• idrodinamica
• Monte Arsiccio
• portata
• Sant'Anna di Stazzema
• sorgente Molini di S. Anna
• strutture fragili
• tallio
• Torrente Baccatoio

In un contesto come quello attuale, in cui i processi di inquinamento ambientale rappresentano una delle principali e più importanti problematiche, soprattutto nelle aree di pianura ad alto tasso di urbanizzazione, gli acquiferi fratturati montani, ed in particolare quelli carbonatici, rappresentano un'importante fonte di approvvigionamento idrico, grazie ai loro elevati volumi d'acqua e alla buona qualità della risorsa idrica contenuta. Le Alpi Apuane, in cui si trova la zona di studio, rappresentano una delle aree carsiche carbonatiche più importanti d'Italia, con risorse idriche sotterranee di importanza regionale. Nel corso degli anni, tuttavia, la tutela di queste risorse viene minacciata dalla presenza di attività estrattive e da centri minerari ormai dismessi. In particolare, la cessazione delle attività minerarie, avvenuta verso la fine del ‘900, e il conseguente abbandono delle miniere hanno causato un notevole impatto sull'ecosistema locale soprattutto nelle Alpi Apuane meridionali, con particolare riferimento alla zona oggetto di studio di questa tesi, ubicata tra Valdicastello Carducci e Sant’Anna di Stazzema (Provincia di Lucca), nell’alto bacino idrografico del Torrente Baccatoio. L’esposizione agli agenti atmosferici delle varie mineralizzazioni ancora presenti e degli stessi scarti della lavorazione stoccati indisciplinatamente, e la conseguente alterazione ha provocato infatti il rilascio di elementi potenzialmente tossici (EPT) e elementi tossici (ET) nell’ambiente, tra cui elevate concentrazioni di ferro, antimonio, arsenico, cadmio, piombo, tallio, ecc. Tali contaminanti possono essere veicolati nel sistema delle acque superficiali e sotterranee, come in effetti localmente accade.

Il presente lavoro di tesi ha lo scopo principale di studiare le caratteristiche idrodinamiche e idrogeologiche del sistema acquifero che alimenta la sorgente Molini di Sant’Anna, una di quelle risultate contaminate, in particolare da un elemento chimico considerato abbastanza raro in natura, il tallio, ma che in questa zona è ampiamente diffuso nelle mineralizzazioni a pirite. Questa sorgente è la più importante per portata dell’intero bacino idrografico del Torrente Baccatoio e dalla metà degli anni ‘50 del ‘900 fino al 2014 è stata la sorgente principale di alimentazione dell’acquedotto di Valdicastello e Pietrasanta (LU). Nel settembre del 2014, a causa delle alte concentrazioni di Tl rinvenute nelle acque della sorgente, questa è stata esclusa dalla rete idrica. A partire dal 2015 è stata intrapresa una serie di studi specifici con lo scopo generale di comprendere le dinamiche di interazione tra i circuiti idrici drenati dalla sorgente e le mineralizzazioni tallifere, e con gli scopi specifici di definire le condizioni idrodinamiche in acquifero, i sistemi di circolazione idrica in gioco e le relative aree di alimentazione. E’ in questo contesto che si inserisce il presente lavoro di tesi, che si è dedicato nel dettaglio alla ricostruzione dell’assetto geologico-strutturale della zona della sorgente Molini di S. Anna, attraverso la realizzazione di sezioni geologiche con relativa interpretazione in chiave idrogeologica, e allo studio del comportamento idrodinamico del sistema acquifero, basato sui dati di monitoraggio in continuo eseguito all’emergenza su parametri chimico-fisici (temperatura e conducibilità elettrica) e idrodinamici (portate e livelli idrometrici). Misure dirette di portata, conducibilità elettrica e temperatura, eseguite periodicamente in situ, hanno permesso di verificare la bontà dei dati di monitoraggio in continuo. L’analisi dei dati di monitoraggio è stata in particolar modo approfondita per una serie di eventi meteorici significativi, al fine di verificare tempi e modalità di risposta della sorgente nel breve periodo in termini di portata, temperatura e conducibilità elettrica.

Attraverso l’integrazione dei dati ricavati da questo studio è stato possibile verificare i seguenti aspetti: (i) sviluppo di strutture fragili tardive ad andamento E-W e appenninico in corrispondenza della zona della sorgente che svolgono un ruolo fondamentale sulla circolazione dell’acqua nella massa rocciosa, specialmente in litotipi poco o per niente permeabili affioranti in zona; (ii) elevata permeabilità del sistema acquifero carbonatico drenato dalla sorgente, come testimoniato da un coefficiente di esaurimento α elevato, dai bassi tempi di risposta alle piogge (6-10 ore) e dai decrementi di portata piuttosto rapidi, seppur variabili in funzione del tipo di evento; (iii) bassa capacità di immagazzinamento e elevato tasso di rinnovamento (95%) del sistema acquifero, che di conseguenza risulta molto sensibile a periodi siccitosi; (iv) evoluzione della portata, della conducibilità elettrica e della temperatura della sorgente in occasione di eventi meteorici tipica di una risposta idrodinamica con limitato “effetto pistone” iniziale e successivo comportamento “per sostituzione”, indice dei sistemi acquiferi ad elevata permeabilità, ridotta dimensione della zona satura ed effetti a breve termine da parte delle acque di infiltrazione.