Distribuzione del mercurio e di altri elementi in traccia nella zona di Ansedonia (Orbetello, GR)

Il lavoro svolto nell’ambito del presente progetto di Tesi è rivolto allo studio della distribuzione del mercurio e di altri elementi in traccia quali arsenico, ferro, manganese e antimonio nelle diverse matrici ambientali dell’area di Ansedonia (Orbetello, GR), con lo scopo di comprendere i processi che hanno portato all’arricchimento di mercurio dei sedimenti del margine orientale della Laguna di Levante, facente parte del Sito di bonifica di Interesse Nazionale “Orbetello – Area ex-Sitoco”. In particolare, sono state realizzate indagini geochimiche su acque sotterranee, caratterizzazioni chimico-fisiche dei sedimenti della fascia costiera di Ansedonia e dei sedimenti lagunari della Laguna di Levante e indagini IR per la ricerca di possibili sorgenti idrotermali nell’ambiente lagunare indagato. Non sono state invece realizzate indagini geochimiche sulle acque superficiali dell’area di studio in quanto non presenti durante i sopralluoghi effettuati nelle attività di campagna. Nel presente lavoro vengono perciò presentati e discussi i risultati ottenuti dalle suddette indagini, ponendo l’accento sulle possibili origini del mercurio individuato nelle diverse matrici. Inoltre, si presentano e analizzano le principali problematiche ambientali riscontrate per la Laguna di Orbetello (GR) negli ultimi decenni, dalle quali prende avvio questo studio. Il progetto, sviluppatosi nel periodo gennaio-novembre 2018, è stato svolto in collaborazione con la Regione Toscana, che svolge diverse funzioni in materia di bonifiche dei siti inquinati, e con diversi enti e soggetti pubblici e privati che hanno preso parte alle attività di campagna e di laboratorio. I risultati indicano una distribuzione diffusa di mercurio in tutti i comparti ambientali analizzati (acque sotterranee, sedimenti della fascia costiera e sedimenti lagunari) che differisce da quella degli altri elementi in traccia considerati (As, Fe, Mn, Sb) suggerendo quindi una diversa origine e/o differenti meccanismi che controllano la distribuzione di questi elementi. La concentrazione di mercurio rilevata nei suoli e sedimenti della fascia costiera (0,2-2,7 mg/kg s.s.) è risultata maggiore rispetto alla media delle rocce continentali ma in accordo con le quantità rilevate in alcuni sedimenti di aree limitrofe indicando un’anomalia naturale imputabile alle numerose mineralizzazioni presenti nella Toscana meridionale ed una ridistribuzione sul territorio ad opera di diversi processi di trasporto e alterazione che hanno dislocato questo elemento in maniera eterogenea nell’area. Le acque sotterranee analizzate mostrano invece concentrazioni molto variabili di Hg (0,1-8,3 µg/L) la cui origine risulta piuttosto complessa e al momento non ancora definita. La situazione è infatti molto articolata in quanto l’acquifero carbonatico dal quale vengono captate (Calcare Cavernoso), è soggetto ad un prelievo cospicuo e costante, in particolare da parte dalle aziende ittiche presenti nell’area, è interessato da intrusione marina e/o lagunare ed interagisce in maniera non definita con l’acquifero superficiale costituito dai sedimenti quaternari. Tuttavia, sulla base dei risultati ottenuti si può affermare che, almeno nell’area di studio, i sedimenti situati sopra il Calcare Cavernoso, rappresentano una potenziale sorgente naturale di mercurio per le acque sotterranee e che i vari elementi analizzati suggeriscono una loro implicazione nell’anomalia di Hg individuata in tali acque. I risultati sui sedimenti della Laguna di Levante in accordo con i dati pregressi, hanno evidenziato un’anomalia per il mercurio, rispetto al valore di fondo calcolato da ISPRA, fino a circa 35 cm di profondità, con un notevole arricchimento nello strato superficiale (0-10 cm). In particolare, i sedimenti più abbondanti di Hg sono risultati proprio quelli prospicienti l’area di Ansedonia, in cui lo strato superficiale risulta particolarmente arricchito, suggerendo una sorgente locale di mercurio per quest’area. Tale suggerimento è stato fornito anche dall’analisi dei dati pregressi che non ha evidenziato meccanismi di ridistribuzione del mercurio da aree in cui risulta più abbondante (e.g. sedimenti lagunari antistanti la miniera ex-Ferromin, foce del Fiume Albegna), tali da spiegare l’arricchimento riscontrato in questa zona. Per quanto riguarda le potenziali sorgenti di mercurio per l’ambiente lagunare, l’indagine IR ha permesso di escludere la presenza di importanti sorgenti idrotermali dal momento che non sono state evidenziate anomalie termiche dello specchio d’acqua riconducibili ad esse. Alla luce dei processi valutati e delle considerazioni effettuate in questo studio, le possibili sorgenti di mercurio per l’ambiente lagunare dell’area di Ansedonia risultano essere principalmente due: l’erosione fisica e chimica dei sedimenti prospicienti lo specchio d’acqua e l’immissione nel bacino di Levante di reflui costituiti da acque sotterranee con valori variabili di Hg da parte di un’azienda ittica situata sul perimetro lagunare. Nonostante tali reflui rientrino nei limiti di legge per lo scarico in acque superficiali, l’apporto elevato e costante di queste acque potrebbe contribuire al mercurio presente in laguna. Tali risultati, seppur in maniera preliminare, hanno permesso di approfondire vari aspetti stratigrafici, mineralogici e geochimici che non erano stati considerati nelle indagini precedentemente svolte. Nel complesso forniscono quindi indicazioni utili sia per futuri sviluppi scientifici che per la gestione del Sito di bonifica di Interesse Nazionale “Orbetello – Area ex-Sitoco” da parte degli enti pubblici preposti. This project focuses on the distribution of mercury and other trace elements (As, Fe, Mn, Sb) in different environmental compartments in the Ansedoniaarea (Grosseto, Italy). The purpose is to understand the processes that caused the enrichment of mercury in the sediments of the east margin of Levante Lagoon, which is a part of Orbetello Lagoon. This work presents and discusses, focusing on the mercury, the data obtained from: geochemical investigationson groundwater, chemical-physical investigations on land sediments and sediments of Levante Lagoon and IR investigations to search for possible hydrothermal sources in the investigated lagoon environment. Moreover, this work presents and analyzes the main environmental problems of Orbetello Lagoon, which are the basis of this study. The project carried out from January to November 2018 with the collaboration of Tuscan regional institution and other public and private institutions whotook part in field and laboratory activities. The results of this study report a pervasive distribution of Hg in all the analyzed environmental compartments (groundwater, land sediments and lagoon sediments). The distribution of Hg differs fromtheother trace elements suggesting a different origin or different mechanism implicated in their release. The land sediments (quaternary sediments) report Hg concentrations (0,2-2,7 mg/kg s.s.) much higher than the crustal level but in agreement with the amount of Hg detected in surrounding areas, indicating the presence of a geogenic anomaly. It probably derives from erosion and alteration of wide spread mercury mineralization present in southern Tuscany. Groundwater show variable Hg concentrations (0,1-8,3 μg/L) but in this case its origin is more complex. Infact, the main aquifer in the study area (cavernous limestone of the Tuscan Nappe), from which groundwater are collected, is wide exploited and it is interested by sea/lagoonwater intrusion. Furthermore, the carbonate aquifer interacts undefined way with the upper aquifer represented by quaternary sediments. Anyway, for this area data suggests that quaternary sediments represent a potential natural source of mercury for groundwater and they suggest their implication. The sediments of Levante lagoon reveal a mercury concentration higher than the background value, measured by ISPRA, up to a depth of 35 cm, according to previous data. The upper sediments level (0-10 cm) shows the highest mercury values. In particular, the richest mercury sediments are found in the investigated area (Ansedonia) where the upper level is very enriched with Hg suggesting local sources for this element. The IR investigation rule out the presence of important hydrothermal sources in the lagoon environment. Based on the processes evaluated in this study, the potential sources of mercury for the east margin of Levante Lagoon (Ansedonia) are two: physical and chemical erosion of II the quaternary sediments near the lagoon and discharge into the lagoon of wastewater consist in gofgroundwater with presence of Hg bya fish farm located in the area. The Hg values of the waste water are well within the law limit, but the continuous elevated discharge of these water may contribute to the mercury present in the lagoon. The results obtained from this workin crease stratigraphic, mineralogical and geochemical knowledge for the Ansedonia area. These data provide useful indications both for future scientific developments and for the management of the site by the public bodies in charge