Capitolo 5
5. PRESENTAZIONE, ELABORAZIONE E INTERPRETAZIONE DEI DATI
5.1 Regime pluviometrico durante il periodo di studio
Quando si effettua uno studio idrogeochimico, basandosi su più campionamenti distribuiti su un anno idrologico, si deve tener conto del regime pluviometrico che ha caratterizzato l’anno stesso per poter stabilire l’influenza degli afflussi sui punti d’acqua in analisi.
A tale scopo sono state scelte tre stazioni pluviometriche ubicate a diverse quote (figura 5.1) delle quali sono stati reperiti i dati di pioggia relativi al periodo giugno 2007-giugno 2008. La stazione La Ferruccia, gestita dall’Ufficio Idrografico, è localizzata a circa 5 km a sud della discarica ad un quota di 45 m s.l.m.; le altre due stazioni Acquerino (gestita dall’ARSIA) e Baggio (gestita dall’Ufficio Idrografico) sono localizzate a nord della discarica, ad una quota rispettivamente di 950 e 498 m s.l.m..
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Nel periodo considerato le precipitazioni totali nella stazione pluviometrica La Ferruccia sono state di circa 942 mm; i mesi più piovosi sono stati agosto 2007 e gennaio ed aprile 2008 (figura 5.2). Si può ragionevolmente assumere che il campionamento di dicembre sia rappresentativo di condizioni di magra mentre quello di maggio di condizioni di morbida. Infatti, i 599 mm di pioggia ben distribuiti nell’arco temporale marzo-maggio hanno favorito una ricarica idrica nel sottosuolo, mentre i 380 mm di pioggia caduti tra settembre ed in inizio dicembre, con regime di discontinuità, non dovrebbero aver influenzato in maniera significativa il deflusso delle acque sotterranee.
Figura 5.2: Piogge giornaliere nel periodo giugno 2007- giugno 2008 (pluviometro La Ferruccia,
Agliana-PT)
L’andamento delle precipitazioni nelle altre due stazioni prese in esame conferma le considerazioni precedentemente esposte relativamente alle condizioni di magra e di morbida. Per quanto riguarda i dati pluviometrici relativi alla stazione di Baggio si è avuto un quantitativo di piogge, nell’anno considerato, pari a circa 1.363 mm; in figura 5.3 viene riportato anche l’andamento delle precipitazioni relativamente al mese di luglio 2008 poiché il 12 di tale mese è stata effettuata la seconda campagna di campionamento delle sorgenti utilizzate per la caratterizzazione isotopica delle acque di infiltrazione.
Capitolo 5
Figura 5.3: Piogge giornaliere nel periodo giugno 2007- giugno 2008 (pluviometro Baggio-PT)
Per la stazione di Acquerino le precipitazioni nel periodo considerato (giugno2007/ giugno 2008) sono state di circa 1.754 mm (figura 5.4).
Figura 5.4: Piogge giornaliere nel periodo giugno 2007-giugno 2008 (pluviometro Acquerino,
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5.2 Piezometria
Nell’ambito del presente studio sono state eseguite due campagne piezometriche, a dicembre ’07 e maggio ’08, con lo scopo di ottenere una rappresentazione della superficie piezometrica relativa alle acque sotterranee circolanti nell’orizzonte limo-sabbioso-ghiaioso, presente tra le profondità di 10 ed 11 metri circa dal piano campagna (vedi figura 3.12 al capitolo 3). I dati relativi ai livelli piezometrici sono riportati in tabella 5.1.
Livelli piezometrici (m.sl.m) Codice
campione Tipo punto d'acqua
Profondità (m) Quote p.c. (m) dic-07 mag-08 AfPz1 piezometro 15.0 41.26 40.63 40.62 AfPz2 piezometro 15.0 41.72 40.38 40.62 AfP1 piezometro 15.0 42.02 36.73 36.65 AfP2 piezometro 15.0 41.05 39.88 40.24 AfP3 piezometro 13.0 41.76 40.18 39.98
AG1 pozzo anelli 12.0 41.88 40.80 40.50
AG2 pozzo anelli 20.6 42.70 40.58 41.05
AG3 pozzo anelli 7.20 41.72 40.04 41.00
AG3bis* pozzo trivellato 50.0 41.72 - -
AG4* pozzo trivellato - 42.70 - -
AG5* pozzo trivellato 42.0 43.30 - -
AG6* pozzo trivellato - 42.20 - -
AG7 pozzo 10.5 43.70 42.73 42.63
AG8* pozzo trivellato 40.0 42.76 - -
AG9 pozzo 6.5 43.90 42.96 42.90
AG10 pozzo 10.0 41.65 40.58 40.79
AG11* pozzo 6.0 42.60 - -
As1* corso d'acqua (Acqualunga) - - - -
As2* corso d'acqua (Acqualunga) - 43.16 40.34 40.87
As3* corso d'acqua (Acqualunga) - - - -
As4* corso d'acqua (Settola) - 41.69 40.12 42.32
As5* corso d'acqua (Settola) - 42.60 - -
As6* corso d'acqua (Brana) - - - -
F1* corso d'acqua - 43.80 42.80 42.78 F2* corso d'acqua - 44.70 42.22 42.14 F3* corso d'acqua - 45.20 41.87 41.83 F4* corso d'acqua - 44.20 41.05 42.97 C2* pozzo percolato 6.0 44.73 41.45 44.73 C4* pozzo percolato 7.3 45.85 40.88 45.85 C5* pozzo percolato 6.5 44.13 41.32 44.13
* non utilizzati per la ricostruzione della superficie piezometrica Tabella 5.1: Livelli piezometrici dei punti campionati.
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Sempre in tabella 5.1 sono presenti le profondità dei pozzi e le quote del piano campagna ottenute sia dalla carta tecnica 1:2.000 della regione Toscana [www.rete.toscana.it], sia dalle quotature effettuate nell’ambito del Piano di Caratterizzazione.
La realizzazione delle carte piezometriche è avvenuta mediante l’ausilio del software Surfer versione 8.0, utilizzando come metodo di interpolazione dei dati il Kriging. I dati di input del programma consistono nelle coordinate in Gauss-Boaga dei punti campionati e del livello d’acqua riferito al livello del mare. I dati di output sono costituiti da un grid rappresentativo della spazializzazione dei dati puntuali;. sono infine costruite le isolinee congiungenti tutte le celle del grid aventi uguale quota piezometrica, ottenendo così le isopieze.
Gli elaborati grafici riguardanti la piezometria, relativa ai due periodi di campionamento, sono riportati nelle figure 5.5 e 5.6. Come si può osservare dalle figure stesse, in alcune zone l’andamento delle isopieze è presunto a causa della mancanza di punti di misura.
Riferendosi alla zona a nord del sito di discarica e dell’area industriale, in entrambe le campagne si individua una naturale direzione di flusso della falda dai quadranti settentrionali verso quelli meridionali, con gradiente medio di circa 0.7%. In prossimità del sito di discarica, ed in particolar modo in corrispondenza dell’area industriale ad essa adiacente, si verifica invece una depressione piezometrica rilegabile agli emungimenti delle stesse attività industriali; ciò determina inversioni di flusso ed un aumento dei gradienti fino a valori di circa 2%. Tali emungimenti sono effettuati per mezzo di pozzi aventi nella maggior parte dei casi una profondità superiore ai 20 metri. Il fatto che vi sia un’influenza sui carichi piezometrici dell’orizzonte acquifero più superficiale (tra i 10 e gli 11 metri di profondità) è indice di una connessione idraulica tra i vari orizzonti permeabili, la quale può essere o naturale, o artificiale per la presenza di multi-fenestrature dei pozzi. Benché le informazioni stratigrafiche disponibili riguardino soltanto la zona
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immediatamente a ridosso della discarica, si presume che detta connessione sia favorita dalle caratteristiche tecniche dei pozzi e non dalle condizioni idrogeologiche, vista la presenza di uno strato argilloso con permeabilità di circa 10-10 m/s al disotto dell’acquifero preso in esame.
Confrontando le carte relative alle due campagne, si può notare che nella campagna di maggio in una limitata zona a sud si ha una relativa risalita dei livelli piezometrici, in accordo quindi con una risposta alle ricariche determinate dalle precipitazioni del periodo invernale-primaverile. Nelle rimanenti zone i livelli rimangono in alcuni casi stabili ed in altri subiscono addirittura una significativa diminuzione; ciò testimonia che su buona parte dell’area indagata non sono tanto i regimi pluviometrici a governare gli andamenti piezometrici, bensì gli emungimenti dell’area industriale.
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Figura 5.6: Carta piezometrica di maggio.
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5.3 Parametri chimico-fisici
Nella tabella 5.2 sono riportati i parametri chimico fisici determinati in situ nelle due campagne di campionamento effettuate nella zona di studio; i dati riguardanti le sorgenti sono invece riportati in tabella 5.8.
Temperatura (°C) pH Conducibilità elettrica (µS/cm (25°C) Alcalinità (meq/l HCO3-) Codice
campione Tipo punto d'acqua Profondità
dic-07 mag-08 dic-07 mag-08 dic-07 mag-08 dic-07 mag-08 AfPz1 piezometro 15.0 13.8 15.5 6.96 7.42 885 898 5.3 6.3 AfPz2 piezometro 15.0 - 15.5 - 7.06 - 731 - 4.7
AfP1 piezometro 15.0 15.8 16.4 6.66 6.68 1181 1183 7.8 8.8 AfP2 piezometro 15.0 14.8 16.1 6.77 7.01 917 686 4.7 5.1 AfP3 piezometro 13.0 14.9 15.3 6.86 6.70 729 522 5.2 3.9
AG1 pozzo anelli 12.0 14.5 16.2 7.02 7.48 933 959 6.6 7.0
AG2 pozzo anelli 20.6 10.4 18.0 6.76 7.08 1061 995 7.8 7.5
AG3 pozzo anelli 7.20 13.8 15.8 6.96 7.20 990 981 7.2 7.3
AG4 pozzo trivellato n.n 13.8 17.2 6.73 7.15 723 568 4.4 3.7
AG5 pozzo trivellato 42.0 14.9 19.0 7.10 7.56 627 576 4.5 4.3
AG6 pozzo trivellato n.n. 17.0 17.7 6.75 7.01 871 830 7.4 7.3
AG7 pozzo 10.5 13.4 16.3 7.11 7.34 874 843 4.7 5.0
AG8 pozzo trivellato 38.0 11.5 18.1 7.16 6.94 1117 1058 8.7 8.6
AG9 pozzo 6.50 14.6 18.5 7.09 7.59 809 745 5.2 5.1
AG10 pozzo 10.0 n.c 16.8 n.c. 7.18 n.c. 1074 n.c. 6.0
As1 corso d'acqua 6.00 8.70 26.3 7.60 7.86 590 613 4.0 3.5
As2 corso d'acqua - 9.40 21.8 7.15 7.11 598 584 4.1 3.5
As3 corso d'acqua - 10.2 19.0 7.75 7.73 573 578 3.7 3.6
As4 corso d'acqua - 9.20 23.6 7.66 7.72 714 654 4.9 4.5
As5 corso d'acqua - 9.60 23.0 7.55 7.74 711 649 4.7 4.6
As6 corso d'acqua - 9.30 26.5 7.59 8.22 589 515 3.8 3.4
C5 pozzo percolato 6.50 16.5 18.0 6.84 6.67 3440 2310 33 24
n.n.: non nota; n.c.: non campionato
Tabella 5.2: Parametri chimico-fisici dei punti campionati nella zona di discarica.
Relativamente alla zona di discarica, dalle misure effettuate, si può osservare che le acque superficiali e sotterranee presentano una conducibilità elettrica relativamente contenuta. In particolare per le prime si registrano valori nell’intervallo 570-720 μS/cm mentre per le seconde si rilevano valori compresi tra 520 μS/cm e 1.200 μS/cm circa. Il percolato (C5) mostra una conducibilità
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elettrica intorno a 3.400 μS/cm nella prima campagna e di 2.310 μS/cm nella seconda; tali valori, pur essendo nettamente distinti rispetto a quelli dei punti d’acqua, risultano comunque relativamente bassi se confrontati con quelli tipici di percolati di discariche in coltivazione, dove tale parametro può raggiungere valori maggiori anche a 60.000 μS/cm [Doveri et al., 2008a; Raco et al., 2007]. È inoltre da evidenziare come il percolato mostri una diminuzione di circa 1.090 μS/cm da dicembre a maggio. Una simile variazione è molto probabilmente da ricondurre all’infiltrazione di acque piovane favorita dall’assenza di un sistema di impermeabilizzazione della superficie del sito di stoccaggio. Per gli altri punti d’acqua questo processo di diluizione legato alle acque di ricarica del periodo invernale risulta meno evidente e riguarda un numero limitato di piezometri e pozzi (AfP2, AfP3, AG4).
I dati di pH sono abbastanza omogenei, oscillando tra 6.66 e 7.75 per la campagna di dicembre e tra 6.67 e 8.22 per quella di maggio; i valori più alti sono in entrambi i casi quelli delle acque superficiali. Il percolato assume valori di pH inferiori rispetto ai percolati in fase metanigena [Christensen et al., 1989; Kjeldsen et al., 2002], a causa dell’età della discarica e della diluizione da parte delle acque piovane.
L’alcalinità risulta minore nei campioni a più bassa conducibilità elettrica, ovvero nei corsi d’acqua superficiali, mentre assume i valori più elevati nel percolato, pari a 33 e 24 meq/l rispettivamente a dicembre e a maggio; anche in questo caso si osserva, a maggio, una diminuzione del parametro considerato a causa della diluizione con le acque piovane.
Capitolo 5
5.4 Composizione chimica
Prima di eseguire la classificazione delle acque è opportuno verificare la qualità dei dati analitici ottenuti. Il metodo utilizzato è quello che si basa sul principio dell’elettroneutralità delle soluzioni. Tuttavia è utile ricordare che il bilanciamento tra gli anioni ed i cationi è una condizione necessaria ma non sufficiente a provare l’attendibilità di un’analisi chimica. Infatti, quando un catione ed un anione prevalgono nettamente sugli altri, il bilanciamento ionico dipende essenzialmente dalla qualità delle determinazioni di queste due specie chimiche. In teoria la somma degli anioni in meq/l dovrebbe coincidere esattamente alla somma dei meq/l dei cationi. In pratica per gli inevitabili errori propri delle procedure analitiche questo non avviene [Rovere Massarani, 1987]. La deviazione percentuale dalla coincidenza è detta sbilanciamento. Esso generalmente viene definito nel modo seguente:
sbilanciamento % = 100 * (( Σanioni - Σcationi) / ( Σanioni + Σcationi))
In prima approssimazione si considerano “accettabili” quelle analisi che presentano valori di sbilanciamento compresi entro ± 5%. Come si può osservare dalle tabelle 5.3 e 5.4, dove si riportano i risultati in mg/l e gli sbilanciamenti %, è presente un solo campione (As4, relativo alla seconda campagna) che supera il valore del 5%; su alcuni parametri le analisi sono state ripetute ma lo sbilanciamento assume comunque un valore pari a 5.61.
Si fa presente che il campione AfPz2 di Dicembre’07 non è riportato nella tabella 5.3 poiché, come è emerso da un confronto generale con gli altri punti d’acqua e con il percolato sia sulla chimica sia sugli isotopi, questo campione non è da ritenersi totalmente rappresentativo di un’acqua sotterranea della zona. Di fatto, i relativi dati isotopici e chimici sono risultati “anomali” nel contesto idrochimico-isotopico analizzato e ciò è verosimilmente dovuto ad un’influenza da parte delle acque utilizzate durante le operazioni di esecuzione del foro, terminate circa una settimana prima rispetto alla campagna di Dicembre’07.
Codice campione Data Na + (mg/l) K + (mg/l) Ca 2+ (mg/l) Mg 2+ (mg/l) (mg/l) NH4+ Cl -⎯
(mg/l) (mg/l) NO3- (mg/l) SO42- (mg/l) NO2- HCO(mg/l) 3- (mg/l) COD Sbil. (%)
AfPz1 6/12/07 63.6 0.77 68.3 32.5 0.03 53.9 0.25 94.1 <0.02 325 <4 -0.36 AfP1 6/12/07 56.3 8.46 150 40.3 0.05 43.6 0.25 198 <0.02 473 29 -1.35 AfP2 6/12/07 41.2 1.90 90.6 36.9 0.66 92.4 0.25 92.6 0.07 289 <4 -0.92 AfP3 6/12/07 62.0 0.27 50.2 28.2 0.02 32.1 <0.25 70.8 0.04 316 5 0.21 As1 6/12/07 29.7 3.92 65.4 13.3 2.53 32.0 15.0 38.5 0.69 244 13 0.57 As2 6/12/07 30.4 4.54 65.9 13.0 2.54 33.2 15.8 38.3 0.56 250 17 1.29 As3 6/12/07 28.1 4.96 68.8 10.0 1.19 31.9 22.9 32.8 0.97 226 10 -0.05 As4 6/12/07 36.2 5.89 79.5 15.5 4.32 44.3 14.3 43.0 0.90 296 10 0.21 As5 6/12/07 38.4 6.07 77.3 15.5 4.65 44.3 14.3 44.1 0.27 287 21 -0.84 As6 7/12/07 27.3 5.84 69.1 9.4 0.62 33.4 19.6 31.0 0.24 234 <4 0.47 AG1 6/12/07 49.3 2.84 98.8 33.5 0.01 42.1 21.2 89.1 <0.02 404 <4 -0.89 AG2 7/12/07 42.7 30.3 123 29.4 0.01 43.7 41.8 63.7 <0.02 473 7 -0.93 AG3 7/12/07 78.3 12.7 78.7 34.4 0.02 57.8 18.1 56.7 <0.02 439 <4 0.91 AG4 7/12/07 56.8 6.09 51.6 22.3 0.02 31.6 73.5 35.9 <0.02 265 <4 0.38 AG5 7/12/07 121 0.65 9.24 10.4 0.11 72.8 0.25 3.48 0.06 276 <4 0.06 AG6 7/12/07 39.6 6.71 101 30.2 0.01 29.3 2.2 57.1 <0.02 451 <4 0.78 AG7 7/12/07 47.8 10.1 93.4 19.9 0.01 54.0 93.0 50.7 <0.02 287 7 0.99 AG8 14/12/07 65.9 3.40 91.6 50.8 0.02 40.8 0.51 105 0.04 525 <4 1.04 AG9 14/12/07 46.0 46.1 66.9 14.8 0.02 60.8 8.50 40.7 <0.02 317 <4 1.18
AG10 Non campionato
C5 6/12/07 63.0 26.9 136 91.8 315 66.6 0.25 17.6 0.04 1983 340 -0.72 Tabella 5.3: Composizione chimica dei punti campionati a dicembre.
Codice campione Data Na + (mg/l) K + (mg/l) Ca 2+ (mg/l) Mg 2+ (mg/l) (mg/l) NH4+ Cl
-(mg/l) (mg/l) NO3- (mg/l) SO42- (mg/l) NO2- HCO(mg/l) 3- (mg/l) COD Sbil. (%) AfPz1 26/05/08 73.1 0.57 65.7 34.8 0.04 47.5 0.62 86.2 <0.02 386 <4 0.14 AfPz2 27/05/08 18.9 0.36 95.6 17.4 0.03 40.6 0.97 77.6 <0.02 287 <4 2.21 AfP1 26/05/08 64.4 4.67 116 43.7 0.09 31.9 1.10 196 0.05 535 <4 4.85 AfP2 26/05/08 22.7 8.98 67.5 20.1 13.9 44.5 <0,25 24.6 0.03 313 110 -1.45 AfP3 27/05/08 32.2 0.44 41.2 20.8 0.03 25.3 0.24 49.2 <0.02 238 <4 3.59 As1 27/05/08 35.1 7.50 53.9 12.5 1.65 32.4 23.9 39.6 0.08 214 18 0.24 As2 27/05/08 35.3 8.53 55.5 13.3 2.44 33.1 25.5 40.0 0.27 210 14 -1.60 As3 27/05/08 35.1 8.39 58.5 11.3 2.60 35.5 29.0 34.0 0.03 220 11 -0.24 As4 27/05/08 46.1 8.35 58.0 12.9 0.86 49.3 22.0 32.5 0.76 276 19 5.61 As5 27/05/08 46.3 8.12 55.4 12.5 4.88 47.7 22.2 32.2 0.13 281 17 4.65 As6 27/05/08 27.9 5.68 56.8 8.3 1.00 29.9 12.6 28.7 0.07 209 9 0.84 AG1 26/05/08 52.7 1.79 95.9 35.3 0.20 44.2 22.6 90.4 0.05 429 <4 1.68 AG2 26/05/08 37.2 28.2 111 25.7 0.13 38.7 46.4 69.5 0.12 458 <4 3.13 AG3 26/05/08 66.7 11.7 82.5 30.6 0.04 54.7 18.3 48.5 0.03 447 <4 1.11 AG4 27/05/08 49.8 2.72 29.3 17.0 0.08 29.6 36.6 23.8 0.76 226 <4 4.49 AG5 27/05/08 101 0.24 6.7 10.0 0.09 55.0 <0,25 2.86 0.05 260 <4 2.70 AG6 27/05/08 34.3 7.24 93.4 30.0 0.06 29.9 1.88 60.4 <0.02 443 <4 2.53 AG7 26/05/08 43.8 8.59 89.3 21.1 0.03 43.8 64.6 49.9 0.04 305 5 -0.83 AG8 27/05/08 65.3 2.67 84.8 53.2 0.03 37.9 0.62 97.3 <0.02 525 <4 0.13 AG9 26/05/08 39.2 46.4 64.2 15.2 8.49 47.0 11.4 43.5 <0.02 311 <4 -2.46 AG10 26/05/08 39.1 23.2 92.7 26.5 0.04 43.2 48.6 54.0 0.04 362 <4 -0.90 C5 27/05/08 47.6 13.1 173 79.4 102 29.5 <0,25 3.83 0.04 1458 56 2.76
Capitolo 5
Per la classificazione dei punti d’acqua è stato utilizzato il diagramma di Piper (figura 5.7), che nasce come evoluzione di una rappresentazione triangolare dei dati analitici, separata per i cationi e gli anioni, a cui viene aggiunta una rappresentazione di sintesi su un diagramma a forma di losanga. Per costruire il grafico si inseriscono i valori dei singoli punti, espressi in percentuale (i valori percentuali sono calcolati dal rapporto tra i meq/l dei singoli anioni, o cationi, e i meq/l ottenuti dalla somma di tutti gli anioni, o cationi), nei due diagrammi triangolari; da questi, i punti si proiettano nella losanga per mezzo di rette passanti per i punti stessi e parallele ai lati esterni dei triangoli. Il punto d’incontro delle due rette nella losanga è rappresentativo del chimismo dell’acqua analizzata.
Figura 5.7: Facies geochimiche ricavabili dal diagramma di Piper. [Fonte: Civita, 2005]
Nel diagramma binario K+ vs Na+ (figura 5.8) ed in quello di Piper di figura
5.9, sono riportati i punti d’acqua a partire dai dati di composizione chimica relativi alle due campagne (tabelle 5.3 e 5.4). Per tutti i punti analizzati si osserva una prevalenza del bicarbonico sugli altri anioni, mentre da un punto di vista cationico si passa da acque a calcio prevalente ad acque intermedie
Capitolo 5
calcio-magnesiache, calcio-sodiche e calcio-magnesio-sodiche. In particolare, si possono individuare le seguenti facies idrochimiche:
1. facies bicarbonato calcica, a cui appartengono la quasi totalità di acque
di scorrimento superficiale (As1, As2, As3, As6, As4 e As5 nella prima campagna) e buona parte di quelle sotterranee (AfP2, AfP1, AG1, AG2, AG6, AG7, AG10 e AfPz2 nella seconda campagna);
2. facies bicarbonato sodica, rappresentata soltanto dalle acque del pozzo
profondo AG5;
3. facies bicarbonato calcio-magnesiaca riguardante i due campioni di
percolato (C5);
4. facies bicarbonato calcio-sodica relativa alle acque superficiali (As4 e As5
della campagna di maggio) e quelle del pozzo (AG9);
5. facies calcio-magnesio-sodica a cui appartengono le acque dei piezometri
(AfP3 e AfPz1) e dei pozzi (AG3 e Ag4).
Benché non si assista ad una vero e proprio cambio di facies idrochimica, tra la prima e la seconda campagna alcuni punti d’acqua nel diagramma mostrano una variazione significativa, a testimonianza di una loro suscettibilità alle ricariche stagionali. Tali variazioni sono maggiormente evidenti esaminando nel dettaglio la tabella dei risultati, così come osservando i vari diagrammi di figura 5.10 in cui i vari parametri chimici considerati sono espressi in concentrazioni assolute. In generale si rilevano acque più diluite nella campagna di maggio 2008, ovvero a seguito della stagione piovosa. Uno dei punti che mostra la maggiore variabilità idrochimica tra i due periodi risulta essere il percolato (C5) e ciò trova giustificazione nella mancanza di una impermeabilizzazione del sito di stoccaggio.
La presenza di un discreto numero di acque che si discostano dalla composizione bicarbonato-calcica verso quelle bicarbonato calcio-sodica e bicarbonato calcio-magnesio-sodica è con ogni probabilità indicativa di significativi fenomeni di scambio ionico con i terreni a prevalente contenuto argilloso rintracciabili in zona. I suoli argillosi (carichi negativamente alla
Capitolo 5
superficie) possono infatti accettare, da acque ricche in calcio e magnesio, tali elementi e nello stesso tempo liberare sodio.
La netta composizione bicarbonato alcalina del campione AG5 sembra invece doversi ricondurre alla litologia con cui ha interagito l’acqua. Di fatto vista la profondità di questo pozzo, così come i contenuti isotopici analizzati nelle sue acque (vedi § 5.5), i campioni AG5 sono da ritenersi rappresentativi di una circolazione idrica sotterranea che si sviluppa nell’acquifero principale dell’apparato conoide del Fiume Ombrone. Dal momento che in questo bacino idrografico affiorano litologie prevalentemente arenacee e considerato che i loro prodotti d’erosione costituiscono in gran parte il suddetto conoide è del tutto plausibile che il chimismo rilevato per l’AG5 sia prevalentemente determinato da idrolisi di minerali silicatici [Marini & Ottonello, 1997]; non si esclude inoltre che a contribuire a questo tipo di composizione possano aver giocato fenomeni di scambio ionico.
Figura 5.8 Diagramma binario K+ vs Na+.
K+ vs Na+
dic e m bre '07 m a ggio '08
AG2 AG3 AG5 AG9 C5 AG2 AG3 AG5 AG9 AG10 C5 0 0 .5 1 1.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Na+ (meq/l) K + (m eq /l)
c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
As 1 As 2 As 3 As 4 As 5 As 6 AfPz1 AfP1 AfP2 AfP3 AG1 AG4 AG6 AG7 AG8 AfPz1 AfPz2 AfP1 AfP2 AfP3 AG1 AG4 AG6 AG7 AG8 As 1 As 2 As 3 As 4 As 5 As 6 0 0.1 0.2 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Na+ (meq/l) K + (me q/l ) Na+/K+ = 1
Capitolo 5
Figura 5.9 Diagramma di Piper dei punti d’acqua campionati.
dicembre '07 maggio '08 corsi d'acqua piezometri pozzi percolato
Per valutare eventuali contaminazioni dai reflui originatesi dai materiali conferiti in discarica sono stati determinati, oltre ai costituenti ionici maggiori,
alcuni parametri chimici (COD, Fe, Mn, Cr, Ni, Cu, Zn, Pb, As, Hg, B, Al, NH3 e
NO2) che anche da un punto di vista normativo [D. Lgs. 36/2003] sono
Capitolo 5
al COD ed alle specie dell’azoto sono riportati nelle tabelle 5.3 e 5.4, mentre in tabella 5.6 sono presentati i contenuti in metalli pesanti.
Da uno sguardo d’insieme dei risultati si deduce che il percolato, nonostante su alcuni parametri mostri valori significativamente più elevati rispetto alle acque (in particolare sul boro, nichel, ferro, manganese e ammonio), è caratterizzato da concentrazioni di gran lunga inferiori rispetto a quanto si registra generalmente per i reflui di discarica [Christensen et al., 1994, 2001; Jensen & Christensen, 1999; Doveri et al., 2008a]. I dati analitici confermano quindi quanto già evidenziato nel capitolo 4 circa le caratteristiche che il percolato della discarica di Agliana presentava al momento del prelievo, ovvero una trasparenza simile all’acqua e non un colore brunastro tipico dei reflui di discarica. In altri termini si può affermare che la soluzione derivante dalla lisciviazione dei rifiuti presenti nel sito in studio ha attualmente un potere contaminante decisamente inferiore rispetto alla stragrande maggioranza dei percolati.
Ciò premesso, non si può tuttavia escludere che, quantomeno sui parametri che mostrano concentrazioni significativamente superiori a quanto osservato nelle acque naturali, il percolato in esame possa determinare un peggioramento della qualità dei corpi idrici circostanti la discarica. Al fine di valutare questa possibilità, nei diagrammi di figura 5.10 sono messi in relazione i parametri ritenuti più utili per evidenziare le eventuali interazioni percolato-acque.
Osservando nell’insieme suddetti diagrammi non si rilevano particolari correlazioni indicative di una contaminazione delle acque da parte del percolato. Sebbene in qualche diagramma la posizione di alcuni campioni d’acqua lasci pensare ad un possibile mixing tra corpi idrici e refluo di discarica, di fatto ciò non trova conferma negli altri diagrammi ed è comunque motivabile con altri processi. In particolare, nel grafico COD vs cloruri (figura 5.10.A) le acque del piezometro AfP2 campionate a maggio mostrano un valore di COD superiore a quello degli altri punti d’acqua ed intermedio ai percolati relativi alle due campagne di prelievo; questo comportamento non è tuttavia
Capitolo 5
confermato sugli altri parametri (figura 5.10.B-G). Il contenuto di COD relativamente elevato che si osserva per questo piezometro non sembra pertanto da ricondurre ad un’influenza del percolato, ma potrebbe in realtà esser dovuto al cattivo isolamento del piezometro stesso nei confronti delle acque di ruscellamento che risentono dell’attività organica di superficie (figura 4.1-b al capitolo 4). Peraltro, come si osserva sullo stesso diagramma di figura 5.10.A, i contenuti in cloruri del campione AfP2 di maggio rientrano ampiamente nell’intervallo di valori 25-60 mg/l definito dalla maggior parte dei punti d’acqua analizzati; tra questi rientrano anche alcuni pozzi idrogeologicamente a monte del sito di discarica e ciò testimonia come suddetti contenuti in cloruri non siano rilegabili al percolato, ma costituiscano un “valore di fondo” probabilmente dovuto alla presenza di terreni argillosi di origine lacustre o, al limite, determinato da altre attività antropiche.
Anche in relazione ai contenuti in potassio (vedi figura 5.10.D) per alcune acque prelevate dai pozzi (ad esempio AG9 e AG7) circostanti alla discarica si rilevano valori relativamente alti (in alcuni casi addirittura superiori a quelli misurati nel percolato), anche se questi non sono da attribuire ad un’influenza della discarica sui corpi idrici sotterranei ma probabilmente alle sostanze concimanti utilizzate nell’ambito delle attività florovivaistiche. Anche i contenuti di ammoniaca (figura 5.10.C) posseduti dalle acque dello stesso pozzo AG9 e quelle prelevate in alcuni corsi d’acqua (ad esempio As4 e As1), porterebbero a pensare a questo tipo di contaminazione o comunque a cause non legate alla discarica, poiché questa è posta a valle dei citati punti. Per i valori di ammoniaca presentati dai pozzi AG9, As5 e As4 (solo nel primo campionamento), così come per alcuni tenori relativamente alti in nitrati, mostrati in particolar modo dai pozzi AG7 e AG4 (tabelle 5.3 e 5.4), quest’ultimi ubicati idrogeologicamente non a valle della discarica, non si può escludere del tutto un’influenza da parte di reflui civili e/o industriali.
Infine, valori apparentemente anomali sono mostrati nei contenuti di Fe e Mn in particolar modo dai campioni del pozzo AG5, come è evidente dal
Capitolo 5
Confrontando i risultati delle analisi dei metalli (tabella 5.6) con i limiti imposti dalla normativa vigente (tabella 5.5) si può osservare che alcune tra le acque sotterranee analizzate mostrano valori in eccesso. In particolare, in entrambe le campagne, tutte le acque dei piezometri (ad esclusione di AfPz2 ed AfP3 nella seconda campagna) e quelle di alcuni pozzi (AG4, AG5, AG8) hanno valori di manganese maggiori ai limiti normativi; superamenti di ferro si verificano invece nel solo pozzo AG5. Come in parte anticipato durante il commento della figura 5.10.G la presenza di Fe e Mn è favorita dall’esistenza di ambienti riducenti e dalla presenza di livelli argillosi di origine lacustre che possono contenere torba e lignite [Capecchi & Pranzini, 1986].
diagramma di figura 5.10.G, in cui i punti rappresentativi di tali campioni si differenziano dalle altre acque ponendosi tra queste ed il percolato. Tuttavia, l’ubicazione del suddetto pozzo in un’area idrogeologicamente a monte della discarica e l’assenza di ulteriori indizi derivanti anche da altri parametri (chimici e isotopici), permette di escludere il coinvolgimento del percolato. I tenori relativamente alti in Fe e Mn di queste acque sono in realtà ascrivibili alle condizioni in cui si sviluppa la circolazione idrica captata dal pozzo AG5, ovvero, ad un ambiente riducente quale è quello verosimilmente esistente nell’acquifero confinato e profondo raggiunto dal pozzo. La presenza di condizioni riducenti trova peraltro conferma nei contenuti in solfati pressoché nulli che contraddistinguono queste acque dalle altre analizzate.
(ppb) Mn (ppb) Fe (ppb) Cr (ppb) Ni (ppb) Cu (ppb) Zn (ppb) Cd (ppb) Pb (ppb) B (ppb) Al (ppb) Hg (ppb) As Concentrazione soglia di contaminazione nelle acque sotterranee. (Tab. 2, All.5, Tit.5 DLgs 152/2006 )
50 200 50 20 1000 3000 5 10 1000 200 1 10
Tabella 5.5: Concentrazione soglia di contaminazione nelle acque sotterranee [Dlgs.
G A B D E F C H Cl- vs HCO 3 -AfP2 C5 0 10 2 0 3 0 4 0 50 6 0 70 8 0 9 0 10 0 2 0 52 0 10 2 0 152 0 2 0 2 0 2 52 AG5 AG9 C5 0 HCO3- (mg/l) Cl -(mg /l )
dic e m bre '07 m a ggio '08 c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
As 6 As 5 As 4 3 As 2 As 1 AfPz1 AfP1 AfP3 AG8 AG7 AG6 AG4 AG2 AG1 As AG3 As 6 As 5 As 4 As 3 As 2 As 1 AfP3 AfP2 AfP1 AfPz2 AfPz1 AG10 AG9 AG8 AG7 AG6 AG5 AG4 AG3 AG2 AG1 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 50 55 150 2 50 3 50 4 50 5 HCO3- (mg/l) Cl -(m g/ l) Cl- vs NH 4+ AfP2 AfP2 AfP3 C 5 2 0 3 0 4 0 50 6 0 70 8 0 9 0 10 0 0 50 10 0 150 2 0 0 2 50 3 0 0 3 50 4 0 0 4 50 NH4+ (mg/l) Cl AG3 AG5 AG9 C5 -(mg /l )
dic e m bre '07 m a ggio '08 c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
As 6 As 5 As 4 As 3 As 2 As 1 AfP3 AG8 AG6 AG2 AfPz1 AfP1 AG7 AG4 AG1 As 6 As 5 As 4 As 3 As 2 As 1 AfP1 AfPz2 AfPz1 AG10 AG9 AG8 AG7 AG6 AG5 AG4 AG3 AG2 AG1 2 7 3 2 3 7 4 2 4 7 52 57 0 2 4 6 8 NH4+ (mg/l) Cl -(m g/ l) K+ vs Cl -AG10 AG9 AG3 AG2 C5 0 10 2 0 3 0 4 0 50 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0 12 0 Cl- (mg/l) K + (m g/ l) AG9 AG7 AG5 AG3 AG2 C5
dic e m bre '07 m a ggio '08 c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
As 1 As 2 As 3 As 4 As 5 As 6 AfPz1 AfP1 AfP3 AG1 AG4 AG6 AG8 AfPz1 AfPz2 AfP1 AfP2 AfP3 AG1 AG4 AG5 AG6 AG7 AG8 As 1 As 2 As 3 As 4 As 5 As 6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 0 3 0 4 0 50 Cl- (mg/l) K + (m g/ l) Metalli totali vs Cl -AG5 C5 0 50 0 0 10 0 0 0 150 0 0 2 0 0 0 0 2 50 0 0 3 0 0 0 0 3 50 0 0 15 3 5 55 75 9 5 115 Cl- (mg/l) M et.t ot (µ g/ l) AG5 C5 AfP2
dic e m bre '07 m a ggio '08 c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
As 1 AfPz1 AfPz2 AfP1 AfP2 AfP3 AG1 AG2 AG3 AG4 AG6 AG7 AG8 AG9 AG10 As 1 As 2 As 3 As 4 As 5 As 6 0 3 0 0 6 0 0 9 0 0 12 0 0 2 0 3 0 4 0 50 6 0 Cl- (mg/l) M et. to t (µ g/ l) As 2 As 3 As 4 As 5 As 6 AfPz1 AfP1 AfP3 AG1 AG2 AG3 AG4 AG6 AG7 AG8 AG9 B vs Cl -C5 0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 0 10 0 0 0 12 0 0 0 2 0 6 0 8 0 10 0 12 0 Cl- (mg/l) B (µ g/ l) AfP2 AG8 AG5 C5 4 0
dic e m re '07b m a ggio '08 c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
As 1 As 2 As 3 As 4 As 5 As 6 AfP3 AfP1 AfPz1 AG1 AG2 AG3 AG6 AG7 AG8 AG9 AG4 AfPz1 AfPz2 AfP1 AfP2 AfP3 AG1 AG2 AG3 AG4 AG5 AG6 AG7 AG8 AG9 AG10 As 1 As2 As 3 As 4 As 5 As 6 0 10 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 2 0 3 0 4 0 50 6 0 Cl- (mg/l) B ( µg / l) Cl- vs [Fe+Mn] AG5 C5 0 10 2 0 3 0 4 0 50 6 0 70 8 0 9 0 10 0 0 50 0 0 10 0 0 0 150 0 0 2 0 0 0 0 2 50 0 0 [Fe+Mn] (µg/l) Cl -(m g/ l) AfP2 AG5 C5
dic e m bre '07 m a ggio '08 c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
As 6 As 5 As 4 As 3 As 2 As 1 AfP3 AfP1 AfPz1 AG9 AG8 AG7 AG6 AG4 AG3 AG2 AG1 AfPz AG3 As 6 As 5 As 4 As 3 As 2 As 1 AfP3 AfP2 AfP1 2 AfPz1 AG10 AG9 AG8 AG7 AG6 AG4 AG2 AG1 2 0 3 0 4 0 50 6 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 10 0 0 [Fe+Mn] (µg/l) Cl -(mg / l) B vs Ni AG2 C5 0 10 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 50 0 0 6 0 0 0 70 0 0 8 0 0 0 9 0 0 0 10 0 0 0 110 0 0 12 0 0 0 13 0 0 0 0 10 2 0 3 0 4 0 50 6 0 70 Ni (µg/l) B (µ g/ l) C5
dic e m bre '07 m a ggio '08 c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
As 1 As 2 As 3 As 4 As 6 AfP2 AfP1 AfPz1 AG2 AG3 AfPz1 AfP1 AfP2 AfP3 AG3 AG6 AG7 AG8 As 1 As 2 As 3 As 4 As 5 As 6 0 10 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 0 2Ni (µg/l) 4 6 B ( µg / l) COD vs Cl -C5 AfP2 C5 0 50 10 0 150 2 0 0 2 50 3 0 0 3 50 0 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0 12 0 Cl- (mg/l) C O D (m g/ l)
dic e m bre '07 m a ggio '08
AfP1
c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
As 1 As 2 As 3 As 4 AfP3 AG2 AG7 As 5 AG7 As 6 As 5 As 4 As 3 As 2 As 1 0 5 10 15 2 0 2 0 3 0 4 0 50 6 0 70 Cl- (mg/l) CO D ( m g/ l)
Codice
campione (ppb) Mn (ppb) Fe (ppb) Cr (ppb) Ni (ppb) Cu (ppb) Zn (ppb) Cd (ppb) Pb (ppb) B (ppb) Al (ppb) Hg (ppb) As campioneCodice (ppb) Mn (ppb)Fe (ppb) Cr (ppb)Ni (ppb) Cu (ppb) Zn (ppb) Cd (ppb) Pb (ppb) B (ppb)Al (ppb) Hg (ppb) As
dic-07 mag-08 AfPz1 730 5 <1 1 <1 19 <1 <1 20 36 <1 <1 AfPz1 78 5 <1 1 2 15 <1 <1 15 6 <1 <1 - - - - - - - - - - - - - AfPz2 19 14 <1 <1 1 13 <1 <1 20 6 <1 <1 AfP1 546 14 <1 4 3 17 <1 <1 263 49 <1 <1 AfP1 986 11 <1 6 7 14 <1 <1 203 6 <1 <1 AfP2 1028 134 <1 2 <1 14 <1 <1 402 40 <1 <1 AfP2 621 88 <1 3 7 11 <1 <1 93 47 <1 <1 AfP3 298 8 <1 <1 <1 18 <1 <1 27 41 <1 <1 AfP3 27 5 <1 2 2 10 <1 <1 19 6 <1 <1 As1 98 32 <1 1 2 10 <1 <1 60 35 <1 <1 As1 99 50 1 4 14 15 <1 <1 85 15 <1 2 As2 99 23 <1 1 2 12 <1 <1 64 35 <1 <1 As2 114 57 1 2 16 17 <1 <1 87 12 <1 2 As3 81 34 <1 1 2 19 <1 <1 71 36 <1 <1 As3 97 59 1 2 13 29 <1 <1 95 12 <1 1 As4 118 31 <1 1 4 9 <1 <1 74 39 <1 1 As4 135 68 <1 5 8 16 <1 <1 97 16 <1 3 As5 116 31 <1 <1 3 7 <1 <1 74 39 <1 1 As5 103 55 <1 2 8 13 <1 <1 91 14 <1 3 As6 23 33 <1 1 2 28 <1 <1 70 36 <1 <1 As6 50 59 <1 1 5 21 <1 <1 86 25 <1 <1 AG1 1 10 <1 <1 8 86 <1 3 338 43 <1 <1 AG1 3 6 <1 <1 5 124 <1 1 340 6 <1 <1 AG2 1 5 <1 2 10 21 <1 <1 194 42 <1 <1 AG2 2 6 <1 10 27 81 <1 <1 136 5 <1 <1 AG3 1 2 <1 1 2 27 <1 <1 383 34 <1 <1 AG3 5 3 <1 1 10 34 <1 <1 265 4 <1 <1 AG4 799 5 <1 <1 4 19 <1 1 70 28 <1 1 AG4 546 20 <1 <1 3 17 <1 <1 53 7 <1 <1 AG5 248 2311 <1 <1 <1 180 <1 <1 157 10 <1 <1 AG5 268 2128 <1 <1 <1 173 <1 1 151 7 <1 <1 AG6 3 3 <1 <1 <1 220 <1 <1 316 38 <1 <1 AG6 14 7 <1 6 3 271 <1 <1 295 6 <1 <1 AG7 6 6 2 <1 7 12 <1 <1 90 44 <1 1 AG7 2 5 1 3 9 24 <1 <1 70 6 <1 <1 AG8 216 8 <1 <1 14 127 <1 <1 52 39 <1 <1 AG8 580 21 <1 2 12 70 <1 <1 47 7 <1 <1 AG9 2 2 <1 <1 1 27 <1 1 217 34 <1 <1 AG9 5 3 1 <1 2 20 <1 <1 179 8 <1 <1
AG10 Non campionato AG10 3 3 1 <1 3 25 <1 <1 79 4 <1 <1
C5 3043 7768 5 73 5 12 <1 <1 12472 87 <1 3 C5 3641 20420 2 23 1 12 <1 5 9850 14 <1 <1 Tabella 5.6: Contenuto in metalli pesanti.
Capitolo 5
5.5 Caratteristiche isotopiche
Come precedentemente anticipato, oltre a quelle chimiche sono state eseguite analisi isotopiche al fine di ottenere sia informazioni utili alla ricostruzione del modello idrogeologico, sia indicazioni sulla possibilità di contaminazione dei corpi idrici da parte del percolato. In particolare sono stati determinati gli isotopi della molecola dell’acqua, ossigeno-18, deuterio e trizio, nonché il carbonio-13 relativo al carbonio inorganico disciolto in soluzione.
In tabella 5.7 sono riportati i risultati isotopici relativi alle due campagne di campionamento che hanno riguardato il percolato e le acque della zona di discarica. Mentre per la prima campagna si è effettuata un’analisi dei parametri sopra menzionati per la quasi totalità dei campioni, relativamente al secondo periodo di prelievo sono stati analizzati su tutti i campioni i contenuti di ossigeno-18 mentre la determinazione dei contenuti di carbonio-13 e trizio ha riguardato una selezione di punti.
I valori di deuterio e ossigeno-18 determinati nella prima campagna sono
messi a confronto nel classico diagramma δ H‰ vs δ2 18O‰ (figura 5.11) in cui
tutti i campioni analizzati, incluso il percolato, si distribuiscono in una fascia compresa tra la retta meteorica mondiale e quella del Mediterraneo centrale. Per questo si può affermare che la composizione isotopica di tutte le acque e del percolato è strettamente legata a quella delle precipitazioni meteoriche; anche per il percolato non si osservano quindi significativi fenomeni di scambio isotopico che normalmente avvengono nelle fasi di metanogenesi e che, come specificato nel capitolo 2, ne determinano un deciso arricchimento in deuterio con conseguente shift del punto rappresentativo del percolato verso la parte
alta del diagramma δ H‰ vs δ2 18O‰. Ciò, a conferma di quanto emerso con il
chimismo, è da ricondurre all’inattività della discarica che perdura oramai da circa trenta anni e di conseguenza all’avanzata attenuazione dei processi di degradazione del rifiuto.
Capitolo 5 CODICE CAMPIONE PROFONDITA’ (m) δ 18O ‰ (H2O)SMOW δ2H‰ (H2O)SMOW δ13C‰ (DIC)PDB 3H (H2O)TU CODICE CAMPIONE δ 18O‰ (H2O)SMOW δ13C‰ (DIC)PDB 3H (H2O)TU dic-07 mag-08
AfP1 15.0 -5.30 -30.6 -19.8 5,5 ±0,7 AfP1 -5.70 n.a. n.a.
AfP2 15.0 -5.29 -31.9 -21.2 6.0±0,7 AfP2 -4.91 -18.4 6.1±0.8
AfP3 13.0 -5.86 -36.6 -22.5 4,9±0,8 AfP3 -5.85 -16.6 5.2±0.6
AfPz1 15.0 -5.45 -33.8 -18.3 5,3±0,7 AfPz1 -5.53 n.a. n.a.
AfPz2 15.0 - - - - AfPz2 -5.66 -13.2 5.2±0.7
AG1 12.0 -5.82 -36.3 -13.6 4,6±0,7 AG1 -5.90 n.a. n.a.
AG2 20.6 -5.83 -37.3 -16.9 5.1±0.8 AG2 -5.86 n.a. n.a.
AG3 7.20 -6.27 -39.3 -17.9 5.0±0.9 AG3 -6.05 n.a. n.a.
AG4 n.n. -6.13 -38.0 n.a. n.a. AG4 -6.27 n.a. n.a.
AG5 42.0 -6.88 -44.8 n.a. 0.8±0.4 AG5 -6.85 n.a. n.a.
AG6 n.n. -6.00 -37.6 -18.4 4.9±0.8 AG6 -6.05 n.a. n.a.
AG7 10.5 -5.32 -33.5 -23.5 4.7±0.8 AG7 -5.12 n.a. n.a.
AG8 40.0 -5.85 -36.0 -18.7 3.4±0.7 AG8 -5.81 n.a. n.a.
AG9 6.5 -5.81 -36.7 -14.1 6,8±0,9 AG9 -5.80 -14.0 4.9±0.6
AG10 10.0 n.c. AG10 -5.48 n.a. n.a.
As1 - -5.87 -36.4 -22.2 4.7±0.7 n.a. -5.73 n.a. n.a.
As2 - -5.89 -36.5 -20.5 5.5±0.7 n.a. -5.66 n.a. n.a.
As3 - -6.11 -37.7 -12.6 5.3±0.7 n.a. -6.03 n.a. n.a.
As4 - -6.00 -35.0 -22.9 5.4±0.8 n.a. -5.82 n.a. n.a.
As5 - -5.78 -36.1 -13.8 5.0±0.7 n.a. -5.86 n.a. n.a.
As6 - -6.29 -38.9 n.a. n.a. n.a. -6.40 n.a. n.a.
C5 6.5 -6.05 -35.5 12.1 10.6±1.2 C5 -6.48 3.7 6.6±0.8
n.a.: non analizzato n.c.: non campionato n.n.: non nota errori standard: ± 0.1 per il δ18O‰, ± 1.0 per il δ2H‰ e δ13C‰
Tabella 5.7: Parametri isotopici dei punti d’acqua analizzati
Figura 5.11: Diagramma binario deuterio vs ossigeno-18.
δ2H‰ vs δ18O‰ As 6 As 4 As 3 AfP z1 AfP 2 AfP 1 AG7 AG6 AG5 AG4 AG3 C 5 -50 -4 8 -4 6 -4 4 -4 2 -4 0 -3 8 -3 6 -3 4 -3 2 -3 0 -2 8 -2 6 -7 -6 .8 -6 .6 -6 .4 -6 .2 -6 -5.8 -5.6 -5.4 -5.2 -5 δ18O‰ δ 2H‰ dic e m bre '07 c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
R e tta m e te o ric a m o ndia le
R e tta m e te o ric a M e dite rra ne o c e ntra le
As 5 As 2 As 1 AfP3 AG9 AG8 AG2 AG1
Capitolo 5
Un altro aspetto che ben evidenzia questo diagramma è l’ampio intervallo
isotopico coperto dai campioni analizzati (da –5.3 a – 6.9 δ‰ circa,
sull’ossigeno-18, da –32 a –45 δ‰ circa, sul deuterio). Questa consistente differenza tra i
contenuti isotopici massimi e minimi registrati è da imputare sia all’esistenza di componenti idriche alimentate da quote medie differenti, sia all’influenza sul breve/medio periodo da parte delle precipitazioni su alcuni punti d’acqua, che di conseguenza rispecchiano, anche se in maniera attenuta, la variabilità isotopica delle piogge nei vari periodi dell’anno. Quest’ultima è ben evidenziata
dai diagrammi di figura 5.12 in cui vengono riportati i dati di δ18O‰ delle
acque prelevate in entrambe le campagne, tenendo conto dell’errore di misura (± 0.1δ‰).
Andamento 18O dei punti campionati
Figura 5.12: Punti di campionamento stabili (A: differenze < di 0.2δ‰) e variabili (B: differenze
> di 0.2δ‰) sull’ossigeno-18 tra le due campagne.
Di fatto da questi diagrammi si osserva che un discreto numero di acque sia superficiali, sia sotterranee, oltre che il percolato, subiscono una significativa variazione tra i due periodi di prelievo, la quale in alcuni casi (AfP1, AfP2 e C5) è dell’ordine dello 0.4 δ‰. Il fatto che per i vari punti non si registrino variazioni simili né nel verso né in valore assoluto è da attribuire ai diversi
-6 -6 .7 .5 .3 .1 .9 -5.7 -5.5 .3 .1 -4.9 .7 no v-07 di c-07 ge n-08 fe b-08 mar -08 ap r-08 mag -08 δ 18O‰ -6 -6 -5 -5 -5 -4
AfP 1 AfP 2 AG3 AG7 As 2 C 5
Andamento 18O dei punti campionati
-7 -6.8 -6.6 -6.4 -6.2 -6 -5.8 -5.6 -5.4 no v-07 dic-0 7 ge n-08 fe b-08 mar -08 ap r-08 mag -08 δ 18O‰
AfP 3 AfP z1 AG1 AG2 AG4
AG5 AG6 AG8 As 1 As 3
As 5 As 6 As 4
Capitolo 5
tempi di arrivo delle acque di precipitazione/neo-infiltrazione nei punti stessi. Relativamente ai campioni d’acqua sotterranea questi sfasamenti sono peraltro in accordo con la disomogeneità dei terreni, di cui si è trattato al capitolo 3. Si precisa ad ogni modo che per valutare la veridicità di queste considerazioni sarebbe opportuno effettuare campionamenti mensili e vedere come i contenuti di ossigeno-18 dei punti in esame risentono della variabilità isotopica che caratterizza le piogge nelle varie stagioni.
Come anticipato al precedente capitolo, al fine di definire in via preliminare le caratteristiche isotopiche delle acque d’infiltrazione nell’area in cui si inserisce la discarica sono stati analizzati i contenuti in ossigeno-18 nelle acque di 4 piccole emergenze ubicate a quote differenti (figura 4.3, al capitolo 4). I risultati analitici relativi ai campioni prelevati nei due periodi maggio e luglio 2008 sono riportati in tabella 5.8, nella quale sono inserite anche le portate misurate, le quote di emergenza e le quote di alimentazione ipotizzate come illustrato al capitolo 4.
δ18O(H2O)SMOW Portata (l/s)
Codice
campione Quota
Quota di alimentazione* (m s.l.m.)
(m s.l.m) mag-08 lug-08 mag-08 lug-08
AG12 270 410 -6.62 -6.58 0.50 0.14
AG13 260 320 -6.74 -6.82 n.e. n.e.
AG14 890 990 -7.56 -7.64 0.13 0.05
AG15 890 990 -7.67 -7.74 0.30 0.21
*ipotizzata su base morfologica e geologica n.e.: non effettuata
Tabella 5.8: Parametri isotopici delle sorgenti
Osservando la tabella 5.8 si nota che l’unica sorgente che presenta un decremento piuttosto consistente della portata, di circa 0.36 l/s, tra le due campagne è AG12 mentre le altre mantengono valori piuttosto stabili anche se in diminuzione a causa della riduzione delle precipitazioni avuta tra maggio e luglio (figure 5.3 e 5.4). Per AG13 non è stato possibile misurare la portata
Capitolo 5
poiché si trattava di una scaturigine quasi secca (figura 4.5-b al capitolo 4). Le
quote medie di alimentazione delle sorgenti ed i dati isotopici di 18O sono stati
messi in relazione nel grafico quota/ossigeno-18 (figura 5.13).
O con la quota per le sorgenti analizzate.
Figura 5.13: Andamento 18
E’ necessario premettere che il limitato numero di sorgenti disponibili ha permesso soltanto l’impiego di tre di esse per la costruzione della retta sopramenzionata. Lo studio di questa relazione richiederebbe infatti l’utilizzo di più punti d’acqua e quantomeno 3-4 prelievi nell’arco dell’anno. Tuttavia, per valutare la validità del risultato ottenuto è stato ricavato il gradiente isotopico verticale ed è stato confrontato con quello individuato nelle zone dell’Appennino da Mussi [Mussi et al., 1998]. Il valore calcolato per la zona in esame, pari a circa -0.2‰/100m, risulta essere congruente con i risultati che emergono dal citato lavoro (0.180‰/100m).
La scaturigine (AG13) non è stata in realtà considerata nella determinazione della retta poiché difficilmente correlabile con i dati delle altre sorgenti; ciò è probabilmente dovuto alla limitata circolazione molto superficiale che
Capitolo 5
caratterizza tale campione e che rende i propri contenuti isotopici fortemente influenzati dalle precipitazioni avvenute nel periodo immediatamente precedente a quello di prelievo.
Estrapolando la relazione ottenuta quota/ossigeno-18 alle quote medie della
zona di discarica (circa 40-50 metri) si ottiene un valore isotopico medio di 18O
di circa –5.8 ÷ -5.9 δ‰, ragionevolmente rappresentativo delle acque che si
infiltrano nella zona stessa.
La relazione quota/ossigeno-18 unitamente a quanto fin qui commentato a riguardo dei dati isotopici, permette di effettuare le seguenti considerazioni sulla circolazione idrica sotterranea presente nell’area di studio:
la circolazione idrica che si sviluppa nell’orizzonte acquifero costituito
da limo sabbioso con ghiaia (profondità compresa tra –10 e –11 m da p.c.) sembra ricevere un’alimentazione prevalentemente a carattere locale. La maggior parte dei pozzi e/o piezometri che intercettano questo acquifero mostrano infatti contenuti relativamente stabili e
compresi tra circa –5.5 e –5.8 δ‰., compatibili con quote del tutto simili a
quelle della zona di discarica. Si ritiene che la maggior parte dell’alimentazione possa provenire dalla zona posta alla base delle colline a N della discarica, dove, verosimilmente, il tetto dell’orizzonte ghiaioso si ritrova a profondità inferiori. Tuttavia, vista le lievi ma significative variazioni isotopiche che si osservano in alcuni piezometri, non è del tutto da escludere la presenza di un contributo da un’infiltrazione diretta nella zona circostante il sito di discarica, attraverso i terreni che compongono l’acquitardo superficiale;
le caratteristiche isotopiche delle acque del pozzo AG5 (profondo 42
metri), costantemente su valori di ossigeno-18 ben inferiori a quelli dei rimanenti punti d’acqua, suggeriscono la presenza di una distinta circolazione profonda, che si sviluppa nell’apparato ghiaioso principale del conoide dell’Ombrone. I valori di circa –6.9 δ‰ sono indicativi di
Capitolo 5
una quota media di alimentazione di circa 550 m, del tutto compatibile con la quota media del bacino dell’Ombrone;
nei pozzi AG4 e AG6 (di profondità non nota, ma superiore ai 20 metri)
si rilevano, infine, acque con contenuti isotopici intermedi a quelli caratteristici dei due sistemi di circolazione sopra menzionati. Ciò è probabilmente indicativo di processi di mescolamento tra le due componenti, i quali possono ricondursi o ad una multifenestratura dei pozzi stessi o ad una connessione idrica naturale tra i vari orizzonti ghiaiosi superficiali e profondi.
Altre considerazioni a riguardo della possibilità di interazione tra percolato e corpi idrici possono essere effettuate per mezzo dei contenuti in carbonio-13 e trizio.
Come si evince da tabella 5.7, il percolato (C5) presenta un δ13C positivo
(circa 12 δ‰), il quale, sia pur lontano dai valori massimi rilevabili in discariche attive, è sicuramente indicativo di una degradazione di sostanza organica in condizioni riducenti. Ciò in altri termini evidenzia la presenza di una metanogenesi all’interno del corpo rifiuti, sebbene questa sia di entità limitata come confermano le misure di flusso effettuate da Iacopini et al. [2008]. Gli altri punti analizzati assumono valori compresi tra –12.6 e –23.5 δ‰, tipici di acque naturali [Doveri et al., 2008b] che risentono dell’attività biologica dei suoli.
Mettendo in relazione il 13C con l’alcalinità (figura 5.14) si nota un netto
scostamento tra il percolato ed i punti d’acqua in esame e per questi ultimi non si rileva un trend in direzione del campione C5.
Considerando l’andamento dei valori di carbonio-13 tra le due campagne (figura 5.15) si osserva, a maggio, un incremento in tutti i campioni analizzati tranne che nel percolato (C5) dove è diminuito di 8.4 δ‰ ed in AG9 dove è rimasto costante. La diminuzione riscontrata nel percolato e l’incremento registrato in alcuni piezometri sono rilegabili ad acque di neoinfiltrazione che, avendo un contenuto in carbonio-13 prossimo allo zero, determinano una
Capitolo 5
diminuzione dei valori nel percolato (che ha valori positivi di carbonio-13) ed un arricchimento nelle acque dei piezometri (che hanno valori negativi).
δ13Cvs HCO 3
-dic e m bre '07 m a ggio '08
Figura 5.14: Diagramma binario carbonio-13 vs bicarbonato
Figura 5.15: Variazione del carbonio-13 nelle due campagne. AfPz1 AfP1 AG1 C5 AfP3 AfP2 C5 -2 6 -18 -10 -2 6 14 2 2 0 5 10 15 2 0 2 5 3 0 3 5 HCO3- (meq/l) δ 13C‰
c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
Andamento 13C dei punti campionati
-27 -23 -19 -15 -11 -7 -3 1 5 9 13 no v-07 di c-07 ge n-08 fe b-08 mar -08 ap r-08 mag -08 δ 13C‰
Capitolo 5
Relativamente al trizio, il percolato della discarica di Agliana mostra valori di 10.6 U.T. nella campagna di dicembre e 6.6 U.T. in quella di maggio (tabella 5.7). Analogamente a quanto visto in merito al chimismo, anche i contenuti di trizio indicano che quello in esame è un percolato con caratteristiche molto diverse da quelle generalmente riscontrate nei reflui di discarica (contenuti in trizio dell’ordine delle migliaia di U.T.; vedi capitolo 2). In particolare, i contenuti in trizio del percolato C5 pur differenziandosi da quelli dei punti d’acqua analizzati, non superano i valori massimi rintracciabili nelle precipitazioni nell’arco dell’anno. La variazione che si osserva confrontando il valore di dicembre con quello di maggio conferma quanto già evidenziato con altri parametri, circa la significativa influenza da parte delle acque di precipitazione meteorica. Le motivazioni di contenuti così ridotti di trizio nel refluo di discarica possono essere molteplici; innanzi tutto il rifiuto originario poteva essere povero di componenti contenenti trizio, in secondo luogo l’assenza di processi di compattazione, che oggigiorno sono pratica comune nelle discariche, può aver impedito la liberazione dell’isotopo in questione. Altri aspetti da non trascurare sono senza dubbio il dilavamento subito in 30 anni dalla discarica, data l’assenza di impermeabilizzazione, ed il decadimento radioattivo dal momento che il trizio presenta un’emivita di 12.43 anni, fermo restando il relativamente basso contenuto originario.
Considerando i punti d’acqua (tabella 5.7), si può osservare come la maggior parte di essi mostri valori di trizio compresi tra 3.4 e 6.8 U.T., in alcuni casi variabili sui due periodi (vedi AG9 che passa da 6.8 a 4.9 U.T.). Tali contenuti sono quindi del tutto compatibili con quelli di acque meteoriche degli ultimi anni. A tutt’altre conclusioni si giunge per il campione prelevato nel pozzo profondo AG5, che con i contenuti praticamente nulli in quest’isotopo radioattivo risulta esser rappresentativo di una circolazione con tempi medi di residenza di almeno 50 anni. A sostegno di quanto precedentemente detto sulla base del chimismo e degli altri parametri isotopici, il contenuto di trizio rilevato per queste acque indica chiaramente la loro appartenenza ad un sistema di
Capitolo 5
circolazione ben distinto e separato da quello più superficiale intercettato dai restanti pozzi e piezometri.
Benché le differenze di trizio tra il percolato e le acque analizzate non siano particolarmente significative (a causa dei bassi valori relativi al primo, e non viceversa), nei diagrammi delle figure 5.16-18, tale parametro è confrontato con carbonio-13, boro e Fe+Mn, al fine di verificare eventuali trend indicativi di mixing acque-percolato. Anche in questi casi, come visto per i grafici di fig. 5.10, non si riscontrano particolari correlazioni. Sulla base di ciò è possibile asserire soltanto che non sono in atto importanti fenomeni di interazione tra acque e refluo di discarica; è infatti da precisare che non è possibile sostenere del tutto l’assenza di una limitata interazione tra le due componenti, dal momento che la stessa non sarebbe evidenziabile a causa delle basse concentrazioni che caratterizzano il percolato in esame.
δ13Cvs 3H
dic e m bre '07 m a ggio '08
Figura 5.16: Diagramma binario carbonio-13 vs trizio. AfP2 AG8 AG9 C5 AfP2 C5 -2 6 -2 2 -18 -14 -10 -6 -2 2 6 10 14 3 5 7 9 11 3H (U.T.) δ 13C‰
Capitolo 5
Figura 5.17: Diagramma binario boro vs trizio
Figura 5.18: Diagramma [Fe+Mn] vs trizio
Bvs 3H
dic e m bre '07 m a ggio '08
AfP2 AG5 AG9 AG8 C5 AfP2 C 5 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 0 2 4 6 8 10 3H (U.T.) B ( µg /l )
c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
[Fe+Mn]vs 3H AfP2 C5 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 0 2 4 6 8 10 3H (U.T.) [F e+ M n ] ( µg /l)
dic e m bre '07 m a ggio '08
AfP2 AG9 AG8
AG5
C5 c o rs i d'a c qua pie zo m e tri po zzi pe rc o la to
![Figura 5.7: Facies geochimiche ricavabili dal diagramma di Piper. [Fonte: Civita, 2005]](https://thumb-eu.123doks.com/thumbv2/123dokorg/7333190.91061/13.892.253.699.536.924/figura-facies-geochimiche-ricavabili-diagramma-piper-fonte-civita.webp)
