: dicembre, gennaio e febbraio; primavera: marzo, aprile e maggio). Per ogni fiume è stata calcolata: la media annuale degli oggetti /ora con l’errore standard, la percentuale dei rifiuti per ogni stagione, la proporzione tra i tipi di materiale e di uso, la % di oggetti appartenenti alle categorie “prodotto di plastica monouso” (SUP) e “attrezzo da pesca contenenti plastica” (FG) secondo quanto definito dalla Direttiva UE 2019/904.
Tutti gli oggetti rilevati sono stati classificati secondo la Joint List of Litter Categories di JRC mediante codice univoco J-Code a loro associato.
Sintesi dei risultati
Per ogni stazione di osservazione e sulla base dei valori quantificati per ciascuna giornata, è stata calcolata, per ognuna delle quattro stagioni e per il periodo annuale, la media degli oggetti/ora con un intervallo di confidenza al 95 %. I tre fiumi della sotto-regione Mar Ionio e Mediterraneo centrale, ossia Simeto, Agri e Neto, insieme al fiume Ombrone, hanno registrato i livelli più bassi di oggetti osservati nel corso dell’anno.
Il Sarno e il Tevere sono invece i due fiumi che hanno registrato le medie annuali di oggetti/ora più elevate, sensibilmente maggiori di quelle riscontrate in tutti gli altri corsi d’acqua; per il Tevere deve essere preso in considerazione il fatto che il monitoraggio è stato realizzato sulla foce del ramo minore del fiume (Canale di Fiumicino). In entrambi i casi il monitoraggio il fiume attraversa, prima della stazione di monitoraggio un’area urbana. La presenza di insediamenti e ambiti a forte presenza antropica è uno dei fattori che generalmente incide di più sulle quantità di rifiuti trasportati.
Per quanto riguarda la composizione dei macro rifiuti galleggianti, è emerso che la larga maggioranza sul totale (più dell’80 %) degli oggetti avvistati è costituita da polimeri artificiali e materiali plastici. Questa prevalenza di plastica, spesso monouso, si è riscontrata anche a livello di singolo fiume, nonostante la morfologia e le condizioni ambientali differenti.
Per molti oggetti non è stato possibile identificare l’uso (l’attività o settore produttivo) di origine a causa delle dimensioni ridotte dei frammenti rilevati; la maggior parte degli oggetti, infatti, sono frammenti di piccole dimensioni. La maggior parte dei rifiuti per cui è stato possibile identificare l’uso deriva da attività legate alla produzione e consumo di alimenti, principalmente bottiglie di plastica e tappi, ma anche imballaggi.
È stato inoltre osservato come la percentuale delle plastiche monouso possono variare all’interno della composizione del litter varia nei diversi fiumi sotto indagine.
JunkTrack
JunkTrack è un sistema formato da trasmettitori di posizione (tracker o localizzatore, in italiano) dotati di lunga autonomia operativa (dai 2 ai 4 anni), alloggiati all’interno di contenitori di plastica adatti a replicare il comportamento dei rifiuti galleggianti nei fiumi e in mare.
I tracker trasmettono a un server, più volte al giorno, la propria posizione, determinata attraverso la rete GPS/Galileo.
La trasmissione del dato di posizione avviene attraverso la rete cellulare che, quando possibile, aggiunge il dato relativo alla cella telefonica attraverso cui avviene il collegamento.
Il server, il sistema di organizzazione dei dati, il software che seleziona i dati validi, l’archivio progressivo che si va a formare, il sistema di organizzazione geografica dei dati e il sistema di analisi, sintesi e rappresentazione dei dati e delle posizioni lungo le settimane, fanno tutti parte del sistema JunkTrack e sono stati sviluppati, per questa applicazione, come progetto originale da NAUTA scientific insieme a NaturalGIS (www.naturalgis.pt).
I trasmettitori, contenitori sigillati di PET con un filler biodegradabile in sughero o mais, possono essere tenuti in una condizione di "ibernazione" utilizzando uno switch esterno. Si può ottenere così la sospensione a lungo termine dei consumi per allungare ulteriormente la vita operativa.
Oltre che per il tracciamento dei rifiuti galleggianti nella corrente, se ad esempio vengono sotterrati nel sedimento degli argini, permettono di valutare l'erosione degli argini stessi, risvegliandosi, e trasmettendo un allarme, soltanto nel momento in cui vengono liberati dalle sabbie.
I transponder, con profili di immersione regolabili da un minimo di pochi centimetri in su, seguono il flusso delle acque e dei venti e tendono a incagliarsi e accumularsi nelle zone di più basso fondale, oppure lunga costa o dove la vegetazione pone un ostacolo.
Tendono a rimettersi in moto nel momento in cui il flusso d'acqua aumenta a causa delle precipitazioni, delle stagioni e/o della regolazione agli sbarramenti idraulici artificiali.
I tracker trasmettono a un server, più volte al giorno, la propria posizione, determinata attraverso la rete GPS/Galileo.
La trasmissione del dato di posizione avviene attraverso la rete cellulare che, quando possibile, aggiunge il dato relativo alla cella telefonica attraverso cui avviene il collegamento.
Il server, il sistema di organizzazione dei dati, il software che seleziona i dati validi, l’archivio progressivo che si va a formare, il sistema di organizzazione geografica dei dati e il sistema di analisi, sintesi e rappresentazione dei dati e delle posizioni lungo le settimane, fanno tutti parte del sistema JunkTrack e sono stati sviluppati, per questa applicazione, come progetto originale da NAUTA scientific insieme a NaturalGIS (www.naturalgis.pt).
I trasmettitori, contenitori sigillati di PET con un filler biodegradabile in sughero o mais, possono essere tenuti in una condizione di "ibernazione" utilizzando uno switch esterno. Si può ottenere così la sospensione a lungo termine dei consumi per allungare ulteriormente la vita operativa.
Oltre che per il tracciamento dei rifiuti galleggianti nella corrente, se ad esempio vengono sotterrati nel sedimento degli argini, permettono di valutare l'erosione degli argini stessi, risvegliandosi, e trasmettendo un allarme, soltanto nel momento in cui vengono liberati dalle sabbie.
I transponder, con profili di immersione regolabili da un minimo di pochi centimetri in su, seguono il flusso delle acque e dei venti e tendono a incagliarsi e accumularsi nelle zone di più basso fondale, oppure lunga costa o dove la vegetazione pone un ostacolo.
Tendono a rimettersi in moto nel momento in cui il flusso d'acqua aumenta a causa delle precipitazioni, delle stagioni e/o della regolazione agli sbarramenti idraulici artificiali.
Il monitoraggio di questi fenomeni è importante per la valutazione del carico galleggiante che viene spostato dalle acque e che finisce in mare, se non intercettato altrimenti, alla foce dei fiumi.
Considerando che i trasmettitori sono liberi di muoversi in acqua seguendo corrente e flussi d’aria sulla superficie (secondo le osservazioni correnti il comportamento risente molto della direzione e forza dei venti superficiali), e che spesso il letto del fiume corre per sua natura incassato nella pianura, a volte lontano dalla copertura cellulare, il flusso dei dati proveniente dai singoli trasmettitori può essere intermittente, sia per mancanza di copertura telefonica sia per un temporaneo assetto in acqua che impedisce di ricevere correttamente la posizione GPS.
Pur considerando i fattori limitanti il sistema è in grado di ricostruire la sequenza di posizioni dei trasmettitori, identificando i punti di accumulo e le velocità medie nelle diverse tratte. Il sistema di analisi riesce a calcolare dinamicamente il tempo medio di percorrenza delle tratte, oltre che generare indici con i punti di accumulo dei dispositivi.
Il sistema di rappresentazione dei dati
I dati vengono rappresentati ed elaborati utilizzando un map-server open-source.
Il server è programmato per eseguire automaticamente alcune operazioni quotidiane: calcola le velocità medie nei frammenti di percorso, ricerca e identifica i punti in cui i dispositivi si accumulano suddividendo l’area fluviale in esagoni. Il colore interno dell’esagono è determinato dal numero complessivo di punti che vengono rilevati al suo interno. Questo numero, cioè il numero di volte nelle quali un oggetto è stato rilevato all’interno dei confini, è anche espresso in cifre.
La dimensione dell’esagono viene scalata in funzione dello zoom a cui avviene la visualizzazione, in modo da migliorare la granularità dei dati.
La scelta dell’esagono, come forma della cella, deriva dalla più omogenea distanza fra centro e periferia rispetto al quadrato.
Il web-server permette al momento di accendere/spegnere i punti di ogni lancio, accendere(spegnere le celle, accendere/spegnere le tracce con la sequenza dei punti di un singolo (o tutti) i trasmettitori. Elaborazioni più sofisticate possono essere fatte utilizzando le versioni desktop di QGIS configurato per l'accesso diretto al database.
Lo sfondo della mappa può essere scelto fra diversi standard, incluso quello fotografico satellitare.
Il sistema carica e rigenera l’elenco complete dei punti ogni notte, generando inoltre automaticamente molti file ausiliari compresi formati digeribili per altri GIS e per Google Earth.
Nel progetto di sviluppo del sistema di analisi dei dati abbiamo in programma di rappresentare con miglior dettaglio le componenti “tempo” e le “variabili ambientali”.
Ci interessa riuscire a rappresentare la velocità media dei tracciatori in funzione ad esempio delle portate medie nel periodo, vedendo l’evoluzione del fenomeno nello scorrere delle settimane.
I dati vengono organizzati giornalmente per creare mappe interattive che visualizzano i dati di posizione, i tracciati storici e le elaborazioni che possono essere programmate nel database.
Le mappe possono visualizzare le velocità medie lungo il percorso, i punti di accumulo, le relazioni con il regime dei fiumi, le precipitazioni e tutte le altre relazioni che è possibile individuare su di una matrice geografica e temporale.
