Indagine geochimica delle acque di scorrimento superficiale dei principali corsi d'acqua del bacino di Follonica

Il presente studio è stato svolto per definire le caratteristiche chimiche e isotopiche delle acque di scorrimento superficiale del bacino di Follonica, un’area oggetto di intensa attività estrattiva e di lavorazione della pirite, fin dal tempo degli etruschi. Lo scopo del presente studio geochimico-isotopico è stato quello di verificare la possibilità di comprendere se e come le attività antropiche abbiano influito sui processi geochimici e di conseguenza alterato le caratteristiche delle acque. Le attività svolte nell’ambito di questo lavoro di tesi sono consistite in una fase di campionamento, svolta nei mesi di Aprile e Maggio 2014, e delle successiva fase di analisi in laboratorio dei 104 campioni raccolti. Sulla base dell’analisi bibliografica dei dati pregressi, reperiti nel database GEOBASI della Regione Toscana (http://www.lamma.rete.toscana.it/territorio/geobasi) e per mezzo di uno studio preliminare del territorio e dei corsi d’acqua principali, tramite l’impiego di cartografie tematiche e l’ausilio di tecniche GIS, è stata individuata una maglia di campionamento distribuita sul tutto il bacino. I campioni sono stati analizzati, presso il Laboratorio di chimica delle acque dell’Istituto di Geoscienze e Georisorse (IGG) del CNR di Pisa, per la determinazione dei contenuti dei costituenti maggiori (Na, K, Ca, Mg, Alcalinità, SO4, Cl, NO3), alcuni dei minori (NH4, Al) e i metalli in tracce (Fe, Mn, Cu, Zn, Cr, Ni, Cd, Pb, V, Co, Se, Ti, Al, Hg, As, Sb). I rapporti isotopici δ18O e δD sono stati determinati presso i laboratori isotopici dell’Institute of Material Science, "Stable Isotope Unit" del National Center for Scientific Research "Demokritos" (Atene, Grecia). Attraverso la costruzione dei diagrammi triangolari e di Langelier-Lüdwig è stata definita la classificazione delle facies idrochimiche delle acque campionate. Inoltre, attraverso tecniche geochimiche classiche, che prevedono la realizzazione di diagrammi di correlazione tra le diverse specie chimiche analizzate, si è cercato di riconoscere i principali processi geochimici in atto responsabili della composizione chimica di quelle acque. Una volta definiti i processi geochimici principali, individuati essenzialmente tramite l’analisi delle specie ioniche principali, si è valutato, attraverso il confronto con i limiti normativi vigenti (D. Lgs. 152/2006 e D.Lgs. 31/2001), la qualità dei corpi idrici in riferimento ai contenuti delle specie in traccia. Per visualizzare la variabilità spaziale delle concentrazione dei diversi elementi sul territorio, sono state elaborate delle carte di distribuzione areale avvalendosi di tecniche GIS. Inoltre, per evidenziare l’evoluzione composizionale dei diversi corsi d’acqua studiati e l’eventuale influenza degli affluenti e tributari minori sui corsi principali, sono stati realizzati dei profili longitudinali (dalla sorgente alla foce) delle concentrazioni delle specie chimiche di interesse. Questi hanno evidenziato, per il Fiume Pecora e per il Canale Allacciante, una evoluzione da acque prevalentemente bicarbonato-calciche a acque con dominante a solfato di calcio per finire, in prossimità delle foci, con acque clorurato sodiche. L’insieme dei dati raccolti e le elaborazioni eseguite hanno indicato che la chimica dei costituenti ionici principali riscontrati nelle acque del bacino di Follonica, sono ragionevolmente correlabili a processi di interazione acqua-roccia o a processi di mescolamento con acque derivanti da drenaggi minerari (Miniera di Gavorrano) e con acque di origine marina che, in prossimità delle foci, risalgono i corsi d’acqua indagati. Per quanto riguarda conducibilità, solfato, arsenico, manganese e mercurio, sono stati rilevati superamenti dei limiti indicati dalla Tab. 1/A All. 2 Parte III D. Lgs. 152/2006. In particolare sul torrente Gora delle Ferriere i parametri soglia sono superati per solfato e arsenico, sul Canale Allacciante per solfato e manganese, mentre sono distribuiti su tutto il territorio i valori di conducibilità e mercurio al di sopra dei limiti. Gli stessi dati utilizzati per questo studio, condotto con un approccio geochimico classico, sono stati elaborati secondo tecniche di tipo statistico “robusto” multivariato (tesi di Sara Sanchi). Il confronto tra i due approcci metodologici ha evidenziato una buona concordanza dei risultati in particolare per quanto concerne il legame trovato tra l’arsenico e il solfato