di monitoraggio delle acque

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1 Evoluzione ed obiettivi della rete di monitoraggio delle acque sotterranee Marco Marcaccio

2 Evoluzione del monitoraggio delle acque sotterranee in Emilia-Romagna Avvio del monitoraggio quantitativo degli acquiferi di pianura (505 stazioni) Avvio del monitoraggio chimico degli acquiferi di pianura in aggiunta a quello quantitativo (639 stazioni di cui 505 quant. e 428 chimismo) Revisione del monitoraggio per adeguarlo al D.Lgs.152/99. Nuovo modello concettuale e individuazione dei corpi idrici sotterranei (575 stazioni di cui 463 quant. e 432 chimismo) Adeguamento alle Direttive 2000/60/CE e 2006/118/CE con revisione dei corpi idrici di pianura e del monitoraggio anche in funzione della profondità. Estensione del monitoraggio alle sorgenti montane ed ai corpi idrici freatici di pianura come previsto dal D.Lgs. 30/09. A regime il monitoraggio automatico su 40 stazioni. (740 stazioni di cui 622 quant. e 593 chimismo)

3 Un processo virtuoso di revisione e ottimizzazione del monitoraggio nel tempo Nel corso degli anni il processo continuo di acquisizione e perfezionamento delle conoscenze sullo stato quali-quantitativo delle acque sotterranee, a scala regionale e anche locale (reti provinciali), ha permesso di aggiornare e rendere sempre più completo il modello concettuale delle acque sotterranee che comporta, a sua volta, periodiche verifiche di coerenza delle reti e dei sistemi di monitoraggio delle acque sotterranee. Questo processo virtuoso ha sostenuto e mantenuto attivo nel tempo un sistema di monitoraggio delle acque sotterranee all avanguardia a livello nazionale e anche europeo. Ciò è stato possibile grazie alla ferma determinazione della Regione Emilia- Romagna e dei numerosi tecnici dell Agenzia, degli enti locali e di diversi professionisti, del contributo scientifico delle Università e degli enti di ricerca, che negli anni hanno dedicato energia e messo a disposizione le proprie competenze.

4 Obiettivi perseguiti durante la revisione/ottimizzazione del mantenere coerenza con il modello geologico progressivamente sviluppato e consolidato durante gli anni 90, superando l impostazione iniziale di acquifero monostrato. Gli approfondimenti di idrologia isotopica hanno permesso inoltre di individuare la provenienza e l età delle acque; trasformare la rete di monitoraggio da strumento conoscitivo/osservativo a strumento di supporto per la gestione strategica delle risorse idriche sotterranee sulla base della vulnerabilità/velocità di rinnovamento; rendere la rete di monitoraggio funzionale ad eseguire approfondimenti idrogeologici nelle diverse realtà territoriali caratterizzate da pressioni e impatti differenziati (zone con elevati prelievi, zone subsidenti, zone con presenza di contaminanti, ecc.); semplificare e razionalizzare l attività di rilievo e campionamento al fine di ottimizzare i costi delle attività massimizzando le informazioni ambientali ottenibili (frequenze e profili analitici differenziati). Il quadro conoscitivo ricostruito è stato fondamentale nell elaborazione del Piano di Tutela delle Acque (2005)

5 Obiettivi perseguiti durante la revisione/ottimizzazione del Individuazione dei corpi idrici tenendo conto anche delle pressioni antropiche e relativi impatti, come previsto dalla Direttiva 2000/60/CE (prelievi, carichi di azoto, metalli, utilizzo di fitofarmaci, ecc.); Distinzione degli acquiferi liberi di conoide alluvionale rispetto le porzioni confinate delle stesse; Distinzione di corpi idrici di pianura con la profondità, individuando in superficie il freatico di pianura e due confinati sovrapposti (superiori e inferiori) individuati sulla base dell attenuazione delle pressioni di tipo chimico e quantitativo rispettivamente; Individuazione e delimitazione dei corpi idrici montani; Definizione di reti e programmi di monitoraggio sulla base dell analisi di rischio di non raggiungere gli obiettivi ambientali di buono stato chimico e quantitativo; Messa a regime del monitoraggio automatico della piezometria a supporto dello stato quantitativo. Il quadro conoscitivo ricostruito è stato fondamentale nell elaborazione del Primo Piano di Gestione dei Distretti Idrografici (2010) Allegati DGR 350/10

6 Obiettivi generali del monitoraggio delle acque sotterranee classificare lo stato chimico e quantitativo dei corpi idrici sotterranei ai sensi del D.Lgs 30/09 (Direttive 2000/60/CE e 2006/118/CE); supportare la verifica degli obiettivi di qualità ambientale fissati dalla normativa; valutare gli effetti indotti dalle misure inserite negli strumenti di pianificazione (Piano di Gestione dei Distretti Idrografici, Piano di Tutela delle Acque); verificare lo stato quantitativo della risorsa idrica, legato alle risorse disponibili e al loro grado di utilizzo, analizzando la compatibilità dei prelievi delle acque e la sostenibilità degli stessi sul lungo periodo; verificare lo stato di inquinamento delle acque, con particolare riferimento alla definizione dello stato chimico naturale, sulla base dei valori di fondo di sostanze inorganiche e metalli presenti naturalmente negli acquiferi; contribuire a caratterizzare le diverse porzioni degli acquiferi, fornendo le conoscenze necessarie per definire le potenzialità degli acquiferi e la loro disponibilità in termini qualiquantitativi; contribuire al costante aggiornamento del modello concettuale delle acque sotterranee e supportare l implementazione del modello numerico alle diverse scale (regionale, di corpo idrico, ecc.); contribuire all integrazione con le altre reti di monitoraggio: acque superficiali, subsidenza e reti di monitoraggio di acque sotterranee a scala provinciale.

7 Attività e processi per il monitoraggio delle acque sotterranee Definire un modello concettuale delle acque sotterranee Individuare e delimitare corpi idrici sotterranei Individuare tramite analisi di rischio i corpi idrici che sono a rischio di non raggiungere gli obiettivi ambientali di stato chimico e quantitativo Definire la rete di monitoraggio per lo stato quantitativo Definire la rete di monitoraggio per lo stato chimico Definire programmi di monitoraggio che prevedono frequenze di misura e campionamento per la determinazione dei parametri chimici in funzione delle pressioni e impatti antropici

8 Modello concettuale e monitoraggio delle acque sotterranee Monitoraggio chimico: pressioni di tipo chimico (puntuali e diffuse) Monitoraggio quantitativo: pressioni di tipo quantitativo (prelievi)

9 Dai complessi idrogeologici ai corpi idrici sotterranei (D.Lgs. 30/09) Tabella 1 All.1 D.Lgs. 30/09) (Fried, Mouton e Mangano, 1982) Acronimo DQ AV CA VU DET LOC STE Complessi idrogeologici Alluvioni delle depressioni quaternarie Alluvioni vallive Calcari Vulcaniti Formazioni detritiche degli altipiani plioquaternarie Acquiferi locali Formazioni sterili Delimitazione dei corpi idrici attraverso la valutazione dello stato e delle pressioni antropiche (Fonte Ispra)

10 Corpi idrici sotterranei di pianura dell Emilia-Romagna Corpi idrici superiori (n. 64) Sezione schematica A-B 91 corpi idrici sotterranei profondi di pianura, distinti in superiori e inferiori attribuzione delle stazioni di monitoraggio, attivo dal 1976, ai nuovi corpi idrici sulla base della profondità e/o posizione dei filtri, al fine di recuperare il maggior numero possibile di serie storiche di dati Corpi idrici inferiori (n. 27)

11 Criteri per l attribuzione delle stazioni ai corpi idrici sotterranei Attività di gestione della rete molto onerosa per la sostituzione delle stazioni di monitoraggio nel tempo, essendo la quasi totalità delle stazioni di privati.

12 Reti di monitoraggio dei corpi idrici sotterranei Rete automatica della piezometria 40 st. 740 stazioni

13 Alcuni dati caratteristici del monitoraggio delle acque sotterranee in Emilia-Romagna 145 corpi idrici sotterranei 740 le stazioni monitorate, ma sono oltre 1300 quelle complessivamente monitorate dal 1976; 622 le stazioni appartenenti alla rete quantitativa 40 le stazioni appartenenti alla rete automatica della piezometria; 593 le stazioni appartenenti alla rete qualitativa 115 metri è la profondità media dei pozzi dell intera rete di monitoraggio; 615 metri è la profondità del pozzo più profondo con 32 tratti filtranti (BO06-00); Oltre le misure di livello delle falde (livello piezometrico) effettuate dal 1976; Oltre i campionamenti di acque sotterranee sui quali sono state fatte determinazioni analitiche in laboratorio effettuati dal 1987; da un minimo di 27 ad oltre 125 parametri chimici, in funzione di 6 diversi protocolli analitici, determinati su ciascun campione di acqua sotterranea.

14 Rete di monitoraggio automatico della piezometria Le sonde automatiche per il monitoraggio delle acque sotterranee sono adatte a descrivere fenomeni naturali e antropici a rapida, media e lenta evoluzione. Al fine di permettere una sufficiente conoscenza dei principali fenomeni in grado di indurre nel tempo modificazioni significative misurabili con sonde di carattere automatico, sono state individuate aree caratterizzate da acque sotterranee soggette a dinamiche evolutive di particolare interesse. L acquisizione dei parametri di temperatura, livello e in alcune stazioni anche di conducibilità elettrica, avviene con frequenza oraria. I fenomeni attualmente monitorati con 40 sonde automatiche installate, sono relativi alla dinamica delle acque sotterranee nelle zone di seguito elencate: in vicinanza di pozzi acquedottistici in aree subsidenti in acquiferi di conoide in prossimità di corsi di acqua superficiali in acquiferi caratterizzati da fenomeni di intrusione salina nelle aree costiere in acquiferi caratterizzati da incremento di cloruri in aree di pianura

15 Stato Quantitativo Acque sotterranee (SQUAS) (D. Lgs. 30/09) Il parametro per classificare lo stato quantitativo delle acque sotterranee è il regime di livello delle acque sotterranee. Il buono stato quantitativo ai sensi della direttiva 2000/60/CE si ha quando: Il livello delle acque sotterranee nel corpo idrico sotterraneo è tale che la media annua dell'estrazione a lungo termine non esaurisca le risorse idriche sotterranee disponibili. Di conseguenza, il livello delle acque sotterranee non subisce alterazioni antropiche tali da: impedire il conseguimento degli obiettivi ecologici specificati all'articolo 4 per le acque superficiali connesse; comportare un deterioramento significativo della qualità di tali acque; recare danni significativi agli ecosistemi terrestri direttamente dipendenti dal corpo idrico sotterraneo. Inoltre, alterazioni della direzione di flusso risultanti da variazioni del livello possono verificarsi, su base temporanea o permanente, in un'area delimitata nello spazio; tali inversioni non causano tuttavia l'intrusione di acqua salata o di altro tipo né imprimono alla direzione di flusso alcuna tendenza antropica duratura e chiaramente identificabile che possa determinare siffatte intrusioni. In altre parole, i prelievi non devono causare sul lungo periodo un trend negativo dei livelli nel corpo idrico, ovvero i prelievi sono inferiori sul lungo periodo alla ricarica naturale che rappresenta la quantità di acqua rinnovabile nel sistema idrico sotterraneo.

16 Livelli piezometrici nei corpi idrici sotterranei di pianura Corpi idrici liberi e confinati superiori Piezometria media L andamento, con gradienti piezometrici più elevati nelle zone delle conoidi emiliane rispetto a quelle romagnole, è interrotto dalla conoide Reno-Lavino, che presenta in prossimità del margine appenninico valori di piezometria negativi, anche nella porzione libera di conoide, raggiungendo valori fino a -10 m La depressione piezometrica nella conoide Reno-Lavino si amplia arealmente con la profondità, ovvero negli acquiferi liberi e confinati inferiori. Ciò costituisce l impatto, ancora oggi molto evidente, prodotto dai consistenti prelievi effettuati nel passato quando i prelievi superavano la capacità di ricarica. Corpi idrici liberi e confinati inferiori

17 Evoluzione dei livelli piezometrici in Emilia- Romagna dal 2002 al 2014 m s.l.m Piezometria media Emilia-Romagna Conoidi libere Conoidi conf.sup. Conoidi conf.inf. Pianure alluv. m s.l.m Piezometria media - Conoide Reno-Lavino Libero Confinato superiore Confinato inferiore

18 Volume globale delle acque sotterranee Lo scorso mese di novembre, Gleeson et al. ha pubblicato un aggiornamento del volume globale e della distribuzione delle acque sotterranee, quantificando la disponibilità totale in 22.6 milioni di km 3, circa gli stessi valori pubblicati da altri autori negli anni scorsi. Ha però ricalcolato il volume di acque di recente infiltrazione, ovvero con un età minore di 50 anni. Il volume di acque rinnovabile a libello globale risulterebbero di circa un ordine di grandezza più basso di quanto calcolato in passato. Gleeson et al., Nov Nature Geoscience

19 Distribuzione globale delle acque sotterranee con età inferiore a 50 anni Gleeson et al., Nov Nature Geoscience

20 Punti di prelievo acque sotterranee ad uso acquedottistico e stato chimico Acque di buona qualità destinate al consumo umano X Stato chimico Buono

21 Stato Chimico Acque sotterranee (SCAS) (D. Lgs. 30/2009) Il buono stato chimico delle acque sotterranee è determinato dal non superamento degli standard di qualità e dei valori soglia definiti a livello nazionale con il D.Lgs. 30/2009 (Tabelle 2 e 3 dell Allegato 3): 50mg/l la concentrazione massima di nitrati 0.1μg/l la concentrazione massima di ciascun fitofarmaco e 0.5μg/l la sommatoria totale Il superamento dei valori soglia anche per un solo parametro è indicativo del rischio di non raggiungere lo stato di buono al 2015 e può determinare la classificazione del corpo idrico in stato chimico scarso. Qualora ciò interessi solo una parte del volume del corpo idrico sotterraneo, inferiore o uguale al 20%, il corpo idrico può ancora essere classificato come in stato chimico buono, purchè sia verificata l indagine svolta in conformità all'allegato 5 del D.Lgs. 30/2009 I valori soglia, fissati a livello nazionale su base ecotossicologica, possono essere rivisti a scala locale quando il fondo naturale delle acque sotterranee assuma delle concentrazioni superiori ai valori soglia, tali per cui questi ultimi vengono innalzati pari ai valori di fondo naturale. La determinazione dei valori di fondo naturale per diverse sostanze nei diversi corpi idrici assume pertanto grande importanza al fine di non classificare le acque di scarsa qualità per cause naturali come in stato scarso, oppure di identificare improbabili punti di inversione dei trend con conseguente attivazione di misure di ripristino impossibili da realizzarsi nella pratica a costi sostenibili.

22 Sostanze potenzialmente critiche per il buono stato chimico in 3 corpi idrici molto estesi arealmente Ferro Manganese Arsenico Cadmio Cromo totale Cromo VI Nichel Piombo Zinco Boro Fluoruri Cloruri Solfati Ione ammonio Nitriti Nitrati Codice corpo idrico % (numero determinazioni superiori al valore soglia / numero totale determinazioni) 0610ER-DQ2-PACS ER-DQ2-PPCS ER-DQ2-PACI

23 Presenza di ione ammonio nei corpi idrici confinati dell Emilia-Romagna Corpi idrici superiori distribuzione areale valore mediano ; Valore soglia D.Lgs. 30/09 pari a 0,5 mg/l Corpi idrici inferiori

24 Individuazione dei valori di fondo naturale nei corpi idrici sotterranei dell Emilia-Romagna Le attività svolte per la definizione dei valori di fondo naturale di specie chimiche presenti nei corpi idrici sotterranei profondi di pianura dell Emilia-Romagna hanno permesso di: distinguere i corpi idrici sotterranei nei quali la qualità delle acque è scadente per usi pregiati a causa della presenza di specie chimiche di origine naturale, pertanto lo stato chimico può essere definito buono (Dir. 2000/60/CE); focalizzare l attenzione e le possibili misure di risanamento ai soli corpi idrici aventi un impatto antropico significativo, evitando di intervenire nei corpi idrici dove la presenza di specie chimiche è di origine naturale (stato buono); le attività svolte hanno riguardato i corpi idrici profondi di pianura, quelli più studiati e con più dati di monitoraggio disponibili per le specie chimiche ione ammonio, arsenico, boro, cloruri; Sono stati spiegati i meccanismi naturali che governano la mobilità dell arsenico tra la matrice acqua e suolo attraverso sperimentazioni di laboratorio e medellazione geochimica. La recente Delibera di Giunta Regionale 1781/2015 ha pubblicato, tra i diversi allegati, le attività tecnico-scientifiche svolte per la definizione dei valori di fondo naturale nelle acque sotterranee.

25 Esempio di cartografia dei valori di fondo naturale dell arsenico in corpo idrico sotterraneo La distribuzione areale dei valori di fondo naturale mostra significative variazioni locali che evidenziano come nei corpi idrici molto estesi arealmente non sia corretto assegnare un valore unico di fondo naturale all intero corpo idrico. Così facendo, infatti, si potrebbe attribuire un valore di fondo sovrastimato in aree in cui un dato elemento è presente in concentrazioni naturali molto basse. Al contrario, si potrebbe giungere a sottostime di valori di fondo naturale in zone in cui sono presenti elevate concentrazioni naturali. Ciò comporta errori nella valutazione dello stato chimico del corpo idrico sotterraneo. Arsenico ( g/l) 0610-PACS

26 Classificazione dello stato chimico dei corpi idrici sotterranei e valori di fondo naturale ( ) Senza considerare i valori di fondo naturale Tenendo conto dei valori di fondo naturale individuati

27 Evoluzione ed obiettivi della rete di monitoraggio delle acque sotterranee Marco Marcaccio Grazie per l attenzione