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La tesi si propone, con la produzione di nuovi dati analitici e l’uso di quanto disponibile in letteratura, di caratterizzare dal punto di vista idrogeochimico le acque di parte del corso del fiume Cecina e dei suoi principali affluenti con lo scopo finale di ottenere possibili indicazioni sulla qualità delle acque superficiali e sotterranee.
Lo studio è stato effettuato considerando l’asta di fiume che va da Radicondoli a Ponteginori. Tale limitazione è dovuta alla necessità di contenere i costi e alla impossibilità di gestire un’area più vasta nell’ambito di un unico lavoro di tesi.
Spunto per questo lavoro sono le notevoli problematiche ambientali che affliggono il fiume Cecina, infatti le acque del fiume hanno contenuti di boro elevati sia per la presenza di manifestazioni naturali collegate al campo geotermico di Larderello, sia per il rilascio dei reflui delle centrali geotermiche e dell’industria chimica. Inoltre sono assenti impianti di depurazione per scarichi civili. Gli elevati emungimenti dell’acqua di falda, quantificabili in circa 8.500.000 mc/anno, con una restituzione di 820.000 circa mc/anno, aggravano i problemi ambientali del fiume, che spesso d’estate è privo di acqua per lunghi tratti.
Tutta l’asta del fiume considerata nel presente studio è comunque interessata a scarichi industriali rilasciati (anche tramite gli affluenti) dalle aziende chimiche presenti nella zona di Saline di Volterra e Pomarance (società chimica Larderello). L’impatto di attività produttive si evidenzia con il radicale cambiamento di composizione chimica del fiume dopo la confluenza del Botro Santa Marta, caratterizzato qualitativamente come “pessimo”.
Per studiare le variazioni temporali sono stati effettuati tre campionamenti a distanza di circa un mese uno dall’altro. In concomitanza sono stati prelevati anche campioni del fiume Cecina, utili per lo studio di possibili interazioni falda-fiume.
I pozzi presentano caratteristiche chimiche diverse. Infatti:
a) le acque dei pozzi di Puretta sono di tipo Ca-HCO3 nel mese di settembre e dicembre, mentre hanno caratteristiche di acque miste di tipo Ca-HCO3-SO4 nel mese di novembre. Il PP31 sembra risentire, soprattutto nella prima campagna, delle acque del fiume assumendo caratteristiche solfato calciche.
b) Le acque dei pozzi Altair ed Eti sono acque miste, PZ6 di tipo Ca-HCO3-SO4-Cl, mentre PZ3 e PZ4 sono di tipo solfato-bicarbonato-clorurato-calciche e mantengono questa caratteristica per tutte e tre le campagne;
c) Le acque dei pozzi della Cacciatina sono invece di tipo Na-Cl. Tuttavia a dicembre la maggior parte delle acque sono classificabili come Na-Cl-SO4-HCO3. Si risente evidentemente dell’apporto di acque di più bassa salinità e di circolazione più superficiale. Il mese di dicembre si caratterizza infatti per una elevata piovosità.

L’analisi dei fattori, condotta utilizzando il metodo delle componenti principali consente di distinguere tre fattori: uno che rappresenta le acque di tipo Na-K-Cl, il secondo le acque di tipo Ca-Mg-SO4 e l’ultimo, anche per importanza, quelle bicarbonatiche. Si ritrovano quindi i termini già individuati con la classificazione chimica.
I dati chimici evidenziano possibili interazioni tra il fiume e gli acquiferi considerati.
Nel caso di Puretta sono stati considerati tre pozzi, PP31, PP35 e PP39, che hanno posizioni diverse rispetto al fiume. Il campo pozzi di Puretta è tra la sezione 4 e il torrente Possera. Il chimismo dei tre pozzi varia nel tempo e nello spazio. Sia nella prima che nella seconda campagna appare evidente che il pozzo PP31 risente maggiormente delle acque del fiume, nel senso che in un grafico binario Cl vs Na si avvicina maggiormente alla sezione 4. Tuttavia il pozzo PP31 non può essere considerato come il risultato di un semplice mescolamento diretto tra l’acqua del fiume (sezione 4) ed i pozzi PP35 e PP39. I modelli isotopici, a loro volta, confermano tale impossibilità. Per spiegare la chimica del pozzo PP31 è necessario invocare un mescolamento ternario tra un’acqua tipo sezione 2 (confluenza a monte del torrente Pavone), una tipo torrente Pavone (sezione 3) ed una tipo PP35, PP39 o una loro media. Quindi l’acqua che interviene per spiegare la chimica del pozzo non è direttamente l’acqua del fiume, che dovrebbe avere logicamente la composizione della sezione 4. Si deve pensare quindi ad un possibile mescolamento di un’acqua di subalveo, aventi quindi caratteristiche chimiche diverse dall’acqua campionata nella sezione 4. Gli isotopi dell’acqua (deltaO18 e deltaD) confermano la validità del modello.
Per la seconda campagna si conferma l’utilizzo di un modello a tre termini, dove il PP39 può essere considerato come end-member della miscela ternaria i cui altri due termini sono ancora la sezione 2 e il torrente Pavone. Per la terza campagna la composizione dei pozzi è prossima a quella della sezione 4 (FC4) e si può ipotizzare, almeno in questo caso, che vi sia un apporto importante dell’acqua del fiume alla produzione del campo pozzi.
I pozzi dell’Eti e dell’Altair non sembrano ricevere acqua dal fiume. Le variazioni di chimismo osservate sono spiegabili pensando ad interazioni con litologie evaporitiche contenenti oltre a CaSO4 ed NaCl anche carbonati (forse dolomite) e silicati di sodio. Ciò potrebbe spiegare l’eccesso di sodio, calcio e magnesio riscontrato in queste acque.
Le variazioni di chimismo dei pozzi della Cacciatina possono essere spiegate ricorrendo a modelli di mescolamento ternario, tuttavia si riconoscono due diversi processi. I pozzi PC17 e PC6 sono influenzati maggiormente dal fiume Cecina e i termini del mescolamento sono la sezione 13 (confluenza a monte del Botro Santa Marta), il Botro Santa Marta (FC14) ed il PC15. Il Pozzo PC12 potrebbe essere un mescolamento ternario tra il Botro Santa Marta, la sezione 13 ed il PC15 nuovamente.
Il contenuto di boro nei pozzi è variabile e aumenta passando dal campo pozzi di Puretta ai pozzi Eti, Altair e torna a diminuire nei pozzi della Cacciatina.
Il fatto che i pozzi di Puretta abbiano contenuti bassi di boro (al di sotto del limite di legge) evidenzia che non vi sono interazioni con il Possera grazie al diaframma messo a sbarramento. Questo fatto è peraltro confermato dal modello chimico. Non è possibile fare ipotesi sull’origine del boro per i pozzi Altair ed Eti. Il boro potrebbe derivare dall’interazione delle acque con le evaporiti evocate per spiegare le variazioni di chimismo riscontrate.
Sono state fatte anche valutazioni qualitative sulle acque dei pozzi sulla base del decreto legislativo 152 del 1999 per lo stato qualitativo delle acque.
Per le acque sotterranee si rileva una classificazione “pessima” per tutte e tre le campagne e per tutti i pozzi campionati, dato che, come stabilisce la legge, la classificazione è determinata dal valore di concentrazione peggiore riscontrato nelle analisi dei diversi parametri di base o dei parametri addizionali. In particolare i pozzi di Puretta sono stati classificati sui risultati relativi ai parametri di base e sono risultati in classe 4 per i contenuti di cloruri, solfati, nitrati e ione ammonio elevati.