Orientamento e stato dell arte della Idrogeologia Applicata in Italia

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1 Idrogeologia e gestione delle risorse idropotabili Ancona, ottobre 2012 Ordine dei Geologi delle Marche Settimana del Pianeta Terra Orientamento e stato dell arte della Idrogeologia Applicata in Italia Marco Petitta Dipartimento di Scienze della Terra Università degli Studi di Roma "La Sapienza", Italy Presidente della Sezione Italiana della Associazione Italiana Idrogeologi (IAH)

2 Problematiche in esame da parte dell Unione Europea Dopo l'emanazione della direttiva Groundwater, sono stati realizzati i RBMP (piani di bacino e bilanci idrici) per censire i corpi idrici sotterranei, caratterizzarli e monitorarli, con l'obiettivo di definire lo stato ecologicoambientale entro il 2015 Meno del 50% dei corpi idrici raggiungono lo status "buono" e almeno il 30% sono in situazioni di scarsità idrica, con tendenza all'aumento. Vista la situazione, si è posposta la scadenza e si sono evidenziate le carenze e le problematiche più urgenti Blueprint to Safeguard Europe's Water Resources rappresentano il passaggio intermedio (novembre 2012) in cui verranno indicati le azioni e gli strumenti normativi (e tecnici) per raggiungere gli obiettivi È necessario valutare le priorità, quali maggiore integrazione tra le diverse direttive (acqua, agricoltura, energia, inquinamento) e temi emergenti come il water reuse, la salvaguardia delle aree umide (GDE), i contaminanti emergenti, gli effetti del climate change, l'integrazione tra acque superficiali e sotterranee

3 Dal modello concettuale alle problematiche emergenti Il ruolo dell'idrogeologo e' quello di determinare ed esaminare il modello concettuale, cioè una sintesi dei dati disponibili esposta in modo tale da consentire l'adozione di provvedimenti, la realizzazione di opere e interventi sul territorio, atti a rendere possibile o mitigare la pressione antropica sulle risorse idriche sotterranee. gli strumenti noti sono il rilevamento, la caratterizzazione, il monitoraggio, integrati con altre discipline e in collaborazione con altre figure tecniche (in particolare per la valutazione della pressione sull'ambiente, come ad esempio tramite gli e-flow) Dal modello concettuale e' ormai prassi che si passi a modelli matematici previsionali, con le relative potenzialità e limiti Un approccio moderno richiede l'utilizzo di strumenti integrativi, tra cui si annoverano, ad esempio, le tecniche di indagine multilivello, lo studio dell'idrodinamica in foro (geofisica), l'utilizzo di analisi isotopica su diversi composti (CSIA), ed altri ancora

4 M. Petitta Importanza e limiti dei modelli numerici di simulazione La modellistica idrogeologica, sempre più utilizzata negli ultimi 30 anni, ha lo scopo di: verificare le ipotesi di circolazione idrica sotterranea elaborate utilizzando i dati di terreno; validare le elaborazioni quantitative (bilancio idrologico) prevedere l evoluzione futura del sistema idrogeologico in esame in base a variazioni indotte da cause naturali (periodi siccitosi) o antropiche (emungimenti, barrieramenti)

5 GDE: Groundwater dependent ecosystems country/continental scale - biogeographical level - unit of different climates - stygoregion regional scale - aquifer type - gw landscape local scale - habitat level GWMW alluvial aquifer HZ karstic aquifer Sono sistemi dove il rapporto tra componente biotica e abiotica (idrogeologica) è influenzato reciprocamente e lo stato di salute del corpo idrico (superficiale o sotterraneo) è in relazione allo stress causato da variazioni naturali o antropicamente indotte

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7 Contributo delle analisi isotopiche CSIA In collaborazione con il prof. Ramon Aravena della Waterloo University (Ontario, Canada) Diversi processi di degradazione Diversa distanza dalla sorgente Prodotti a diverso rapporto isotopico Identificazione di sorgenti diverse e di percorsi in condizioni differenti

8 Isotopi dell acqua e altri isotopi: CSIA Compound Specific Isotope Analysis dd (vs. V-SMOW) SN_3 SO_ PZ2_12m_3 PZ2_18m_3-64 PZ2_7m_3 PA_3-66 SC_3 PZ1-3 SH_3 SA_3 SF_3 SE_3-68 SD_3 SG_3 PZ3_6m_3-70 SI_3 PZ3_14m_3-72 PZ3_20m_3 SL_3-74 PC ,4-11,0-10,6-10,2-9,8-9,4-11,2-10,8-10,4-10,0-9,6-9,2 d18o (vs. V-SMOW) 10 PZ3_20m_1 9 SM_3 25 PB_ δ 18 O-NO _October ,0-8,6-8,8-8, NH 4 + fertilizer and rain SC_2 PC_1 SE_2 SC_1 NO 3 - from soil organic-n SM_3 SD_2 SN_3 SO_3 Human/animal waste SC_3 SL_3 SD_3 SH_3 Denitrification 1- Dicember June October PB_1 δ 15 N-NO 3 δ 15 N-NH 4 + ( ) PZ3_6m_1 PZ3_14m_2 PB_2 PZ3_20m_2 1_ June _ October PC_2 PC_1 PZ3_6m_ N-NH 4 + (mg/l)

9 M. Petitta Caratterizzazione 3D: indagini multilivello

10 CAMPIONAMENTO MULTILIVELLO: le tecniche packer system sock system

11 CAMPIONAMENTO MULTILIVELLO: applicazione in campo packer system sock system

12 Campionamento multilivello con packer rimovibile COMPOSTI ALIFATICI CLORURATI CANCEROGENI TOTALI ug/l SOLFATI mg/l Profondità (m p.c.) MW-01 MW-02 MW03 Val or i l i mi te (Dl gs 152/ 06) Profondità (m p.c.) MW-01 MW-02 MW-03 Valori limite (Dlgs 152/ 06) 25 25

13 FLOWMETER (Hess, 1986; Molz Et Alii, 1989; Paillet, 1998, 2000) Indagine locale delle dinamiche di flusso verticale (Paillet, 2004) Identificazione di locali falde sovrapposte valutazione di scambi in acquiferi porosi multifalda tra livelli acquiferi separati da setti a bassa permeabilità,

14 M. Petitta 52 m 18 m Risultati in acquiferi fratturati

15 M. Petitta Risultati in acquiferi porosi multifalda

16 SI3 CAMPIONAMENTO MULTILIVELLO: risultati Multilevel sock samplers Parametri chimico-fisici Depth (m) SI3 1,1 DCA 1,2 DCA 1,1,1 TCA 1,1 DCE TCE PCE VC 1 µg/l * 2,8 µg/l 1 µg/l * 3,7 µg/l * * Concentration (µg/l) * Campionamento classico (indagini ARPAM, marzo-aprile 2008) depth (m) depth (m) 6,50 7,00 7,50 0 ph (SI3) Electric conductivity (si3); µs/cm depth (m) SI3 FLOWMETER flow (L/min) O% (SI3) Riporto Limi argillosi Ghiaie Limi sabbiosi e sabbie argillose Argille plio-pleistocenic depth (m)

17 Prospettive per il futuro Il riconoscimento dei modelli concettuali anche a livello normativo apre alla possibilità di valorizzare la ricerca e la professionalità idrogeologica L'idrogeologia quantitativa classica (bilanci, prove di emungimento, ricostruzioni piezometriche, valutazioni delle risorse disponibili, chimismo di base, ecc.) rappresenta il background indispensabile per la redazione di un modello concettuale "preliminare" La complessità del quadro di riferimento e le interazioni con le sfere antropica e ambientale, richiede un approccio "moderno" e interdisciplinare, in cui i necessari approfondimenti vengono sviluppati in accordo con altri specialisti e con l'adozione di tecniche ormai sperimentate e disponibili Oltre ai modelli matematici, ormai entrati nell'uso comune, sono oggi a disposizione strumenti in grado di dettagliare, migliorare e completare modelli concettuali in modo da renderlo operativi, per rispondere a sfide sempre più nuove e complesse (questione ambientale, climate change, scarsità idrica, ecc.)