Analisi acqua per irrigazione: conducibilità e SAR

Cosa sono CE e SAR e perché sono i parametri agronomici di riferimento

La conducibilità elettrica (CE) misura la capacità di un’acqua di condurre corrente elettrica, ed è direttamente proporzionale alla concentrazione totale di sali disciolti (TDS). Per le acque irrigue si esprime in deciSiemens per metro (dS/m) a 25 °C, equivalente a millisiemens per centimetro (mS/cm) o a circa 640 mg/L di TDS per ogni dS/m nelle acque dolci.

Il SAR (Sodium Adsorption Ratio) è un indice adimensionale che esprime il rischio di sodicizzazione del suolo, ovvero la tendenza del sodio (Na⁺) presente in acqua a sostituirsi al calcio (Ca²⁺) e al magnesio (Mg²⁺) sui siti di scambio cationico delle argille. Si calcola con la formula SAR = Na / √((Ca + Mg) / 2), con tutte le concentrazioni espresse in milliequivalenti per litro (meq/L).

CE e SAR vanno sempre valutati insieme: una CE elevata in presenza di SAR basso indica salinità con prevalente apporto di calcio e magnesio (gestibile con drenaggio e dilavamento), mentre un SAR elevato anche a CE moderata indica rischio di degradazione strutturale del suolo (perdita di permeabilità, compattazione, asfissia radicale).

I parametri tabellari del D.Lgs. 152/2006 (Tabelle 3 e 4) non si applicano direttamente alle acque destinate all’irrigazione, perché sono pensati per la tutela del corpo idrico ricettore e non per la valutazione agronomica. I riferimenti normativi e tecnici per l’irrigazione sono il Regolamento UE 2020/741 sul riuso delle acque affinate, la norma tecnica UNI 11567 (irrigazione di precisione), e le linee guida FAO 29 "Water Quality for Agriculture" di Ayers & Westcot (1985), tuttora il riferimento internazionale di settore.

Classificazione FAO 29 della conducibilità elettrica

Le linee guida FAO 29 (Ayers & Westcot 1985) classificano le acque irrigue in funzione della CE secondo tre livelli di criticità per la coltura. I valori di soglia variano in funzione della tolleranza salina della specie coltivata e della tecnica irrigua adottata (irrigazione a goccia, microirrigazione, irrigazione per aspersione, irrigazione per scorrimento).

• CE < 0,7 dS/m: nessuna restrizione d’uso. Acqua idonea a tutte le colture, incluse le specie più sensibili (fragola, lattuga, fagiolo).
• CE 0,7-3,0 dS/m: restrizione lieve-moderata. Adatta a colture moderatamente tolleranti (pomodoro, mais, frumento, vite) con monitoraggio periodico della salinità del suolo.
• CE > 3,0 dS/m: restrizione severa. Solo colture tolleranti (orzo, cotone, barbabietola da zucchero, palma da dattero) o con drenaggio efficace e dilavamento programmato.

Classificazione FAO 29 del SAR e rischio di sodicizzazione

Il SAR va interpretato sempre congiuntamente alla CE: un suolo irrigato con acqua a SAR elevato e CE bassa subisce dispersione delle argille, formazione di croste superficiali, perdita di permeabilità e ristagno idrico. Al contrario, una CE moderata-alta mantiene la struttura aggregata del suolo "tamponando" l’effetto deflocculante del sodio.

• SAR < 3: nessun rischio di sodicizzazione. Adatto a tutte le colture e a tutti i suoli, compresi quelli con elevata frazione argillosa.
• SAR 3-9: rischio moderato. Richiede monitoraggio della struttura del suolo, eventuale ammendamento con gesso agricolo (CaSO4·2H2O 1-3 t/ha) per ripristinare il bilancio Ca/Na.
• SAR > 9: rischio severo di sodicizzazione. Possibile solo con dilavamento, drenaggio efficace, applicazione regolare di gesso e zolfo, e selezione di colture tolleranti (orzo, sorgo, cotone).
• SAR > 13: acqua classificata come "sodica" secondo USDA 1954. Uso irriguo da evitare salvo trattamenti correttivi intensivi.

Boro: il microelemento che limita le colture sensibili

Il boro (B) è un microelemento essenziale per la crescita vegetale, ma in concentrazioni anche modeste in acqua irrigua può provocare fitotossicità nelle colture sensibili. Si accumula nelle foglie come trietanolammina e provoca necrosi marginali, defogliazione precoce e calo produttivo.

La FAO 29 classifica la tolleranza al boro in tre gruppi: colture sensibili (agrumi, vite, pesco, susino, fagiolo, fragola) con limite di 0,3-0,5 mg/L; colture semi-tolleranti (mais, frumento, olivo, pomodoro, cetriolo) con limite di 0,5-2 mg/L; colture tolleranti (barbabietola, asparago, cipolla) che reggono concentrazioni fino a 2-4 mg/L.

Le acque sotterranee di alcune aree italiane (Toscana costiera, Lazio meridionale, Sicilia orientale, aree vulcaniche) presentano boro naturalmente elevato per la presenza di rocce vulcaniche e di fluidi geotermici. In queste zone la verifica preliminare del boro nell’acqua di pozzo è essenziale prima di impiantare colture sensibili.

Cloruri, pH e bicarbonati: gli altri parametri agronomici

Oltre a CE, SAR e boro, la valutazione agronomica completa comprende altri parametri rilevanti.

• Cloruri (Cl⁻): colture sensibili (agrumi, vite, pesco, susino, kiwi) < 70 mg/L; semi-tolleranti < 350 mg/L; tolleranti (olivo, cotone, orzo) < 700 mg/L. Tossicità soprattutto per assorbimento fogliare nell’irrigazione per aspersione.
• pH: intervallo ottimale 6,5-8,4. pH < 6,5 indica acqua acida con possibile mobilitazione di alluminio e manganese; pH > 8,4 segnala carbonato e bicarbonato elevati con tendenza a depositi calcarei nelle linee a goccia.
• Bicarbonati (HCO3⁻): intervallo accettabile < 90 mg/L (1,5 meq/L) per irrigazione a goccia; valori > 180 mg/L (3 meq/L) richiedono acidificazione preventiva con acido nitrico o solforico per evitare occlusioni dei gocciolatori per precipitazione di CaCO3 e MgCO3.
• Sodio (Na⁺): valori > 70 mg/L (3 meq/L) richiedono verifica del SAR e attenzione alla tolleranza colturale.
• Nitrati (NO3⁻): pur essendo nutrienti, concentrazioni > 30 mg/L vanno conteggiate nel piano di concimazione per evitare squilibri (eccesso di azoto, ritardo di maturazione, alterazioni qualitative su uva da vino e ortaggi).
• Solfati (SO4²⁻): generalmente non limitanti, ma concentrazioni > 600 mg/L possono indicare salinità complessiva elevata e richiedono verifica di CE.

Acque reflue affinate per il riuso irriguo: Reg. UE 2020/741

Il Regolamento UE 2020/741 (in vigore dal 26 giugno 2023) disciplina il riuso delle acque reflue urbane affinate per uso irriguo agricolo, classificandole in quattro classi di qualità (A, B, C, D) in funzione della destinazione colturale e della tecnica irrigua. La Classe A (irrigazione di colture alimentari consumate crude con metodi che includono il contatto diretto dell’acqua con la parte edibile) è la più restrittiva, mentre la Classe D (colture industriali, energetiche e da seme) è la meno stringente.

I parametri obbligatori del Reg. UE 2020/741 sono Escherichia coli (Classe A ≤ 10 UFC/100 mL), BOD5, solidi sospesi totali, torbidità, Legionella se nebulizzazione, nematodi intestinali. I parametri agronomici (CE, SAR, boro, cloruri) non sono fissati esplicitamente dal regolamento ma vanno verificati dal gestore del sistema di riuso per garantire la sostenibilità agronomica.

In Italia il decreto attuativo è il D.M. MASE 28 luglio 2023, che integra il Reg. UE 2020/741 con i limiti aggiuntivi del DM 185/2003 ancora applicabili: salinità ≤ 3 dS/m, SAR ≤ 10, boro ≤ 1 mg/L per colture sensibili. Il piano di gestione del rischio (Water Reuse Risk Management Plan) è obbligatorio per ogni schema di riuso e va approvato dall’autorità ambientale regionale.

Indice LSI di Langelier e rischio di occlusione nei gocciolatori

Per l’irrigazione a goccia (microirrigazione) un parametro critico è l’indice di saturazione di Langelier (LSI), che predice la tendenza dell’acqua a depositare carbonato di calcio nelle tubazioni e nei gocciolatori. LSI > 0 indica acqua sovrasatura e a rischio di formazione di calcare; LSI < 0 indica acqua aggressiva con tendenza a corrodere componenti metallici.

Per impianti di irrigazione a goccia ad alta efficienza (con gocciolatori autocompensanti da 1-4 L/h) il valore obiettivo è LSI compreso fra -0,5 e +0,5. Valori superiori richiedono trattamento preventivo: acidificazione con acido nitrico o acido solforico in shock periodici, oppure dosaggio in continuo di antincrostante (esametafosfato di sodio, acidi policarbossilici) tramite pompa volumetrica.

In presenza di acque ad alto contenuto di ferro disciolto (Fe²⁺ > 0,3 mg/L) il rischio di occlusione cresce per precipitazione di idrossido di ferro Fe(OH)3 alla luce solare; il rimedio è l’aerazione preventiva in vasca o l’ossidazione con dosaggio di ipoclorito per favorire la precipitazione del ferro prima delle linee irrigue.

Metodi analitici e prelievo del campione

La determinazione della CE è effettuata con conduttimetro a quattro elettrodi secondo UNI EN 27888:1995 e APAT IRSA-CNR 2030; l’incertezza tipica è del 2-3 % sul valore nel range 0,1-10 dS/m.

Il SAR non è misurato direttamente ma calcolato dalla determinazione di Na, Ca e Mg in spettrometria al plasma (ICP-OES secondo APAT IRSA-CNR 3030) o in cromatografia ionica (UNI EN ISO 14911:2000). Le concentrazioni vanno espresse in milliequivalenti per litro (meq/L) per inserimento corretto nella formula: meq/L = mg/L diviso per il peso equivalente (Na 23, Ca 20, Mg 12,15).

Il boro è determinato in ICP-OES o ICP-MS secondo UNI EN ISO 17294-2, con LOQ rispettivamente 10 µg/L e 0,5 µg/L. I cloruri si determinano in cromatografia ionica (UNI EN ISO 10304-1) o per titolazione con nitrato d’argento (metodo di Mohr, APAT IRSA-CNR 4090).

Il prelievo richiede flaconi in plastica HDPE puliti, riempiti completamente senza spazio di testa, conservazione a 4 °C e trasporto al laboratorio entro 24 ore. Per pozzi aziendali si esegue il campionamento dopo almeno 15 minuti di pompaggio per eliminare l’acqua stagnante nelle tubazioni di mandata. Per acque reflue affinate destinate al riuso il campionamento va effettuato a valle del trattamento di affinamento finale (filtrazione su sabbia, ultrafiltrazione o disinfezione UV), prima del rilancio nelle linee irrigue.

Frequenza di monitoraggio raccomandata

Per le aziende agricole con approvvigionamento da pozzo aziendale o sorgente, il pacchetto agronomico (CE, SAR, boro, cloruri, pH, bicarbonati, ferro, manganese) va verificato almeno una volta all’anno in pre-irrigazione (febbraio-marzo per le colture di stagione, settembre per le coperture autunno-invernali). Una seconda verifica a metà ciclo è raccomandata per le coltivazioni intensive (orticoltura, floricoltura) e per i pozzi soggetti a variazioni stagionali di livello.

Per le acque reflue affinate destinate al riuso ai sensi del Reg. UE 2020/741, la frequenza è dettata dal regolamento stesso e dal piano di gestione del rischio: routine settimanale per Escherichia coli, mensile per BOD5, SST e torbidità, semestrale per il pacchetto chimico completo. I parametri agronomici (CE, SAR, boro, cloruri) sono raccomandati con frequenza mensile per garantire la sostenibilità agronomica del riuso.

Strategie correttive in azienda agricola

In presenza di acqua irrigua non ottimale per CE o SAR, l’azienda agricola dispone di diverse strategie correttive da attivare in funzione del livello di criticità.

• CE 0,7-2 dS/m: aumento del fabbisogno di dilavamento (leaching requirement 10-20 % del fabbisogno netto) per mantenere la salinità del suolo entro limiti tollerati dalla coltura.
• CE > 2 dS/m: combinazione di dilavamento, drenaggio sub-superficiale (drenaggio a 80-120 cm di profondità con tubi corrugati DN 65-110), selezione di varietà tolleranti alla salinità.
• SAR > 3: ammendamento con gesso agricolo (CaSO4·2H2O 1-3 t/ha all’anno) per ripristinare il rapporto Ca/Na nel complesso di scambio cationico.
• Boro > 0,5 mg/L: passaggio a colture semi-tolleranti, oppure trattamento dell’acqua per scambio ionico su resine selettive per il boro (Amberlite IRA-743) o per osmosi inversa.
• Bicarbonati > 180 mg/L: acidificazione continua con acido nitrico al 65 % o acido solforico al 96 %, dosaggio target pH 6,0-6,5 per prevenire occlusioni gocciolatori.
• Ferro disciolto > 0,3 mg/L: aerazione preventiva, ossidazione con ipoclorito o permanganato, filtrazione su sabbia/antracite/zeolite per rimozione del precipitato.
• Microirrigazione: shock con acido cloridrico al 5 % (lavaggio linee 1-2 volte/anno) o con ipoclorito di sodio al 0,1 % (sanitizzazione per occlusioni biologiche).

Errori frequenti nell’interpretazione del referto

L’errore più comune nelle aziende agricole è valutare la CE isolatamente senza considerare il SAR: un’acqua a CE 1,5 dS/m può essere ottima per il pomodoro se SAR < 3, o problematica se SAR > 9. Un altro errore è confondere la salinità dell’acqua con quella del suolo: a parità di acqua irrigua, suoli sabbiosi ben drenati tollerano CE molto più elevate rispetto a suoli argillosi a drenaggio limitato.

Frequente anche l’uso improprio dei limiti del D.Lgs. 152/2006 Tabelle 3 e 4 come riferimento agronomico: i limiti tabellari sono finalizzati alla tutela del corpo idrico ricettore e non riflettono il fabbisogno della coltura. Per la valutazione agronomica i riferimenti corretti sono FAO 29, UNI 11567 e, per le acque reflue affinate, il Reg. UE 2020/741.

• Valutare CE senza considerare il SAR e la tolleranza colturale.
• Confondere salinità dell’acqua con salinità del suolo (drenaggio gioca un ruolo decisivo).
• Applicare i limiti D.Lgs. 152/2006 Tab. 3 e 4 al posto della FAO 29.
• Trascurare il boro nelle aree vulcaniche e geotermiche italiane.
• Misurare i nitrati senza inserirli nel piano di concimazione (squilibrio azotato).
• Saltare la verifica annuale del pozzo aziendale per risparmiare.
• Sottostimare le occlusioni dei gocciolatori in acque a bicarbonati elevati.

Cosa fa il laboratorio

Il laboratorio 123Acqua, accreditato ISO/IEC 17025 da Accredia, fornisce alle aziende agricole, agli enti irrigui, ai consorzi di bonifica e alle aziende vivaistiche un pacchetto agronomico completo: conducibilità elettrica, pH, calcio, magnesio, sodio (con calcolo automatico del SAR), boro, cloruri, solfati, bicarbonati, nitrati, ferro, manganese, indice di Langelier, durezza totale.

Il referto include il giudizio di idoneità all’irrigazione per le principali colture italiane (vite, olivo, agrumi, ortaggi, frumento, mais, pomodoro, fragola) secondo classificazione FAO 29 e Reg. UE 2020/741, e le raccomandazioni tecniche per la gestione (frequenza di dilavamento, ammendamento con gesso, acidificazione preventiva, scelta varietale tollerante). Su richiesta è disponibile anche il monitoraggio mensile per schemi di riuso ai sensi del Reg. UE 2020/741, completo dei parametri microbiologici obbligatori (E. coli, Legionella, nematodi intestinali) e della validazione del piano di gestione del rischio.