Universit degli studi di Cagliari Dipartimento di Scienze

Università degli studi di Cagliari Dipartimento di Scienze Chimiche e Geologiche Dottorato di ricerca in scienze e tecnologie della terra e dell'ambiente (XXIX ciclo) - AA 2014/2015 Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna Dott. ssa Patrizia Fenza Tutor: Prof. Giorgio Ghiglieri Dott. ssa Stefania Da Pelo Dott. ssa Cristina Buttau

Effettuare uno studio della Risorsa idrica di due acquiferi strategici della Sardegna utilizzando una nuova metodologia MODELLO GEOLOGICO TRIDIMENSIONALE DATI IDROGEOLOGICI MODELLO IDROGEOLOGICO TRIDIMENSIONALE Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

…… Scelta delle Aree Si è scelto di studiare due acquiferi della Sardegna: • Acquifero poroso Valle del Cixerri • Acquifero carsico Nurra In quanto …… 1. Acquiferi caratterizzati da una certa vulnerabilità dovuta a pressioni, diffuse di grado variabile da basso ad alto di tipo zootecnico, agricolo e residenziale (cit. Relazione generale "Caratterizzazione avanzata dei complessi acquiferi principali (C. A. P. ) della Regione Sardegna e individuazione della rete di monitoraggio definitiva (fase 3)”). 2. Complessi acquiferi che presentano situazioni critiche dovute alla presenza di nitrati (Giunta Regionale_Deliberazione n. 1/12 del 18. 01. 2005) Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

…. Valle del Cixerri Investigare OBIETTIVO: l’acquifero ospitato nelle successioni sedimentarie quaternarie per determinare il campo di moto dell’acquifero e le relazioni con le acque superficiali Ø Due campagne piezometriche (Maggio/Giugno 2015; Dicembre 2015) METODOLOGIA Ø Campionamento delle acque (superficiali e sotterranee) al fine di valutare le caratteristiche idrogeochimiche delle acque ed il loro grado di contaminazione da nitrati (luglio 2015). Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

…. Valle del Cixerri l'acquifero quaternario è costituito da: STUDI GEOLOGICI PRECEDENTI (Funedda et al. , 2009, RAS, 2009 b, AA. VV. , 1996) sabbie e ghiaie con livelli meno permeabili depositi più antichi e detriti di versante depositi recenti alluvionali nelle aree a quote più elevate lungo i corsi d’acqua Spessore di circa 10 -20 metri INTERPRETAZIONE SEV sedimenti quaternari alluvionali (CASMEZ-PS 25, AA. VV. , 1996) (min-max: 1 -17 m) spessore medio di 2. 6 m Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Pianificazione della campagna di indagine: Ø Studio dei dai bibliografici: RAS, 2008, 2009 b, ISPRA, 2014 Ø Criteri utilizzati: - acquifero captato, - posizione all'interno della piana - accessibilità. TOTALE POZZI CENSITI 137 Ø Dati acquisiti: § data del rilevamento e rilevatori § sigla di riferimento § coordinate e comune ubicazione § dati costruttivi dell'opera Centri di pericolo § livello piezometrico § parametri chimico-fisici dell'acqua Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

La fase di elaborazione post campagna piezometrica 1. Conversione delle coordinate del GPS da WGS 84 a Gauss. Boaga, attraverso l’utilizzo del programma traspunto disponibile in free download su http: //www. mondogis. com/traspunto. html; 2. Acquisizione della quota altimetrica relativa ad ogni pozzo da quote dal Modello Digitale del Terreno della Regione Sardegna a passo 10 m (http: //www. sardegnageoportale. it/index. php? xsl=1598&s=161573&v=2 &c=8936&t=1; foglio 555 e 556). Per estrarre automaticamente le quote dai DEM si è utilizzata la funzione arc. GIS "Extract value to Point"; 3. Elaborazione, tramite Programma Surfer (www. goldensoftware. com), delle curve isopiezometriche, curve di isoconducibilità e curve di isoconcentrazione dei nitrati. Le curve di isovalori sono state ottenute attraverso l’interpolazione spaziale dei valori puntuali dei singoli parametri (quota piezometrica, conducibilità, e nitrati), utilizzando l’algoritmo Kriging, metodo che meglio si presta all'interpolazione di punti distribuiti in modo non uniforme. Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

…. Campagna piezometrica maggio – giugno 2015 Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

…. Campagna piezometrica dicembre 2015 Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

…. Campagna geochimica 29 -31 luglio 2015 Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

CAMPIONAMENTO IDROGEOCHIMICO Periodo 29 – 31 Luglio 2015 effettuata su 15 pozzi e in 6 stazioni lungo il Rio Cixerri e tributari Analisi in sito: • p. H (p. Hmetro Orion 230 A) • Conducibilità µS/cm (conduttimetro HANNA Combo) • Eh m. V (Orion star A 324 e confrontato con soluzione Zobel) • Alcalinità Meq/L di HCO 3 • Ossigeno disciolto • NO 3 - (kit colorimetrico da campagna), in ppm I campioni sono stati filtrati in situ mediante filtri in policarbonato con pori da 0. 2 μm, e successivamente acidificati per le analisi dei metalli. Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Gli anioni e cationi sono stati determinati mediante: § cromatografia ionica § ICP-OES § ICP-MS Il bilancio ionico è risultato ≤± 5 CIX 58 CIX 117 TCIX 2 FCIX 2 TCIX 3 CIX 130 FCIX 3 CIX 13 FCIX 10 TCIX 1 CIX 83 CIX 44 CIX 133 CIX 91 CIX 26 CIX 49 CIX 100 CIX 75 CIX 36 CIX 129 Sanioni 4. 28 5. 12 6. 48 6. 79 7. 29 8. 10 9. 46 10. 67 11. 66 12. 30 12. 82 13. 67 17. 16 20. 40 21. 96 23. 76 23. 25 44. 49 47. 81 52. 63 Scationi 4. 19 5. 23 6. 39 6. 68 6. 79 8. 10 9. 30 9. 12 10. 64 11. 60 12. 43 12. 73 13. 30 16. 86 20. 86 22. 01 23. 84 23. 79 46. 47 47. 49 53. 10 Bilancio 0. 55 -0. 54 0. 36 0. 39 1. 77 0. 00 -0. 55 0. 94 0. 08 0. 14 -0. 26 0. 16 0. 69 0. 44 -0. 57 -0. 06 -0. 09 -0. 58 -1. 09 0. 17 -0. 22 Ag Al As B Ba Be Bi Br Ca Cd Cl Co Cr Cu F Fe Ga K Li Mg Mn Mo Na Ni NO 2 NO 3 Pb Rb S Se Si Sr Te Tl U V Zn HCO 3 IC ICP-MS ICP-OES X X X X X X X X X X X X (come SO 4) X X X X Potenziometria con il metodo di GRAN Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Le acque superficiali (sotterranee a bassa salinità) COMPOSIZIONE BICARBONATO-CALCICA Le acque sotterranee (con salinità maggiore di 1. 3 g/L) COMPOSIZIONE CLORURO-ALCALINA Da notare che all'aumentare della salinità aumenta il contenuto di solfato (SO 4) Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

DIAGRAMMA DI STIFF Le acque a minore salinità presentano una facies a bicarbonati prevalenti, bilanciati da calcio, esclusi i campioni CIX 58 e CIX 117 che presentano una facies cloruro sodica. All’aumentare della salinità aumenta la componente alcalina, con l’eccezione del campione CIX 133. Al di sopra di circa 1, 3 g/L prevale la facies cloruro sodica e aumentano i solfati Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Na/Cl 45 40 Na meq/L 35 30 25 20 15 Acque sotterranee 10 Acque superficiali 5 Linear(seawater) 0 0 5 10 15 20 25 30 Cl meq/L 35 40 45 50 Il rapporto Na/Cl, delle acque superficiali e sotterranee, indica valori simili a quelli dell'acqua di mare diluita (Na/Cl=0. 86 meq/L) IMPORTANTE CONTRIBUTO DELLE PIOGGE. Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Camp. TCIX 2 FCIX 2 TCIX 3 FCIX 1 TCIX 1 CIX 58 CIX 117 CIX 130 CIX 13 CIX 10 CIX 83 CIX 44 CIX 133 CIX 91 CIX 26 CIX 49 CIX 100 CIX 75 CIX 36 CIX 129 Conduc. Cl mg/L SO 4 mg/L NO 3 mg/L NO 2 mg/L NH 4 mg/L Fe μg/l Mn μg/l Pb μg/l μS/cm 629 69 24 3 0. 5 <0. 01 0. 3 58 37 5. 9 665 74 27 4 0. 5 <0. 01 0. 4 54 33 5. 1 742 89 26 5 <0, 1 10. 4 193 63 2. 3 905 109 54 6 0. 8 <0. 01 0. 3 < 21 37 2. 05 1041 131 66 17 0. 9 <0. 01 0. 2 < 21 <4 1. 3 1223 189 40 0. 45 1. 3 <0. 01 0. 3 66 11. 8 2 463 81 33 6 0. 5 <0. 01 0. 7 < 21 39 0. 4 580 77 45 11 0. 5 <0. 01 0. 2 < 21 <4 0. 2 805 109 87 0. 8 0. 7 <0. 01 0. 4 88 54 0. 4 918 105 81 18 0. 7 <0. 01 0. 5 < 21 <4 10 1145 141 81 22 1 <0. 01 0. 4 < 21 <4 0. 8 1240 195 83 6 1. 3 <0. 01 0. 6 < 21 32. 2 0. 3 1280 175 107 2 0. 07 <0. 01 0. 1 < 21 365 0. 5 1565 204 47 19 1. 2 <0. 01 0. 09 < 21 255 0. 6 1912 396 159 4 3. 2 <0. 01 0. 5 < 21 <4 0. 3 2030 338 168 28 3. 4 <0. 01 0. 8 < 21 6 24. 8 2320 455 206 54 3. 4 <0. 01 0. 2 < 21 9 0. 8 2420 465 187 68 3. 4 <0. 01 0. 3 < 43 12 1. 1 4500 1064 328 153 8. 4 <0. 01 0. 2 < 53 40 0. 7 4600 1244 285 <0. 1 9 <0. 01 2. 4 701 189 0. 3 5030 1328 344 37 9 <0. 01 1. 4 < 53 <11 0. 1 2500 250 mg/L 0. 5 mg/L 1. 5 mg/L 200 μg/l 50 μg/l 10 μg/l μS/cm Valori soglia acque sotterranee Valori soglia 1000 200 mg/L 250 mg/L acque μS/cm superficiali 4 mg/L 1. 7 mg/L 2000 μg/l 1000 μg/l 50 μg/l Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna U μg/l 0. 7 0. 8 0. 4 1. 03 0. 9 0. 6 <0. 03 0. 05 0. 3 0. 4 1. 7 5. 6 1. 2 3. 7 3. 2 7. 3 0. 5 1. 7 1. 54 0. 3 28 15 - 30 μg/l

Le curve piezometriche, ottenute durante le due diverse campagne di rilevamento, hanno permesso di ricostruire la morfologia della falda superficiale e le direzioni principali di flusso, da cui risulta che: i. la direzione di flusso principale va da W verso E; ii. le acque sotterranee alimentano il fiume Cixerri; iii. il fiume Cixerri coincide con l’asse di drenaggio principale; iv. la trasmissività dell'acquifero aumenta verso il centro della valle. L’indagine geochimica ha mostrato che la contaminazione da nitrati è associata alle attività antropiche, quali l'agricoltura, l'allevamento o le fosse settiche. L'inquinamento da nitrati non sembra collegato con il flusso di acqua, ma è un effetto puntuale. Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

…. Nurra OBIETTIVO: • Ricostruire la geometria dell'acquifero carsico mesozoico • Valutare la dispersione degli inquinanti nelle acque sotterranee Realizzare un modello geologico-strutturale 3 D, METODOLOGIA integrandolo con informazioni idrogeologiche e geochimiche Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Per rendere confrontabili i dati litologici di superficie (carte geologiche) e quelli sotterranei (log stratigrafici) CODICE STANDARD scelto per scopi idrogeologici Sette sistemi idrogeologici principali A litologie, aventi la stessa età e con caratteristiche idrogeologiche simili è stato assegnato lo stesso codice standard Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Sono state create sedici sezioni geologiche ortogonali alle strutture principali : 7 orientate NE-SW; 9 orientate NW-SE. Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

MODELLO GEOLOGICO 3 D realizzato utilizzando il software MOVE 3 D della Midland Valley (www. mve. com/software/move). Il software è stato utilizzato per creare e verificarne la coerenza del modello geologico tridimensionale. 1. Sono state implementate nel modello le sezioni geologiche; 2. Digitalizzazione degli orizzonti; 3. Sono state eseguite procedure di bilanciamento delle sezioni; Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Il modello geologico 3 D realizzato, ha permesso di riprodurre una coerente rappresentazione della geometria delle strutture geologiche che, integrata con i dati idrogeologici ha fornito informazioni utili sulla circolazione delle acque sotterranee. Campagna Idrogeochimica progetto KNOW (implementing the Knowledge of Nitr. Ogen in ground. Water) Finanziato dalla Legge regionale n. 7/2007 e coordinato dalla Prof. ssa Cidu (per il DSCG - Università di Cagliari) e dal Prof. Ghiglieri (per NRD – Università di Sassari) Ghiglieri et al. (2009) modificata

Da quanto ricostruito risulta che la circolazione idrica sotterranea è influenzata dal sistema di pieghe del Cretaceo medio e da faglie. I risultati hanno evidenziato che l'acquifero Triassico e quello Giurassico sono localmente collegati Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Lavoro da svolgere nel terzo anno …. Valle del Cixerri 1. Verificare il grado di dispersione della contaminazione da Nitrati rispetto ai centri di pericolo, in condizioni di rica dell’acquifero; 2. Applicazione di metodi parametrici per la definizione della vulnerabilità intrinseca e integrata dell’acquifero; 3. Calcolo del bilancio Idrogeologico; 4. Definizione dei limiti dell'acquifero superficiale; 5. Realizzazione del modello geologico 3 D, che incrementato con i dati idrogeologici raccolti aiuterà a mostrare la circolazione idrica sotterranea. Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

Lavoro da svolgere nel terzo anno …. Nurra 1. Interpretazione delle analisi isotopiche e delle analisi sugli elementi in traccia acquisiti nell’ambito del progetto KNOW; 2. Studio delle dinamiche degli inquinanti nelle acque sotterranee. Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

CREDITI Tipologia Attività/Corso Titolo corso/Evento Docenti/Ente Corso per dottorandi Micro-corso di progettazione europea Seminario Workshop “Clima & Incendi” Collana di Seminari per la Valorizzazione dei Risultati della Ricerca - CRS 4 0. 5 Seminario "Experiences of Integrated Water Management to Combat Desertification” NRD - Università di Sassari 0. 8 Congresso Nazionale V Congresso Nazionale AIGA 2015 Associazione Italiana di Geologia Applicata e Ambientale (A. I. G. A. ) 1 Presentazione congresso Nazionale V Congresso Nazionale AIGA 2015 Associazione Italiana di Geologia Applicata e Ambientale (A. I. G. A. ) 3 Tutoraggio Universitario Modulo di Cartografia del Corso di Geografia Fisica e Cartografia del Corso di Laurea in Scienze Geologiche Prof. Angelo Ibba 2 Assistenza Tesi Magistrale Claudio Orrù Dip. Scienze Chimiche e Geologiche Università degli Studi di Cagliari 6 Crenos Cattedra JM: Stefano Usai CFU 3 Tot. 16. 3 Valutazione delle risorse idriche sotterranee di acquiferi strategici della Sardegna

GRAZIE PER L’ATTENZIONE