Inquinamento da Fertilizzanti Fosforici

Inquinamento da Fertilizzanti Fosforici — Perdita Ambientale di P₂O₅ dall'Agricoltura

Panoramica

L'inquinamento da fertilizzanti fosforici quantifica la frazione di fosforo (come P₂O₅) applicato sui terreni agricoli che viene dispersa nell'ambiente attraverso erosione e dilavamento superficiale. Il fosforo è un macronutriente essenziale per la produzione agricola, ma quando raggiunge gli ecosistemi acquatici in eccesso, diventa uno degli inquinanti più dannosi per la biodiversità delle acque dolci e costiere.

A differenza dell'azoto, il fosforo si lega fortemente alle particelle del suolo e si muove prevalentemente tramite ruscellamento superficiale ed erosione dei sedimenti piuttosto che per lisciviazione. Quando i sedimenti carichi di fosforo raggiungono fiumi, laghi e estuari, alimentano l'eutrofizzazione — la crescita eccessiva di alghe e cianobatteri. Le fioriture algali, decomponendosi, consumano l'ossigeno disciolto creando zone morte ipossiche dove pesci, invertebrati e vegetazione sommersa non possono sopravvivere. Le fioriture di cianobatteri tossici minacciano ulteriormente gli organismi acquatici e le riserve di acqua potabile.

Questo layer utilizza il dataset NPKGRIDS v1.08 (Nature Scientific Data, University of Minnesota / Global Landscapes Initiative), che fornisce tassi di applicazione di fertilizzanti spazialmente espliciti per 175 classi di colture a livello mondiale, con risoluzione nativa di ~10 km (5 arc-minuti). Viene applicata una frazione di perdita del 15% — che rappresenta la quota stimata di P₂O₅ persa per erosione e dilavamento — per derivare la mappa di inquinamento. L'output viene ricampionato mediante interpolazione bilineare a circa 1,7 km di risoluzione.

---

Metodologia di Calcolo

1. Accesso ai dati — I file NetCDF contenenti i tassi di applicazione di P₂O₅ per coltura (kg P₂O₅/ha/anno) vengono letti da AWS S3 tramite xarray
2. Aggregazione su tutte le classi di colture — I tassi di applicazione vengono sommati su tutte le 175 classi di colture, ottenendo il tasso totale di P₂O₅ per pixel
3. Applicazione della frazione di inquinamento — Si applica una frazione di perdita del 15%:

   P_inquinamento = P2O5rate_totale × 0,15
   

   Questa frazione tiene conto delle perdite di fosforo prevalentemente per erosione del suolo e dilavamento superficiale
4. Interpolazione bilineare — Il raster nativo da ~10 km viene ricampionato a ~1,7 km (upscaling 6×)
5. Visualizzazione — La colormap gnuplot2 con PowerNorm (gamma = 0,4), intervallo da 0 a 1.598 kg/ha

---

Fonti Dati

---

Range e Livelli di Qualità

Invertito = Sì: un valore più alto indica un maggiore inquinamento da fosforo e condizioni peggiori per la biodiversità acquatica.

---

Note Tecniche

• La somma su tutte le 175 classi di colture fornisce il tasso totale di applicazione di P₂O₅ per pixel
• La frazione di perdita del 15% per il fosforo riflette percorsi dominati dall'erosione (rispetto al 50% per l'azoto e al 30% per il potassio)
• L'interpolazione bilineare da ~10 km a ~1,7 km migliora la rappresentazione spaziale
• I tassi reali di perdita variano in base a tipo di suolo, pendenza, intensità delle precipitazioni e pratiche di lavorazione
• I dati si riferiscono all'anno 2020

---

Riferimenti Bibliografici

1. Lu, C. & Tian, H. (2017). "Global nitrogen and phosphorus fertilizer use for agriculture production in the past half century". ESSD, 9(1), 181–192. DOI: 10.5194/essd-9-181-2017
2. Lun, F. et al. (2024). "NPKGRIDS". Nature Scientific Data. https://www.nature.com/articles/s41597-024-04030-4
3. Carpenter, S.R. et al. (1998). "Nonpoint pollution of surface waters with phosphorus and nitrogen". Ecological Applications, 8(3), 559–568.
4. Schindler, D.W. (2006). "Recent advances in the understanding and management of eutrophication". Limnology and Oceanography, 51(1), 356–363.

Responsabile: Claudio Barbieri