• acque sotterranee (groundwater)
• cambiamento climatico (climate change)
• idrochimica (hydrochemistry)
• isotopi stabili (stable isotopes)

Le acque sotterranee costituiscono una riserva idrica essenziale, in quanto rappresentano un elemento cruciale del ciclo idrologico e rivestono un ruolo chiave per il sostentamento degli ecosistemi e della vita umana, nonché per le attività agricole ed industriali.
Di fronte alla crescente domanda globale di acqua dolce, legata al continuo sviluppo delle attività economiche ed industriali e all’inarrestabile crescita demografica, le pressioni antropiche esercitate su tali risorse sono in costante aumento. Questo si traduce in un progressivo deterioramento della qualità delle acque sotterranee, dovuto alla contaminazione con sostanze chimiche provenienti da fonti industriali, agricole, commerciali e domestiche, oltre che da siti di smaltimento di rifiuti pericolosi.
Inoltre, il cambiamento climatico rappresenta un ulteriore fattore di pressione sulle dinamiche idrologiche esistenti in grado di esacerbare ulteriormente tali criticità. Le risorse idriche e il ciclo idrologico rappresentano così elementi chiave della crisi climatica in corso.
Questo fenomeno è di particolare rilevanza nelle regioni mediterranee, il cui bacino è considerato un hot-spot del cambiamento climatico, ovvero un’area particolarmente sensibile alle variazioni climatiche. A fronte delle problematiche riscontrate, valutare la dinamica degli acquiferi e le interazioni tra acque sotterranee e superficiali, diventa così un prerequisito indispensabile per una gestione efficace e sostenibile delle risorse idriche nel lungo periodo. Infatti, specialmente nelle regioni mediterranee le variazioni nei regimi delle precipitazioni e la crescente pressione antropica minacciano la gestione sostenibile delle risorse idriche sotterranee. Inoltre, in queste regioni, si registra una crescente domanda di acqua potabile di alta qualità da parte delle comunità locali.
In molte aree rurali Italiane, specialmente a ridosso della catena alpina ed appenninica, l’acqua potabile domestica proviene spesso da sorgenti d’acqua naturali ampiamente diffuse sul territorio. In Toscana, per esempio, nel territorio all’interno del Comune di Capannori, l’acqua utilizzata a scopo alimentare domestico (la cosiddetta “acqua da bere”) è un bene che non deriva soltanto dalla rete acquedottistica locale, ma piuttosto da una o più sorgenti “pubbliche” dislocate sul territorio. L’approvvigionamento idrico da sorgenti locali, il cosiddetto “andare a prendere l’acqua alla fonte”, rappresenta una tradizione condivisa, che rafforza il senso di comunità e il concetto di acqua come bene comune. Le “fonti” rappresentano un vero e proprio punto di incontro per la comunità locale, esercitando quindi una funzione sociale di grande valore. Esse hanno da sempre rappresentato un elemento identitario per il territorio di Capannori, in quanto sono da lungo tempo una risorsa fondamentale per i residenti rappresentando un bene prezioso per la comunità, non solo per il loro valore pratico, ma anche per il loro contributo alla qualità della vita e al patrimonio ambientale del territorio.
In questo contesto si presenta il suddetto lavoro di Tesi, che consiste nell’applicazione integrata di tecniche isotopiche ed idrochimiche allo studio di 20 sorgenti di acqua potabile situate nel territorio di Capannori (Lucca – Toscana). In particolare, gli obiettivi della Tesi erano:
- Definire le caratteristiche idrogeochimiche delle acque in relazione alle litologie geologiche presenti;
- Definire le caratteristiche isotopiche delle acque in relazione a quelle delle precipitazioni cercando di ottenere informazioni sulla ricarica delle acque sotterranee;
- Esaminare l’evoluzione temporale isotopica e dei parametri chimico-fisici per ottenere informazioni sui sistemi di circolazione e sui tempi di risposta delle sorgenti alle perturbazioni esterne.
Le attività di indagine sono consistite in tre interessi principali:
1. Raccolta bibliografica delle informazioni e dei dati pregressi sulle sorgenti in esame e sui corpi idrogeologici studiati;
2. Monitoraggio mensile/bimestrale di 9 mesi (aprile 2024 – gennaio 2025) dei parametri chimico-fisici (temperatura pH, conducibilità elettrica) e dei valori isotopici (δ¹⁸O e δ²H) delle sorgenti, oltre ad una campagna volta alla raccolta dei campioni per le analisi chimiche dei soluti maggiori (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO₃⁻, SO42-).
3. Monitoraggio mensile della composizione isotopica delle precipitazioni (febbraio 2024 – febbraio 2025)
La misura dei parametri chimico-fisici e le analisi chimiche degli ioni maggiori dei campioni raccolti hanno permesso di determinare il chimismo delle sorgenti in esame, in relazione con l’assetto geologico del bacino di studio. Nell’area di indagine affiorano diversi tipi di formazioni silicatiche caratterizzate da complessi idrogeologici in cui la permeabilità, e la conseguente vulnerabilità, risulta in genere variabile tra bassa e media. Contestualmente alle più classiche applicazioni chimiche e chimico-fisiche, maggiore attenzione è stata rivolta all’utilizzo delle metodologie isotopiche, con particolare riferimento alle analisi degli isotopi stabili dell’ossigeno e dell’idrogeno della molecola dell’acqua effettuate sui campioni raccolti, relativi alle sorgenti e alle piogge. In questo modo è stato possibile ottenere informazioni sui sistemi di circolazione e alimentazione delle sorgenti oggetto di studio, e di formulare ipotesi sulle possibili quote medie di alimentazione e sui processi di ricarica.
I risultati dell’indagine condotta presso le sorgenti presenti nel comune di Capannori hanno evidenziato che tali sorgenti presentano facies idrochimiche diverse, in cui, comunque, non si osserva una marcata predominanza dei principali costituenti anionici e cationici. Considerati i risultati geochimici e le litologie presenti, il chimismo delle acque è essenzialmente determinato da processi di idrolisi dei silicati. Le differenze ricontratte nei valori di pH e conducibilità, nelle diverse sorgenti in esame, sono dovute a circolazioni in rocce localmente diverse tra un bacino e l’altro, ma soprattutto al diverso tempo di residenza delle acque e quindi ai processi di interazione acqua-roccia.
Il confronto tra i dati isotopici misurati nelle acque sotterranee con quelli delle precipitazioni ha permesso di ottenere informazioni preziose sui processi idrologici e idrogeologici che caratterizzano le sorgenti stesse. Esse ricadono sulla retta locale delle piogge di Capannori, la quale è in accordo con la retta meteorica regionale relativa alla regione Toscana (TMWL, Natali et al., 2021). Da ciò si evince che le sorgenti si originano dall’infiltrazione di piogge locali. Le sorgenti, inoltre, ricadono in corrispondenza delle piogge più negative, spesso rappresentate dalle piogge autunnali ed invernali.
Per quanto concerne le sorgenti situate sul versante dell’Altopiano delle Pizzorne, si nota che queste sorgenti presentano valori isotopici che ricadono sulla media annuale pesata in funzione della quantità di precipitazioni, da cui si ipotizza che tali sorgenti abbiano una zona di ricarica localizzata a quote minori. Così si suppone che esse presentino un sistema di circolazione piuttosto breve. Inoltre, da un’analisi congiunta dei parametri chimico-fisici (pH, Conducibilità Elettrica e Temperatura) si evince che queste sorgenti presentano un sistema di circolazione poco profondo, nonostante si caratterizzano per un grado di mineralizzazione maggiore rispetto le sorgenti localizzante sul versante dei Monti Pisani. Quest’ultime presentano valori di δ¹⁸O più negativi rispetto la media pesate delle precipitazioni, a testimonianza di un sistema di infiltrazione localizzato a quote maggiori. La maggior parte di queste sorgenti mostrano così un sistema di circolazione piuttosto lungo. Da un’analisi congiunta dei parametri chimico fisici, inoltre, si evidenzia che la maggior parte delle sorgenti situate in questa zona presentano un sistema di circolazione profondo, nonostante il basso grado di mineralizzazione riscontrato nella maggior parte delle sorgenti di questo versante.
Le uniche sorgenti dell’area dei Monti Pisani che presentano evoluzione chimica vicina alle condizioni di equilibrio con i silicati presenti nell’area sono le sorgenti S8 e S9, le quali mostrano un sistema di circolazione lungo, profondo ed evoluto chimicamente. Infatti, esse presentano pH neutro o debolmente basico ed un elevato grado di mineralizzazione.