STUDIO IDROGEOLOGICO ED IDROCHIMICO DELLA CONOIDE DEL TORRENTE IDICE

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BOLOGNA ALMA MATER STUDIORUM FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELLA TERRA E GEOLOGICO-AMBIENTALI CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN GEOLOGIA E TERRITORIO MATERIA DI TESI: IDROGEOLOGIA STUDIO IDROGEOLOGICO ED IDROCHIMICO DELLA CONOIDE DEL TORRENTE IDICE CANDIDATO MATTEO POMPEI RELATORE PROF. ALESSANDRO GARGINI (DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELLA TERRA E GEOLOGICO-AMBIENTALI UNIBO) CORRELATORI PROF. BRUNO CAPACCIONI (DIPARTIMENTO DI SCIENZE DELLA TERRA E GEOLOGICO-AMBIENTALI UNIBO) DOTT. PAOLO SEVERI (SERVIZIO GEOLOGICO, SISMICO E DEI SUOLI REGIONE EMILIA-ROMAGNA) SESSIONE III ANNO ACCADEMICO

2 INDICE 1. PREMESSA... pag INQUADRAMENTI... pag INQUADRAMENTO GEOGRAFICO... pag INQUADRAMENTO GEOLOGICO-GEOMORFOLOGICO... pag EVOLUZIONE DEL BACINO PADANO... pag DEPOSITI QUATERNARI... pag INQUADRAMENTO GEOLOGICO-STRATIGRAFICO DELL'AREA DI pag. 10 STUDIO INQUADRAMENTO IDROGEOLOGICO... pag IDROSTRATIGRAFIA... pag DELIMITAZIONE DEI CORPI IDRICI SOTTERRANEI DI PIANURA... pag AREE DI RICARICA DEGLI ACQUIFERI... pag STORICO DEL LIVELLO DI FALDA... pag INQUADRAMENTO IDROCHIMICO... pag INQUINAMENTO DA SOSTANZE AZOTATE... pag METODOLOGIE DI ANALISI E STRUMENTAZIONE RETE DI MONITORAGGIO CAMPAGNE DI MISURAZIONE E CAMPIONAMENTO STRUMENTAZIONE DI CAMPO ANALISI DI LABORATORIO SOFTWARE PER ELABORAZIONI DIGITALI... pag. 34 pag. 34 pag. 37 pag. 39 pag. 41 pag RISULTATI ED INTERPRETAZIONE DEI DATI DATI PIEZOMETRICI SUPERIFICIE PIEZOMETRICA DI MORBIDA SUPERFICIE PIEZOMETRICA DI MAGRA ESCURSIONE TRA MORBIDA E MAGRA DATI CHIMICI CARTE DI DISTRUBIZIONE DEI PARAMETRI IN-SITU CARTE DI DISTRIBUZIONE DEI CATIONI CARTE DI DISTRIBUZIONE DEGLI ANIONI... pag. 50 pag. 51 pag. 54 pag. 62 pag. 68 pag. 70 pag. 79 pag. 82 pag. 86

3 4.2.4 CARTE DI DISTRIBUZIONE DELLE SOSTANZE AZOTATE... pag CONCLUSIONI... pag. 95 BIBLIOGRAFIA... pag. 98

4 1. PREMESSA L'obiettivo di questa tesi è lo studio idrogeologico e idrochimico della conoide del torrente Idice. È stata redatta in collaborazione con il Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli della Regione Emilia-Romagna. L'area studiata conta circa 70 km2 in estensione ed include parte dei territori dei comuni di S.Lazzaro di Savena, Ozzano dell'emilia, Castenaso, Granarolo e Budrio, facenti parte della provincia di Bologna. Quest'area è sede delle zone di ricarica degli acquiferi più sfruttati presenti nella antistante pianura, di conseguenza vi è una particolare esigenza di comprendere sia il sistema idrogeologico sotterraneo, ricostruendo il campo di moto della falda freatica, sia il livello di concentrazione degli inquinanti, se presenti, al fine di guidare la salvaguardia della qualità delle acque (Regione Emilia-Romagna, 2004). Questo territorio è principalmente adibito ad uso agricolo ove, come generalmente accade, importanti quantità di fertilizzanti, di origine sia chimica che organica, vengono riversate sul terreno. Questo porta alla presenza di rilevanti concentrazioni di inquinanti in falda (principalmente di tipo azotato: nitrati, nitriti ed ammonio) i quali, sopra certi limiti di concentrazione, possono essere dannosi per la salute. Per lo studio del livello di falda e della sua dinamica è stato necessario effettuare un censimento dei punti di misurazione. Per quanto riguarda i pozzi censiti sono stati selezionati quelli meno profondi i quali intercettano la falda freatica, a contatto diretto con la superficie e quindi più interessata dai fenomeni di inquinamento. Con il censimento è stata creata una rete di monitoraggio dove svolgere lo studio qualitativo e quantitativo delle acque sotterranee della conoide. Nei punti di monitoraggio selezionati sono state eseguite due campagne piezometriche, relative alle condizioni di magra e di morbida della falda, nell'anno 2011 (maggio e settembre). Sono state effettuate 70 misurazioni del livello di falda da pozzo e 10 misurazioni del livello fluviale da ponte. Nella seconda campagna di misurazione, sono stati rilevati i parametri chimico/fisici in situ (ph, T e conducibilità elettrica specifica) e sono stati prelevati campioni d'acqua per la loro caratterizzazione chimica in laboratorio. In totale sono stati stati prelevati, da pozzi e corsi d'acqua, 33 campioni. Le analisi chimiche hanno riguardato gli ioni principali (4 cationi e 5 anioni) e le basi -1-

5 azotate (NH4 +, NO3-,NO2-2). Tali analisi sono state eseguite in laboratorio tramite tecniche di cromatografia ionica (IC), spettrometria ad assorbimento atomico (FAAS), spettrofotometria e titolazione acido-base. I dati ottenuti sono stati elaborati, graficati e mappati ai fini della caratterizzazione idrogeologica e idrochimica della conoide del torrente Idice. -2-

6 2. INQUADRAMENTI 2.1 INQUADRAMENTO GEOGRAFICO L'area studiata si colloca all'interno della conoide alluvionale del torrente Idice. È situata 9 km a sud-est della città di Bologna e conta ca. 70 km 2 in estensione. Include parte dei territori dei comuni di S.Lazzaro di Savena, Ozzano dell'emilia, Granarolo, Budrio e Castenaso. Le quote topografiche sono comprese tra 100 e 30 m.s.l.m. e le pendenze, generalmente lievi, aumentano solamente nella zona pedecollinare ed apicale della conoide, nella frazione di Castel dei Britti del comune di San Lazzaro di Savena. La maggior parte del territorio studiato è di pianura. Fig. 2.1 Ubicazione dell'area di studio, scala 1: IDROGRAFIA: L'Idice è un torrente dell'appennino Tosco-Emiliano, ha una lunghezza di 85 km (tratto montano di 40 km) ed è il primo bacino per estensione tra gli affluenti del fiume Reno (totale 800 km2, bacino montano 212 km2. Autorità di Bacino del Reno, 2005). Nasce dal Passo della Raticosa, in particolare dal monte Oggioli (1290m). Dopo un percorso iniziale ripido e tortuoso in cui vi confluiscono torrenti minori o stagionali che ne aumentano la portata, la valle si allarga ed il fiume sfocia in pianura (nella frazione di Castel dei Britti del comune di S.Lazzaro di Savena) acquisendo una sezione fluviale maggiore con conseguente diminuzione della velocità del fluido. Durante il suo tragitto montano percorre principalmente territori calanchiferi ed intercetta anche formazioni -3-

7 gessose. Raggiunta la pianura, ove la sua portata media annua è di ca. 7 mc/s (ARPA, 2010), scorre con direzione nord-est ed in sinistra idrografica si hanno le confluenze con i torrenti Zena e Savena (nei territori comunali di S.Lazzaro di Savena e Granarolo). In destra idrografica, il torrente Quaderna interseca l'area di competenza della conoide dell'idice e vi confluisce (territorio facente parte dei comuni di Ozzano dell'emilia e Budrio). Nella porzione intermedia della conoide è situato il comune di Castenaso il cui centro abitato viene attraversato dal torrente con direzione SW-NE. Nel tratto montano l'idice ha basse portate ed un regime spiccatamente torrentizio mentre a valle del punto di confluenza con il Savena, in pianura, aumenta notevolmente la sua portata. È qui che si possono formare onde di piena: sono stati calcolati i tempi di ritorno a 50 e a 200 anni, rispettivamente, per portate di 709 mc/s e 895 mc/s (Autorità di Bacino del Reno, 2005). CLIMA: Il clima di quest'area è da considerarsi di tipo sub-continentale: generalmente con alti livelli di umidità, lunghi inverni rigidi e calde estati afose. In Fig. 2.2a e 2.2b viene riportato il regime pluviometrico e termometrico rappresentativi Piovosità (mm) della zona di conoide per l'anno Pluviometria Anno 2011 gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic Tempo (mesi) 30 Temperatura media mensile Anno T ( C) gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic Tempo (mesi) Figg. 2.2 a, b Regime pluviometrico (a) e termometrico (b) per l'anno

8 Questo grafico è stato creato facendo una media dei dati ARPA (consultabili all'interno del sito internet ufficiale dalla piattaforma Dexter) relativi ai pluviometri Bologna, Castel San Pietro e Mezzarola. La lettura di questi grafici rivela che per l'anno 2011: i primi 3 mesi dell'anno sono stati modestamente piovosi e temperati; i mesi di aprile e maggio sono stati caratterizzati da scarsa piovosità e temperature medie alte; i mesi di giugno e luglio sono stati molto piovosi ma caldi; il mese di agosto è risultato del tutto privo di precipitazioni significative seguito da un settembre decisamente poco piovoso; escluso il mese di ottobre, in cui le temperature sono scese drasticamente, la stagione autunnale è risultata poco piovosa e mite. USO DEL SUOLO: L'area di conoide è moderatamente antropizzata con pochi centri urbani: Granarolo, Budrio, Castenaso, San Lazzaro di Savena e Ozzano dell'emilia. Il restante territorio viene adibito principalmente ad uso agricolo. Nella zona distale della conoide le coltivazioni sono principalmente ortaggi e cereali. Spostandosi verso la zona apicale aumentano le coltivazioni di pianta da frutto. L'area di pianura, un tempo paludosa, possiede una intricata rete di regimazione delle acque in fossi adiacenti al piano stradale, gestita dal Consorzio della Bonifica Renana. Tra i più importanti canali di scolo vi sono: lo Scolo Zenetta di Quarto, Scolo Fiumicello, Scolo Riola e Fossa Marcia. In pianura vengono rilevati numerosi maceri, per la maggior parte degradati. La loro presenza dipende dalla storia agricola dell'area: in queste zone, fino agli anni '50, vi era una tra le maggiori produzioni al mondo di canapa tessile. Nell'area pedecollinare, all'interno dei depositi di conoide, sono diffuse aree di cava per estrazione di inerti, alcune delle quali dismesse e riqualificate come siti di stoccaggio per inerti. Le principali vie di comunicazione locali sono la Via San Vitale e la Via Emilia che intersecano l'area di studio con direzione rispettivamente O-E e NO-NE ed intorno alle quali si sono sviluppati i centri abitati più importanti. Parallele alla Via Emilia, sono situate le importanti vie autostradali (A14) e ferroviarie. -5-

9 2.2 INQUADRAMENTO GEOLOGICO GEOMORFOLOGICO EVOLUZIONE DEL BACINO PADANO L'evoluzione del Bacino Padano è strettamente legata alla formazione degli apparati montuosi appenninico ed alpino. Durante il Cretaceo, l'inizio di un movimento convergente tra la placca Europea e quella Africana instaura la subduzione della microplacca Adria, posta nel mezzo. Dopo una iniziale subduzione di crosta oceanica si verificò la collisione tra due litosfere continentali con conseguente chiusura dell'oceano Ligure-Piemontese, parte della Tetide, terminata durante il Miocene. Questa fase è determinante per l'evoluzione del Bacino Padano (la cui Pianura Padana ne rappresenta l'espressione superficiale) il quale costituisce il riempimento dell'avanfossa appenninica sviluppata, durante la collisione continentale intraplacca, a partire dal Pliocene medio-superiore, circa 3,5 milioni di anni fa (Amorosi A. & Pignone R., 2009) Lo studio stratigrafico di questo bacino rivela la conformazione delle sequenze deposizionali caratterizzate da potenti banchi separati da superfici di discontinuità. Lo studio delle sezioni sismiche rivela l'evoluzione tettonica del bacino: alla base vi è un alto grado di deformazione che via via diminuisce verso l'alto fino praticamente ad annullarsi. Ciò testimonia una progressiva diminuizione dell'attività tettonica durante il riempimento del bacino. La parte meridionale del Bacino Padano viene costeggiata sul lato sud dall'appennino settentrionale in cui vi è una zona netta, dove il bacino si chiude, rappresentata dal Margine Appenninico Padano. Si tratta di un elemento morfologico spesso coincidente con la struttura interna del thrust pedappenninico (PTF Pede-Apenninic Thrust Front) a valle del quale la catena appenninica prosegue sotto la pianura (Boccaletti M. et all., 1985). Questo assetto tettonico deriva dall'evoluzione della catena appenninica rappresentabile da un modello a falde caratterizzato dall'impilamento degli elementi tettonici (in forma di sovrascorrimento). La parte sepolta della catena appenninica presenta una struttura a pieghe risultante dagli eventi tettonici che hanno interessato l'area. Al fine di caratterizzare al meglio l'area di studio, si riserva particolare importanza alla comprensione delle dinamiche di sedimentazione e della tipologia dei depositi quaternari (1,8 Ma attuale) in quanto la genesi della conoide del torrente Idice si colloca temporalmente nella parte sommitale di questo periodo. -6-

10 2.2.2 DEPOSITI QUATERNARI Agli inizi del Quaternario l'ambiente del Bacino Padano era di tipo marino di piattaforma. Questo perdura fino al Pleistocene medio quando il livello marino nell'area diminuì progressivamente ed i processi sedimentari furono prevalentemente di tipo costiero prima e continentale poi. Le fasi di deposizione quaternaria vengono suddivise in Ciclo Qm (Quaternario marino) e Ciclo Qc (Quaternario continentale). L'intero ciclo Qm è caratterizzato da litologie marine e presenta alla base le Argille Azzurre (Pliocene Inf. - Pleistocene Inf., Amorosi et all., 1998a), tipica litologia calanchifera presente nell'appennino Emiliano-Romagnolo, ed al tetto le Sabbie di Imola (Pleistocene Inf. - Pleistocene Medio, Amorosi et all., 1998b), tipiche nelle zone pedappenniniche. Il ciclo Qc sovrasta i depositi marini ed è caratterizzato da litologie tipicamente continentali intercalate (ma non nella zona di studio) da sedimenti di mare basso o lacustri (Ricci Lucchi et all., 1982). La presenza ciclica di depositi di mare basso è conseguenza delle variazioni eustatiche del livello marino che hanno permesso l'inondazione intermittente del Bacino Padano. Come è possibile vedere nello schema di Fig. 2.5 il ciclo Qc è composto dall'unità stratigrafica del Supersintema Emiliano-Romagnolo (650 ka - Attuale) che comprende l'insieme dei depositi quaternari di origine continentale ed appoggia con discordanza angolare sulle Sabbie di Imola, appartenenti al ciclo Qm. Tale supersintema si suddivide in due sintemi separati da una superficie discordante di tipo angolare: Sintema Emiliano-Romagnolo Superiore, AES. È un'unità stratigrafica di ambiente alluvionale (piana intravalliva, conoide alluvionale e piana alluvionale), le litologie presenti sono eterogenee, ghiaie, sabbie, limi ed argille; Sintema Emiliano-Romagnolo Inferiore, AEI. È un'unità stratigrafica di ambiente alluvionale (conoide alluvionale distale e piana alluvionale), le litologie presenti sono prevalentemente fini, limi e argille alternate a sabbie e rare ghiaie. L'AES è caratterizzato, in affioramento, da numerosi ordini di terrazzi alluvionali, da depositi di conoide alluvionale e di piana alluvionale. Nel sottosuolo della pianura AES è invece caratterizzato dall'alternanza ciclica, su spessori dell'ordine di 20-40m, di pacchi di materiale fine (limi e argille e subordinate sabbie di piana inondabile) con depositi in cui la componente grossolana (ghiaie e sabbie di canale fluviale) è prevalente o comunque -7-

11 abbondante. I lavori pregressi (Di Dio G., 1998) permettono di inserire i cicli qui descritti in una ciclicità di ordine gerarchico superiore, evidenziata da spessori decametrici composti da sedimenti fini alla base e grossolani al tetto. I depositi di terrazzo alluvionale ed i cicli sedimentari riconosciuti nel sottosuolo vengono classificati come sub-sintemi. L'AES viene suddiviso in 8 sub-sintemi corrispondenti a terrazzi alluvionali o a gruppi di terrazzi alluvionali correlati nel sottosuolo ai cicli trasgressivo-regressivi sopra citati. In aree distali dal Margine Appenninico, i sub-sintemi nel sottosuolo sono ben suddivisi e riconoscibili mentre nella zona prossimale, in cui collochiamo parte della nostra area di studio, i corpi ghiaiosi appartenenti a cicli deposizionali distinti sono frequentemente amalgamati ed i diversi subsintemi virtualmente indistinguibili. L'AEI è raramente affiorante, nel sottosuolo esso è costituito dall'alternanza di sabbie e limi-argillosi con una quantità estremamente subordinata di ghiaie. L'ambiente deposizionale è di piana alluvionale con abbondante sviluppo di aree depresse di tipo palustre. Lo spessore di AEI diminuisce rapidamente verso il margine di pianura a causa di fenomeni erosivi coincidenti con la messa in posto di AES (Amorosi A. et all., 2009). In Fig. 2.3 viene riportato uno stralcio dello schema stratigrafico per l'area della conoide del torrente Idice. Fig. 2.3 Stralcio dello schema stratigrafico dell'area di studio, presente all'interno della Carta Geologica 1: Foglio 221 Bologna. -8-

12 Le litologie più antiche di AES e AEI, che affiorano nelle aree collinari della zona di studio, sono: IMO: Sabbie di Imola ( Pleistocene Inf. - Pleistocene Medio); FAA: Argille Azzurre (Pliocene Inf.-Pleistocene Inf.); GES: Formazione Gessoso-Solfifera (Messiniano Inf.). Gesso selenitico geminato a coda di rondine, gessoareniti e gessoruditi alternati ad argille siltose; TER: Formazione del Termina (Tortoniano-Messiniano). Marne argillose e siltose. Verranno di seguito esaminate nel particolare le litologie appartenenti all'aes data la loro collocazione nelle unità stratigrafiche sedi degli acquiferi più superficiali e quindi rientranti nel campo d'interesse di questo studio. -9-

13 2.2.3 INQUADRAMENTO GEOLOGICO-STRATIGRAFICO DELL'AREA DI STUDIO L'area di studio ricade interamente all'interno della Carta Geologica 1:50000 Foglio 221 Bologna, redatta nel 2009 per il progetto CARG (CARtografia Geologica, avviato nel 1988). Le carte pubblicate sono consultabili integralmente sul sito internet dell'ispra ( GEOLOGIA: le litologie presenti sono inseribili all'interno del Sintema Emiliano-Romagnolo Superiore ed appartengono ai litotipi dei subsintemi di Ravenna e Villa Verucchio, denominati AES8 e AES7. Il Subsintema di Ravenna (AES8, età 12 ka - Attuale) è l'elemento sommitale dell'aes ed è rappresentato da litologie di terrazzo fluviale, conoide alluvionale e piana alluvionale quali ghiaie, sabbie, limi ed argille. Allo sbocco delle valli appenniniche l'unità stratigrafica è costituita da depositi di terrazzo fluviale. Tali depositi sono generalmente costituiti da uno spessore massimo di ca. due metri di ghiaie, sovrastati da una copertura limoso-sabbiosa avente un profilo pedogenetico che può raggiungere il metro di profondità. In pianura l'unità è composta prevalentemente da depositi sabbioso-limosi di canale, argine e rotta fluviale, organizzati in corpi sedimentari di spessore plurimetrico a geometria prevalentemente nastriforme. Il limite superiore è coincidente con il piano topografico mentre il limite inferiore su AES7 è in contatto inconforme. Lo spessore massimo dell'unità stratigrafica in pianura è pari a 20 m. Il tetto di AES8, che coincide con il piano topografico, presenta suoli a diverso grado di evoluzione, con orizzonte superiore da calcareo a non calcareo. Al tetto è presente un'unità stratigrafica, di rango inferiore, denominata Unità di Modena (AES8a), di età post-romana, costituita principalmente da sabbie e limi. Il Subsintema di Villa Verucchio (AES7, età: ka) è costituito da litologie di depositi terrazzati di piana intravalliva affioranti lungo le valli degli sbocchi vallivi (torrenti Savena, Idice e Zena). Nel sottosuolo, l'unità ha uno spessore variabile di m ed è costituito dall'alternanza di depositi limoso-argillosi di piana alluvionale con depositi prevalentemente ghiaioso-sabbiosi di conoide alluvionale. Il limite dell'aes7 con il sottostante subsintema è rappresentato da una superficie di erosione fluviale

14 L'AES7 viene suddiviso in due unità stratigrafiche di rango inferiore che differiscono per caratteristiche pedologiche e geomorfologiche: L'Unità di Niviano (AES7a): affiora al margine appenninico ed è costituita da ghiaie intensamente pedogenizzate. Unità di Vignola (AES7b): presente allo sbocco dei fiumi e dei torrenti in pianura, l'unità è costituita da depositi grossolani di conoide alluvionale affioranti lungo le aste fluviali. Gli spessori degli strati ghiaiosi sono dell'ordine plurimetrico, amalgamate su ghiaie più antiche. L'orizzonte pedogenetico può raggiungere i 2 m di spessore. La porzione più settentrionale della zona di studio è costituita dalla porzione distale della conoide dell'idice (quote comprese tra 35 e 25 m.s.l.m.), essa è caratterizzata da litologie appartenenti all'unità AES8, in sinistra idrografica, e all'aes8a, in destra idrografica. Nella porzione intermedia della conoide (quote comprese tra 55 e 35 m.s.l.m.) vengono rilevate principalmente litologie appartenenti all'aes8 escluse le aree di alveo fluviale in cui vi è dominanza di litologie più recenti, AES8a. Rilevante in quest'area la confluenza del torrente Savena con il torrente Idice. In Fig. 2.4 viene inserito uno stralcio della Carta Geologica 1: Foglio 221 Bologna inerente alla porzione distale ed intermedia della conoide studiata. In verde le litologie appartenenti all'unità AES8 mentre in celeste l'unità AES8a più recente. Fig Stralcio da Carta Geologica 1:50000 Foglio 221 Bologna inerente alla porzione distale ed intermedia della conoide studiata

15 La porzione apicale della conoide (evidenziata in Fig. 2.7, quote comprese tra 100 e 55 m.s.l.m.) è caratterizzata da litologie appartenenti all'unità AES8 e AES7. In quest'area vi è la confluenza dello Zena nell'idice. Allo sbocco vallivo dell'idice vengono rilevati tre ordini di terrazzi appartenenti alle unità AES8a, AES8 e AES7b mentre in quello del torrente Zena vengono individuate forme di terrazzo costituite dalle unità AES8a, AES8, AES7b e AES7a. Nel tratto che va dallo sbocco vallivo alla confluenza con il torrente Savena, le aree di canale e golenali sono costituite principalmente da depositi tabulari o nastriformi ghiaiosi, da fini a molto grossolani in matrice prevalentemente sabbiosa, attribuibili all'unità AES8a. Dalla confluenza con il Savena verso la parte distale della conoide, i depositi di canale sono costituiti da sabbie da finissime a grossolane, localmente limose, in strati da sottili a molto spessi aventi base erosiva, alternate a limi, limi-sabbiosi e subordinatamente a limiargillosi in strati sottili. In Fig. 2.5 viene inserito uno stralcio della Carta Geologica 1:50000 Foglio 221 Bologna concernente la porzione prossimale ed intermedia della conoide studiata. In carta, le litologie collinari, rappresentate con colorazioni che vanno dal giallo al marrone, appartengono ad unità stratigrafiche depositatesi in ambiente marino/continentale (Formazioni denominate nello schema stratigrafico TER, GES, FAA e IMO) fino al Pleistocene medio ed affiorano a quote topografiche elevate costituendo le parti sommitali dei versanti vallivi. Fig. 2.5 Stralcio da Carta Geologica 1:50000 Foglio 221 Bologna

16 Al fine di aiutare la comprensione idrochimica delle acque del torrente Idice è necessario segnalare la presenza di formazioni ricche in carbonati e della Formazione Gessoso-Solfifera (GES) nei pressi della zona apicale della conoide; queste unità sono disposte perpendicolarmente all'asta fluviale la quale le incide e le altera. Nella frazione di Castel de Britti è possibile rilevare lungo il canale affioramenti della Formazione GessosoSolfifera (evaporiti messiniane, gesso geminato a coda di rondine ) in fase di dissoluzione da parte delle acque fluviali

17 GEOMORFOLOGIA: L'area si presenta generalmente pianeggiante ed è caratterizzata dal tipico paesaggio a dossi e depressioni della Pianura Padana. Nella porzione distale della conoide le pendenze sono in media di ca. 2,5% in sinistra idrografica dell'idice (comune di Granarolo) e ca. 1% in destra idrografica (comune di Budrio) corrispondenti approssimativamente a 1,5 e 0,5. Le pendenze della parte intermedia sono leggermente maggiori, intorno al 3,8% corrispondente a 2,2. Nella zona di sbocco vallivo le pendenze sono via via crescenti verso monte con un massimo del 6%, corrispondente a 3,4. I principali fenomeni geomorfologici in atto nell'area derivano da un'attività fluviale particolarmente intensa rappresentata da un intricato reticolo idrografico di fiumi, torrenti e canalizzazioni che scorrono, generalmente con direzione nord-est, verso la confluenza nel Reno, distante ca.35 km. Le forme geomorfologiche dominanti della conoide sono quindi dovute all'erosione fluviale, alla sedimentazione ed al rimaneggiamento del materiale trasportato. Le aste fluviali principali sono generalmente incise e costeggiate da scarpate erosive alte alcuni metri e vegetate. L'Idice si presenta particolarmente inciso dallo sbocco vallivo alla zona intermedia della conoide, con scarpate erosive alte fino a 12 m.; dal comune di Castenaso via via che ci si allontana verso la parte distale della conoide, le scarpate diminuiscono in altezza e, nei pressi del comune di Budrio, il torrente viene arginato artificialmente e scorre in prossimità del piano campagna. A monte dello sbocco vallivo le scarpate fluviali non superano i 5 m. I tratti dei torrenti Savena e Zena rientranti nell'area di studio, in sinistra idrografica dell'idice, scorrono in un alveo inciso. Il tratto del torrente Quaderna, in destra idrografica dell'idice, scorre invece in un alveo arginato artificialmente, con argini che si elevano dal p.c. per alcuni metri. Nella parte montana e nelle zone più alte della pianura, si riconoscono i terrazzi fluviali, geoforme molto diffuse nelle aree adiacenti le principali aste fluviali dell'area. Agli sbocchi vallivi dei torrenti Idice e Zena vanno a costituire i versanti vallivi e se ne possono distinguere un massimo di tre ordini, separati tra loro da scarpate erosive alte alcuni metri. I terrazzi più antichi si trovano a quote topografiche maggiori. Nella porzione distale della conoide, ove le pendenze decrescono e le depressioni topografiche caratterizzano le zone adiacenti l'asta fluviale dell'idice, vengono rilevate geoforme di piana alluvionale. Queste sono rappresentate da depositi di ventaglio di esondazione localizzati all'interno del territorio del comune di Budrio

18 I ventagli di esondazione possono essere recenti, ossia nei pressi degli attuali argini dell'asta fluviale, o relitti, ossia antichi e collegati ad alvei fluviali abbandonati. In questa zona l'alveo non è particolarmente inciso ed è proprio la vicinanza con il p.c., oltre al rilevante apporto idrico delle confluenze a monte (soprattutto del Savena), ad agevolare i fenomeni di esondazione durante le piene. In Fig. 2.6 viene riportato uno stralcio della Carta Geologica 1:50000 in cui viene messa in evidenza la porzione distale della conoide, che viene attraversata dall'idice con direzione sud-est/nord-ovest, caratterizzata da corpi sedimentari di esondazione e di canale fluviale abbandonato. Si noti che le forme cartografiche sono tutte relative a depositi dell'unità di Modena (AES8a) Fig. 2.6 Stralcio da Carta Geologica 1: Foglio 221 Bologna inerente ad una porzione della zona distale della conoide nel territorio del comune di Budrio

19 TETTONICA: L'area di studio si colloca principalmente in un ambiente di pianura in cui sulla superficie non vi sono evidenze di processi tettonici. I terreni affioranti sono molto recenti e non sono quindi coinvolti nella strutturazione che interessa le porzioni più profonde della pianura. Le uniche informazioni che si possono estrapolare provengono principalmente da sondaggi geognostici e da indagini sismiche, condotti nel sottosuolo della pianura emilianoromagnola principalmente grazie a studi per la ricerca di idrocarburi (Di Dio G., 1998). Le correlazioni sono agevolate in quanto le unità litologiche, sepolte in pianura ed interessate dai processi tettonici, sono affioranti nelle aree collinari e montane della catena appenninica. Al margine appenninico viene rilevato in affioramento il fronte di un esteso sovrascorrimento, immergente verso ovest con alta inclinazione la quale decresce leggermente in profondità. Tale lineamento è orientato sed-est/nord-ovest e viene identificato come PTF (Pede-Appenninic Thrust Front), già menzionato nell'evoluzione del Bacino Padano. Dalle sezioni geologiche risulta che l'età di attivazione di questo thrust è polifasica; gli ultimi momenti di attività possono essere collocati cronologicamente nel Pleistocene Medio, ossia tra la deposizione delle unità stratigrafiche appartenenti all'aei, ciclo marino, e quelle appartenenti all'aes, ciclo continentale (Amorosi et all., 2009). Lungo il margine, in particolare in destra idrografica dell'idice, le unità geologiche dell'appennino presentano strutture di accavallamento e pieghe. Nella parte a monte del margine, viene rilevato un territorio particolarmente tettonizzato con famiglie di faglie orientate secondo due assi principali: sud-est/nord-ovest e sudovest/nord-est, approssimativamente paralleli e perpendicolari al fronte del sovrascorrimento. Vengono definite faglie antiappenniniche, di modeste dimensioni (raramente maggiori al chilometro), a componente trascorrente che tagliano i depositi del Pleistocene medio. In corrispondenza di queste faglie sono impostati i principali corsi d'acqua dell'area. In Fig. 2.7 viene riportato lo schema tettonico-strutturale in scala 1: presente nelle note della Carta Geologica 1:50000 Foglio 221 Bologna. Da questo schema si evince che nel sottosuolo della pianura sono presenti strutture tettoniche sepolte di grandi dimensioni, similari ed iso-orientate con il PTF. Queste strutture indicano che le dinamiche di impilamento a thrust dell'apparato montuoso appenninico proseguono anche al di sotto della pianura

20 Fig Schema tettonico-strutturale dell'area di studio. 1. PTF, Pleistocene medio (affiorante); 2. Pleistocene inferiore; 3 e 4. Pliocene-Pleistocene basale

21 2.3 INQUADRAMENTO IDROGEOLOGICO IDROSTRATIGRAFIA Il sottosuolo della pianura emiliano-romagnola, grazie alla sua conformazione caratterizzata dall'alternanza di sedimenti fini e grossolani, contiene corpi idrici estesi e con elevate capacità di immagazzinamento. Questi corpi vengono classificati attraverso le unità idrostratigrafiche (UIS) speculari delle unità stratigrafiche descritte nel Capitolo In Fig. 2.8 viene riportato lo schema stratigrafico di pianura in cui le unità idrostratigrafiche vengono correlate cronologicamente con le unità stratigrafiche e le sequenze deposizionali corrispondenti. Si evince quindi che vi è la possibilità di studiare i corpo idrici di pianura collocandoli in determinati periodi ed ambienti sedimentari. Gli acquiferi della pianura emiliano-romagnola vengono raggruppati in tre unità idrostratigrafiche denominate, dall'alto verso il basso, Gruppo Acquifero A, B e C che possono essere spesse alcune centinaia di metri. I gruppi acquiferi A e B sono costituiti principalmente da depositi continentali alluvionali mentre il gruppo acquifero C da depositi marini costieri. I gruppi acquiferi vengono suddivisi in unità idro-stratigrafiche di rango inferiore denominate Complessi Acquiferi. Tali unità sono in totale 13: A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3, B4, C1, C2, C3, C4, C5. Ciascuno dei complessi acquiferi è costituito da una porzione inferiore prevalentemente fine (acquitardo o acquicludo) ed una superiore prevalentemente grossolana (acquifero). Per i depositi più recenti, appartenenti all'unità AES8, viene inserito un ulteriore complesso acquifero, A0 (Olocene-Attuale), che costituisce l'unità idrostratigrafica localmente più superficiale. In Fig. 2.9 viene riportata una sezione idrostratigrafica del sottosuolo dell'area di studio. È stata creata utilizzando il database dei sondaggi geognostici regionali, alcuni dei quali profondi diverse centinaia di metri (Di Dio G., 1998)

22 Fig Schema idro-stratigrafico del sottosuolo della pianura emiliano-romagnola. Fig Porzione della sezione idrostratigrafica della pianura emiliano-romagnola. La legenda viene rimandata alle colorazioni nello schema stratigrafico di Fig I cerchi rossi identificano l'acquifero A0. L'area di studio si estende dal margine appenninico al sondaggio denominato Budrio

23 Da questa sezione vengono distinte le diverse unità idrostratigrafiche e ne viene definito lo spessore. Com'è possibile notare, le unità appartenenti al gruppo acquifero A vanno a coalescere in prossimità della catena appenninica. In quest'area, sede delle conoidi fluviali del margine appenninico, i depositi ghiaioso-sabbiosi sono particolarmente amalgamati e le diverse unità stratigrafiche ed idrostratigrafiche non sono distinguibili. A monte di questo punto d'incontro, le unità deposizionali invertono la disposizione stratigrafica e le litologie più antiche, che in pianura rappresentano complessi acquiferi profondi, vanno a formare terrazzi fluviali a quote topografiche più alte delle litologie recenti; i terrazzi fluviali sono in diretta connessione con l'acquifero superficiale e concorrono all'apporto idrico. Questa situazione viene rilevata allo sbocco vallivo dei torrenti Idice e Zena. Gli obiettivi di questo studio mirano alla caratterizzazione idrogeologica ed idrochimica dell'acquifero più superficiale nell'area della conoide del torrente Idice (Fig. 2.9). Tale acquifero viene identificato nel complesso A0, in parte connesso al sottostante A1 nella porzione apicale della conoide. Di fatto nella porzione apicale del conoide A0 e A1 sono indistinguibili

24 2.3.2 DELIMITAZIONI DEI CORPI IDRICI SOTTERRANEI DI PIANURA Viene definito corpo idrico significativo un accumulo d'acqua contenuto nel sottosuolo permeante la matrice rocciosa, posto al di sotto del livello di saturazione permanente. I corpi idrici significativi nella pianura emiliano-romagnola vengono suddivisi gerarchicamente secondo le loro caratteristiche e la loro importanza all'interno del sistema idrogeologico: Corpi idrici significativi prioritari: Conoidi alluvionali appenniniche (suddivise in maggiori, intermedie e minori) e pedemontane; Corpi idrici significativi di interesse: Piana alluvionale appenninica e Piana alluvionale-deltizia padana. In Fig viene riportata una rappresentazione schematica con la disposizione spaziale, in 2 dimensioni, dei corpi idrici significativi delle Regione Emilia-Romagna (ARPA, 2009). La conoide del torrente Idice è un corpo idrico significativo prioritario e rientra nella categoria delle conoidi alluvionali appenniniche intermedie. Tale area è caratterizzata da un acquifero multifalda, in cui la porzione grossolana dei complessi acquiferi è sede di falda confinata o semi confinata. Seguendo gli obiettivi di questo studio, verrà esaminato nel particolare il corpo idrico più superficiale rappresentato dal complesso acquifero A0, di recente assunzione nella scala classificativa dei corpi idrici significativi regionali (ARPA, 2009). Questa unità corrisponde ai depositi prevalentemente dell'olocene, sedimentatisi dopo l'ultima glaciazione. I corpi grossolani dell'unità A0 hanno una distribuzione areale decisamente inferiore rispetto a quelli appartenenti al sottostante A1. L'acquifero A0 si sviluppa a scala regionale a valle della zona dove l'acquifero profondo cessa di essere monostrato, per l'interposizione tra le ghiaie di sedimenti fini continui arealmente. Con riferimento alla cartografia delle zone di ricarica della Regione EmiliaRomagna, questo passaggio avviene grosso modo in coincidenza con il limite di pianura del settore B delle aree di ricarica (Cap , Fig. 2.13, di interesse per l'area di studio della conoide dell'idice). A monte di questo limite l'acquifero A1 è affiorante e di fatto coincide con l'a0. Da questo punto, proseguendo verso valle, l'acquifero A0 si sviluppa seguendo l'andamento della conoide, con lievi pendenze, ed il suo spessore aumenta gradualmente fino ad un massimo di 25 m. Si tratta di uno spessore contenuto ma, visto che l'acquifero superficiale risulta avere una ricarica diretta di rilevante entità ed uno impatto antropico intenso e non

25 trascurabile, rappresenta un corpo idrico di notevole interesse nella caratterizzazione idrogeologica ed idrochimica dell'area di conoide. In Fig viene riportato uno stralcio della sezione geologica schematica presente all'interno della Carta Geologica 1:50000 Foglio 221 Bologna. In questa carta si possono apprezzare le geometrie e la variabilità litologica che compongono la porzione più superficiale dell'acquifero: in zona prossimale, corpi decametrici a componente prevalentemente ghiaiosa (in giallo); nella porzione centrale della conoide, ghiaie sepolte da terreni prevalentemente fini (in bianco); in zona distale, prevalenza di limi (in bianco), sporadici corpi lenticolari ghiaiosi (in giallo) ed argille ricche in sostanza organica (in grigio). Fig Schema spaziale rappresentativo dei corpi idrici significati (ARPA, 2009). Fig Sezione geologica dell'area di conoide (Amorosi A. et all., 2009)

26 2.3.3 AREE DI RICARICA DEGLI ACQUIFERI La vigente normativa in materia ambientale, come il D.lgs. 152/1999 e il D.lgs.152/2006, colloca le aree di ricarica degli acquiferi all'interno di zone di protezione nella quali vanno applicate misure di salvaguardia e miglioramento della qualità delle acque. Le aree che rientrano in questi ambienti sono le fasce pedecollinari (definite nello specifico zone di protezione) ed i bacini imbriferi montani nonché le opere di captazione quali pozzi, sorgenti e prese d'acqua superficiali (definite nello specifico zone di salvaguardia). Nelle conoidi appenniniche regionali, la ricarica naturale degli acquiferi avviene nella zona di apice dove il corso d'acqua scorre sui depositi grossolani amalgamati. Tali depositi costituiscono in profondità un acquifero monostrato caratterizzato da elevati valori di trasmissività. In tale acquifero si perde, di fatto, la distinzione fra complessi acquiferi valida per il resto della pianura. La suddivisione delle aree di ricarica suggerita nel Piano di Tutela delle Acque della Regione Emilia-Romagna (Regione Emilia-Romagna, 2005) distingue i diversi ambienti in 4 categorie: SETTORE A Area caratterizzata da ricarica diretta della falda; generalmente presente nelle zone pedecollinari, idrogeologicamente identificabile con un sistema monostrato, contenente falda freatica, in continuità con la superficie da cui riceve alimentazione per infiltrazione e dispersione idrica degli alvei. In quest'area pedecollinare, i depositi grossolani delle conoidi sono tra loro saldati sia lateralmente che verticalmente e sono caratteristici della porzione apicale delle conoidi alluvionali appenniniche. Queste aree sono particolarmente adatte, per qualità e quantità della risorsa idrica disponibile, allo sfruttamento idropotabile. In località Mirandola (comune di Ozzano dell'emilia) vi è una centrale di pompaggio, gestita da Hera S.p.A.. Parte dei comuni di S.Lazzaro di Savena ed Ozzano dell'emilia sono collocabili in aree appartenenti al settore A (in cui avviene la ricarica degli acquiferi del gruppo acquifero A posti immediatamente a valle); SETTORE B Area caratterizzata da ricarica indiretta della falda; generalmente presente tra il settore A e la pianura, idrogeologicamente è identificabile con un sistema debolmente compartimentato in cui alla falda freatica superficiale segue una falda semi-confinata in

27 collegamento per drenanza verticale. Questo settore si sviluppa a valle e lateralmente al precedente, nella zona in cui l'amalgamazione delle ghiaie viene interrotta da sedimenti fini arealmente continui. Questa configurazione geologica porta alla formazione di un sistema acquifero multifalda in cui i diversi acquiferi non sono più collegati tra loro e si trovano in condizione di falda confinata o semi-confinata. La compartimentazione degli acquiferi procede gradualmente da monte verso valle e quelli più superficiali si delineano, nelle zone più distali, da quelli sottostanti. In questo settore l'acquifero A0 permane in condizioni di falda libera in zone più ampie rispetto a tutti i sottostanti complessi acquiferi, conseguentemente la sua zona di ricarica è più ampia. L'area sottesa dal settore B si estende verso nord-est fino alla confluenza del torrente Savena con l'idice, lungo i confini territoriali dei comuni di Castenaso e San Lazzaro di Savena. SETTORE C Area caratterizzata da scorrimento superficiale delle acque di infiltrazione: è presente in continuità al settore A e B, morfologicamente si identifica come il sistema di dilavamento e scorrimento delle acque superficiali dirette ai settori di ricarica, la loro importanza dipende dalle caratteristiche litologiche, di acclività e dal regime idrologico della zona. Il settore C si colloca a monte dell'apice della conoide ed è rappresentato dalla somma di tutti i micro-bacini collinari a ridosso delle conoidi. La zona è estesa limitatamente ma concorre in maniera consistente all'aliquota della ricarica. Tale area viene individuata a monte della frazione di Castel dei Britti (S.Lazzaro di Savena). SETTORE D Area caratterizzata da scorrimento superficiale delle acque di infiltrazione: è presente in continuità al settore A e B, morfologicamente si identifica come il sistema di dilavamento e scorrimento delle acque superficiali dirette ai settori di ricarica, la loro importanza dipende dalle caratteristiche litologiche, di acclività e dal regime idrologico. Il settore D si colloca nelle aree di canale fluviale ove la granulometria dei depositi è molto grossolana ed il coefficiente di infiltrazione è elevato. Pertanto, viene individuata come zona di protezione vista la ricarica diretta dell'acquifero da parte del fiume. L'interazione delle acque fluviali con il sottosuolo, oltre ad influire sul volume di risorsa idrica disponibile, concorre al mantenimento di buone caratteristiche chimiche delle acque

28 Questo settore corre sostanzialmente lungo gli alvei fluviali e può essere individuato dall'apice della conoide dell'idice fino alla confluenza con il Savena, lungo le aste vallive dei torrenti Idice, Savena e Zena. In Fig viene riportato uno stralcio della carta sulle zone di protezione degli acquiferi, ossia quelle in corrispondenza delle aree di ricarica. In rosso i limiti della conoide studiata di estensione pari a 70 km2. Fig Stralcio della carta sulle zone di protezione degli acquiferi regionali. Verde oliva - settore A, giallo - settore B, verde - settore C, puntinato settore D. In rosso vengono evidenziati i limiti della conoide studiata, di estensione 70 km2. Le aree di ricarica sono le zone dove l'acquifero entra a diretto contatto con la superficie e pertanto possono anche venire indicate come zone vulnerabili; in esse infatti è anche possibile l'infiltrazione diretta delle sostanze inquinanti in falda. Per definizione, la vulnerabilità è la facilità o meno con cui le sostanze inquinanti si

29 possono introdurre e propagare o persistere in un determinato acquifero. La vulnerabilità delle acque sotterrane è quindi funzione, principalmente, di: - Litologia, struttura e geometria dei corpi; - Natura del suolo; - Ricarica e discarica del sistema idrogeologico; - Processi fisici e chimici di mitigazione dell'inquinamento. L'area di studio si colloca all'interno di un territorio principalmente agricolo e le principali sostanze inquinanti provengono dai fertilizzanti chimici e naturali che sono ricchi in sostanze azotate. Se si vanno ad analizzare i dati relativi agli sversamenti regionali di carichi azotati per unità di superficie, si evince che il settore agricolo è percentualmente il più impattante: Agricoltura 35,7%, Urbani 31,4%, Naturale 22,9% e Industria 10%. Si tratta quindi di uno dei principali inquinamenti riscontrato all'interno dei corpi idrici regionali. Pertanto è stato ritenuto necessario inserire in Fig uno stralcio della carta regionale delle aree vulnerabili da nitrati di origine agricola. Fig Stralcio della carta della vulnerabilità da nitrati con individuazione della zona di studio (Regione Emilia-Romagna, 2005). In Fig è evidente come le zone di ricarica degli acquiferi siano in parte sovrapposte alle aree vulnerabili da parte di nitrati. L'area di vulnerabilità da nitrati nella conoide del torrente Idice si estende oltre i settori di ricarica diretta della falda, nei territori di Ozzano dell'emilia e Budrio, in destra idrografica del torrente Idice. In questa zona le aziende agricole presenti sono particolarmente sviluppate e le coltivazioni generalmente intense

30 2.3.4 STORICO DEL LIVELLO DI FALDA Studi pregressi (ARPA, 2003) indicano il livello della falda e le caratteristiche idrochimiche nell'area di conoide. I dati riportati in questi studi provengono dalla rete di monitoraggio regionale che è costituita per la zona di studio da 9 punti. Queste carte pertanto sono indicative del moto del flusso sotterraneo e delle caratteristiche chimiche areali su vasta scala, ma non hanno una precisione paragonabile a quella perseguita in questo studio. Vengono quindi riportate in questo capitolo allo scopo di creare un'idea di massima preliminare della situazione idrogeologica ed idrochimica dell'area studiata. In Fig viene riportata la piezometria di massima dell'area di conoide relativa all'anno È evidente che, in generale, il campo di moto della falda superficiale presenta un flusso con direzione sud-nord e vi sono aree piezometriche depresse in cui, per una buona parte dell'area circostante, richiama il flusso è radiale centripeto. L'area maggiormente depressa è situata all'altezza della porzione apicale della conoide, all'interno dei territori dei comuni di Ozzano dell'emilia e S.Lazzaro di Savena, ove vi è la centrale di pompaggio Mirandola che richiama il flusso locale verso i punti di prelievo. Il volume emunto a fini idropotabili è di alcuni milioni di mc e, visionando i dati relativi al periodo , si attesta intorno a 3-3,5 milioni di mc/anno. Il quantitativo emunto è di notevole impatto sulla disponibilità idrica dell'acquifero e, vista la modesta ricarica, produce un deficit idrico. Il deficit idrico è in stretta relazione con il clima stagionale quindi, per la sua quantificazione, si richiede un'analisi complessiva della situazione ambientale. Un'altro fattore che può aver accentuato l'abbassamento del livello di falda è l'emungimento per fini irrigui da parte di aziende ortofrutticole, particolarmente diffuse nell'area. Nella relazione triennale dell'arpa Regione Emilia-Romagna, viene rilevato che ca. il 70% dell'area di conoide non è soggetta a deficit idrico mentre ca. il 30% in deficit idrico modesto, <=10000 mc/km2/anno. In Fig viene definito il trend del livello piezometrico indicando la variazione annuale media della superficie piezometrica (su un periodo di 30 anni). È evidente un marcato abbassamento della falda nella porzione apicale e meridionale della conoide ed un marcato innalzamento nella porzione distale ed orientale. La situazione generale quindi è caratterizzata da un sistema idrogeologico in cui vi è una modesta disponibilità idrica intaccata dall'impatto antropico. Lo sfruttamento per fini idropotabili ed irrigui è la causa destabilizzante dell'equilibrio idrico della zona

31 Fig Carta piezometrica di massima nell'area di conoide (ARPA, 2003). Fig Carta della variazione piezometrica (ARPA, 2003)

32 2.4 INQUADRAMENTO IDROCHIMICO Un preliminare inquadramento idrochimico dell'area di conoide può essere effettuato utilizzando i lavori di ARPA Emilia-Romagna, menzionati nel capitolo precedente. Studi svolti dallo stesso ente (ARPA, 2005) accrescono la quantità di dati chimici disponibili. Bisogna però evidenziare che tali dati appartengono ad una rete di monitoraggio modesta: se si considera l'area della conoide del torrente Idice vi sono 0,12 punti/km2. Le principali sostanze presenti in falda e di seguito descritte le basi azotate (ioni Ammonio, Nitrito e Nitrato), i solfati ed i cloruri. Per ogni sostanza vengono riportati i limiti di concentrazione per le acque potabili determinati dal D.lgs 31/2001. SOLFATI: i solfati sono marcatamente presenti nell'area di conoide. Questo è probabilmente dovuto sia alla presenza di depositi evaporitici gessosi a monte, che vengono disciolti dall'azione di un'acqua sottosatura e aggressiva, che all'attività antropica. I valori delle concentrazioni aumentano in modo incisivo nelle aree adiacenti al torrente Quaderna, in destra idrografica dell'idice, e diminuiscono in sinistra idrografica. Le concentrazioni massime rilevate si attestano intorno ai 250 mg/l. La concentrazione limite di ione solfato in acque potabili è stabilita dal D.lgs 31/2001 pari a 250mg/l. CLORURI: la distribuzione dei cloruri suggerisce un andamento in progressiva diminuzione verso le aree distali, anche se localmente si osserva un aumento nel tempo dei cloruri stessi. I valori massimi rilevati si collocano in un range da 100 a 250 mg/l. La concentrazione limite di cloruri in acque potabili è stabilita dal D.lgs 31/2001 pari a 250mg/l. AZOTO AMMONIACALE (ione ammonio, NH4+): i dati disponibili sull'azoto ammoniacale in falda riguardano l'area strettamente apicale della conoide, in località di Castel de Britti. Tali dati sono quindi riferiti ad un'area molto esigue. Effettuando una media dei dati rilevati durante l'anno 2003, risulta che la concentrazione media per l'area apicale della conoide è all'incirca 0,17 mg/l. La concentrazione limite di ione ammonio in acque potabili è stabilita dal D.lgs 31/2001 pari a 0,50 mg/l. AZOTO NITROSO (nitriti, NO2-): i dati inerenti i nitriti in falda sono relativi agli stessi campioni analizzati per l'azoto ammoniacale. Quindi, tali concentrazioni sono riferibili all'area strettamente apicale. La concentrazione media di nitriti in falda per queste aree è

33 ca. 1,47 mg/l. La concentrazione limite di nitrito in acque potabili è stabilita dal D.lgs 31/2001 pari a 0,50 mg/l. AZOTO NITRICO (nitrati, NO3-): i nitrati sono elementi molto importanti in quanto rappresentano lo stadio ultimo di ossidazione dell'azoto in ambiente aerobico. In Fig viene riportata la carta regionale della concentrazione di nitrati nelle acque sotterranee per l'anno È evidente il diffuso problema di alte concentrazioni di nitrati in falda a livello regionale. Le aree maggiormente soggette a questo fenomeno sono le conoidi appenniniche. Le conoidi maggiori sono particolarmente interessate dal fenomeno mentre quelle intermedie decisamente meno. Infatti la concentrazione di nitrati nelle conoidi intermedie, di cui fa parte la conoide dell'idice, non supera i 25 mg/l (secondo i dati ARPA, 2003). Rimangono comunque concentrazioni rilevanti che rivelano l'entità dell'impatto antropico in queste aree. La concentrazione limite di nitrati in acque potabili è stabilita dal D.lgs 31/2001 pari a 50mg/l. Fig Carta regionale sulla distribuzione della concentrazione media annua di nitrati nelle acque sotterranee per l'anno 2008 (ARPA, 2008). Il cerchio rosso evidenzia l'area studiata

34 2.5 INQUINAMENTO DA SOSTANZE AZOTATE Come già detto nei capitoli precedenti, l'inquinamento da sostanze azotate è una delle principali problematiche nelle acque sotterranee regionali. Nel particolare, il nitrato è il maggiore inquinante presente. Queste sostanze possono essere originate da sorgenti naturali o antropiche. Per sorgenti antropiche si intende principalmente il processo di lisciviazione e dilavamento di fertilizzanti chimici utilizzati in pratiche agricole intensive. Fanno parte di questa classe anche gli scarichi azotati industriali. Per sorgenti naturali si intende l'apporto di carico azotato da parte di materiale organico naturale presente generalmente nei liquami zootecnici (spandimenti sul terreno) e negli scarichi domestici (perdite da impianti fognari; Bonciarelli F. & Sequi P., 1991). La presenza di concentrazioni rilevanti di sostanze azotate all'interno dell'area della conoide del torrente Idice viene ipotizzata come conseguenza certa dell'attività agricola molto sviluppata. Per capire le dinamiche dell'azoto nell'ambiente vanno analizzati i processi che permettono la sua trasformazione da forme inorganiche a organiche e viceversa. Questo percorso viene denominato ciclo biogeochimico e nel particolare ciclo dell'azoto. CICLO DELL'AZOTO: l'azoto presenta come principale ambiente di scambio il sistema suolo nel quale è molto mobile. L'azoto è presente in atmosfera nella forma elementare (N2) mentre nella litosfera come ammoniaca (NH3) o ione ammonio (NH4 +). Le forme ossidate dell'azoto, quali nitriti e nitrati, si originano in seguito ad eventi naturali biologici ed eventi antropici. La quasi totalità dei sistemi viventi possono assimilare soltanto l'azoto fissato sotto forma di ammoniaca, di ione nitrato o come sostanza organica contenente azoto. La conversione di azoto atmosferico in ammoniaca avviene principalmente per opera di batteri specifici ma anche di alcuni processi naturali, come ad es. fulmini. Il materiale organico prodotto dall'azione dei batteri fissatori o dalla fotosintesi subisce una demolizione metabolica, sia durante la vita dell'animale o pianta che dopo la morte, liberando ammoniaca. Il processo è molto diffuso in natura perchè energeticamente vantaggioso per gli organismi utilizzatori che ne traggono l'energia vitale. L'ammoniaca può disciogliersi nelle acque interstiziali o venire bloccata nella struttura di alcuni silicati (principalmente argille). L'ossidazione di ammoniaca in ione nitrito e, successivamente, in ione nitrato è opera di

35 specifici batteri. Questi due processi vengono denominati, rispettivamente, nitrosazione e nitrificazione. La nitrificazione è l'ultimo processo ossidativo del ciclo dell'azoto e porta alla formazione di nitrati. Quest'ultimi permangono nel terreno e sono soggetti a dilavamento. Oltre al dilavamento, un altro fenomeno che implica la perdita di azoto inorganico dal sistema suolo è la denitrificazione. Nell'azione denitrificante dei microorganismi, lo ione nitrato viene convertito, attraverso due passaggi intermedi, ad ossido nitroso ed azoto molecolare. I batteri che concorrono alla denitrificazione possono essere autotrofi (cioè in grado di sintetizzare il cibo dal materiale inorganico) o eterotrofi. Per quanto riguarda invece l'origine antropica, l'azoto viene fissato nei fertilizzanti azotati mediante la conversione di azoto atmosferico in ammoniaca (Dongarrà & Varrica, 2004). Spesso i fertilizzanti vengono utilizzati in dosi massicce, di conseguenza alte concentrazioni di sostanze azotate vengono trasmesse nel suolo e assorbite dalle piante. La pericolosità dei nitrati negli alimenti, ma anche nel terreno e successivamente nelle falde acquifere, sta nella loro capacità di reagire, anche a basse concentrazioni, con composti organici dell azoto dando luogo a sostanze ad elevato potere cancerogeno ( PERICOLI PER LA SALUTE: Dal punto di vista tossicologico, il nitrato ha una tossicità acuta estremamente bassa. La sua pericolosità, negli uomini e negli animali, si manifesta in seguito alla riduzione, dopo essere stato ingerito, nel ben più pericoloso nitrito. Questa trasformazione avviene in seguito all'attività di microorganismi normalmente residenti nella cavità orale e lungo il tratto intestinale, oppure sviluppatisi a causa di condizioni patologiche. Il nitrito può reagire con sostanze come le ammine, rilasciate durante la digestione delle proteine, dando origine a composti nitroso-derivati come le nitrosammine, sostanze ritenute cancerogene. L'effetto biologico principale determinato dal nitrito è derivante dall'ossidazione dell'emoglobina nel sangue in metaemoglobina che non è in grado di trasportare ossigeno ai tessuti. Il ridotto trasporto di ossigeno comporta gravi conseguenze soprattutto nei neonati fino ai primi sei mesi di vita; esso si manifesta clinicamente quando la concentrazione della metaemoglobina raggiunge valori pari o superiori al 10% della concentrazione normale dell'emoglobina; questa condizione patologica viene definita metaemoglobinemia, il cui primo sintomo evidente è la colorazione bluastra delle dita e del naso dovuta alla cattiva ossigenazione del sangue

36 Negli adulti, l'ossidazione di emoglobina in metaemoglobina è generalmente momentanea, poiché si ha il ripristino della forma ridotta in breve tempo. Nei neonati invece, si verifica un'incapacità metabolica, per cui non vi è rapida conversione da metaemoglobina a emoglobina con il conseguente accumulo di metaemoglobina nel sangue, con gravi conseguenze fisiche e spesso irreversibili (ad es. cianosi, convulsioni). La metaemoglobina è una forma di insufficienza respiratoria che rappresenta un serio problema, principalmente nei Paesi in via di sviluppo. Studi svolti su animali, inoltre, rivelano che la nitrosazione endogena possiede un livello di cancerosità rilevante e rappresenta un grave rischio anche per la salute umana

37 3. METODOLOGIE DI ANALISI E STRUMENTAZIONE 3.1 RETE DI MONITORAGGIO La prima fase di questo studio ha riguardato l'individuazione della rete di monitoraggio dove effettuare le misurazioni. Vista la mancanza di piezometri di monitoraggio preesistenti, all'interno dell'area di conoide è stato svolto un censimento dei pozzi, unica via per la misurazione della falda. Come primo passo, sono state visionate le carte tecniche, i piani strutturali e di tutela delle acque, ove presenti, dei comuni interni all'area sottesa dalla conoide del fiume Idice e successivamente, sono state evidenziate le aree in cui intensificare la ricerca dei punti. I pozzi sono situati in proprietà private e per questo motivo la maggior parte del censimento è avvenuto porta a porta. Sono state riscontrate delle problematiche in quanto alcuni proprietari sono risultati diffidenti e, per un buon numero di pozzi situati in punti idonei per questo studio, non è stato possibile effettuare la misurazione. Si è comunque cercato di mantenere una spaziatura dei punti adeguata al fine di poter caratterizzare al meglio la situazione idrodinamica dell'area. Sono stati censiti 70 pozzi privati per le misurazioni di falda e sono stati individuati 10 ponti per le misurazioni del livello fluviale (8 ponti sull'idice, 1 sul Savena e 1 sul torrente Zena); pertanto la densità della rete di monitoraggio è maggiore a 1 punto per chilometro quadrato. I punti di misurazione da ponte sono stati scelti strategicamente nelle confluenze e nelle aree di entrata ed uscita dal territorio studiato. Inoltre, in località Mirandola (comune di Ozzano dell'emilia), è situata la centrale dell'acqua Mirandola, un campo pozzi gestito dalla compagnia Hera S.p.A. in cui sono presenti 6 pozzi (in Fig. 3.1, i pozzi misurati vengono denominati PH1 e PH3). Questi, raggiungono profondità massime di 230 m ed i tratti filtrati vengono inseriti a partire da profondità superiori ai 90 m. Previo accordo con la società, sono stati ottenute informazioni riguardanti le geometrie dei pozzi, lo storico dei livelli di falda, lo storico dei volumi emunti ed i dati chimici. Inoltre sono state eseguite misurazioni di falda nei pozzi n 1 e n 3. Per ogni punto di monitoraggio censito è stata compilata una scheda che ne fornisse indicazioni quali ubicazione, destinazione d'uso e frequenza di utilizzo

38 Il censimento è stato georiferito, inizialmente su mappe tecniche cartacee, fornite dal Servizio Geologico Regionale, e successivamente in formato digitale su Google Earth per facilitare la georeferenziazione dei punti. Fig Ubicazione dei punti di monitoraggio

39 In Fig. 3.1 viene mostrato uno screenshot del file in formato Google Earth relativo all'ubicazione dei punti di monitoraggio. In questa immagine si può notare come la zona a ridosso delle colline, ossia nei pressi del margine appenninico, sia sprovvista di pozzi freatici misurabili, se non in forma di avampozzo approfondito. La parte approfondita differisce strutturalmente dall'avampozzo in quanto costituita da tubi metallici di minore calibro del pozzo iniziale (generalmente 20/30 cm di diametro). Vista l'impossibilità di accedere, con la sonda freatica, a livello dell'imbocco dei tubi metallici, situato in alcuni punti anche a 20m di profondità, è stata misurata solamente la profondità dell'avampozzo (generalmente di grande diametro). Nella quasi totalità dei casi durante l'anno gli avampozzi sono secchi. In questi casi, pertanto, non è stata rilevata una misura diretta della falda ma della quota al di sopra della quale sicuramente la falda non risale. La presenza di tali pozzi approfonditi è dovuta al fatto che ci troviamo su di un sottosuolo in cui le ghiaie della conoide dell'idice sono sostanzialmente amalgamate a formare un unico acquifero freatico monostrato potente, parecchie decine di metri. La falda non ha pertanto un livello fine su cui poggiarsi, se non alla base delle ghiaie stesse, posta appunto ad alte profondità: l'intenso sfruttamento della conoide dell'idice operato soprattutto per fini idropotabili, ha fatto sì che la falda in questa zona apicale sia già da alcuni decenni molto depressa e quindi non raggiunta dai vecchi e classici pozzi freatici di grande diametro. Nella zona distale al margine appenninico invece, sono stati censiti solamente pozzi non approfonditi in quanto il livello della falda freatica viene intercettato a quote molto vicine alla superficie (anche a 1m di profondità) e addirittura, a seguito di intense precipitazioni, l'acqua all'interno dei pozzi supera la quota del p.c

40 3.2 CAMPAGNE DI MISURAZIONE E CAMPIONAMENTO Le campagne di misurazione sono state svolte interamente nell'anno 2011 nei periodi di morbida (dal 21 maggio al 1 giugno) e di magra (dal 27 settembre al 13 ottobre). I periodi di misurazione non sono mai stati interessati da precipitazioni e, pertanto, vengono escluse eventuali interferenze nell'acquisizione dei dati da parte di ricariche transitorie delle falde. In entrambe le campagne di misurazione è stato possibile misurare tutti i punti censiti. Nella maggior parte dei casi i pozzi sono di facile accessibilità e di grande diametro e non sono state riscontrate difficoltà oggettive nelle misurazioni. È stato richiesto ai proprietari di non accendere l'impianto di emungimento del pozzo durante le ore precedenti al sopralluogo, laddove i punti d'acqua erano armati. Nella prima campagna di misurazione, relativa al periodo di morbida, è stato misurato con freatimetro il livello di falda, la profondità del pozzo e sono state misurate le caratteristiche geometriche del bocca pozzo (diametro ed elevazione bocca pozzo su p.c.). Durante la seconda campagna di misurazione, relativa al periodo di magra, parallelamente alle misurazioni di falda sono stati effettuati i prelievi di campioni d'acqua per la loro caratterizzazione chimica. Tali campioni sono stati prelevati nel periodo di magra in modo da minimizzare gli effetti di diluizione degli inquinanti da parte delle acque meteoriche. Per i punti di prelievo si è cercato di adottare un'adeguata distribuzione areale per caratterizzare al meglio la situazione idrochimica dell'area. Sono stati prelevati, in totale, 33 campioni, di cui 29 provenienti da pozzo e 4 da acque fluviali (in Fig. 3.2). Il campionamento è stato svolto in 8 giorni complessivi, nel periodo che va dal 27 settembre 2011 all'11 ottobre In ogni punto scelto sono stati prelevati due campioni di acqua, talquale ed acidificato con HNO3. L'avvinamento del recipiente campionatore è sempre stato eseguito al momento del prelievo e sono stati misurati i valori di T, ph ed Eh del campione. I campioni sono stati prelevati previo spurgo dei pozzi. Per questo sono stati adottati tempi di emungimento di 45/60 min visto che i pozzi scelti per il campionamento sono di grande diametro ed i 3 volumi di acqua necessari per lo spurgo avrebbero necessitato tempi di emungimento estremamente lunghi, tempi che comunque non sarebbero stati concessi dai proprietari. Nei casi di campionamento di acque fluviali, il campione è stato prelevato direttamente dal fiume previo avvinamento del recipiente campionatore

41 Fig Ubicazione dei punti di campionamento

42 3.3 STRUMENTAZIONE DI CAMPO FREATIMETRO A CONTATTO ELETTRICO: È uno strumento di campo utilizzato per la misura del livello della superficie piezometrica. È formato da una cordella metrica centimetrata di lunghezza 100 m la cui estremità è dotata di una sonda in acciaio inox. Quando l'acqua entra in contatto con la sonda la base dello strumento, situata in superficie, emette un segnale acustico e uno luminoso in quanto l'immersione della sonda in acquacrea un collegamento elettrico con lo Fig Freatimetro OTT. strumento. A quel punto si effettua la lettura accompagnata dalla misura dell'altezza del bocca pozzo rispetto al piano campagna. Lo strumento è stato fornito dal Servizio Geologico, Sismico e dei Suoli della Regione Emilia-Romagna. CONDUTTIMETRO:È uno strumento di dimensioni ridotte e di facile trasportabilità. Ha una base dotata di display digitale e collegata tramite cavo elettrico alla sonda. La sonda è formata da sensori per la misurazione del ph, dell'eh e della temperatura. Tali parametri, utili nella determinazione delle condizioni fisico-chimiche al prelievo, sono stati misurati in situ per ogni campione. Lo strumento è stato fornito dal Dipartimento Fig Conduttimetro. di Scienze della Terra di Alma Mater. CAMPIONATORI PER ACQUA: I campionatori utilizzati sono specifici per campionare liquidi senza alterarne il contenuto chimico: il materiale utilizzato è il polietilene. Hanno la chiusura con doppio tappo: un tappo interno a pressione che viene successivamente assicurato con un ulteriore tappo avvitato. Sono stati utilizzati due campionatori per ogni punto di analisi: uno per il campione talquale da 250 ml e uno per il campione acidificato (con 1 ml di HNO3) da 100 ml. Per il campione acidificato l'acqua è stata prelevata tramite

43 siringa in polietilene, dopo avvinamento, e dotata di un filtro per il particolato di diametro 0,45 µm. In Fig. 3.5 vengono mostrate le due tipologie di campionatore in polietilene utilizzate e la chiusura a doppio tappo. Il materiale è stato fornito dal Dipartimento di Scienze della Terra di Alma Mater. Fig. 3.5 a, b a) Campionatori d'acqua; b) particolare chiusura a doppio tappo

44 3.4 ANALISI DI LABORATORIO Le analisi di laboratorio sono state eseguite in prima persona all'interno del laboratorio di Geochimica del Dipartimento di Scienze della Terra sotto la supervisione del tecnico di laboratorio. Le procedure atte ad evitare l'alterazione del campione sono state seguite. Trattandosi di campioni liquidi, con chimismi a volte marcatamente diversi, l'avvinamento del materiale di laboratorio è stato accurato. Per le analisi sono state utilizzate tecniche di spettrofotometria, cromatografia e titolazione acido-base, eseguite su tutti i 33 campioni prelevati. Oltre al rilievo degli ioni principali questo studio ha riservato particolare attenzione alle concentrazioni delle basi azotate presenti nei campioni. Buona parte delle analisi sono state effettuate su macchinari digitali che utilizzano software specifici. Tali software permettono di interagire con lo strumento e di visionare in tempo reale i grafici ed i valori della prova

45 TITOLAZIONE ACIDO-BASE (Alcalinità, HCO3-) La titolazione acido-base è una tecnica analitica volumetrica che permette di misurare la concentrazione di un analita mettendolo in condizione di reagire con un acido forte (o base forte) di concentrazione nota. Questo avviene mediante una reazione di neutralizzazione che porta alla formazione di un sale più acqua. La strumentazione per l'analisi è formata da una buretta graduata (da 0,1 ml) contenente il titolante, nel nostro caso HCl a concentrazione 0,01 N. Al di sotto del rubinetto dosatore viene posizionato un becker contenente la soluzione da titolare. Alla soluzione viene aggiunto un colorante che permette di visualizzare il punto di viraggio ossia il punto in cui viene completata la neutralizzazione. Il colorante utilizzato in queste analisi è il Metilarancio (o Eliantina) avente composizione chimica C14H14N3NaO3S, di colore arancione a temperatura ambiente. Il Metilarancio a ph > 4,4 è di colore giallo, nell'intervallo di viraggio (ph 3,1 4,4) di colore arancione e con ph < 3,3 di colore rosso. Raggiunto il punto di viraggio (ph 3,3) si effettua la lettura della quantità di titolante utilizzato per la neutralizzazione e, tramite semplici calcoli, viene ricavata la concentrazione dell'analita nella soluzione. L'analita misurato in queste analisi nei campioni talquale è HCO3-, titolato con l'acido forte HCl a 0,01 N. In Fig. 3.6 a e b, viene mostrata la buretta per la titolazione, il titolante ed il colorante. Fig. 3.6 a, b a) Titolante e colorante utilizzati; b) Buretta per titolazione acido-base

46 CROMATOGRAFO IONICO - IC (Cl-, F-, Br-, SO4-2, NO3-) La cromatografia ionica è una tecnica analitica applicabile a campioni liquidi utilizzata per la determinazione di specie ioniche mediante scambio ionico indotto. Oltre ad essere molto affidabile e veloce, dà risultati riproducibili e possiede una sensibilità nell'ordine dei ppt. In questo studio viene utilizzato un cromatografo 881 Compact IC pro della casa di produzione Metrohm (Fig. 3.7 a, presente nei laboratorio di Geochimica del Dipartimento di Scienze della Terra) per la caratterizzazione quali quantitativa delle specie anioniche (Cl-, F-, Br-, NO2-, NO3-, SO4-2) nei campioni talquale. Fig. 3.7 a, b a) Cromatografo ionico; b) Soluzioni utilizzate per l'analisi. Le separazioni a scambio ionico sono condotte in colonne contenenti speciali resine scambiatrici di ioni. Sono disponibili resine per scambio cationico o per scambio anionico. Tali resine sono generalmente composte da una matrice polimerica in cui sono inglobati ioni che permettono lo scambio. Inoltre, vengono utilizzati dei liquidi solventi quali acido solforico, acqua HPLC ed una soluzione eluente per il trasporto (Fig. 3.7 b). Il campione non necessita di particolari preparazioni e viene immesso nel macchinario utilizzando una siringa avvinata dotata di un filtro per il particolato di diametro 20 µm. I dati rilevati vengono inviati al sistema informatico che permette di visionare in tempo reale i risultati tramite cromatogramma

47 Viste le tipologie di acque da analizzare, spesso con concentrazioni di anioni molto elevate (ad es. SO4-2), è stato necessario diluire i campioni. Il macchinario è composto da: - Pompa: in questa vengono introdotti il campione e l'eluente per il suo trasporto; - Miscelatore: nel miscelatore vengono aggiunti i solventi e mescolati in maniera accurata in modo da entrare nella colonna di separazione omogeneamente; - Colonna di separazione: la colonna contiene resine di scambio ionico. Gli elementi da analizzare, che siano cationi o anioni, escono dalla colonna in tempi diversi. Vengono suddivisi e rilevati in base alla loro conducibilità elettrica; - Soppressore: il soppressore permette di eliminare gli ioni presenti nell'eluente in modo da non interferire nella lettura cromatografica dei picchi del campione; - Detector: il detector permette di determinare ogni sostanza in uscita dalla colonna di separazione. Normalmente si hanno rilevatori conduttimetrici perchè molto sensibili ed economici

48 SPETTROMETRO AD ASSORBIMENTO ATOMICO (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) La tecnica della spettrofotometria ad assorbimento atomico è molto diffusa e permette la determinazione quali quantitativa di specie inorganiche in soluzione (per fasi solide è necessaria la dissoluzione). Possiede una elevata specificità e selettività, la strumentazione risulta relativamente semplice nell'utilizzo. Esistono due tipi AAS, uno a fiamma (FAAS; con T ca ) e l'altro a ionizzazione elettro-termica in fornetto di grafite (GFAAS; con T ca e, limiti di rilevabilità più bassi). In questo studio è stato utilizzato uno spettrofotometro FAAS S series della casa di produzione Thermo Electron Corporation (Fig. 3.8, presente nel laboratorio di Geochimica del Dipartimento di Scienze della Terra) per caratterizzare le specie cationiche (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) nei campioni acidificati. Questa tecnica è basata sull esame dell assorbimento di una radiazione elettromagnetica nota che viene fatta passare in un vapore contenente atomi ionizzati dell'elemento di interesse. Quando un atomo viene posto nelle condizioni di acquistare energia elettromagnetica di intensità adeguata, uno o più elettroni esterni possono abbandonare gli orbitali in cui abitualmente si trovano per collocarsi in orbitali più ricchi di energia. Di conseguenza l atomo, che si trovava nella sua configurazione elettronica normale, raggiunge un livello energetico più ricco di energia e quindi meno stabile (stato eccitato). Da questo stato eccitato l atomo decade rapidamente, tornando allo stato fondamentale e restituendo all ambiente l energia appena acquistata. Il macchinario è composto da: - Sorgente di radiazione elettromagnetica: denominata lampada a catodo cavo. Costituita da una ampolla in vetro in cui vi è un catodo cavo composto dello stesso elemento da analizzare e da un anodo in metallo, solitamente nichel o tungsteno (Fig. 3.9 b). Durante l'accensione viene applicata una differenza di potenziale di 100/200 V agli elettrodi e il gas di riempimento, solitamente Argon, si ionizza parzialmente. Viene emessa una radiazione caratteristica per un dato elemento; - Sistema di atomizzazione a fiamma con aspirazione continua del campione: tale sistema è composto da una fiamma alimentata ad acetilene-aria con flusso laminare (Fig. 3.9 b) e da un sistema in continuo di nebulizzazione del campione. Viene nebulizzata una certa quantità di soluzione sulla fiamma la quale possiede energia sufficiente a vaporizzare ed

49 atomizzare il campione; - Sistema ottico: è composto da lenti che permettono di selezionare e rilevare una determinata lunghezza d'onda, situate sia all'uscita della lampada sia in uscita dal campione ionizzato. Viene anche denominato monocromatore in quanto tramite lenti mobili e specchi permette di isolare una sola componente cromatica (o lunghezza d'onda); - Rilevatore: i rilevatori ricevono un segnale luminoso dato dalla radiazione elettromagnetica e lo trasformano in un segnale elettrico. Il segnale elettrico sarà utilizzabile da un sistema di elaborazione digitale. Fig Spettrometro ad assorbimento atomico Thermo Electron Corporation. Fig. 3.9 a, b a) Particolare della fiamma ad acetilene-aria; b) Particolare delle lampade per analisi

50 SPETTROFOTOMETRO PER INDAGINI COLORIMETRICHE (NO2-, NH4+) La spettrofotometria applicata alla colorimetria permette di caratterizzare qualitativamente e quantitativamente i liquidi e di rilevare determinate sostanze in base al proprio spettro di assorbimento della luce. Tale tecnica analizza lo spettro elettromagnetico limitato al campo della luce visibile (fra 400 e 700nm). Il macchinario in dotazione è uno spettrofotometro a raggio singolo, modello DR/2010 della casa di produzione Hach (Fig. 3.10). Questo strumento è composto da: - sorgente di radiazioni elettromagnetiche; - monocromatore manuale: permette di selezionare manualmente la lunghezza d'onda da utilizzare. È possibile anche inserire sulla tastiera il valore della lunghezza d'onda. Le lunghezze d'onda per le diverse sostanze rilevabili sono consultabili in una tabella disponibile sulla parte interna del coperchio del macchinario; - slot/scompartimento per porta-campione: è dotato di due piccole finestre laterali antistanti da cui il fascio luminoso viene emesso e, una volta attraversato il campione, viene rilevata la sua intensità (conoscendo anche l'intensità emessa, si rileva l'assorbanza). In aggiunta, vengono utilizzati 2 porta campioni trasparenti in quarzo da 10ml aventi dimensioni compatibili con lo slot. La preparazione dei campioni avviene direttamente nei porta-campioni in quarzo (Fig. 3.11) e consiste nel trattare il liquido con reagenti specifici atti a risaltare cromaticamente una sostanza, se presente nel campione. L'intensità del colore corrisponderà ad una specifica concentrazione. Per questo studio la tecnica della spettrofotometria colorimetrica è stata utilizzata per la misurazione delle concentrazioni dello ione ammonio (NH4+) e dei nitriti (NO2-) nei campioni talquale. Per queste analisi si ha un limite di rilevabilità di 0,001 ppm. ANALISI SU IONE AMMONIO: In entrambi i campioni, zero (costituito da acqua distillata) e talquale vengono addizionati con dell'ammonio salicilato, in bustina con peso del reagente noto, e viene attivato un timer di 3 minuti. Al termine di questo periodo viene aggiunto dell'ammonio cianurato e viene nuovamente attivato un tempo di 15 minuti. Se nel campione tal quale sono presenti concentrazioni di ione ammonio, la soluzione si colorerà di un verde caratteristico. Come ultima fase, viene prima svolta la lettura del campione zero e, successivamente, del talquale. ANALISI SU IONE NITRITO: i due porta-campioni vengono riempiti con il talquale. In

51 uno viene aggiunto un reagente specifico che permette la colorazione dei nitriti mentre l'altro non viene trattato (fungerà da zero ). Successivamente viene attivato un timer di 20 minuti. Se nel campione talquale sono presenti concentrazioni di nitriti, la soluzione si colorerà di un rosa caratteristico. Infine, si effettua la misurazione comparando il campione zero con il talquale. Fig Spettrofotometro Hach DR/2010. Fig Portacampione in quarzo per analisi colorimetriche con spettrofotometro

52 3.5 SOFTWARE PER ELABORAZIONI DIGITALI Di seguito verranno indicati i software utilizzati nella redazione del presente studio. L'elaborazione digitale dei dati ha interessato sia la parte idrogeologica che quella chimica. Sono stati utilizzati i software del pacchetto Office per la redazione dei testi, delle tabelle e dei grafici. Ulteriori software sono stati usati per la creazione di mappe (GoogleEarth), grafici triangolari (Triplot) e calcolo di coefficienti per le specie chimiche (Prheeqc). Per la produzione delle carte piezometriche e chimiche e per la georeferenziazione di queste, sono stati fondamentali i software: QuantumGis Si tratta di uno strumento per l'elaborazione in ambiente GIS, di qualità pari a prodotti commerciali. È un software opensource in cui codice sorgente è messo liberamente a disposizione degli sviluppatori i quali rilasciano nuove versioni scaricabili gratuitamente dagli utenti. Questo software è stato utilizzato per la digitalizzazione di dati di campagna su mappe georiferite; Surfer (Golden software) È uno strumento per l'interpolazione di dati idrogeologici ed idrochimici che permette di creare mappe 2D e 3D inserendo le misurazioni di campagna nei punti georiferiti sulla mappa. Per questo studio, l'utilizzo di tale software ha interessato la mappatura piezometrica e le carte delle concentrazioni degli elementi in falda. Il software è stato messo a disposizione dal Dipartimento di Scienze della Terra dell'università di Ferrara

53 4. RISULTATI ED INTERPRETAZIONE DEI DATI I risultati ottenuti dalle campagne di misurazione, di tipo puntuale, sono stati utilizzati per l'interpolazione di mappe piezometriche e chimiche dell'area di conoide. Per comprendere al meglio la situazione idrogeologica sotterranea è stato necessario ricostruire il livello piezometrico in 2 diverse condizioni: con o senza l'apporto fluviale. Questo dà una visione globale delle dinamiche del flusso idrico sotterraneo e descrive il rapporto fiume-falda (alimentante e/o drenante). Inoltre, è stata redatta una carta delle isobate del livello di falda dal piano campagna xossia della soggiacenza. È stata anche redatta una mappa della escursione piezometrica fra il livello di morbida ed il livello di magra. Per quanto riguarda la situazione idrochimica della conoide sono state redatte carte riguardanti i dati delle analisi in-situ ed in laboratorio. Queste ultime sono rappresentazioni sia come post-map sia come mappe e isolinee. Le specie chimiche rilevate con maggiore concentrazione sono conseguenza dell'impatto antropico (principalmente di tipo agricolo) e dell'interazione delle acque con le litologie presenti nella parte montana del bacino. Le sostanze derivanti dall'interazione acqua-roccia sono evidenti in quanto concentrate principalmente nella porzione apicale della conoide (ad. es. i solfati derivanti dalla dissoluzione di unità collinari evaporitiche-gessose) mentre le sostanze derivanti dall'impatto antropico sono generalmente localizzate nella porzione centrale e distale, in forma di inquinamento per lisciviazione della superficie

54 4.1 DATI PIEZOMETRICI I dati piezometrici risultanti da questo studio descrivono, per ogni punto della rete di monitoraggio adottata, le condizioni di morbida e di magra dell'acquifero più superficiale, quindi di quello indifferenziato nella porzione apicale della conoide o quello denominato A0 nelle porzioni centrali e distali. L'acquifero è comunque sempre freatico. Il livello piezometrico è stato calcolato dalla differenza tra la quota del piano campagna e la misurazione del livello di falda, il tutto epurato dall'altezza del punto di lettura rispetto al piano campagna (ossia del boccapozzo). In Tab. 4.1 vengono riportati i dati relativi alla piezometria di entrambe le campagne di misurazioni. I punti denominati con P e PA, pozzi fratici e freatici "approfonditi", rappresentano le misurazioni piezometriche da pozzo mentre quelli denominati PT corrispondono alle misurazioni del livello fluviale da ponte. Nella totalità dei casi i pozzi sono di grande diametro (Ø 0,9-1,2 m). Quelli localizzati a ridosso del margine appenninico, zona in cui il sottosuolo è composto da ghiaie amalgamate della parte apicale della conoide del torrente Idice, sono molto più profondi che in zona distale e spesso presentano un avampozzo di grande diametro ed una parte approfondita con tubi di piccolo diametro. In un ristretto numero di casi, il livello piezometrico di magra è maggiore rispetto al livello di morbida. Tali misurazioni possono essere state influenzate da un emungimento effettuato nelle ore precedenti al sopralluogo: in alcuni di tali casi il dato è stato eliminato per l'interpolazione considerandolo anomalo e non rappresentativo. I pozzi che hanno una rilevante differenza tra livello tra magra e morbida sono il PA65 (+7,72 m.s.l.m.) ed il PA35 (+0,73 m.s.l.m.). Se si vanno ad analizzare i dati di entrambi le campagne piezometriche, si evince che non vi è una differenza consistente tra piezometria di morbida e di magra per quanto attiene alla struttura del campo di moto della falda. Questo è conseguenza del regime pluviometrico dell'anno 2011 con una modesta ricarica diretta dell'acquifero durante il periodo primaverile: l'annata è stata decisamente poco piovosa, con un quantitativo di medio 500 mm/anno (calcolato sulla media dei pluviometri della rete ARPA denominati Bologna, Castel San Pietro e Mezzarola), lontano dalla media storica fissata a ca. 700 mm/anno. I dati piezometrici sono stati utilizzati per riprodurre carte piezometriche interpolate con

55 algoritmo di interpolazione kriging (con variogramma lineare di default) tramite il software Surfer.8 (Golden Software). I file ottenuti (in formato.srf) sono stati successivamente esportati in ambiente GIS-ESRI come shape file georiferiti alla base topografica. Nelle carte piezometriche vengono visualizzati anche i vettori che descrivono la direzione del flusso in base

56 POZZO P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 P29 P30 P30/1 P31 P32 P33 P34 PA35 P36 P37 P38 P39 P40 P41 P42 P42/2 PA43 PA44 PA45 PA46 P47 P48 P49 P50 P52 PA53 PA54 P56 PA57 P58 PA59 PA60 PA61 PA62 P63 PA65 PA66 PA67 PA68 P69 P70 PONTE PT1 PT2 PT3 PT4 PT5 PT6 PT7 PT8 PT9 PT10 Profondità (m) Coordinate X Coordinate Y (UTM 32*) (UTM 32*) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,156 Coordinate X Coordinate Y (UTM 32*) (UTM 32*) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,058 Quota al P.C. (m.s.l.m.) 29,7 29,5 30,1 30,4 35,7 34,6 31,8 38,6 37,0 31,4 32,3 31,3 35,3 38,7 41,0 38,4 33,9 34,0 38,0 48,8 43,1 43,0 35,1 32,0 32,0 30,9 33,0 30,8 46,5 47,3 47,5 33,0 33,3 47,3 41,3 43,7 45,0 39,4 46,2 39,3 41,3 45,5 50,9 50,7 51,0 49,8 40,6 49,8 46,5 53,9 50,9 48,2 35,3 54,4 53,3 47,2 47,3 43,1 61,8 54,6 69,9 57,9 41,0 52,7 51,9 86,1 67,6 85,2 96,0 Quota al P.C. (m.s.l.m.) 31,6 35,2 41,2 56,4 62,6 69,0 68,6 70,7 87,1 72,0 Livello di morbida (m.s.l.m.) 27,80 27,49 28,08 27,85 33,80 32,57 29,90 36,05 35,45 29,30 29,68 30,17 31,80 34,35 39,00 35,18 32,10 32,15 33,78 44,67 40,59 40,54 33,13 28,08 30,06 28,90 30,70 28,61 37,90 44,80 45,49 31,14 31,08 45,45 38,94 36,42 42,68 37,65 44,38 37,48 38,38 41,82 44,55 41,81 AVAMP. 9 m SECCO AVAMP. 8 m SECCO 38,35 41,95 43,90 42,25 47,02 45,60 32,99 40,80 AVAMP. 11 m SECCO 45,67 AVAMP. 18 m SECCO 41,67 AVAMP. 12 m SECCO AVAMP. 8 m SECCO AVAMP. 8 m SECCO 32,50 36,05 32,18 AVAMP. 10 m SECCO AVAMP. 10 m SECCO AVAMP. 10 m SECCO 81,49 88,88 Livello di morbida (m.s.l.m.) 19,90 26,70 29,22 48,55 53,42 58,83 62,85 64,95 82,49 60,44 Livello di magra (m.s.l.m.) 27,17 26,75 26,50 26,77 32,55 31,65 28,95 35,32 35,08 28,05 28,83 28,94 30,57 32,88 36,63 34,32 30,86 30,54 34,06 43,77 38,95 39,55 31,55 26,33 29,03 27,54 30,73 27,58 36,90 43,78 44,50 29,82 30,35 44,21 37,67 37,15 41,66 36,84 42,77 36,38 37,05 41,08 43,78 41,12 AVAMP. 9 m SECCO AVAMP. 8 m SECCO AVAMP. 4 m SECCO AVAMP. 9 m SECCO 42,68 41,08 45,22 44,97 31,58 39,18 AVAMP. 11 m SECCO 44,09 AVAMP. 18 m SECCO 40,94 AVAMP. 12 m SECCO AVAMP. 8 m SECCO AVAMP. 8 m SECCO 30,47 35,11 39,90 AVAMP. 10 m SECCO AVAMP. 10 m SECCO AVAMP. 10 m SECCO 81,58 88,01 Livello di magra (m.s.l.m.) 19,90 26,48 29,17 48,52 SECCO 58,36 SECCO 65,03 82,43 60,58 Tab. 4.1 Tabella relativa ai dati piezometrici (pozzi) ed alle misure di livello dei corsi d'acqua (da ponte) di entrambe le campagne di misurazione

57 4.1.1 SUPERFICIE PIEZOMETRICA DI MORBIDA SUPERFICIE PIEZOMETRICA DI MORBIDA SENZA SCAMBIO FIUME-FALDA (Fig. 4.2): di seguito viene descritta e mostrata la superficie piezometrica, relativa alla condizione di morbida dell'acquifero (dal 21 maggio al 1 giugno), in cui non viene considerata la relazione fiume-falda, quindi lo scambio idrico con il torrente Idice. Il verso generale del flusso sotterraneo è nord/nord-est dal margine collinare e dalla porzione apicale della conoide verso le zone distali. Nella porzione apicale della conoide il gradiente idraulico è maggiore, con 40 m di dislivello piezometrico su 2,5 km è circa del 1,6%, mentre nella porzione distale l'abbassamento è molto più lieve, con 5 m di dislivello piezometrico su 2 km è circa 2,5. Spostandoci da monte verso la parte centrale della conoide, la falda presenta un'estesa area caratterizzata da un flusso di richiamo radiale centripeto, il cui punto centrale è localizzato in corrispondenza dei pozzi di pompaggio gestiti da Hera S.p.A.. Questa condizione permane per un'ampia area nei dintorni dei pozzi Hera, denominati in carta PH1 e PH3, e regola le direzioni del flusso sotterraneo nella zona di ricarica dell'acquifero. Tali pozzi sono stati misurati con freatimetro ma non utilizzati nella ricostruzione delle carte piezometriche in quanto riferibili a livelli acquiferi profondi. Generalmente, le aree di ricarica delle conoidi appenniniche, in posizione apicale, presentano un abbassamento piezometrico maggiore rispetto alle aree distali in quanto si trovano in litologie grossolane amalgamate e non compartimentate, formando quindi un unico acquifero monostrato con le litologie sottostanti. A questa situazione, nel caso dell'area di ricarica della conoide dell'idice, si aggiunge l'effetto dell'emungimento per fini idropotabili che richiama, durante tutto l'anno, quantitativi di risorsa idrica significativi (ca. 3 Mmc/anno). Anche se i pozzi Hera sono filtrati nei livelli acquiferi più profondi, l'effetto di drenanza indotta determina l'abbassamento piezometrico osservabile in Fig L'area sottesa dai pozzi P33 e P38 è caratterizzata da un alto piezometrico relativo che si eleva per un max di 10 m dalle aree circostanti. Questa situazione crea localmente un flusso di tipo radiale centrifugo. Questo aspetto potrebbe essere legato alla presenza di una falda locale sospesa. Si ricorda inoltre, che i pozzi situati nell'area strettamente apicale della conoide (P69 e P70, loc. Castel dei Britti) appartengono a terrazzi fluviali di ordini differenti ed il P70 si colloca nel più alto di questi. Nella zona distale la falda assume una forma a ventaglio (falda radiale a filetti divergenti)

58 mentre nella zona apicale l'effetto della depressione indotta dai pozzi Hera modifica completamente la piezometria. Questa carta piezometrica, pur non tenendo dello scambio fiume-falda, ne evidenzia chiaramente gli effetti: poco a nord della confluenza del torrente Savena con l'idice, l'isopieza 40 m presenta una concavità verso valle a cavallo dell'idice, condizione per la quale si può ipotizzare, in questo punto, un comportamento drenante del fiume sulla falda; a monte della confluenza Savena-Idice il fiume è alimentante

59 Fig. 4.2 Superficie piezometrica di morbida senza scambio fiume-falda (in m.s.l.m.). In giallo i punti di misurazione da pozzo

60 SUPERFICIE PIEZOMETRICA DI MORBIDA CON SCAMBIO FIUME-FALDA (Fig.4.3): tenendo conto delle misurazioni del livello del fiume da ponte, il livello della falda freatica nel sottosuolo cambia in maniera sostanziale. Si tenga presente che le evidenze geologiche indicano che nella zona in studio i torrenti presenti sono effettivamente connessi geometricamente con l'acquifero in studio. Il verso generale del flusso è ancora orientato nord/nord-est ma, a differenza della carta di Fig. 4.2, il flusso sotterraneo diviene nettamente dominato dal livello dell'idice. Nella porzione apicale della conoide il torrente Idice ha un comportamento nettamente alimentante mentre, circa dal livello idrico 40 m.s.l.m. verso valle, il torrente drena la falda, come era comunque già evidenziato nella precedente rappresentazione piezometrica. In destra idrografica del torrente Idice, nelle vicinanze della confluenza con il Savena, l'apporto fluviale evidenzia un'ampia area (che include i pozzi P41, P42, P46 e P47) di alto piezometrico, delimitato dalla isopieza 40m, interpretabile come zona di ricarica laterale (da fiume) e coincidente con i depositi di ventaglio di rotta o paleo-alvei secondari, a trasmissività locale superiore. L'area a flusso radiale centripeto di Fig. 4.2 viene attenutata e richiama acqua di travaso dal fiume. Viene esaltato l'alto piezometrico in corrispondenza del torrente Quaderna (certamente alimentante come verrà ben messo anche in evidenza e, di conseguenza, si viene a determinare, interposto tra il torrente Idice ed il Quaderna, un basso piezometrico relativo a sviluppo meridiano. Quest'area, stretta ed allungata, è speculare della topografia superficiale, anch'essa rappresentata da una zona con quote topografiche minori rispetto alle circostanti e ben differenzia le due zone di alto topografico e maggiore trasmissività idraulica dei depositi della conoide dell'idice e del Quaderna. In sinistra idrografica del torrente Quaderna permane l'alto piezometrico relativo (includente i pozzi P33/P38 e P36/P58) da ricollegare ad una probabile falda sospesa

61 Fig. 4.3 Superficie piezometrica di morbida con scambio fiume-falda (in m.s.l.m.). In giallo i punti di misurazione da pozzo mentre in rosso i punti di misurazione del livello fluviale da ponte

62 SOGGIACENZA IN MORBIDA (Fig.4.4): la carta della soggiacenza indica il marcato abbassamento della posizione della falda in prossimità della zona di ricarica della conoide. Indica, comunque, le zone dove lo sviluppo degli alti topografici è maggiore, lungo l'asse fluviale dell'idice: di fatto, pertanto, evidenzia l'area di sviluppo della conoide dell'idice, espressa sia da un punto di vista idrogeologico che morfologico. Visto il prelievo di importanti quantitativi di risorsa idrica per fini idropotabili, la superficie piezometrica è estremamente depressa, toccando valori di soggiacenza massimi di 24m da p.c. Nella porzione distale della conoide invece, la soggiacenza è assai minore, nell'ordine dei 2-4 m da p.c. Com'è possibile notare, l'area includente il basso topografico e piezometrico precedente descritto e situato fra l'idice ed il Quaderna, coincide con un'area di limitata soggiacenza (minore a 2 m da p.c.)

63 Fig. 4.4 Soggiacenza in morbida (in m dal p.c.). In giallo i punti di misurazione da pozzo

64 In Fig. 4.5 viene riportato un'esempio di mappa della superficie piezometrica, formata dalle sole isopieze colorate, esportata in ambiente GIS su una base topografica 1: Fig. 4.5 Superficie piezometrica di morbida con scambio fiume-falda (m.s.l.m.), georiferita su base topografica 1:

65 4.1.2 SUPERFICIE PIEZOMETRICA DI MAGRA SUPERIFICE PIEZOMETRICA DI MAGRA SENZA SCAMBIO FIUME-FALDA (Fig. 4.6): di seguito viene descritta e mostrata la superficie piezometrica relativa alla condizione di magra (dal 27 settembre al 13 ottobre) dell'acquifero in cui non viene considerata la relazione fiume-falda, quindi lo scambio idrico con il torrente Idice. La struttura generale è assai simile a quella di morbida. Anche in questo caso, pertanto, le isopieze diminuiscono la distanza tra loro e aumentano il gradiente via via che ci si avvicina al margine appenninico: nella porzione apicale della conoide il livello piezometrico presenta un dislivello di 45 m su 2,5 km ed il gradiente è circa del 1,8%, mentre nella porzione distale presenta un dislivello piezometrico di 10 m su 2 km ed il gradiente è circa 5. A differenza della superficie piezometrica relativa alla condizione di morbida senza apporto fluviale, la condizione di magra evidenzia un'ampliamento dell'area di richiamo radiale centripeto del flusso sotterraneo ed una restrizione dell'area di alto topografico, descritta dai pozzi P33 e P38 (come è logico aspettarsi in una condizione di maggiore stress idrico). Il minimo piezometrico nell'area di richiamo radiale centripeto del flusso, in condizioni di magra, è pari a 30,47 m.s.l.m. e differisce da quello relativo alle condizioni di morbida, pari a 32,5 m.s.l.m., di 2,03m. La sostanziale uniformità nella struttura piezometrica tra la morbida e la magra è segno della scarsa ricarica diretta della primavera 2011 precedente alla effettuazione della piezometria di morbida

66 Fig. 4.6 Superficie piezometrica di magra senza scambio fiume-falda (in m.s.l.m.). In giallo i punti di misurazione da pozzo

67 SUPERFICIE PIEZOMETRICA DI MAGRA CON SCAMBIO FIUME-FALDA (Fig.4.7): la struttura generale è assai simile a quella della piezometria di morbida: il rapporto fiumefalda rimane invariato, la zona apicale è caratterizzata da un regime fluviale alimentante (in maniera meno evidente rispetto alla situazione di morbida, in relazione al livello idrico inferiore dell'idice) mentre, a nord della confluenza con il torrente Savena, il regime diventa drenante. L'area di flusso radiale centripeto dovuta al pompaggio della centrale Hera risalta anche se in modo più lieve rispetto alle condizioni di morbida e permane un'area esigua in cui questo tipo di flusso permane, intorno al quale la direzione di deflusso è verso est. Gli alti piezometrici relativi descritti precedentemente permangono nell'area nonostante un'estensione ridotta rispetto alla precedente. Il basso piezometrico relativo interposto tra il torrente Idice ed il Quaderna è ancora esistente ma presenta un'estensione maggiore rispetto alle condizioni di morbida. Non viene pertanto rilevata una sostanziale differenza tra morbida e magra: in zona distale la variazione è minima, quasi impercettibile, mentre in zona apicale, a seguito della diminuzione quantitativa della ricarica laterale da fiume, dovuta al periodo estivo, si crea una variazione significativa del livello di falda

68 Fig. 4.7 Superficie piezometrica di magra con scambio fiume-falda (in m.s.l.m.). In giallo i punti di misurazione da pozzo

69 SOGGIACENZA IN MAGRA (Fig.4.8): la distribuzione della soggiacenza da p.c. indica una marcata depressione in prossimità della zona di ricarica della conoide. Lo spessore della zona insatura nell'area apicale è estremamente sviluppata, con valori di soggiacenza massimi di 26m (contro valori massimi di soggiacenza in morbida di 24m). Nella porzione distale della conoide invece, l'abbassamento è molto minore, nell'ordine dei 4 m. A differenza della carta della soggiacenza relativa alle condizione di morbida, l'abbassamento è più marcato ed esteso, e le aree di bassa soggiacenza, delimitate dall'isobata 2 m, sono ora praticamente inesistenti se non in corrispondenza del basso topografico relativo fra Idice e Quaderna (vedi fig. 4.3 e 4.7). L'area in cui si ha un abbassamento maggiore conta un'estensione più ampia rispetto alla soggiacenza di morbida. Di fatto, le isobate 4, 6 e 8 si sviluppano molto più a nord che nel periodo di morbida. Tra la condizione di morbida e la condizione di magra, l'incremento medio di abbassamento piezometrico è pari a 1,06 m

70 Fig. 4.8 Soggiacenza in magra (in m dal p.c.). In giallo i punti di misurazione da pozzo

71 4.1.3 ESCURSIONE TRA MORBIDA E MAGRA In Fig. 4.9 viene riportata la carta della escursione piezometrica tra le condizioni di morbida e le condizioni di magra dell'acquifero superficiale all'interno della conoide del torrente Idice. L'area caratterizzata da una escursione piezometrica più accentuata è situata in prossimità della centrale di pompaggio Hera, nella zona di ricarica dell'acquifero. Si trattta di un'area particolarmente estesa in cui la differenza piezometrica tra morbida e magra si attesta intorno ai 2 m. In corrispondenza del basso topografico, descritto nei capitoli precedenti e situato in sinistra idrografica del torrente Quaderna, l'abbassamento misurato è dell'ordine di 1-1,2 m. Nella porzione distale della conoide la situazione è particolarmente varia: la differenza di piezometria tra morbida e magra è estremamente variabile e con forte variabilità puntuale. Le variazioni puntali significative possono, in alcuni casi, essere causate da un emungimento precedente la misurazione nella fase di morbida o, data la presenza diffusa di canali irrigui nell'area, questi possono aver ricaricato l'acquifero nel periodo estivo, falsando quindi i dati relativi alla variazione del livello piezometrico tra i due periodi. Gli alti topografici descritte nelle carte piezometriche con apporto fluviale, presentano una variazione minore rispetto alle altre zone. Di fatto quello che appare è che, in magra, la zona apicale della conoide è soggetta ad un evidente strees idrico; nella porzione centrale e distale l'effetto è attenuato

72 Fig. 4.9 Escursione piezometrica tra piezometria di morbida e magra (in m). In giallo i punti di misurazione da pozzo

73 4.2 DATI CHIMICI I dati chimici risultanti da questo studio descrivono, per i 33 punti di campionamento selezionati, la condizione idrochimica della conoide del torrente Idice. I dati chimici ottenuti, mostrati in Tab 4.10, possiedono un errore medio, in termini di bilancio ionico, del 1,68% ed un errore max del 4,14% (errore max riferito al P69) mentre l'errore ammissibile è del 5%, per cui sono considerati pienamente significativi. Il ph misurato si colloca in un range tra 6,11 e 8,66, la temperatura del campione al prelievo tra 13,4 e 19,9 C e la conducibilità elettrica specifica tra 595 e 2650 μs. La conducibilità elettrica specifica si situa su valori generalmente alti, come tipico di un acquifero situato vicino al piano campagna. Il dato più basso rilevato, relativo al pozzo 37/1, è rappresentativo di un acquifero più profondo dell'adiacente P37. Verranno considerati i limiti di concentrazione per acque potabili imposti dal D.lgs 31/2001, ritenuti importanti per questo studio in quanto vi sono casi in cui alcune abitazioni sono sprovviste di acquedotto e l'acqua del pozzo viene utilizzata per uso di consumo umano. Analizzando nel particolare le concentrazioni delle sostanze azotate presenti in falda, che generalmente rappresentano gli inquinanti maggiormente presenti all'interno dei corpi acquiferi superficiali delle conoidi appenniniche emiliano-romagnole, si evince: per lo ione ammonio vi sono 5 campioni che superano il limite di legge, fissato a 0,5 mg/l (P5, P10, P19, P29 e PT1); per lo ione nitrito il limite di legge, pari a 0,5 mg/l, viene superato in 2 casi (P10 e P19, mentre nel PT3 viene praticamente uguagliato); per lo ione nitrato il limite di legge, pari a 50 mg/l, viene superato in 13 casi (P2, P13, P14, P15, P19, P23, P26, P27, P37, P39, P42/2, P50, P65). Da questa analisi risulta che la frazione maggiore di sostanze azotate presenti in falda è rappresentata dallo ione nitrato, ultimo stadio di ossidazione dell'azoto, mentre, per quanto riguarda lo ione nitrito e lo ione ammonio, questi sono presenti, oltre la soglia indicata, in un numero esiguo di campioni e sembrano indicare situazioni puntuali di contaminazione. I nitrati nell'area della conoide del torrente Idice derivano principalmente dall'utilizzo di fertilizzanti azotati di origine chimica nelle pratiche agricole mentre, nei pochi casi in cui vengono rilevate concentrazioni di ione ammonio e ione nitrito, queste vengono attribuite ad una sorgente di tipo organico (ad es. liquami, fosse biologiche e fognature) oppure al non completo spurgo del pozzo preliminare al campionamento. Da evidenziare le concentrazioni di ione nitrito e ione ammonio nel P19 che superano il

74 limite di concentrazione determinato del D.lgs 31/2011, rispettivamente, di 35 e 17 volte. Tra i cationi, le sostanze maggiormente presenti in soluzione sono Ca 2+ (valori compresi tra 91,79 e 590,28 mg/l) e Mg2+ (valori compresi tra 3,5 e 210 mg/l). Tra gli anioni, le sostanze maggiormente presenti in soluzione sono Cl- (valori compresi tra 23,86 e 154,97 mg/l) e SO4-2 (valori compresi tra 64,96 e 729 mg/l; limite imposto per legge 250 mg/l). CAMPIONE P2 P4 P5 P6 P9 P10 P13 P14 P15 P18 P19 P23 P26 P27 P29 P31 P32 P36 P37 P37/1 P38 P39 P42/2 P45 P50 P58 P65 P69 P70 PT1 PT3 PT9 PT10 X , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,355 Y ph , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,058 7,65 6,75 7,11 6,63 7,31 7,18 6,88 6,61 6,65 6,99 6,61 6,62 7,01 7,41 7,39 7,11 7,42 6,91 7,53 7,84 7,78 7,41 6,88 7,12 6,93 7,51 6,81 7,24 6,93 8,21 7,86 8,66 7,95 Na+1 K+1 Ca+2 Mg+2 mg/l mg/l mg/l mg/l HCO3-1 mg/l mg/l SO4-2 mg/l NO3-1 mg/l NO2-1 mg/l Br-1 μs NH4+1 mg/l F-1 C mg/l mg/l g/l 19,9 18,9 15,9 17,6 15,5 15,7 16,7 17,1 16,7 15,9 19,8 15,7 17,1 17, ,4 17,2 15,9 18,8 16,9 17,5 15,9 14,2 16,3 16, ,5 16,9 14,7 15,9 19,9 19,6 13, ,55 60,4 49,66 34,96 32,79 59,99 30,28 24,64 40,24 41,94 48,11 72,12 28,73 35,41 48,88 95,9 59,06 185,18 46,29 32,96 38,65 51,92 18,75 34,5 34,43 45,03 32,79 27,78 24,95 57,74 48,54 70,79 40,42 22,36 44,49 5,09 11,28 2,59 3,47 9,06 1,81 3,01 7,27 110,69 1,41 2,79 6,91 6,98 110,73 37,58 1,79 35,34 3,7 12,13 4,48 4,41 6,65 8,16 1,72 2,44 22,95 7,39 10,09 8,45 10,87 6,69 136,53 177,68 131,89 157,22 138,21 127,78 225,11 144,98 142,43 124,16 190,74 243,91 174,98 195,49 161,2 171,09 134,98 234,27 156,19 117,08 142,59 105,41 173,56 173,45 178,55 178,75 235,59 150,44 590,28 112,09 128,7 91,79 96,37 49,76 67,08 57,37 33,9 58,34 43, ,73 85,78 73,57 57,21 126,91 39,28 58,22 48,61 71,38 95, ,84 25,94 41,38 84,74 75,76 37,68 67,01 70,63 6,61 3,5 120,09 25,55 41,91 25,37 21,49 0,05 0,02 2,50 0,00 0,08 2,30 0,00 0,06 0,10 0,06 8,80 0,00 0,00 0,02 1,30 0,10 0,00 0,01 0,00 0,10 0,00 0,00 0,02 0,03 0,03 0,00 0,00 0,00 0,02 3,20 0,06 0,14 0,00 475,9 640, ,2 506,4 665,1 518,6 552,2 524,7 591,9 726,1 817,6 509,5 463,7 698,6 793,2 552, ,8 475, , ,9 533,9 634,6 555,2 442,4 454,6 329,5 427,1 280,7 274,6 40,82 89,6 46,49 59,45 39,57 36,35 51,42 55,05 62,76 33,99 62,32 154,97 22,59 130, ,73 72,42 152,9 80,47 23,86 30,92 27,08 30,76 34,11 26,98 29,25 37,61 44,05 108,23 78,15 63,53 85,46 41,63 140,32 197,64 121,13 113,86 148,99 64,96 146,68 87,6 178,83 128,55 221,46 328,12 82,27 207,86 88,11 281,75 312,62 729, ,44 168,51 118,12 194,82 166,99 192,4 263,09 148,94 74, ,3 131,8 146,15 146,79 146,38 86,49 5,41 5,67 27,02 28,85 3,88 125,69 52,37 65,76 12,43 64,02 69,1 136,58 97,63 21,64 4,76 28,77 0,57 89,46 2,16 41,41 57,75 57,89 31,2 193,34 2,18 67,69 22,41 21,38 35,44 4,83 30,9 7, ,03 0,03 0 0,05 0,05 17, , , ,06 0, , , ,326 0,281 0,378 0,29 0,356 0,531 0,226 0,285 0,304 0,373 0,384 0,294 0,282 0,347 0,352 0,22 0,292 0,323 0,281 0,241 0,295 0,497 0,159 0,192 0,214 0,361 0,17 0,351 0,682 0, ,169 0,159 0,12 0,219 0,242 0,124 0,271 0,237 0,068 0,101 0,215 0,266 0,117 0,585 0,09 0,23 0,175 0,395 0,105 0,866 0,083 0,118 0,106 0,088 0,101 0,124 0,048 0,286 0,098 0,18 0 0,072 0,128 0,072 0,064 1,002 1,283 1,018 0,932 0,956 1,009 1,137 0,972 1,104 1,014 1,508 1,814 0,997 1,197 1,119 1,622 1,293 2,659 1,161 0,711 0,955 1,039 1,218 0,961 1,235 1,226 1,087 0,788 2,794 0,784 0,870 0,743 0,635 Temp. Cond. Cl-1 TDS Tab Risultati delle analisi chimiche di laboratorio. La costruzione del grafico di Langelier Ludwig (Fig. 4.11), usato per la classificazione delle acque, rivela che generalmente i campioni analizzati possiedono caratteri chimici misti, cioè sono il risultato del mescolamento di acque a diverso chimismo: si collocano nel settore delle acque Bicarbonato Calciche (tipiche delle conoidi appenniniche) ma rivelano, per alcuni campioni, un trend di miscelazione verso acque Solfato AlcalinoTerrose ed anche un ulteriore trend verso un polo Clorurato-Alcalino. I campioni che rientrano nel settore delle acque Solfato Alcalino-Terrose sono stati

75 prelevati dalla porzione apicale della conoide dell'idice (zona ricca in solfati, ad es. PT9 e P70) ed in prossimità del torrente Quaderna (zona relativamente ricca in cloruri, ad es. P32 e P36). Se si analizzano le dinamiche di moto del flusso, descritte in Figg. 4.3 e 4.7, concernenti lo scambio fiume-falda, si può notare che nell'area di basso piezometrico relativo, interposta tra il torrente Idice ed il Quaderna, vi sono due flussi confluenti: uno derivante da ovest e l'altro da est. Tra loro ci sono differenze di chimismo (ad ovest alte concentrazioni di solfato e calcio mentre ad est alte concentrazioni di cloro, sodio e magnesio) ed in questa zona vi è una mescolanza di acque caratterizzata da un chimismo intermedio tra le due. Fig Grafico Langelier-Ludwig. 1- Solfato Alcalino-Terrose; 2- Clorurato-Alcaline; 3- Bicarbonato-Alcaline; 4- Bicarbonato Calciche-Magnesiache. Le linee inserite nel grafico indicano il carattere di tendenza verso acque a differente chimismo. I punti di campionamento localizzati all'interno di quest'area di basso topografico relativo, sono il PA45 ed il PA65 che presentano valori di concentrazione delle sostanze in soluzione che si dispongono in posizione intermedia tra il chimismo delle acque

76 provenienti da ovest e quello delle acque provenienti da est. In Fig e 4.13 vengono inseriti i grafici ternari relativi ai principali anioni e cationi in soluzione. Questi costituiscono uno strumento molto utile per la comprensione della tipologia di acque analizzate e completano le informazioni fornite dal grafico di Fig Nel grafico ternario degli anioni, in Fig. 4.12, i vertici sono rappresentati dal SO4-2, HCO3e Cl-. I dati plottati si dispongono principalmente in prossimità del vertice HCO 3-, dove si addensano in una stretta area con un trend di miscelazione verso concentrazioni crescenti di SO4-2. Questo può indicare che le acque campionate sono il risultato del loro passaggio attraverso litologie calcaree ed evaporitiche. Di conseguenza si ha il mescolamento tra acque bicarbonato calciche e solfato alcalino-terrose. Il modesto apporto di cloruro determina una lieve tendenza verso acque clorurato-alcaline. Da evidenziare: il campione P70, localizzato in zona apicale della conoide in prossimità di litologie della Formazione Gessoso-Solfifera, rappresenta l'unico punto avente concentrazioni di ione solfato di molto superiori a tutti i restanti campioni (1466,3 mg/l), si colloca in prossimità del vertice SO4-2; il P37/1, intercettante probabilmente un livello acquifero più profondo è il campione in cui l'alcalinità ha maggiore influenza. I campioni relativi alle acque fluviali rivelano le maggiori concentrazioni di cloruro (proveniente da litologie evaporitiche ma anche da scarichi nei corsi d'acqua) e sono moderatamente ricchi in solfati. Nel grafico ternario dei cationi, in Fig. 4.13, i vertici sono rappresentati da Ca 2+, Mg2+ e Na+ + K+. Il set di dati plottati si dispone in un'ampia area avente addensamento verso i termini calcico-magnesiaci. Alcuni campioni, in particolare P31 e PT9, tendono verso il termine sodico-potassico e, in particolare il P31, possono indicare il polo alcalino dell'area. Il pozzo P31 si localizza in prossimità del torrente Quaderna mentre il PT9 è relativo alle acque fluviali dell'idice nella porzione apicale della conoide. Da evidenziare sono il P36, P39 e, in particolare, il P65, i quali possiedono la frazione magnesiaca dominante e si collocano in prossimità del torrente Quaderna, zona per la quale vengono rilevate le maggiori concentrazioni di magnesio; nel P69 questa frazione è praticamente inesistente; nel P70 la frazione sodica-potassica è molto esigua. Da questi grafici si può anche dedurre che la mineralizzazione delle acque campionate rappresenta il risultato della dissoluzione dei carbonati e del gesso. In questi casi l'azione di dilavamento delle acque meteoriche, sulle litologie affioranti nel bacino di alimentanzione, ricopre un ruolo importante

77 Grafico ternario ANIONI in % di meq P2 P4 P5 P6 P9 P10 P13 P14 P15 P18 P19 P23 P26 P27 P29 P31 P32 P36 P37 P37/1 P38 P39 P42/2 P45 P50 P58 P65 P69 P70 PT1 PT3 PT9 PT10 HCO31- SO 42- Cl - TOT 58,69 60,87 71,27 64,29 63,80 81,22 56,48 68,10 56,69 71,53 59,23 52,06 64,63 44,13 77,00 60,27 50,06 48,96 47,37 85,34 60,76 69,78 64,89 61,13 52,52 62,05 63,37 69,58 18,00 49,41 58,63 43,52 50,85 21,97 23,83 18,33 18,81 23,83 10,06 20,27 13,69 24,52 19,76 22,95 26,53 13,24 25,15 12,31 27,21 36,01 39,69 29,54 6,67 27,17 17,79 24,28 27,27 24,07 32,70 21,59 14,78 73,74 25,07 25,46 28,95 34,46 8,65 14,67 9,53 13,33 8,61 7,68 9,63 11,66 11,67 7,08 8,76 16,98 4,95 21,43 8,14 12,15 11,28 11,25 14,06 7,33 6,73 5,50 5,20 7,52 4,56 4,95 7,38 11,90 7,37 20,13 14,99 22,80 13,22 89,32 99,36 99,13 96,43 96,23 98,96 86,38 93,45 92,88 98,38 90,94 95,57 82,82 90,71 97,44 99,63 97,35 99,90 90,96 99,34 94,66 93,06 94,38 95,92 81,15 99,70 92,34 96,26 99,11 94,60 99,08 95,27 98,53 Fig Grafico ternario delle specie anioniche

78 Grafico ternario CATIONI in % di meq P2 P4 P5 P6 P9 P10 P13 P14 P15 P18 P19 P23 P26 P27 P29 P31 P32 P36 P37 P37/1 P38 P39 P42/2 P45 P50 P58 P65 P69 P70 PT1 PT3 PT9 PT10 Ca+2 49,93 48,87 47,92 63,10 52,31 49,84 73,64 56,93 44,44 43,48 48,47 47,19 65,69 60,02 55,76 39,87 37,20 31,53 50,62 61,41 56,91 36,00 54,74 64,48 55,24 53,32 10,80 78,31 72,54 53,39 52,62 45,66 56,52 Mg+2 29,99 30,41 34,38 22,43 36,39 28,13 16,20 34,17 44,13 42,43 23,98 40,48 24,30 29,46 27,74 27,40 43,38 46,61 30,41 22,40 27,26 47,71 39,38 23,08 34,16 35,15 85,28 3,02 24,33 20,06 28,28 20,84 20,80 Na++K+ 20,01 20,77 16,68 14,55 11,37 21,09 10,16 8,82 11,44 14,10 25,05 12,33 9,93 10,58 16,02 32,68 19,48 21,85 18,91 15,98 15,91 16,22 5,88 12,43 10,66 11,95 3,92 18,77 3,15 26,46 19,10 33,50 22,68 TOT 99,93 100,00 98,98 100,00 100,00 99,06 100,00 99,92 100,00 100,00 97,51 100,00 99,92 100,00 99,51 99,95 100,00 100,00 99,94 99,79 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 99,90 100,00 100,00 100,00 Fig Grafico ternario delle specie cationiche

79 In Tab vengono riportati i dati relativi all'indice di saturazione per ogni campione analizzato. Nella quasi totalità dei casi i campioni sono saturi in carbonati e sottosaturi in gesso. Il P70 è l'unico campione in cui viene rilevato un valore dell'indice di saturazione per il gesso molto vicino allo zero, condizione per la quale il campione è in prossimità della soglia di saturazione in gesso (detiene concentrazioni di ione solfato pari a 1466,3 mg/l). I campioni P6, P14, P15 e P19, presentano valori sottosaturi sia per i carbonati che per il gesso. P2 P4 P5 P6 P9 P10 P13 P14 P15 P18 P19 P23 P26 P27 P29 P31 P32 P36 P37 P37/1 P38 P39 P42/2 P45 P50 P58 P65 P69 P70 PT1 PT3 PT9 PT10 S.I. - SATURATION INDEX CALCITE DOLOMITE ARAGONITE 0,86 1,57 0,71 0,17 0,18 0,02 0,36 0,59 0,21-0,08-0,59-0,23 0,5 0,85 0,35 0,48 0,71 0,33 0,29-0,06 0,14-0,11-0,41-0,26-0,13-0,26-0,28 0,21 0,41 0,06 0,1-0,04-0,05 0,16 0,27 0,01 0,33 0,25 0,18 0,71 1,14 0,56 0,79 1,28 0,64 0,52 0,88 0,37 0,6 1,31 0,45 0,5 1,19 0,35 0,75 1,33 0,6 1,01 1,59 0,86 0,98 1,68 0,83 0,55 1,22 0,4 0,23 0,3 0,08 0,4 0,35 0,25 0,22 0,25 0,07 0,87 1,56 0,72 0,27-0,84 0,11 0,48-0,5 0,33 0,46 0,43 0,31 1,14 1,86 0,99 1,02 1,82 0,87 1,44 2,61 1,29 0,73 0,99 0,58 GESSO -1,38-1,17-1,44-1,37-1,33-1,7-1,18-1,54-1,29-1,45-1,12-0,93-1,5-1,11-1,5-1,06-1,11-0,71-1,14-2,01-1,26-1,56-1,17-1,18-1,19-1,04-1,12-1,51-0,07-1,41-1,35-1,45-1,37 Tab Tabella dell'indice di saturazione, S.I

80 In Fig viene riportato il grafico della dissoluzione della calcite avente in ascissa il coefficiente di attività dello ione bicarbonato (HCO 3-) ed in ordinata il coefficiente di attività dello ione calcio (Ca2+). Il coefficiente di attività di una specie ionica è una misura dell'efficienza con cui la stessa specie influenza gli equilibri cui essa partecipa. Questo grafico aiuta nella comprensione delle dinamiche originanti la presenza delle specie ioniche carbonatiche all'interno dei campioni: dalla posizione dei punti plottati nel grafico si deduce il tipo di sorgente (litologie ricche in calcite o in dolomite). I carbonati, in effetti, sono presenti nelle litologie dell'area montana del torrente Idice, principalmente sottoforma di matrice (vedi formazioni epiliguri di Loiano e Bismantova, per la frazione marnosa e calcarenitica). I dati plottati si collocano principalmente in posizione intermedia tra il limite di dissoluzione da dolomite e quello della calcite; i campioni localizzati nettamente al di sopra della linea di dissoluzione della calcite sono il P13, P65 e P70 mentre il P18 e P36 sono i campioni prossimi o al di sotto della linea di dissoluzione della dolomite. I restanti campioni si collocano in una situazione intermedia, con tendenza generale in prossimità della linea di dissoluzione delle calcite. Fig Grafico della dissoluzione di calcite e dolomite

81 Di seguito vengono riportate le mappe relative alla distribuzioni delle specie ioniche all'interno dell'area della conoide del torrente Idice. Per la ricostruzione di queste, i dati dei campioni delle acque fluviali non sono stati considerati per l'interpolazione ma vengono comunque riportati in mappa specificando le concentrazioni rilevate

82 4.2.1 CARTE DI DISTRIBUZIONE DEI PARAMETRI IN-SITU CARTA DELLA DISTRIBUZIONE DEL ph (Fig. 4.16): generalmente i valori di ph si attestano in prossimità del punto di neutralità, con un valore medio pari a 7,24. I valori più alti di ph rilevati si collocano principalmente nella porzione centrale della conoide, in particolare nei pozzi denominati P37/1 e P38. Il ph è più alcalino nella zona depressa fra Idice e Quaderna, dove la falda è più vicina al p.c. e più influenzata da ioni basici. CARTA DELLE DISTRIBUZIONE DELLA CONDUCIBILITÀ ELETTRICA SPECIFICA (Fig. 4.17): la concentrazione media rilevata per la conducibilità elettrica specifica si attesta pari a 1036,73 μs. La mappa rivela che l'area a ridosso del margine appenninico presenta alti valori di conducibilità, in particolare in prossimità del torrente Quaderna (valori massimi di 2650 μs), ma anche nella porzione apicale della conoide dell'idice in cui vi sono alte concentrazioni di solfati; nella porzione centrale è evidente l'effetto diluitivo del torrente Savena. Questo è prevedibile in quanto le acque maggiormente mineralizzate si localizzano ove vi sono litologie particolarmente adatte ad essere alterate e disciolte (formazioni evaporitiche nel bacino di alimentazione). Nella porzione centrale e distale della conoide la conducibilità elettrica specifica si attesta mediamente su valori di μs, ad esclusione del P23 in cui vengono rilevati valori di 1634 μs

83 Fig Carta della distribuzione del ph. In blu i punti di campionamento

84 Fig Carta della distribuzione della conducibilità elettrica specifica (in μs). In blu i punti di campionamento

85 4.2.2 CARTE DI DISTRIBUZIONE DEI CATIONI CARTA DELLA DISTRIBUZIONE DELLO IONE SODIO (Fig. 4.18): in questa carta viene evidenziata la presenza di alte concentrazioni dello ione sodio in prossimità del torrente Quaderna (concentrazioni massime pari a 185,18 mg/l) ed in minor quantità nella porzione distale della conoide (concentrazioni massime pari a 72,12 mg/l). Queste aree sono caratterizzate da tipologie di acque di mescolanza, intermedie tra le bicarbonato calciche-magnesiache e clorurato-alcaline. Il polo alcalino è probabilmente legato proprio alla ricarica del torrente Quaderna. Le aree limitrofe al torrente Idice sono caratterizzate da basse concentrazioni di ione sodio (range tra 20 e 40 mg/l) e lo sviluppo delle isolinee di questa sostanza evidenzia bene l'azione diluente da parte del torrente e la ricarica laterale. CARTA DELLA DISTRIBUZIONE DELLO IONE CALCIO (Fig. 4.19): la carta della distribuzione dello ione calcio evidenzia che le maggiori concentrazioni vengono rilevate a ridosso del margine appenninico, ed in particolare nella zona apicale della conoide (loc. Castel dei Britti, concentrazioni massime pari a 590,28 mg/l), dove il calcio è associato al polo solfato-alcalino dell'idice. Allontanandosi dal margine le concentrazioni diminuiscono e, le più alte, vengono rilevate in maniera puntuale per fenomeni locali (pozzo P23, 243,91 mg/l; pozzo P13, 225,11 mg/l). CARTA DELLA DISTRIBUZIONE DELLO IONE MAGNESIO (Fig. 4.20): le concentrazioni più alte, relative allo ione magnesio, si collocano a ridosso del margine appenninico e, in particolare, nei pressi del torrente Quaderna (concentrazioni massime pari a 210 mg/l). La porzione distale presenta concentrazioni medie, con un range tra 40 e 80 mg/l, mentre per i pozzi P15 e P 23 le concentrazioni, puntualmente, sono più elevate. In corrispondenza dell'area di ricarica della conoide vengono rilevate le minori concentrazioni di ione magnesio. In particolare, il pozzo PA65 rivela concentrazioni della frazione magnesiaca molto esigue, minori a 10 mg/l. Il magnesio è nettamente legato al torrente Quaderna

86 Fig Carta della distribuzione dello ione sodio (in mg/l). In blu i punti di campionamento

87 Fig Carta della distribuzione dello ione calcio. In blu i punti di campionamento

88 Fig Carta della distribuzione dello ione magnesio. In blu i punti di campionamento

89 4.2.3 CARTE DI DISTRIBUZIONE DEGLI ANIONI CARTA DELLA DISTRIBUZIONE DELLO IONE BICARBONATO (Fig. 4.21): l'alcalinità delle acque campionate, rappresentata dalle concentrazione di ione bicarbonato, attesta i suoi valori più alti in prossimità del torrente Quaderna (concentrazioni massime pari a 1144 mg/l). Nelle restanti aree i valori di alcalinità raggiungono mediamente il valore di 500 mg/l ma, puntualmente, nei pozzi P19 e P23, vengono rilevate concentrazioni maggiori (726,1 e 817,6 mg/l). Queste anomalie nei valori di bicarbonato, come di altri ioni, possono essere anche dovute ad uno spurgo non completamente efficace dei pozzi a causa del grande diametro. CARTA DELLA DISTRIBUZIONE DELLO IONE CLORURO (Fig. 4.22): i valori più alti di concentrazione dello ione cloruro vengono rilevati in prossimità del torrente Quaderna (concentrazioni massime pari a 153,9 mg/l), nella parte apicale del torrente Idice (P70, concentrazione pari a 108,23 mg/l) e, puntalmente, in zona distale nei pozzi P23 e P27 (154,97 e 130,92 mg/l). Le restanti aree non superano concentrazioni di 90 mg/l; sembra che l'area apicale e centrale della conoide subisca una diluizione della concentrazione di ione cloruro da parte delle acque provenienti dalla confluenza SavenaIdice. CARTA DELLA DISTRIBUZIONE DELLO IONE SOLFATO (Fig. 4.23): la distribuzione delle concentrazione dello ione solfato rivela concentrazioni maggiori a ridosso del margine appenninico e, in particolare, in zona apicale della conoide del torrente Idice (P70, concentrazioni massime pari a 1466,3 mg/l). In questa zona è accertata la presenza di formazioni messiniane evaporitiche, rappresentate dai gessi, causa della presenza di concentrazioni così alte. Il P70 è l'unico punto che presenta un indice di saturazione per il gesso in corrispondenza dello zero (condizione di saturazione). In zona distale le concentrazioni si attestano all'interno del range mg/l e, puntualmente (P23, concentrazioni pari a 328,12 mg/l) vengono rilevate concentrazioni maggiori

90 Fig Carta della distribuzione dello ione bicarbonato (in mg/l). In blu i punti di campionamento

91 Fig Carta della distribuzione dello ione cloruro (in mg/l). In blu i punti di campionamento

92 Fig Carta della distribuzione dello ione solfato (in mg/l). In blu i punti di campionamento

93 4.2.4 CARTE DI DISTRIBUZIONE DELLE SOSTANZE AZOTATE CARTA DELLA DISTRIBUZIONE DELLO IONE AMMONIO (Fig. 4.24): tale carta rivela la distribuzione in falda dello ione ammonio. Generalmente i valori sono inferiori al limite di rilevabilità mentre nei punti P5 (concentrazione 2,5 mg/l), P10 (concentrazione 2,3 mg/l) ed in particolare P19 (concentrazione 8,8 mg/l), i valori sono molto alti e superano il limite per legge imposto dal D.lgs 31/2001. Nel pozzo P19 viene rilevata una concentrazione dello ione ammonio in quantità estremamente elevata che descrive un inquinamento della falda in corso da parte di questo tipo di sostanza. È probabile che in questo punto vi sia un sito di stoccaggio di liquami in quanto lo ione ammionio proviene da trasformazione di materia organica ricca in azoto. Assai più probabile potrebbe essere una contaminazione organica del pozzo che, non adeguatamente spurgabile, manifesta uno stato di contaminazione comunque non rappresentativo della falda. CARTA DELLA DISTRIBUZIONE DELLO IONE NITRITO (Fig. 4.25): la presenza di ione nitrito in falda è spesso affiancata allo ione ammonio. Di fatto, analizzando la carta della distribuzione di entrambe le sostanze, queste vengono rilevate, in concentrazioni molto elevate, in corrispondenza del P19. Questo perchè lo ione ammonio e lo ione nitrito fanno parte della prima fase di trasformazione dell'azoto nel sottosuolo, e normalmente, hanno tempi di permanenza molto brevi, a differenza dello ione nitrato che è più stabile. Per questo viene ipotizzato un'inquinamento in corso, in questo punto, da parte di sostanze azotate provenienti da materia organica in trasformazione. Sulle cause si veda quanto riportato per lo ione ammonio. CARTA DELLA DISTRIBUZIONE DELLO IONE NITRATO (Fig. 4.26): tale carta rivela una distribuzione diffusa dell'inquinamento causato dallo ione nitrato. Questa sostanza è presente in alte concentrazioni nella porzione centrale e distale della conoide del torrente Idice mentre, in zona apicale, vengono rilevate concentrazioni più modeste e comunque non lontane dal limite di concentrazione imposto per legge per le acque potabili. Valori molto alti di ione nitrato vengono rilevati nei pozzi P13 (concentrazione 125,69 mg/l), P26 (concentrazione 136,58 mg/l) ed in particolare nel P50 (concentrazione 193,34 mg/l). Da questo quadro si evince che l'inquinamento da parte dello ione nitrato è diffuso nella

94 conoide per lisciviazione da parte della ricarica diretta dei composti azotati nel suolo; nella porzione apicale si ha un effetto diluitivo. L'isolinea relativa al limite di 50 mg/l viene evidenziata in verde

95 Fig Carta della distribuzione dello ione ammonio (in mg/l). In blu i punti di campionamento

96 Fig Carta della distribuzione dello ione nitrito (in mg/l). In blu i punti di campionamento

97 Fig Carta delle distribuzione dello ione nitrato (in mg/l). In blu i punti di campionamento mentre l'isolinea 50 mg/l, limite imposto dal D.lgs 31/2001, viene evidenziata in verde