LE RISORSE IDRICHE SOTTERRANEE DELLA PROVINCIA DI FERRARA

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1 Capitolo 6.1 LE RISORSE IDRICHE SOTTERRANEE DELLA PROVINCIA DI FERRARA Capitolo a cura di: dott.ssa Gabriella Dugoni P.O. Sviluppo Sostenibile, Settore Ambiente Provincia di Ferrara tratto da: Molinari F., Boldrini G., Severi P., Dugoni G., Caputo D., Martinelli G. Risorse Idriche Sotterranee della Provincia di Ferrara 121

2 6.1 RISORSE IDRICHE SOTTERRANEE DELLA PROVINCIA DI FERRARA Idrostratigrafia e sistemi deposizionali A grande scala il bacino idrogeologico della Pianura Ferrarese presenta i seguenti sistemi deposizionali: - Sistema fluvio-deltizio ad alimentazione padana (Paleo Po); - Sistema di pianura alluvionale sia ad alimentazione padana che appenninica; - Sistema litorale e di piattaforma. In chiave idrostratigrafica, mantenendo la classificazione usata in Riserve Idriche Sotterranee della Regione EmiliaRomagna (1998), le unità stratigrafiche individuate coincidono con delle Unità Idrostratigrafico-Sequenziali (UIS) i cui componenti presentano le seguenti caratteristiche: - sono costituiti da una o più sequenze deposizionali - sono comprensivi di un livello geologico basale scarsamente permeabile (acquitardo) o impermeabile (acquicludo), arealmente continuo. All interno di ogni UIS si possono avere uno o più serbatoi acquiferi, denominati in questo studio Sistema Acquifero. Il sistema acquifero è un unità idrogeologicamente omogenea costituita da serbatoi acquiferi separati da barriere di permeabilità locali. All interno del Gruppo Acquifero A delle Riserve Idriche Sotterranee della Regione EmiliaRomagna sono stati individuati cinque UIS principali denominate Complessi Acquiferi: rispettivamente dal basso verso l alto Complesso Acquifero A4, A3, A2, A1 e l acquifero freatico A0 (Tabella 6.1.1). Questi Complessi Acquiferi rappresentano, a scala regionale, Unità Idrostratigrafiche Sequenziali di rango gerarchico inferiore rispetto ai Gruppi Acquiferi. Visto comunque il maggior dettaglio stratigrafico raggiunto in questo lavoro rispetto al RIS (1998), è stato possibile suddividere i Complessi Acquiferi A1 e A2 rispettivamente in A1I/A1-II e A2-I/A2-II che rappresentano delle UIS alla scala locale (provincia di Ferrara). 122

3 Tabella 6.1.1: Inquadramento geologico stratigrafico regionale dei depositi quaternari di sottosuolo Caratteristiche qualitative delle acque sotterranee e geochimica isotopica Con lo studio Risorse idriche della sotterranee della Provincia di Ferrara si è voluto dedicare grande attenzione alle analisi di qualità delle acque sotterranee, in particolare dei sistemi acquiferi A1-I e A2-I. La qualità delle acque è conseguenza dello stato naturale, fisico-chimico, dell acqua così come delle alterazioni che sono subentrate a causa dell impatto antropico. Spesso l attività umana altera l equilibrio fisico-chimico dell acqua e contribuisce ad un inquinamento della stessa. Questo può succedere più frequentemente nei sistemi acquiferi costieri (intrusione del cuneo salino). Infatti uno degli obiettivi di questo lavoro è stato quello di individuare in pianta e sulle sezioni idrostratigrafiche il limite acqua dolce/acqua salmastra che definisce la base degli acquiferi utili per uso idropotabile e agricolo-industriale. Un altra caratteristica importante della maggior parte degli acquiferi artesiani (confinati), presenti nell area di studio, è che le zone di ricarica diretta affiorano a notevole distanza (diverse decine di km), e quindi i loro gradienti idraulici sono molto bassi (circa 1*

4 gradi) e le acque risultano spesso stagnanti; questo implica sistemi acquiferi in condizioni molto anossiche, ricchi in Fe, Mn, NH4 o addirittura con la presenza di gas disciolti (CH4). Un parametro fondamentale della qualità dell acqua, utilizzato in questo studio, è la Conducibilità Elettrica (CE) che si esprime in μs/cm ed è direttamente correlata con la quantità di solidi sospesi (TDS) Dati utilizzati I dati utilizzati (figura 6.1.1) provengono essenzialmente da: log geofisici dei pozzi AGIP. In particolare è stato utilizzato il log di resistività che si misura in Ohm*m e può stimare la salinità dell acqua attraverso l utilizzo di particolari algoritmi. In questo studio si è mantenuto, come in Riserve Idriche Sotterranee della Regione EmiliaRomagna, il limite tra acqua dolce e salmastra in corrispondenza del valore di 10 Ohm * m. Oltretutto i pozzi AGIP, essendo stati perforati soprattutto negli anni 60 e 70, forniscono un importante record storico. Campioni d acqua prelevati dai sondaggi effettuati dal SGSS nel periodo In particolare sono stati analizzati da HERA S.p.a (ex ACOSEA S.p.a) 10 campioni di cui 1 filtrante il sistema acquifero A1-II, 5 l A2-I, 1 l A2-II, 2 l A3 e 1 l acquifero freatico A0. Dei campioni, oltre alla CE e al ph, sono stati analizzati i cationi (Ca, Mg, Na e K) e gli anioni (Cl, SO4, HCO3) principali ed i costituenti minori quali Fe, Mn, NH4, As, NO3, NO2. Misure di conducibilità elettrica in pozzi per acqua presenti all interno della Banca Dati Geognostici Regionale del Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli. Dati chimici ed isotopici provenienti sia dalla Rete di Monitoraggio Regionale ARPA che dal Progetto SINA e da RAPTI CAPUTO (2000). I dati chimici, relativi essenzialmente al periodo , comprendono gli anioni e i cationi principali, il Ferro (Fe), il Manganese (Mn), l azoto ammoniacale (NH4), i nitrati (NO3) oltre che la CE ed il ph. Per quanto riguarda i dati isotopici, di cui si hanno due fasi di campionamento relativi al mese di Luglio 2001 e al mese di Marzo 2002, sono stati analizzati i rapporti isotopici 18O /16O, D/H ed il contenuto in trizio (T), carbonio-14 (14C) e carbonio- 13 (13C). Per l elaborazione dei dati chimici, ad esempio per stabilire il grado di saturazione in calcite (CaCO3) dei diversi sistemi acquiferi, sono stati utilizzati software quali AquaChem 5.0 e PHREEQC. 124

5 Figura 6.1.1: ubicazione Banca Dati utilizzati per l interpretazione geochimica dei serbatoi acquiferi Caratterizzazione qualitativa dei serbatoi acquiferi Le caratteristiche quantitative e qualitative del patrimonio idrico sotterraneo di un territorio (acquiferi) dipendono da molteplici fattori che possono essere suddivisi in due gruppi principali: Il primo gruppo comprende fattori naturali, o primari, come quelli geologi che condizionano le caratteristiche geometriche degli acquiferi (es. spessore, estensione), idrauliche (porosità, permeabilità) ed idrogeochimiche, conseguenza del contatto tra la matrice solida (sedimenti) e fluidi (acqua). Il secondo gruppo, invece, include fattori antropici, o secondari, che possono provocare, da una parte, il degrado quantitativo delle risorse idriche sotterranee (come gli emungimenti eccessivi e non controllati per soddisfare, ad esempio, le esigenze acquedottistiche, agricole ed industriali) e, dall altra parte, possono accelerare i processi di degrado qualitativo causato dall eccessivo aumento delle fonti potenziali di inquinamento, sia puntuali che diffuse. In particolare, nel sottosuolo ferrarese, a causa della complessa evoluzione geologica, le risorse idriche sotterranee sono fortemente condizionate e limitate sia qualitativamente che 125

6 quantitativamente dalla presenza di sedimenti permeabili deposti in ambienti lagunari, deltizi o marini. In questo tipo di sedimenti, si trovano comunemente acque primarie (i.e. sinsedimentarie), generalmente con caratteristiche salmastre che presentano, pertanto, bassi valori di resistività elettrica generalmente minori di 5 Ohm * m, ed elevata salinità. Sulla base di numerose colonne stratigrafiche relative a pozzi per acqua e per la ricerca di idrocarburi è stato possibile ricostruire, per la prima volta, l andamento della zona di dispersione dove si verifica il passaggio graduale tra acqua dolce ed acqua salmastra, ponendo il limite in corrispondenza di valori di salinità pari a 1 g/l. Tale limite si trova a profondità variabili da pochi metri dal piano campagna, nell area di Casaglia (20 m), a profondità di circa 50 m nella zona di Baura, ai 300 m nei pressi di Copparo. Negli anni successivi, sono state realizzate poche ricerche di carattere locale che generalmente hanno affrontato problematiche di carattere idrogeologico ed idrogeochimico. La ricerca qui descritta ha avuto come scopo principale la ricostruzione, per l intero territorio provinciale, del comportamento e dell evoluzione, sia idrodinamica che geochimica, delle risorse idriche sotterranee. A tal fine, è stato utilizzato un protocollo di lavoro che comprende l analisi integrata di dati di carattere stratigrafico, idrogeologico e geochimico. Sulla base dei dati stratigrafici e fino alla profondità massima di 200 m, nel sottosuolo ferrarese sono state distinte cinque unità idrostratigrafiche corrispondenti all acquifero a falda libera (A0), all acquifero A1, generalmente in pressione e, agli acquiferi più profondi A2, A3 e A4, sempre in pressione. Per la definizione della rete di monitoraggio dei pozzi che riesce a descrivere il comportamento idrodinamico e geochimico degli acquiferi ferraresi in pressione, ci si è basati sulla raccolta e sull elaborazione di dati provenienti dall archivio dell ARPA e raccolti sia dalla rete di controllo attiva che da quella inattiva. Inizialmente, sulla base dell elaborazione dei dati stratigrafici ed adottando criteri geometrici, litologici e di capacità idrica delle diverse formazioni, sono stati individuati i principali corpi acquiferi. Successivamente, ed utilizzando come criteri assoluti la descrizione litologica di ogni singolo pozzo e la posizione dei filtri, è stata effettuata una divisione ed una scelta dei pozzi per ogni corpo acquifero come questo è stato definito nella fase precedente. In tal modo, sono stati esclusi tutti i punti di misura e/o di campionamento per i quali non esiste una dettagliata descrizione stratigrafica, la posizione dei filtri oppure nel caso in cui i pozzi 126

7 fossero filtrati in più acquiferi. Questo approccio metodologico ci ha permesso di distinguere nove pozzi filtrati esclusivamente nell acquifero A1; sette pozzi in quello A2; un pozzo nell acquifero A3 ed un pozzo in quello A4. Nei pozzi individuati esistono misure sistematiche della soggiacenza (profondità dell acqua dal piano campagna), relative al periodo , con frequenza semestrale, mentre, solamente per alcuni di essi esistono informazioni relative allo stato chimico delle acque Sistema Acquifero A1-I Nell acquifero A1-I sono stati individuati 9 pozzi di monitoraggio idrodinamico e per 5 di essi sono disponibili informazioni anche di carattere idrochimico (fig a). Si tratta dell acquifero di maggiore interesse nel territorio ferrarese poiché viene sfruttato per uso acquedottistico (es. campo pozzi di Ro ferrarese e parzialmente dall impianto di potabilizzazione di Pontelagoscuro). DISTRIBUZIONE SPAZIALE: i pozzi della rete di monitoraggio idrodinamico ed idrochimico dell acquifero sono ubicati in una fascia lungo il fiume Po ed ovviamente difficilmente questi dati potranno rappresentare e descrivere i processi geochimici ed idrodinamici che avvengono nelle aree lontane dal fiume (fig a). Un eccezione è rappresentata dai pozzi FE-7 e FE-8 che sono ubicati nel settore centro-orientale della provincia. ANDAMENTO IDRODINAMICO: l analisi dei valori temporali della soggiacenza ha messo in evidenza (fig d): forti oscillazioni annuali della soggiacenza, dell ordine di circa 2 m, nei pozzi che si trovano nelle immediate vicinanze al fiume Po. Tali oscillazioni sono l effetto combinato di due fattori che consistono: il primo, alla modalità di sfruttamento delle risorse idriche sotterranee mentre, il secondo fattore, è legato alle variazioni del livello idrometrico del fiume Po. Infatti, localmente, tra il livello idrometrico del fiume e quello piezometrico della falda, esiste una correlazione positiva che indica la comunicazione idraulica tra il fiume e l acquifero. Nel settore orientale della provincia, nei pozzi che si trovano lontano dal fiume Po, è stato invece osservato un progressivo aumento del livello piezometrico, probabilmente da attribuire ad un cambiamento nella modalità di gestione dell acquifero. Attualmente, però, a causa della mancanza di informazioni relative all entità dello sfruttamento ed allo stato 127

8 geochimico dell acquifero in questo settore, è possibile soltanto ipotizzare una diminuzione della portata indotta dalla progressiva salinazione dell acquifero. ANDAMENTO IDROGEOCHIMICO: da un punto di vista geochimico, le caratteristiche qualitative delle acque risultano buone (sensu D.Leg. 152/1999), con valori della conducibilità elettrica media di circa 400 μs/cm, praticamente invariabili nel tempo (fig d). I bassi valori della conducibilità elettrica sono associati ad un basso contenuto in cloruri, con valore medio pari a 46 mg/l, in sodio (25 mg/l) e in solfati (42 mg/l). Un lieve aumento della conducibilità elettrica (700 μs/cm) e del contenuto in cloruri (107 mg/l) e sodio (89 mg/l), invece, si osserva spostandosi verso est (pozzo FE-6). L unica eccezione nei dati esistenti è rappresentata dal pozzo FE-10, nel settore occidentale della provincia, dove la conducibilità elettrica media è di circa 3500 μs/cm accompagnata da elevate concentrazioni in cloruri e sodio (fig a,c,d). Tale elevata salinità è probabilmente da attribuire alla presenza di estesi fenomeni di mescolamento tra le acque dolci e quelle salse che si trovano ad ovest della provincia di Ferrara nel territorio Mantovano ed è inoltre indicativa dell assenza di una alimentazione locale dell acquifero nella stessa zona. Le variazioni delle grandezze geochimiche principali (fig 6.1.2b) hanno messo in evidenza che le acque di questa unità idrogeologica presentano un contenuto generalmente elevato in ferro ed in manganese, entrambi di origine naturale e dovuti alle interazioni tra acque e sedimenti. Infine, dalla distribuzione dei valori medi delle concentrazioni ioniche di ogni singolo pozzo, relativamente al periodo di osservazione ( ), sul diagramma di Piper della fig c si può osservare: a) la prevalenza della facies geochimica di tipo bicarbonato di calcio (Ca-HCO3); b) nel pozzo più orientale della rete di monitoraggio idrogeochimico (FE-6), lievi fenomeni di mescolamento con acque di salinità più elevata dovuti probabilmente ad una maggiore salinazione dell acquifero stesso nel settore orientale della provincia (acque di tipo NaHCO3); c) nell alto ferrarese, invece, come si può osservare nel pozzo FE-10, le acque sono di tipo cloruro di sodio (Na-Cl ). 128

9 (a) rete di monitoraggio (b) descrizione statistica delle concentrazioni ioniche principali (c) diagramma di Piper 129

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11 (d) oscillazioni della soggiecenza (in m) e della conducibilità elettrica, cloruri e sodio Figura 6.1.2: sistema acquifero A1-I, caratteristiche idrodinamiche e idrogeologiche 131

12 Sistema Acquifero A2-I Sette pozzi di monitoraggio sono stati individuati per la caratterizzazione idrodinamica dell acquifero A-2 e per sei di essi sono disponibili analisi chimiche (fig a). DISTRIBUZIONE SPAZIALE: l omogenea distribuzione spaziale dei pozzi di monitoraggio, nel settore centrale della provincia, permette di definire le caratteristiche idrodinamiche e geochimiche dell acquifero A2 e della loro evoluzione (fig a). I restanti settori del territorio, completamente privi di pozzi di osservazione, non permettono di trarre alcuna considerazione. ANDAMENTO IDRODINAMICO: l andamento idrodinamico nei pozzi che appartengono a questo corpo acquifero presenta grande variabilità dovuta esclusivamente all entità dei prelievi. In generale, però, nel periodo di misurazione si osservano fluttuazioni stagionali della soggiacenza di 1,5-2 m, in tutti i pozzi (fig d). Di particolare interesse sono il pozzo FE-11, localizzato nel settore occidentale della provincia, ed i pozzi FE-14, FE-15 e FE-16, nel settore orientale. I primi tre pozzi, infatti, nel periodo , sono stati caratterizzati da una continua e graduale diminuzione della soggiacenza rispettivamente di 3, 1 e 2,5 m. Nel terzo pozzo (FE-16), invece, è stato registrato un rapido incremento della soggiacenza di circa 5 m che si è mantenuto costante anche nei successivi anni di osservazione. Tali diminuzioni locali della soggiacenza sono probabilmente da attribuire al cambiamento delle attività e/o pratiche agricole, poiché i dati chimici non mostrano un evidente peggioramento delle caratteristiche qualitative delle acque, fattore che potrebbe giustificare l abbandono di questi pozzi. In generale, però, possiamo dire che in questo corpo acquifero sono stati identificati negli ultimi anni estesi fenomeni di innalzamento del livello piezometrico che risultano generalmente più marcati nel settore sudorientale della provincia di Ferrara. ANDAMENTO IDROGEOCHIMICO: l analisi di dati idrochimici ha messo in evidenza, nel settore occidentale della provincia, la presenza di acque con valori di conducibilità elettrica dell ordine di 1000 μs/cm, accompagnati da basso contenuto in cloruri (<60 mg/l) e valori di sodio (<150 mg/l). Spostandosi verso sud-est, però, tali parametri presentano un aumento esponenziale raggiungendo valori medi dell ordine di 1500 μs/cm, per la conducibilità elettrica presso Portomaggiore (FE-16), e di 5000 μs/cm, circa 10 km ad est-nordest (FE-14). Gli elevati valori di conducibilità elettrica registrati nel pozzo FE-14, sono attribuiti principalmente all elevato 132

13 contenuto delle acque in cloruri e sodio, rispettivamente con valori medi dell ordine 1500 mg/l e 850 mg/l (fig d). Particolare interesse suscitano i pozzi di monitoraggio che si trovano nel settore sudorientale della provincia nei quali, nonostante dal 1992 al 1998 si sia verificato un innalzamento del livello piezometrico anche dell ordine di 5 m, il grado di salinazione dell acquifero non si è modificato rimanendo quasi stabile per tutto il periodo di osservazione. Tale comportamento è indicativo, da una parte, della difficoltà e della lentezza dei processi di desalinizzazione degli acquiferi profondi e, dall altra parte, mette in evidenza l importanza nella modalità di gestione di tali corpi idrici. Come si può osservare dalla distribuzione dei dati nel diagramma di Piper della figura 6.1.3c, da un punto di vista geochimico prevale la facies bicarbonato di calcio (Ca-HCO3), trattandosi di acque dolci continentali con basso contenuto salino. Fa eccezione il settore orientale dove sono evidenti fenomeni di mescolamento tra acque dolci ed acque ad elevata salinità di provenienza marina e dove è dominante la facies geochimica bicarbonato di sodio (Na-HCO3). Infine, le variazioni delle grandezze geochimiche principali (fig 6.1.3b) ed il confronto con i dati relativi all acquifero A1 hanno messo in evidenza: a) elevate concentrazioni in manganese ed in ferro; in particolare, con l aumento della profondità, le concentrazioni medie in ferro presentano un aumento esponenziale passando dai 492 μg/l, nell acquifero A1, ai 3690 μg/l, nell acquifero A2 (valore limite proposto da DM 471/99: 200 μg/l). b)una diminuzione delle concentrazioni ioniche medie in solfati e nitrati nell acquifero A2, rispetto ai valori incontrati nell acquifero soprastante (A1), pur registrando bassi valori in entrambi i corpi idrici. 133

14 (a) rete di monitoraggio (b) descrizione statistica delle concentrazioni ioniche principali (c) diagramma di Piper 134

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16 (d) oscillazioni della soggiecenza (in m) e della conducibilità elettrica, cloruri e sodio Figura 6.1.3: sistema acquifero A2-I, caratteristiche idrodinamiche e idrogeochimiche 136

17 Sistema Acquifero A3 ed A4 DISTRIBUZIONE SPAZIALE: negli acquiferi più profondi A3 ed A4 è stato individuato solamente un pozzo filtrato in ogni corpo idrico che, ovviamente, può essere difficilmente considerato rappresentativo dell evoluzione idrodinamica e geochimica dell acquifero in tutta la sua estensione (fig.6.1.4). ANDAMENTO IDRODINAMICO: in tutti e due i pozzi rappresentativi dei corpi acquiferi A3 e A4 è stato rilevato un continuo aumento del livello piezometrico dal 1992 al 1996 dell ordine di circa 2 m. ANDAMENTO IDROGEOCHIMICO: le acque dell acquifero A3 sono caratterizzate da valori di conducibilità elettrica media dell ordine di 1000 μs/cm e ricadono nella facies geochimica bicarbonato di calcio. Per quanto riguarda la caratterizzazione geochimica dell acquifero A4, invece, mancano completamente dati significativi. (a) rete di monitoraggio sistema acquifero A3 137

18 (b) diagramma di Piper sistema acquifero A3 (c) oscillazioni della soggiecenza (in m) e della conducibilità elettrica, cloruri e sodio sistema acquifero A3 138

19 (a) rete di monitoraggio sistema acquifero A4 (b) oscillazioni della soggiecenza (in m) e della conducibilità elettrica, cloruri e sodio sistema acquifero A4 Figura 6.1.4: sistemi acquiferi A3 e A4, caratteristiche idrodinamiche e idrogeochimiche La salinizzazione dei serbatoi acquiferi Uno degli obiettivi di questo lavoro è quello di individuare in pianta e sulle sezioni idrostratigrafiche il limite acqua dolce/acqua salmastra (d/s) che definisce la base degli acquiferi utili per uso idropotabile e agricoloindustriale. Infatti una caratteristica importante degli acquiferi in provincia di Ferrara è la presenza di acqua salmastra o salata connata, dovuta alla presenza di sedimenti sabbiosi marini che passano senza soluzione di continuità a sedimenti fluvio-deltizi saturi in acqua dolce. 139

20 L acqua dolce passa gradualmente ad acqua salata attraverso un aumento nel contenuto di NaCl. A volte questo passaggio è più repentino e si fa una assunzione semplificativa nell adottare una interfaccia fra acqua dolce e acqua salmastra. Il gradiente di salinità presente al passaggio acqua dolce/salmastra non è stazionario ma è soggetto a fluttuazioni che seguono le fluttuazioni piezometriche proprie dei diversi acquiferi. Nei pozzi pubblicati sui volumi Acque Dolci Sotterranee e in Riserve Idriche Sotterranee della Regione Emilia-Romagna (1998) il limite tra acqua dolce e salmastra è stato posto convenzionalmente in corrispondenza del valore di 10 Ohm * m dei log di resistività, equivalente ad una conducibilità di 1000 μs/cm. Questo limite viene adottato nell individuare l interfaccia acqua d/s nelle Sezioni Idrostratigrafiche. Mentre nelle mappe relative alla conducibilità elettrica (CE), per una maggiore comprensione nella ricostruzione dell intrusione salina, viene evidenziata la isoconduttiva dei 1500 μs/cm. Nei sistemi acquiferi studiati la posizione naturale dell interfaccia d/s è il risultato di variazioni naturali nella posizione di equilibrio dell interfaccia stessa che possono essere dovute sia alle fluttuazioni climatiche a breve e a lungo termine che a cambiamenti nella posizione della linea di costa negli ultimi anni. L azione antropica (captazione da pozzo) invece ha determinato cambiamenti più repentini nell equilibrio idraulico dei serbatoi acquiferi, portando all intrusione di acqua salmastra/salata e quindi spostando significativamente il limite d/s. Questa intrusione può essere attiva o passiva. L intrusione passiva avviene quando si ha estrazione di acqua dolce dalla falda ma il gradiente piezometrico rimane rivolto verso mare o verso l interfaccia acqua dolce/salmastra. In questo caso lo spostamento dell interfaccia stessa può richiedere centinaia di anni per spostarsi su distanze significative. Le conseguenze dell intrusione attiva sono molto più severe in quanto si ha un inversione del gradiente idraulico che porta ad uno spostamento dell interfaccia acqua dolce/salmastra, verso l interno, molto repentino (diversi chilometri in pochi anni). Principalmente l intrusione attiva è dovuta alla concentrazione di campi pozzi, ad uso acquedottistico o industriale, che creano un profondo cono di depressione. In certi casi, a seconda di come è cambiato il regime di pompaggio nel tempo, una intrusione attiva può diventare passiva o viceversa. Uno degli obiettivi di questo studio è stato quello di ricostruire, nel tempo e nello spazio, l intrusione del cuneo salino nei diversi sistemi acquiferi individuati, in particolare nei sistemi acquiferi A1-I e A2-I. 140

21 Complesso Acquifero A1-I Figura 6.1.5:mappa della CE relativa all anno 2002 nel sistema acquifero A1-I In figura 6.1.5, dove viene mostrata la mappa della Conducibilità Elettrica (CE) del Sistema Acquifero A1-I, si nota come esso, in gran parte del settore orientale della provincia di Ferrara, sia interessato dall intrusione di acqua ad elevata salinità, con valori che variano dai 1000 ai 6600 μs/cm. Analizzando la serie storica, fino all anno 1973, dei valori di resistività (Ohm * m) dei pozzi AGIP si evince come originariamente tutto il sistema acquifero fosse saturo in acqua dolce; oltretutto diversi carotaggi del SGSS, a conferma della saturazione in acqua dolce, mostrano come A1-I sia formato da depositi sabbiosi continentali. Sempre interpolando la serie storica dei valori di resistività è stato possibile ricostruire la posizione dell isoconduttiva dei 1500 μs/cm nell anno 1973 (Fig. 29) e confrontarla con la posizione attuale (anno 2002). Già prima degli anni 70, il sistema acquifero aveva subito una forte intrusione salina attiva, che successivamente, fino all anno 2002, si è ampliata seguendo come direzione preferenziale l asse Jolanda di Savoia Ferrara; in gran parte l intrusione è imputabile al polo industriale della città di Ferrara, con picchi di prelievo di singoli complessi industriali dell ordine dei 650 m3/h (corrispondenti a 5,7 m3 all anno). 141

22 Conferme sull intrusione attiva si hanno anche dal chimismo di A1-I. Infatti, quando l acqua salata viene a contatto con acqua dolce, nel sistema acquifero si ha uno scambio ionico dei cationi Sodio (Na) e Calcio (Ca); nella reazione Na è assorbito mentre Ca è rilasciato. In questo modo l anione dominante delle acque salate, il cloro (Cl), rimane nelle medesime concentrazioni mentre la composizione dell acqua cambia da tipo NaCl a CaCl. Osservando i diagrammi di Stiff relativi ai pozzi della rete di monitoraggio FE61-01, FE5800 e FE60-00 (fig 6.1.8) si nota come si abbia un aumento in calcio in FE58-00 rispetto agli altri due, e nel contempo l aumento di cloruri in FE58-00 non sia bilanciato dall aumento di sodio. In conclusione in FE58-00, che si trova nei pressi del polo industriale della città di Ferrara, l acqua diventa di tipo CaCl, confermando l intrusione salina. In questo studio si ipotizza che l inversione del gradiente idraulico, causata dai pompaggi, abbia richiamato acqua salata sia dalla zona di ricarica affiorante in mare Adriatico che da quei depositi sabbiosi marini confinati e sepolti, saturi di acqua salata connata, che passano senza soluzione di continuità ai depositi sabbiosi continentali appartenenti ad A1-I. Anche nell estremo settore occidentale della provincia di Ferrara il sistema acquifero è saturo di acqua ad elevata salinità con valori massimi di CE di circa 3000 μs/cm. In questo caso l intrusione salina non è imputabile esclusivamente al pompaggio ma anche alla presenza di fratture o faglie, all interno degli alti strutturali della Dorsale Ferrarese, che veicolano fino in superficie o in prossimità di essa acqua connata salata, appartenente a formazioni geologiche profonde; ne sono un esempio le vicine salse di Mirandola. Oltretutto osservando il chimismo del pozzo FE52-00 si nota come questo, a parità circa di CE con i pozzi I-FE-26 e I-FE-16, abbia un contenuto in NaCl molto maggiore (rapporto di circa 2/1), il che probabilmente conferma l origine remota, legata alla presenza di strutture profonde, delle acque salate Complesso Acquifero A2-I Il sistema acquifero A2-I, a differenza di A1-I, mostra una saturazione in acqua ad alta salinità che segue due direzioni preferenziali: la prima, lungo l asse Goro- Ostellato fino ad arrivare a Consandolo, e la seconda, verso nord, lungo l asse Mesola Ariano nel Polesine Francolino; i valori di CE variano da 1000 μs/cm a 4500/5000 μs/cm (figura 6.1.6). 142

23 Figura 6.1.6: mappa della CE relativa all anno 2002, sistema acquifero A2-I Anche in questo caso analizzando la serie storica, fino all anno 1973, dei valori di resistività (Ohm * m) dei pozzi AGIP si evince come la posizione naturale dell interfaccia d/s fosse, ad esempio nel settore compreso tra Pomposa Giralda e Goro, dove i sedimenti sabbiosi fluvio-deltizii passano a sabbie fini di piattaforma. Già alla fine degli anni 60 l interfaccia si era spostata di diversi chilometri verso l interno, fino a Gallare-Ostellato, e più verso nord nei settori compresi tra Francolino e Baura, evidenziando una forte intrusione attiva in A2-I. Principalmente questa evoluzione è imputabile al cospicuo numero di campi pozzi metaniferi attivi negli anni 40, 50 e 60 (fig ) filtranti A2-I e presenti sia in provincia di Ferrara (Miniere di Gallare, Consandolo ecc.) che nel confinante settore Veneto. Successivamente i forti pompaggi ad uso acquedottistico e industriale, degli anni 70 e 80, hanno richiamato ulteriormente l interfaccia sia verso Consandolo Argenta che verso il polo di Ferrara. In particolare, analizzando la serie storica dei dati di CE della banca dati del SGSS, si nota come il campo pozzi ad uso acquedottistico di Pontelagoscuro abbia richiamato, negli anni 70, acqua salmastra dal vicino settore di Francolino. Osservando la figura 30 si nota come l isoconduttiva dei 1500 us/cm abbia subito un notevole spostamento dall inizio degli anni 70 fino all anno 2002, spostandosi verso i poli estrattivi 143

24 di Portomaggiore e Argenta. Proprio in questo settore, le isopieze elaborate in questo studio e relative ad A2-I, evidenziano un ampio cono di depressione. Comunque è opportuno ricordare come dal 1992 al 1998 il trend piezometrico evidenzi, nel settore orientale del sistema acquifero studiato, un progressivo e costante aumento (Pozzi IFE-28, FE43-00 e FE39-00) che conferma un innalzamento generale della tavola d acqua nell intero sistema acquifero. In questo periodo probabilmente si è avuta, proprio in quei settori in cui l innalzamento è stato più marcato, una leggera inversione del processo di intrusione attiva del cuneo salino. Infatti, analizzando i dati geochimici lungo il flow-path di A2-I (fig ), si nota come ci sia un passaggio da acque tipo CaHCO3 ad acque tipo NaHCO3, in cui lo ione calcio viene assorbito dal sedimento mentre lo ione sodio viene rilasciato, ed infine ad acque ad alta salinità (tipo NaCl). Solitamente questo andamento denota un processo di freschening, piazzamento di acque salate da parte di acque dolci e testimonia quindi un miglioramento in atto della qualità di questo acquifero Complesso Acquifero A3 Vista la profondità dal p.c. a cui si trova questo sistema acquifero i dati appartenenti alla rete di monitoraggio ARPA, e utilizzati per la stima della CE, sono sette rispetto ai 17 e 21 utilizzati rispettivamente per i sistemi acquiferi A1-I e A2-I. Anche in questo caso è stata utilizzata la serie storica dei valori di resistività (Ohm * m) dei pozzi AGIP, fino all anno I log di resistività hanno reso possibile una stima della posizione originaria (naturale) dell interfaccia acqua dolce/salmastra (isoconduttiva dei 1000 μs/cm) (fig 6.1.7). Oltretutto, sempre in figura 31, viene messa in evidenza l attuale posizione (anno 2002) dell isoconduttiva dei 1500 μs/cm. Il raffronto mostra un intrusione di acqua ad elevata salinità lungo un direttrice preferenziale N-S, lungo l asse Francolino-Ferrara-Montalbano; una seconda intrusione, anche se non così marcata, si nota in direzione E-O lungo l asse Longastrino-Argenta. Invece lungo l asse Varano Ostellato-Portomaggiore l intrusione è stata molto modesta. Nel primo caso i pozzi del polo industriale di Ferrara (Fig. 31) sembrano aver contribuito in maniera determinante, assieme ai poli industriali minori (Montalbano, Monestirolo), al peggioramento qualitativo del sistema acquifero A3. 144

25 Nel secondo caso invece il polo estrattivo di Argenta, e molto probabilmente i prelievi effettuati per l estrazione di metano nella zona di Consandolo attivi sin dagli anni 50, hanno causato il richiamo dell interfaccia d/s. In sintesi questo sistema acquifero, nonostante il minore sfruttamento, ha subito comunque una cospicua ingressione attiva visto il suo forte confinamento, l alimentazione remota (alpina) e la posizione originaria (naturale) dell interfaccia stessa che era ubicata molto più verso ovest rispetto a quella di A1-I e A2-I. Figura 6.1.7: mappa della CE relativa all anno 2002, sistema acquifero A3 145

26 Figura 6.1.8: diagrammi di Stiff relativi alla rete di monitoraggio ARPA, sistema acquifero A1-I Figura 6.1.9: diagrammi di Stiff relativi alla rete di monitoraggio ARPA, sistema acquifero A2-I 146

27 Geochimica isotopica Negli ultimi decenni, gli isotopi stabili dell ossigeno e dell idrogeno sono comunemente utilizzati per stabilire l origine delle acque e le aree di alimentazione degli acquiferi; mentre, il trizio e gli isotopi del carbonio sono utilizzati per la valutazione dei tempi di residenza delle acque nei serbatoi. La caratterizzazione isotopica delle risorse idriche sotterranee, che si sviluppano nel territorio ferrarese, con particolare interesse al primo (A1-I) e secondo acquifero in pressione (A2-I), è stata realizzata, tramite l elaborazione, di dati provenienti da una rete di monitoraggio costituita da 18 pozzi (fig ). In particolare, sono stati utilizzati dieci campioni d acqua per la caratterizzazione isotopica del sistema acquifero A1-I ed otto per quello A2-I. Nei campioni raccolti sono stati analizzati i rapporti isotopici 18O/16O, D/H ed il contenuto il trizio (T), carbonio-14 (14C) e carbonio-13 (13C). La distribuzione dei valori isotopici relativi all ossigeno e all idrogeno riflette, in generale, la presenza di acque di molteplice origine, da padano-alpina, ad appenninica fino ad acque locali. Figura : rete di monitoraggio isotopico Il valore di -7,44 per il δ18o rilevato nel pozzo I-BO42 è indicativo della provenienza delle acque di carattere prevalentemente appenninico, confermata anche da informazioni di carattere stratigrafico. Invece, il valore di -8,54 per il δ18o rilevato nelle acque del pozzo IFE17 suggerisce una provenienza di carattere misto. In particolare, in tale pozzo, che è 147

28 localizzato nelle immediate vicinanze del paleoalveo del Fiume Po di Ferrara, si verifica la comunicazione idraulica tra i corpi idrici superficiali e quelli sotterranei. In tal modo, il pozzo I-FE17 drena sia acque di origine superficiale (falda libera) che acque ospitate nei sottostanti acquiferi in pressione (A1-I e A2-I). I valori del δ18o più negativi riscontrati nel pozzo I-MO52 (-10,86) indicano che l acqua considerata ha origini padano-alpino. Una origine analoga può essere ipotizzata per i campioni rappresentativi del secondo acquifero in pressione (fig ). Tra essi, inoltre, i campioni I-FE10 e 203s9 "Malalbergo" risultano affetti da fenomeni di mescolamento con acque di origine appenninica. La dinamica dei prelievi di acque sotterranee ha probabilmente indotto fenomeni di richiamo di acque ospitate negli acquiferi di origine appenninica drenati dal pozzo I-BO42. Le acque del secondo acquifero confinato (A2-I) appaiono caratterizzate dai valori più negativi in δ18o, da un età maggiore di anni ed inoltre, in genere, maggiori di quelle riscontrabili nel primo acquifero in pressione (figg e ). Nel primo acquifero in pressione (A1-I) sono riscontrabili processi di alimentazione recente testimoniati da valori in trizio compresi tra circa 3 e 22 TU ed ovviamente condizionati dall entità degli emungimenti in corso. In particolare, nel primo acquifero confinato (A1-I), lungo il fiume Po, sono riscontrabili fenomeni di ricarica recente, mentre nel settore orientale, nelle aree soggette ad a forti fenomeni di subsidenza, le età riscontrate appaiono simili a quelle dell acquifero sottostante (secondo acquifero confinato; A2-I). La presenza di acque cosi antiche (da a anni) è indicativa di un lentissimo tasso di ricarica del sistema acquifero e della mancanza di forti emungimenti che, con i loro coni di depressione, potrebbero richiamare acque più giovani. 148

29 Figura : distribuzione dei valori isotopici δ18o- δd Figura : distribuzione spaziale del δ18o nel sistema acquifero A1-I 149

30 Figura : distribuzione spaziale del δ18o nel sistema acquifero A2-I 150

31 6.1.3 La gestione delle risorse idriche sotterranee nella provincia di Ferrara Lo studio dei depositi quaternari di sottosuolo nella pianura ferrarese, intrapreso in modo sistematico dal Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli Regionale, in collaborazione con la Provincia di Ferrara a partire dal 1999, ha sviluppato strumenti cartografici in grado di interpretare e rappresentare nel sottosuolo, tramite sezioni e mappe strutturali, la distribuzione dei corpi geologici, e quindi dei serbatoi acquiferi, per l utilizzo nello sviluppo di applicazioni pratiche. La Successione del Pleistocene medio-superiore, oggetto di studio e coincidente con il Gruppo Acquifero A è stata distinta in 5 Unità Idrostratigrafico-Sequenziali (UIS), denominate Complessi Acquiferi, la cui caratteristica principale è quella che i diversi sistemi acquiferi individuati al loro interno sono idraulicamente isolati, da barriere di permeabilità a carattere locale, da quelli adiacenti. In sintesi la caratterizzazione geometrica di queste UIS comporta il notevole vantaggio pratico di poter studiare l idrodinamica sotterranea locale (aree di decine di km 2) in modo più aderente alla realtà fisica, ovvero considerando ciascuna Unità idraulicamente isolata dalle altre Criticità e potenzialità dei serbatoi acquiferi ferraresi In un territorio di bassa pianura, e in parte al di sotto del livello del mare come quello ferrarese, è necessario utilizzare tutti gli strumenti conoscitivi al fine di limitare fenomeni critici quali l intrusione salina e la subsidenza, che risultano per loro natura difficilmente reversibili e strettamente correlati. La conoscenza di un quadro idrostratigrafico di dettaglio, e quindi il poter ricostruire in termini spazio-temporali il record quali-quantitativo di un determinato sistema acquifero ed il suo passato e attuale regime di emungimento, è di fondamentale importanza per individuare il rapporto di causa-effetto di fenomeni quali quelli sopraccitati e quindi per tutelare lo stato ambientale dei serbatoi acquiferi. I principali Sistemi Acquiferi individuati in questo studio, sia per potenzialità della risorsa idrica che per estensione, ricadono all interno dei Complessi Acquiferi A1-I e A2-I ed hanno rispettivamente un estensione di circa 2000 km2 e 2800 km2. Di seguito verranno discusse le criticità e potenzialità di questi sistemi acquiferi. 151

32 Nel settore orientale (fig ) del territorio ferrarese il Sistema Acquifero A1-I ha intrinseche caratteristiche di scarsa potenzialità idrica e facies idrochimiche naturali particolari, in quanto risulta maggiormente confinato e relativamente vicino alla zona in cui i depositi grossolani affiorano sul fondo del mare Adriatico. A partire dagli anni 50 il continuo aumento dei prelievi, sia industriali che acquedottistici, ha fatto sì che, in gran parte del settore occidentale, questo sistema acquifero compromettesse il suo stato ambientale con una forte espansione del cuneo salino. Il forte disequilibrio idrologico indotto nell acquifero dai pompaggi ha fatto si che lo stesso raggiungesse, nell arco di circa anni, un nuovo equilibrio dinamico, che in questo studio viene fotografato sia in termini quantitativi che qualitativi. Una simile evoluzione si è verificata nell estremo settore occidentale del territorio ferrarese dove i pompaggi hanno amplificato i fenomeni di diffusione e di mescolamento tra le acque dolci e quelle salse che si trovano ad ovest della provincia di Ferrara. Questo nuovo equilibrio non ha portato ad un incidenza significativa sulla disponibilità della risorsa idrica in quella porzione dell acquifero, della larghezza di circa 2-3 km, prossima al fiume Po. Questo settore, infatti, nonostante abbia in alcune zone un significativo sfruttamento antropico, ha delle caratteristiche intrinseche, ad esempio la ricarica diretta dal F.Po, che gli consentono di mantenere una notevole potenzialità idrica e discrete caratteristiche idrogeochimiche. Allo stesso modo nella porzione sud-occidentale di A1-I, sia la componente di ricarica appenninica, in quanto il serbatoio acquifero di origine padana si amalgama con le sabbie appenniniche, che il minore sfruttamento antropico, fanno fatto sì che il serbatoio acquifero mantenesse discrete condizioni quali-quantitative. Nel settore orientale e in parte meridionale della Provincia di Ferrara (fig ) il Sistema Acquifero A2-I ha intrinseche caratteristiche di scarsa potenzialità idrica e particolari facies idrochimiche naturali. Infatti in queste zone il serbatoio acquifero, oltre ad essere in prossimità dell interfaccia acqua dolce/acqua salmastra, ha condizioni chimico-fisiche in grado di dar luogo alla formazione di metano (CH4) (Campi pozzi metaniferi di Gallare e di Consandolo). A partire dagli anni 40, e fino agli anni 50, proprio i forti pompaggi dovuti ai campi pozzi metaniferi e successivamente l aumento progressivo dei prelievi industriali ed acquedottistici (Polo industriale di Ferrara Campo Pozzi di Pontelagoscuro) hanno fatto sì 152

33 che il sistema acquifero, anche in gran parte del settore occidentale, raggiungesse condizioni di sovrasfruttamento e caratteristiche idrochimiche scadenti. Similmente al sistema acquifero A1-I anche A2-I risente, nell estremo settore occidentale del territorio ferrarese (fig ), del mescolamento tra le acque dolci e quelle salse provenienti dal modenese. Come per A1-I il forte disequilibrio idrologico indotto nell acquifero dagli eccessivi pompaggi ha fatto si che lo stesso raggiungesse nell arco di circa anni un nuovo equilibrio dinamico con una forte espansione del cuneo salino e lo sviluppo di eccessivi tassi di subsidenza. Il settore di A2-I che si estende a sud di Ferrara fino agli abitati di Poggio Renatico, Malalbergo e S. Agostino non sembra aver risentito, probabilmente a causa dei minori prelievi, di questo nuovo equilibrio dinamico in quanto ha mantenuto discrete condizioni quali-quantitative. Riguardo ai Sistemi Acquiferi A3 e A4, viste le loro forti condizioni di confinamento, le aree di ricarica molto distali e la parziale saturazione in acqua salmastra data dalla loro genesi sedimentaria è consigliabile uno sfruttamento molto limitato in settori, principalmente quelli sud-orientali del territorio ferrarese, non ancora compromessi dall intrusione del cuneo salino. Figura : aree di criticità dei sistemi acquiferi (le aree rigate in bianco indicano i settori a scarsa potenzialità idrica e/o con facies idrogeochimiche particolari) 153

34 In sintesi la presenza di aree di ricarica distali e l alta trasmissività e diffusività di questi sistemi acquiferi hanno fatto sì che l eccessivo e prolungato pompaggio alterasse il loro già delicato equilibrio idrologico e chimico su areali molto ampi. In questo studio, nonostante la diminuzione dei prelievi e quindi il parziale aumento nei trend piezometrici degli ultimi anni come evidenziato anche dal Piano di Tutela delle Acque della regione EmiliaRomagna e la forte dipendenza dal Fiume Po per la disponibilità di risorsa idrica, si evince come in ampi settori del territorio ferrarese lo stato qualiquantitativo dei diversi serbatoi acquiferi sia critico a causa dell intrusione di acque salmastre. Questa criticità deriva sia dalle condizioni naturali particolari dei serbatoi acquiferi che dal forte sfruttamento a cui questi sono stati sottoposti, soprattutto negli anni 70 e 80 e di cui ancora risentono. L ulteriore intrusione del cuneo salino può essere prevenuta regolando la densità e il regime di pompaggio dei pozzi all interno dei diversi sistemi acquiferi individuati. I dati e gli elaborati contenuti in questo lavoro possono essere di aiuto per gestire da questo punto di vista gli acquiferi della pianura ferrarese. È altresì vero come alcuni settori dei serbatoi acquiferi oggetto di studio, nonostante gli ingenti prelievi, abbiano mantenuto delle caratteristiche di buona potenzialità idrica e discrete condizioni idrochimiche. In queste zone è opportuno quindi implementare la ricerca idrogeologica al fine di poterne sfruttare al meglio le potenzialità idriche senza alterare il loro equilibrio idrologico. 154