• Acquifero
• Arcipelago Toscano
• Idrogeochimica
• Idrogeologia
• Intrusione marina
• Isola di PIanosa

Seppur piatta e interessata da modeste precipitazioni, l’Isola di Pianosa (Arcipelago Toscano) è caratterizzata da un interessante sistema acquifero che ne sostiene da sempre le esigenze idriche e idropotabili, pur avendo palesato alcune criticità nei periodi di maggiore sfruttamento. L’obiettivo della Tesi è fornire elementi aggiuntivi, alcuni dei quali mai sperimentati in passato, a supporto della definizione del modello idrogeologico concettuale del sistema acquifero dell’isola mediante un approccio combinato di metodologie idrogeologiche ed idrogeochimiche-isotopiche. Il sistema idrogeologico è costituito da un acquifero freatico (calcareniti plioceniche della Formazione di Pianosa) e da una serie di orizzonti acquiferi più profondi semi confinati-confinati (nelle intercalazioni conglomeratiche-calcarenitiche dei litotipi marnoso-argillosi miocenici impermeabili).
Sono state effettuate due campagne (Gennaio e Maggio 2015) per la misura di livello piezometrico e parametri fisico-chimici, con campionamento delle acque sotterranee e di precipitazione per successive analisi di laboratorio. È stata inoltre effettuata una prova di emungimento di lunga durata nel pozzo principale dell’isola per una preliminare parametrizzazione idraulica (trasmissività, permeabilità, coefficiente di immagazzinamento) dei livelli più profondi del sistema. Sono stati inoltre elaborati i dati di conducibilità elettrica (CE), livello piezometrico e temperatura registrati in continuo da sonde multiparametriche collocare in alcuni pozzi.
I dati raccolti confermano che la circolazione delle acque sotterranee è sostanzialmente controllata dall’assetto idrostrutturale. La direzione di flusso è generalmente ovest-est, in accordo con la direzione di immersione del contatto tra calcareniti plioceniche e bedrock marnoso-argilloso miocenico. Nella porzione orientale dell’isola, la piezometria è prossima al livello del mare; in questa zona infatti, secondo il modello concettuale ricostruito, si risente dell’emungimento del pozzo principale che, sebbene terebrato nei livelli più profondi proprio in questa zona questi ultimi sono in connessione idraulica con l’acquifero freatico, con ripercussione sulla superficie piezometrica di quest’ultimo.
Le evidenze idrogeochimiche-isotopiche delle piogge e delle acque sotterranee indicano un’alimentazione degli orizzonti acquiferi profondi a partire dall’acquifero freatico per infiltrazione meteorica diretta.
I dati chimici hanno permesso di classificare le acque in facies intermedia Na-Cl/Ca-HCO3 derivante dalla combinazione di una circolazione in un acquifero carbonatico con lo “spray marino” e con fenomeni di intrusione marina. Valori elevati di CE sono osservabili nella porzione orientale in corrispondenza dei livelli piezometrici più depressi, associabili a fenomeni di intrusione marina in acquifero.
Nei pozzi profondi è stata anche individuata la presenza di una stratificazione della falda con aumento della salinità. Nonostante la continuità idraulica tra i due complessi idrogeologici questi pozzi, ubicati nel centro dell’isola, non sembrano essere tuttavia interessati da intrusione marina. Infine, per alcuni pozzi è stata evidenziata la presenza di inquinamento in K e NO3 legato all’attività agricola e di allevamento piuttosto invasiva in passato.
In sintesi, il modello idrogeologico delineato sulla base dei dati acquisiti indica che il sistema acquifero dell’isola risulta nel complesso abbastanza produttivo e sostenibile viste le attuali idroesigenze, anche se presenta delle criticità legate alla sua vulnerabilità (fenomeni di intrusione marina e inquinamento antropico).
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ABSTRACT
The Pianosa Island (Tuscan Archipelago), though flat and characterized by low rainfall amount, shows an interesting aquifer system, which has always supported the drinking water needs, however revealing some critical issues in greater exploitation periods. The aim of the thesis is to provide additional elements to support the definition of the conceptual hydrogeological model of the island aquifer system through a hydrogeological and hydrogeochemical-isotopic approach. This hydrological system consists of a phreatic aquifer (Pliocene calcarenites of the Pianosa Formation) and a series of semi-confined and confined deeper aquifer horizons (conglomeratic-calcarenitic levels interbedded in Miocene marly-clayey rocks substantially impermeable).
Two measure periods were carried out (January and May 2015) for the measurement of groundwater levels and physical and chemical parameters, with sampling of groundwater and precipitation for laboratory analysis. Moreover, a long-period aquifer pumping test was
also carried out in the main water well in order to obtain a preliminary hydraulic parameterization (transmissivity, permeability, storage coefficient) of the deepest acquifer levels. Data of electrical conductivity (EC), piezometric level and temperature are recorded
continuously by multiparameter probes placed in some wells.
All the collected data confirm that the groundwater flow is basically controlled by the hydro-structural conditions. The flow direction is generally west-east, according to the dipping direction of the contact between the Pliocene calcarenites and the Miocene marlyclayey
bedrock. In the eastern portion of the island, the water table is close to the sea level; here, groundwater suffers the pumping activity of the main water well, due to the hydraulic connection between deeper aquifer levels and phreatic aquifer, with repercussions on the piezometric surface of the latter.
In accordance with the hydrogeological structure, the hydrogeochemical-isotopic evidence of rainfall and groundwater indicate a recharge of the deep aquifers by the phreatic aquifer by means of direct rainfall infiltration.
The chemical data classified the groundwaters as intermediate facies Na-Cl/Ca-HCO3 derived from a combination of a circulation in a carbonatic aquifer with "sea spray" and seawater intrusion phenomena. Higher EC values are observable in the eastern portion where the most depressed groundwater levels were individuated, associated to seawater intrusion in aquifer.
In some deep wells located in the center of the island, the presence of salinity stratification was also detected. However, despite the hydraulic continuity between the two hydrogeological complexes, this phenomenon does not seem linked to seawater intrusion.
Finally, in some wells it was detected the presence of pollution in K and NO3 linked to past agricultural and cattle-breeding activity.
In summary, the geological model outlined on the basis of the collected data indicates that the Pianosa aquifer system is quite productive and sustainable given the current water demand, although presents critical issues related to its vulnerability (in relation to seawater intrusion phenomena and pollution).