• caratterizzazione ambientale
• granulometria
• idrogeologia
• piezometria
• Pisa
• stratigrafia

Il presente lavoro di Tesi ha avuto come obiettivo la caratterizzazione idrogeologica della porzione più superficiale del sottosuolo nell’area dell’ex Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell’Università di Pisa. Tale area è di proprietà dell’Università di Pisa che, a seguito della necessità di assegnazione di una nuova destinazione d’uso al sito, ha incaricato il Dipartimento di Scienze della Terra e quello di Chimica e Chimica Industriale, in collaborazione con i Dipartimenti di Ingegneria e di Civiltà e Forme del Sapere, di valutarne lo stato ambientale. Nel 2018, con l’esecuzione delle indagini preliminari sulla matrice suolo, fu rilevata la presenza di mercurio con conseguente notifica di potenziale contaminazione agli Enti competenti e avvio di una procedura di caratterizzazione ambientale.
Il lavoro di Tesi è iniziato nel settembre 2019, a seguito dell’esecuzione di otto sondaggi geognostici nell’ambito del piano di caratterizzazione ambientale, ed ha previsto una serie di indagini finalizzate alla comprensione dell’assetto idrogeologico dell’area. A tal fine, sono state realizzate sezioni stratigrafiche, utilizzando i log dei carotaggi e le analisi granulometriche effettuate su alcuni campioni prelevati nelle carote. I risultati hanno permesso di evidenziare come l’orizzonte in questione sia caratterizzato da litologie a prevalenza limosa con intercalazioni di sabbie limose debolmente argillose disposte in maniera irregolare. Alla base è stata invece confermata la presenza costante di litologie sabbiose associabili all’acquifero A1, già individuato negli studi relativi agli Ex Laboratori Guidotti, limitrofi all’area di studio.
Successivamente sono stati ricavati i dati di coefficiente di permeabilità K, sia in maniera indiretta, utilizzando approcci basati sulle curve granulometriche, sia diretta, mediante una prova di spurgo su un piezometro, interpretata con gli stessi metodi analitici di una breve prova di emungimento. I risultati ottenuti hanno permesso di associare un coefficiente K dell’ordine di 10^(-7) m/s alle porzioni più fini dell’acquitardo, compreso fra 10^(-7) e 10^(-6) m/s per le porzioni più grossolane di esso, e dell’ordine di 10^(-5) m/s per l’acquifero sottostante. Tramite l’utilizzo di questi coefficienti è stato possibile fornire un’interpretazione idrogeologica delle sezioni stratigrafiche precedentemente tracciate.
È stato inoltre eseguito un monitoraggio periodico della superficie piezometrica della falda superficiale tramite misura pressoché settimanale dei livelli su tutti i piezometri presenti nell’area di studio per un periodo di sette mesi (da settembre 2019 a marzo 2020), oltre ad un ulteriore controllo in periodo successivo (giugno 2020). Con i dati a disposizione sono state elaborate carte piezometriche mensili che hanno mostrato una certa variabilità nel tempo delle direzioni di flusso. L’osservazione dei livelli piezometrici ha permesso inoltre di evidenziare come, al termine dell’estate, questi risultino i più bassi rilevati durante tutta la campagna, attestandosi su altezze variabili tra 0,50 e 1,50 m s.l.m per una quota del terreno generalmente compresa fra 2,50 e 3,00 m s.l.m. A partire dal mese di ottobre, in corrispondenza di attività pluviometrica più o meno rilevante, la falda risponde con innalzamenti del livello, anche se contenuti, raggiungendo valori massimi di 2,00 m s.l.m.
Confrontando i livelli piezometrici con quelli pluviometrici è stata evidenziata, come era lecito attendersi, l’influenza diretta delle precipitazioni sul livello di falda. Un analogo confronto è stato eseguito con i livelli idrometrici del Fiume Arno, anche se sembra non evidenziarsi una correlazione diretta nonostante la sua non elevata distanza dall’area in esame.
Infine, alcuni profili di conducibilità elettrica all’interno dei piezometri dell’area hanno permesso di constatare una certa stratificazione di tale parametro, associabile alla salinità, sia nei diversi piezometri sia nel tempo.
Le sopraelencate operazioni hanno permesso di migliorare la conoscenza del sottosuolo dell’area relativa all’ex Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, nei suoi aspetti geologici, idrogeologici e chimico-fisici.

This Thesis work aimed at the hydrogeological characterization of the upper portion of the subsoil in the area of the former Department of Chemistry and Industrial Chemistry of the University of Pisa. This area is owned by the Pisa University which, needing to assign a new kind of usage to the site, appointed the Department of Earth Sciences and the one of Chemistry and Industrial Chemistry, in collaboration with the Departments of Engineering and Civilization and Forms of Knowledge, to evaluate its environmental conditions. In 2018, with the performance of preliminary investigations on the soil matrix, the presence of mercury was detected with consequent notification of potential contamination to the competent bodies and the starting of an environmental characterization procedure.
Thesis work began in September 2019, after the execution of eight geognostic drillings as part of the environmental characterization plan, and included a number of investigations aimed at understanding the hydrogeological structure of the area. To this purpose, stratigraphic sections were created, using the cores logs and the particle size analyzes carried out on some samples taken from the cores. The results made it possible to highlight how the concerned layer is characterized by predominantly silty lithologies with intercalations of weakly clayey silty sands, arranged in an irregular fashion. On the other hand, the uniform presence of sandy lithologies was confirmed at the base, associated with the A1 aquifer already identified in the studies related to the former Guidotti Laboratories, adjacent to the study area.
Subsequently, the values of the permeability coefficient K were obtained, both indirectly, using approaches based on the grain size curves, and directly, by means of a purging test on a piezometer, analitically interpreted as a brief pumping test. The results obtained made it possible to associate a K coefficient in the range of 10^(-7) m/s to the finer portions of the aquitard, between 10^(-7) m/s and 10^(-7) m/s for the coarser portions of it made of thicker elements, and of the order of 10^(-5) m/s for the underlying aquifer. Through the use of these coefficients it was possible to provide a hydrogeological interpretation of the previously drawn stratigraphic sections.
A periodic monitoring of the piezometric level of the surface aquifer was also carried out by means of a weekly measurement of the levels on all the piezometers present in the study area for a period of seven months (from September 2019 to March 2020), in addition to a further survey at a later date (June 2020). With the available data, monthly piezometric maps were drawn up, showing a certain variability in the flow directions over time. The observation of the piezometric levels made also possible to highlight how, at the end of the summer, these are the lowest recorded throughout the campaign, resulting to vary between 0.50 and 1.50 m a.s.l. for a landelevation generally between 2.50 and 3.00 m a.s.l. Starting from October, in correspondence with more or less significant rainfall, the aquifer responds with level increases, even if not relevant as reaching maximum values of 2.00 m a.s.l.
By comparing the piezometric levels with the pluviometric ones, the direct influence of rainfall on the groundwater level was made clear, as it was to be expected. A similar comparison was performed with the hydrometric levels of the Arno River, although there seems to be no direct correlation despite its not high distance from the area under examination.
Finally, some electrical conductivity profiles within the piezometers in the area, made it possible to find a certain stratification of this parameter, to be associated with salinity, both in the different piezometers and over time.
The operations listed above have been making an improvement possible in the knowledge of the subsoil of the area relating to the former Department of Chemistry and Industrial Chemistry, in its geological, hydrogeological and chemical-physical aspects.