Fattori di influenza alla vulnerabilità alla contaminazione dei pozzi per uso potabile: determinazione del grado di suscettibilità all inquinamento

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1 Fattori di influenza alla vulnerabilità alla contaminazione dei pozzi per uso potabile: determinazione del grado di suscettibilità all inquinamento Marco Masetti Dipartimento di Scienze della Terra Università degli Studi di Milano La gestione sostenibile delle risorse idriche sotterranee- Milano 17/11/2016

2 Suscettibilità all inquinamento dei pozzi Vulnerabilità della risorsa - Vulnerabilità intrinseca - Fonti di contaminazione distribuite Vulnerabilità della captazione - Influenza di fenomeni locali

3 Sfide Scientifiche (anni 2000) - Introdurre i dati del monitoraggio nelle valutazioni della vulnerabilità specifica -Integrare le procedure con tecniche statistiche e numeriche per una migliore quantificazione dei processi -Considerare le potenziali fonti - Definire tecniche per la valutazione dell affidabilità dei risultati

4 Metodi statistici Si basano essenzialmente sul confronto tra la distribuzione nell area di studio dei fattori che si ritiene siano importanti nell influenzare la vulnerabilità dell acquifero (predittori) e le caratteristiche qualititative della falda. Utilizzano per la valutazione della vulnerabilità direttamente anche i dati di concentrazione dei contaminanti misurati in pozzi della falda in esame. da Masetti et al., 2009

5 Metodi statistici spaziali PRINCIPALI VANTAGGI 1) I predittori possono essere selezionati in funzione delle caratteristiche dell area in esame (o dei dati disponibili); 2) L importanza di ogni predittore viene valutata attraverso un processo statistico oggettivo che può permettere anche di scartare alcuni predittori se questo non risultano significativi; PRINCIPALI SVANTAGGI 1) Richiedono solide base dati sia per il chimismo delle acque sia per la distribuzione spaziale dei predittori; 2) Richiedono un maggiore grado di competenze per la loro corretta applicazione. 3) I pesi dei predittori (o delle singole classi di predittori) vengono calcolati per l area specifica e non sono quindi attributi a priori; 4) La qualità dei risultati può essere adeguatemente valutata.

6 Metodi statistici Ogni evidenza positive è rappresentata da un pozzo in cui le concentrazioni sono superiori ad un valore soglia Pozzi impattati Evidenze di contaminazione (positive) Valore soglia Il valore soglia può essere stabilito sulla base della distribuzione statistica dei dati o in accordo con i limiti di legge. Pozzi non impattati Evidenze di non contaminazione (negative)

7 Predittori: includere le fonti GWV SPC UHC EI GWV PD NFL

8 La struttura di calcolo Predittori Probabilità a posteriori Rete di monitoraggio Definisce la relazione spaziale esistente fra ogni predittore e la qualità delle acque sotterranee Le più importanti variabili naturali ed antropiche che si ritiene possano influenzare la vulnerabilità nell area di studio

9 Risultati sui predittori: Regressione logistica Influenza sulla vulnerabilità e confidenza

10 Risultati sui predittori: Analisi Bayesiane Contrast Population density 1; ; ; ; ; Class; Class interval (persons per sqkm) Pesi e combinazioni Classi di predittori maggiormente associate a zone ad elevata vulnerabilità PD (ab/kmq) Velocità GW (m/s) K zona vadosa (m/s) da Masetti et al, 2010 > 2500 > 2e-6 > 2e-5 W Contrast log Groundwater velocity 1; 8.79E E-07 2; 5.25E E-06 3; 2.00E E-05 e P P B D B D Class; Class interval (m/s) n w j 1 k k k k k D... log O D log O B B2 B3 e B 1 n j e Classi di predittori maggiormente associate a zone a bassa vulnerabilità W log e P B P D B D PD (ab/kmq) Velocità GW (m/s) K zona vadosa (m/s) < 400 < 2e-6 > 9e-5

11 Carte di Vulnerabilità CALIBRAZIONE Concentrazione media Frequenza pozzi impattati 35,00 32,48 33,29 1,00 La Vulnerabilità aumenta dalla classe 1 alla 5 Nitrate concentration 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 8,89 14,91 23,93 Frequency 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 5,00 0,10 0, Vulnerability class 0, Vulnerability class VALIDAZIONE Densità pozzi non impattati 0, , ,00040 Diw 0, , , ,00000 Vulnerability classes

12 Sfide normative (anno 2006) Groundwater Directive 2006/118/CE (D.Lgs. 30/2009): identificazione di significativi trends positivi di concentrazione di contaminanti negli acquiferi 80 Annual average - NO 3 - NO3 - (mg/l) b a MW-a MW-b NECESSITA DI TENERE CONTO DELLA VARIABILE TEMPO NELLA VALUTAZIONE DELLA VULNERABILITA

13 Punti di controllo (degrado qualitativo) Rete di monitoraggio NO3 - (mg/l) Evidenze positive slope > PO U Solaro (MI) y = x R 2 = NO3 - (mg/l) Evidenze negative slope 0 PO019003NRA001 - Annico (CR) y = x R 2 =

14 Dati QuikSCAT-DSM SeaWinds scatterometro QuikSCAT satellite Dato grezzo 30 kmq + Dense Sampling Method (DSM) spazio Copertura mondiale Continuo 1kmx1km tempo

15 Dati QuikSCAT-DSM Area di Milano

16 Dati QuikSCAT-DSM Lombardia (db) Area Urbana Valore backscatter alto Area Rurale Valore backscatter basso

17 QuikSCAT-DSM: Trend di urbalizzazione Slope m x x y y x x 2 x = anno (2000, 2001, etc.) y = valore QSCAT-DSM

18 Mappa finale e affidabilità Slope DSM GWV UHC High Low + GWD (soggiac.) GWVelocità UHC (K z. vad.). GWD Vulnerabilità tempo dipendente : identificazione delle aree dove la combinazione di fattori naturali ed antropici comporta un diverso progressivo degrado della qualità delle acque sotterranee

19 Sviluppp di un modello predittivo Modello Spaziale condizione a t 1 T S ST Modello Spazio-temporale Modello Temporale evoluzione da t 0 to t 1 t 0 (passato) condizione a t 1 & evoluzione da t 0 a t 1 t 1 (presente) P t 2 (futuro) Modello spazio-temporale predittivo condizione a t 2 & evoluzione da t 1 a t 2

20 Modello spazio-temporale Predittivo Scenario 1 - Proiezioni di Variazioni urbane - Proiezioni di variazioni di concentrazioni in GW Scenario 2 - Proiezioni di Variazioni urbane S T ST P - Proiezioni di Variazioni di piezometria - Proiezioni di variazioni concentrazioni in GW Variazione concentrazioni Variazione soggiacenza Variazioni aree urbane

21 Mappa di criticità Condizione al 2020 S ST T Scenario 1 Scenario 2 P L introduzione della mappa di criticità consente: La valutazione degli effetti che scenari futuri potrebbero avere sulla qualità della risorsa idrica in una data area Guidare appropriate scelte di uso del suolo per preservare la qualità delle acque

22 In sviluppo.. L introduzione nelle analisi di: - maggiore dettaglio sulle condizioni e variazioni di uso del suolo - chimismo e geochimica di base alla captazione - età delle acque e miscelamento alla captazione Età dell acqua Ricarica locale Condizioni geochimiche

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