Il campionamento è stato realizzato da settembre 2006 a settembre 2007 con cadenza bimestrale su pozzi e piezo-metri presenti nelle due pianure alluvionali. In particola-re, sono stati monitorati 5 punti d’acqua in ciascuna pia-na; nella piana del Sarno è stata campionata prevalente-mente la falda superficiale (soggiacenza pari a 6-36 m), mentre nella piana del Sele è stata campionata acqua pre-valentemente da falde profonde confinate (soggiacenza pari a 90-110 m). Per ogni punto sono stati determinati i parametri di campo (conducibilità elettrica, pH, T) dopo aver spurgato il pozzo o il piezometro per un tempo ne-cessario a campionare l’acqua di circolazione attiva. I campioni di acqua per la determinazione della composi-zione isotopica dell’azoto e ossigeno dei nitrati disciolti sono stati addizionati con cloroformio in modo da inibire l’attività batterica e conservati refrigerati a +4°C. I cam-pioni hanno subito un pre-trattamento in laboratorio pri-ma dell’analisi mediante il sistepri-ma TC/EA-CF-IRMS (pi-rolizzatore accoppiato in flusso continuo ad uno spettro-metro di massa per rapporti isotopici) presso i laboratori dell’ARPA Emilia Romagna.
Sono stati inoltre prelevati campioni di acque sotter-ranee negli stessi punti allo scopo di determinare ioni maggiori ed elementi in tracce mediante cromatografia liquida e spettrometria ad emissione ottica con plasma induttivamente accoppiato (ICP-OES) presso i laboratori dell’ARPA Campania. I risultati relativi alle analisi chi-miche in dettaglio non saranno riportati nel presente lavo-ro.
Contestualmente al campionamento delle acque sot-terranee è stato effettuato anche il campionamento di suo-li in due siti, presso l’Istituto Tecnico Sperimentale per il Tabacco (C.R.A.) a Scafati (Salerno) nella piana del Sar-no e presso l’Azienda Improsta (Eboli, SalerSar-no) nella piana del Sele, allo scopo di determinare il 15N a diverse profondità e nel tempo ed eventualmente correlare tale informazione alla firma isotopica delle corrispondenti ac-que sotterranee. I campioni di suolo sono stati prelevati in
quantità pari a circa un chilogrammo relativamente ad orizzonti significativi identificati nel corso di indagini precedenti mediante un carotatore manuale e conservati a temperatura <-20°C. Le analisi di 15N sono state effet-tuate su sub-campioni di suolo essiccati, setacciati a 0.25 μm e omogeneizzati mediante il sistema EA-IRMS (ana-lizzatore elementale accoppiato in flusso continuo con uno spettrometro di massa per rapporti isotopici) presso il laboratorio CIRCE della Seconda Università di Napoli.
Risultati e discussione
Acque sotterranee
Le analisi chimiche effettuate sui 5 punti d’acqua nella piana del Sarno evidenziano una mineralizzazione molto accentuata, rilevata da un valore medio della conducibili-tà elettrica specifica di 1443 μS/cm, con un minimo di 892 μS/cm misurato presso il pozzo Mariniello Officine di Poggiomarino ed un massimo di 2070 μS/cm misurato presso il Pozzo CRA di Scafati.
La durezza totale misurata presso i 5 pozzi è media-mente pari a 590 mg/L di CaCO3, con un valore minimo di 420 mg/L di CaCO3, misurato presso il pozzo Mari-niello Officine di Poggiomarino ed un massimo di 750 mg/L di CaCO3, misurato presso il Pozzo CRA di Scafati.
I parametri di base e gli addizionali, utilizzati ai fini della classificazione dello stato chimico delle acque, non risultano caratterizzati da valori elevati di concentrazione, ad eccezione dei nitrati.
Il valore medio della concentrazione dei nitrati nei 5 punti è pari a 59 mg/L, ma analogamente a quanto regi-strato nell’ambito della rete di monitoraggio dell’ARPA Campania si riscontrano valori sensibilmente diversi nei 5 pozzi: i pozzi CRA, Conservificio Romano e Turano di Scafati hanno fatto registrare concentrazioni medie di ni-trati molto elevate, rispettivamente di 89.8 mg/L, 72.6 mg/L e 148 mg/L, quindi ben al di sopra del limite nor-mativo di 50 mg/L; i pozzi Mariniello Officine di Pog-giomarino e del conservificio Raimo presentano invece concentrazione medie di nitrati pari a 14 mg/L e 21 mg/L, rispettivamente.
Dalle analisi isotopiche sui nitrati, si osserva che i va-lori di 18O-NO3- variano tra 3.7 ‰ e 20.0 ‰ con una media di 10.8 ± 4.1 ‰, mentre il 15N-NO3- varia tra 3.3‰ e 15.7 ‰, con un valore medio di 6.9 ± 3.5 ‰. In particolare, dalla relazione tra il 15N-NO3- e il 18O-NO3
-si può dedurre (Figura 1) che le acque di falda della piana del Sarno hanno una marcatura isotopica tipica del nitrato presente nelle acque di falda e dovuta al processo di nitri-ficazione di fertilizzanti azotati (Kendall & Aravena, 2000). Solo in alcuni pozzi (consorzio Romano) i nitrati disciolti sembrano avere un’origine prevalentemente or-ganica, quindi legata probabilmente a perdite da fosse settiche, fognature e simili, essendo pressoché assente l’allevamento zootecnico in piana Sarno (di Meo et alii 2004). I picchi che si osservano nel 18O-NO3- sono
pro-babilmente dovuti ad un campionamento effettuato subito dopo l’applicazione di fertilizzanti azotati al suolo.
Figura 1. Diagramma 18O- 15N relativo ai nitrati disciolti nelle acque sotterranee della piana del Sarno. Nel diagramma sono riportati gli intervalli caratteristici delle diverse sorgenti di ni-trati.
Figure 1. 18O- 15N diagram for the nitrates measured in the
Sarno alluvial Plain groundwater. In the diagram the ranges of different sources of nitrates are also reported.
Le analisi chimiche effettuate sui 5 punti d’acqua nel-la piana del Sele evidenziano una mineralizzazione mag-giore di quanto rilevato nell’ambito del monitoraggio dell’ARPA Campania condotto presso i punti della rete. Il valore medio della conducibilità elettrica specifica è di 734 μS/cm, con un minimo di 657 μS/cm misurato presso il Pozzo dell’Azienda Agricola Fasanella di Battipaglia ed un massimo di 802 μS/cm misurato presso il Pozzo dell’Azienda Improsta di Eboli.
La durezza totale misurata presso i 5 pozzi è media-mente pari a 371 mg/L di CaCO3.
I parametri di base e gli addizionali, utilizzati ai fini della classificazione dello stato chimico delle acque, non risultano caratterizzati da valori elevati di concentrazione, ad eccezione dei nitrati. Il valore medio della concentra-zione dei nitrati nei 5 punti è pari a 37 mg/L, con valori sensibilmente diversi nei pozzi: il pozzo dell’Azienda Improsta di Eboli presenta una concentrazione media dei nitrati pari a 58.6 mg/L, il pozzo dell’Azienda Agricola Fasanella fa registrare una concentrazione media di nitrati pari a 16.4 mg/L, il pozzo del Kartodromo del Sele di Battipaglia una concentrazione di 34.6 mg/L, il pozzo presso il Consorzio la Terra degli Orti presenta una con-centrazione media di 21.7 mg/L, ed il pozzo nell’Istituto Agrario ha una concentrazione media pari a 21.0 mg/L. Le concentrazioni relativamente basse di nitrati misurate nella piana del Sele, e comunque inferiori ai limiti fissati
per legge, sono probabilmente dovute al campionamento della falda profonda, che quindi risulta essere influenzata meno direttamente di quella superficiale, dagli spandi-menti al suolo di fertilizzanti, come invece accade nella piana del Sarno.
Dalle analisi isotopiche sui nitrati (Figura 2), in piana del fiume Sele si osserva che i valori di 18O-NO3- varia-no tra 5.2 ‰ e 24.8 ‰ con una media di 10.0 ± 4.6 ‰, mentre il 15N-NO3- varia tra 2.5‰ e 14.6 ‰, con un va-lore medio di 5.2 ± 2.6 ‰.
In particolare, dall’osservazione della relazione tra il
15N-NO3- e il 18O-NO3-le acque sotterranee campionate nella piana del Sele presentano nitrati dovuti all’applicazione di fertilizzanti azotati al suolo. Non si riscontrano valori indicativi di inquinamento da spandi-menti di liquami o perdita da fosse settiche e/o fognature.
Figura 2. Diagramma 18O- 15N relativo ai nitrati disciolti nelle acque sotterranee della piana del Sele. Nel diagramma sono ri-portati gli intervalli caratteristici delle diverse sorgenti di nitrati.
Figure 2. 18O- 15N diagram for the nitrates measured in the
Sele alluvial Plain groundwater. In the diagram the ranges of different sources of nitrates are also reported.
Suoli
In Figura 3 sono riportati i valori medi di 15N relativi all’orizzonte più superficiale nei due siti sperimentali mi-surati nel tempo, dal 22/09/06 al 23/11/07.
In entrambi i siti si osserva un andamento piuttosto costante nel tempo dei valori di 15N, sebbene i campioni di suolo prelevati presso il sito di Eboli risultino più ar-ricchiti rispetto ai campioni prelevati presso il sito di Sca-fati, con valori medi pari a 6.6±0.3 ‰ e 4.1±0.4 ‰, ri-spettivamente.
In Figura 4 sono riportati i valori di 15N misurati nel sito di Scafati e nel sito di Eboli a diverse profondità dal piano campagna.
Figura 3. Valori medi di 15N misurati negli orizzonti superfi-ciali dei siti sperimentali di Eboli e Scafati. Le barre di errore rappresentano la deviazione standard dei valori misurati.
Figure 3. Average 15N values measured in the surficial horizon
of the experimental sites of Eboli and Scafati. The error bars depict the standard deviation of measured values.
Nel sito di Scafati, indisturbato, i valori misurati di
15N tendono ad arricchirsi nell’isotopo più pesante con l’aumentare della distanza dal piano campagna. In parti-colare, si osserva un picco nell’arricchimento fino ad una profondità media di 60 cm, da 3.9±0.6 ‰ a 6.8±0.3 ‰ e da 4.5±0.7 ‰ a 7.8±1.5 ‰ in due campagne di campio-namento (settembre e ottobre 1007). In entrambe le cam-pagne si osserva un debole decremento nell’orizzonte più profondo (circa 90 cm dal p.c.). Durante il campionamen-to di febbraio 2007 il 15N misurato tende ad arricchirsi all’aumentare della distanza dal piano campagna senza che si osservino picchi di arricchimento nel profilo di suolo; i valori variano da 4.5±0.3 ‰ nell’orizzonte più superficiale a 6.0±0.0 ‰ nello strato più profondo.
I valori misurati negli strati superficiali sono tipici per ecosistemi temperati e l’aumento osservato del 15N lun-go il profilo di suolo è il risultato del frazionamento iso-topico durante la decomposizione e la rimozione del car-bonio inorganico depleto attraverso le piante, i batteri, la lisciviazione (Boeckx et alii, 2005), tipici di suoli ben drenati quali quelli del sito in esame.
I valori di 15N misurati nei suoli prelevati presso il sito di Eboli a diverse profondità dal piano campagna, mediamente più arricchiti rispetto al sito di Scafati, ten-dono a rimanere piuttosto costanti lungo tutto il profilo di suolo, con un valore medio di 6.7±0.5 ‰, probabilmente dovuto al fatto che il campo in cui sono stati prelevati i campioni è sottoposto a pratiche agricole, ed in particola-re all’aratura.
Dall’analisi isotopica dell’azoto totale nei suoli delle due piane alluvionali si può ipotizzare un contributo del suolo all’azoto nitrico presente nelle acque di falda, seb-bene non è possibile concludere che ci sia una relazione tra l’azoto totale misurato nel suolo e il nitrato presente in falda.
Figura 4. Valori di 15N misurati nel sito di Scafati e nel sito di Eboli a diverse profondità dal piano campagna.
Figure 4. 15N values measured in the sites of Eboli and Scafati at increasing depths from the soil surface.
Conclusioni
L’utilizzo di metodologie isotopiche accoppiate a prospe-zioni geochimiche per l’individuazione di fonti di inqui-namento da nitrati in due pianure alluvionali della regione Campania ha evidenziato che la maggior parte dei cam-pioni analizzati mostra contaminazione da nitrati nelle acque sotterranee di origine mista inorganica–organica. Soltanto in piana del fiume Sarno, alcuni campioni mo-strano una firma isotopica di natura organica legata pro-babilmente al non corretto collettamento degli scarichi fognari e/o derivante da allevamenti e spargimenti al suo-lo di concimi provenienti dalle attività dell’allevamento.
In considerazione dell’importanza di questi temi l’ARPA Campania ha realizzato un proprio laboratorio di Isotopia Ambientale recentemente allestito presso il Di-partimento Tecnico ARPAC di Benevento, attrezzato con strumentazioni per la realizzazione di analisi chimico – isotopiche su tutte le matrici ambientali oltre che sugli alimenti.
Ringraziamenti
La Ricerca è stata eseguita dall'Agenzia Regionale
Prote-zione Ambientale Campania (ARPAC) con finanziamen-to della Regione Campania nell'ambifinanziamen-to del Programma Interrengionale «Agricoltura e Qualità, Misura 5: Suoli e Vulnerabilità all'inquinamento da nitrati di origine agrico-la».
Si ringraziano: il dott. Pietro Mainolfi Responsabile del Laboratorio di Isotopia Ambientale dell'ARPAC, i colleghi ARPAC del Dipartimento Tecnico e dei Servizi Territoriali di Salerno che hanno eseguito il campiona-mento le analisi chimico-fisiche del progetto di Ricerca, il Dott. Michele Bianco Dirigente del SeSIRCA della Re-gione Campania, i Dottori Angelo Basile e Roberto De Mascellis dell'Istituto per i Sistemi Agricoli e Forestali del Mediterraneo (ISAFoM) del CNR, il dott. Renato Contillo del Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazio-ne in Agricoltura (CRA), i Dottori Roberto Sogni e An-drea Dadomo dell'Arpa Emilia-Romagna, il prof. Antonio D'Onofrio Direttore del Dipartimento di Scienze Ambien-tali della “Seconda Università di Napoli”, il prof. Fabio Terribile del Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e dell'Ambiente dell’ Università “Federico II” di Napoli.
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