Università degli Studi della Basilicata

Geoscienze e Rischi NaturaliPotenza 4-5 Marzo 2009

Processi di degrado quantitativo eProcessi di degrado quantitativo evulnerabilitvulnerabilitàà all'inquinamento di risorse idriche sotterranee all'inquinamento di risorse idriche sotterranee

in grandi acquiferi carsici nel bacino del Mediterraneo.in grandi acquiferi carsici nel bacino del Mediterraneo.

Francesco SdaoDipartimento di Strutture, Geotecnica, Geologia Applicata

Principali temi di ricerca di idrogeologia applicata agli acquiferi carsici nel bacino del Mediterraneo

1. definizione dei caratteri idrogeologici e idrodinamici, bilancioidrogeologico e valutazione dei caratteri di vulnerabilità intrinseca all’inquinamento di importanti acquiferi carsici presenti nel bacino centrale ed orientale del Mediterraneo, ed in particolare nell’Appennino lucano e in aree della Grecia.

2. individuazione delle relazioni esistenti fra cambiamenti climatici, a breve e medio termine, e disponibilità di risorse idriche sotterranee in aree peninsulari del bacino del Mediterraneo, in Basilicata (Sorgenti dei Monti di Lauria e dell’alta Val Basento) e in Grecia (Sorgenti della Tessaglia Centrale).

3. Individuazione delle cause del degrado qualitativo (intrusione salina, processi di inquinamento, interazioni acqua-roccia) di risorse idriche sotterranee presenti in significativi acquiferi carbonatici dell’Isola di Creta (bacini dei Fiumi Geropotamos e Keritis)

Strutture di ricerca e ricercatori coinvolti nelle ricerche

Dipartimento di Strutture, Geotecnica, Geologia Applicata UNIBAS

Francesco SDAO & Stefania Pascale

Dipartimento di Chimica e di Scienze Geologiche UNIBAS

Giovanni Mongelli, Serena Parisi & Michele Paternoster

Dipartimento di Scienze della Terra - Università di Ferrara

Dimitra Rapti

Department of Natural Resources & Environment, Technological Educational Institute of Crete, Greece.

Pantelis SoupiosNikolaos Symantiris

Despina Kalisperi

Institute for the Environment, Brunel University, UK

Steve Kershaw

School of Earth & Environmental Sciences, University of Portsmouth, UK

Derek Rust

Bacino del KeritisBacino del Geropotamos

Acquiferi carsici studiati nel bacino del Mediterraneo

Lauria

Alta Val D’AgriAlta Val Basento

Catena del Pollino

Corfù

Tessaglia

Tipi di rischio di degrado delle risorse idriche sotterranee

Il rischio d’inquinamento degli acquiferi può essere inteso come la probabilità di conseguenze negative sulla collettività dovute al degrado qualitativo delle risorse idriche sotterranee prodotto da un evento inquinante di data intensità e distribuzione spazio-temporale (SDAO, 1999).

RISCHIO

DANNO POTENZIALE

POTENZIALE = Epsar x Vsar x V sarα

VALUTAZIONE DEL RISCHIO D’INQUINAMENTO DELLE RISORSE IDRICHE SOTTERRANEE

EVENTO

Soggetto a rischio (Sar)

Pericolo territoriale[CDP,Indice di pericolosità]

E sarp

Vulnerabilità (Sar)[Vulnerabilità intrinseca

Esposizione soggetti a rischio]

Valore Socio-economico Sar[Qualità di base, Qb valore relativo V ]se

CIVITA, 1999

La vulnerabilità intrinseca o naturale può essere definita come la suscettibilità specifica dei sistemi acquiferi, nelle loro diverse parti componenti e nelle diverse situazioni idrodinamiche e geometriche, ad ingerire e a diffondere, anche mitigandone gli effetti, un inquinante fluido o idroveicolato, tale da produrre impatto sulla qualità dell'acqua sotterranea, nel tempo e nello spazio (Civita 1987).

Carta della vulnerabilità intrinseca degli acquiferi carbonatici dell’alta valle del Fiume Basento in Basilicata – metodo GNDCI, CNR (Sdao &

Rapti, 2004).

Carta geologica Carta idrogeologica

Carta di vulnerabilità intrinseca degli acquiferi di Monte Pierfaone –Monte Arioso (Metodo GNDCI, CNR – Civita 1990, Sdao 2006)

Vulnerabilità intrinseca all’inquinamento dell’idrostruttura carbonatica di Temploni – Gouvia (isola di Corfù) Sdao et al., 2006

1: Alluvial deposits; 2: marls (Miocene-Pliocene); 3: calcareous breccias (Cretaceous); 4: Vigla Limestones (Jurassic); 5: Posidonia shales (Jurassic); Foustapidima Limestones (Triassic); 7: dolomitic limestones (Triassic), 8: Fault, 9. Overthrust, 10 Landfill, 11: Spring; 12: well; 13: dolines; 14: lake; 15:groundwater flow direction

Carte geologica ed idrogeologica

Carta di vulnerabilità intrinseca all’inquinamento

Caratteri idrogeochimici e processi di salinizzazione delle acquCaratteri idrogeochimici e processi di salinizzazione delle acque e sotterranee degli acquiferi carbonatici e carsici del Bacino desotterranee degli acquiferi carbonatici e carsici del Bacino del Fiume l Fiume

Geropotamos (Grecia, Creta)Geropotamos (Grecia, Creta)

545000

545000

550000

550000

555000

555000

560000

560000

565000

565000

570000

570000

575000

575000

580000

580000

3900

000

3905

000

3905

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3910

000

3910

000

3915

000

3915

000

3920

000 Ì

0 7.53.75Kilometers

Geropotamos Watershed

Drainage Network Geropotamos River

IDROSTRUTTURA CARBONATICA IDROSTRUTTURA CARBONATICA COSTIERA CHE COSTIERA CHE

CONTRADDISTINGUE LA PORZIONE CONTRADDISTINGUE LA PORZIONE TERMINALE DEL BACINO FLUVIALE TERMINALE DEL BACINO FLUVIALE

DEL GERAPOTAMOS, UBICATO DEL GERAPOTAMOS, UBICATO NELLA PORZIONE CENTRONELLA PORZIONE CENTRO--

SETTENTRIONALE DELLSETTENTRIONALE DELL’’ISOLA DI ISOLA DI CRETA, GRECIACRETA, GRECIA.

40km40km22

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Sweet-SPRINGSalty-SPRING

555000

555000

560000

560000

565000

565000

570000

570000

3915

000

3915

000

3920

000

3920

000

Geological map of Geropotamos River Basin

FAULTS

visiblepossible

(( (( thrustCoast line

Geropotamos WatershedGeropotamos River

LEGEND

Study Area

0 94.5Kilometers

Alluvial Deposits

Banded recrystallized dolomitic stromatolites (Ionios Nappe)

Biogenic Limestones, Marls, Clays & Conglomerates (Miocene)

Clastic-biomicritic Limestones (Tripolis Nappe)

Crystalline & Dolomitic Limestone (Tripolis Nappe)

Dolomites & Dolomitic Limestones (Ionios Nappe)

Limestones & Dolomites (Tripolis Nappe)

Marine Deposits (Pliocene - Pleistocene)

Orthorocks (Phyllites)

Phyllites-Quartzites

Shales (Tripolis nappe)! Sampling points

µCARATTERI GEOLOGICI DEL GEROPOTAMOS RIVER BASIN, GRECIA, CRETACARATTERI GEOLOGICI DEL GEROPOTAMOS RIVER BASIN, GRECIA, CRETA

6 km6 km

8 km8 km

(( ((((

550000

550000

555000

555000

560000

560000

565000

565000

570000

570000

575000

575000

580000

580000

3910

000

3910

000

3915

000

3915

000

3920

000

3920

000

3925

000

3925

000µ

0 94.5Kilometers

FAULTS

visiblepossible

(( (( thrust

LEGEND

Coast line

Geropotamos WatershedGeropotamos River

Study Area

HYDROGEOLOGICAL COMPLEXESDeposits, medium-low permeabilityGranural deposits, fluctuating permeablilityGranural, low-vlow permeabilityKarstic, high-medium permeabilityKarstic, medium-low permeabilityImpermeable or selective low-vlow permeabilityImpermeable, low-vlow permeability

HYDROGEOLOGICAL MAP OFGEROPOTAMOS BASIN

(GREECE, CRETE)3930

000

3930

000

IDROGEOLOGIA DEL BACINO DEL GEROPOTAMOS IDROGEOLOGIA DEL BACINO DEL GEROPOTAMOS –– (GRECIA, CRETA)(GRECIA, CRETA)

IN TALE IDROSTRUTTURA CARBONATICA, IN GRAN PARTE MODELLATA NELLEIN TALE IDROSTRUTTURA CARBONATICA, IN GRAN PARTE MODELLATA NELLEROCCE CARBONATICHE, FESSURATE E CARSICHE DELLA FORMAZIONE ROCCE CARBONATICHE, FESSURATE E CARSICHE DELLA FORMAZIONE

TRIPOLIS E INONIAN NAPPES, DEFLUISCONO ABBONDANTI ACQUE TRIPOLIS E INONIAN NAPPES, DEFLUISCONO ABBONDANTI ACQUE SOTTERRANEE DESTINATE SIA AL CONSUMO POTABILE CHE SOTTERRANEE DESTINATE SIA AL CONSUMO POTABILE CHE

ALLALL’’AGRICOLTURA. AGRICOLTURA.

GEOCHIMICA ELEMENTALE DELLE ACQUE SOTTERRANEE DEL GEROPOTAMOS BAGEOCHIMICA ELEMENTALE DELLE ACQUE SOTTERRANEE DEL GEROPOTAMOS BASINSIN

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G-18G-17

G-15

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G-09G-06

G-01

Sweet-SPRINGSalty-SPRING

555000

555000

560000

560000

565000

565000

570000

570000

3915

000

3915

000

3920

000

3920

000

Geological map of Geropotamos River Basin

0 94.5Kilometers

µ FAULTS

visiblepossible

(( (( thrustCoast line

Geropotamos WatershedGeropotamos River

LEGEND

Study Area! Sampling points

Alluvial Deposits

Banded recrystallized dolomitic stromatolites (Ionios Nappe)

Biogenic Limestones, Marls, Clays & Conglomerates (Miocene)

Clastic-biomicritic Limestones (Tripolis Nappe)

Crystalline & Dolomitic Limestone (Tripolis Nappe)

Dolomites & Dolomitic Limestones (Ionios Nappe)

Limestones & Dolomites (Tripolis Nappe)

Marine Deposits (Pliocene - Pleistocene)

Orthorocks (Phyllites)

Phyllites-Quartzites

Shales (Tripolis nappe)

FACIES IDROGEOCHIMICHE:FACIES IDROGEOCHIMICHE:

1.1. BICARBONATICABICARBONATICA--ALCALINAALCALINA2.2. BICARBONATICABICARBONATICA--ALCALINOALCALINO--TERROSATERROSA

3.3. CLORUROCLORURO--SODICASODICA

EVOLUZIONE CARATTERI COMPOSITIVI DELLE ACQUE SOTTERRANEEEVOLUZIONE CARATTERI COMPOSITIVI DELLE ACQUE SOTTERRANEE

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G-12G-10

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565000

565000

3915

000

3915

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000

3920

000

Stiff map: distribution of major ions

0 94.5Kilometers

µ

1

23

OPEN PROBLEMS:OPEN PROBLEMS:INTRUSIONE SALINA o INTERAZIONE ACQUE CON EVAPORITI MIOCENICHE?INTRUSIONE SALINA o INTERAZIONE ACQUE CON EVAPORITI MIOCENICHE?

•• LL’’ELEVATA SALINITELEVATA SALINITÀÀ DELLE ACQUE SOTTERRANEE DELLE ACQUE SOTTERRANEE ÈÈ DOVUTA ALLDOVUTA ALL’’INTERAZIONE INTERAZIONE DELLE STESSE CON LE EVAPORITI MIOCENICHE O I PROCESSI DI INTRUSIDELLE STESSE CON LE EVAPORITI MIOCENICHE O I PROCESSI DI INTRUSIONE ONE MARINA COMPORTANO UN DEGRADO QUALITATIVO DELLE ACQUE? MARINA COMPORTANO UN DEGRADO QUALITATIVO DELLE ACQUE?

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560000

560000

565000

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000

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000

0 94.5Kilometers

µ pH values map6.77 - 6.87

6.88 - 6.94

6.95 - 7.00

7.01 - 7.04

7.05 - 7.06

7.07 - 7.08

7.09 - 7.11

7.12 - 7.13

7.14 - 7.16

7.17 - 7.20

7.21 - 7.23

7.24 - 7.28

7.29 - 7.36

7.37 - 7.47

7.48 - 7.68

MAPPE DI DISTRIBUZIONE: pH; CONDUCIBILITMAPPE DI DISTRIBUZIONE: pH; CONDUCIBILITÀÀ ELETTRICA; PRINCIPALI IONI DISCIOLTIELETTRICA; PRINCIPALI IONI DISCIOLTI

COME COME ÈÈ POSSIBILE NOTARE, I POSSIBILE NOTARE, I VALORI DI CONDUCIBILITVALORI DI CONDUCIBILITÀÀ, Cl, Na e , Cl, Na e

SOSO44 SONO FORTEMENTE SONO FORTEMENTE CORRELATI TRA LOROCORRELATI TRA LORO

I SETTORE PROSSIMI I SETTORE PROSSIMI ALLALL’’AREA DI COSTA AREA DI COSTA

SONO CARATTERIZZATI SONO CARATTERIZZATI DA ELEVATE DA ELEVATE

CONCENTRAZIONI DI IONI CONCENTRAZIONI DI IONI DISCIOLTIDISCIOLTI

LE ACQUE QUINDI LE ACQUE QUINDI PRESENTANO UN PRESENTANO UN

ELEVATO DEGRADO ELEVATO DEGRADO QUALITATIVO, QUALITATIVO,

PROBABILMENTE DOVUTO PROBABILMENTE DOVUTO AD INGENTI PROCESSI DI AD INGENTI PROCESSI DI

INTRUSIONE MARINAINTRUSIONE MARINA

DATI PRELIMINARI: PERCHDATI PRELIMINARI: PERCHÉÉ INTRUSIONE MARINA E NON INTRUSIONE MARINA E NON INTERAZIONE ACQUE CON EVAPORITI MIOCENICHE? INTERAZIONE ACQUE CON EVAPORITI MIOCENICHE?

Degrado quantitativo delle RIS nel Bacini del Mediterraneo: Cause naturali (cambiamenti climatici) o antropiche?

Acquiferi carbonatici della Tessaglia orientaleAcquiferi carbonatici della Tessaglia orientale

Schematic hydro-lithological map: 1) Holocene alluvial deposits; 2) Late Pleistocene alluvial deposits; 3) Paleocene flysch and marls of the Pelagonian zone; 4) ophiolites; 5) crystalline metamorphic basement; 6) limestones; 7) fault; 8) karstic spring.

Sorgenti esaminate:

1. Sorgente di Yperia Krini

2. Sorgente di Mati Tirnavou

3. Sorgente di Voula

Sorgente di Yperia KriniSorgente di Yperia Krini

Schematic geological and structural map of the broader study area. 1) Yperia Krini source; 2) normal faults; 3) thrusts; 4) Holocene alluvial deposits; 5) Late Pleistocene Red Beds; 6) Pliocene fluvio-lacustrine deposits; 7) Cretaceous terrigenous sediments; 8) Cretaceous limestones; 9) ophiolitic rocks.

La sorgente di Yperia Krini, già attiva nel periodo ellenistico, dal 1989 ha subito un drammatico decremento delle portate, legato sia a cambiamenti nel regime delle precipitazioni sia, soprattutto al sovrasfruttamento dell’acquifero.

XIX sec.

Portate idriche sorgente

(1973 – 1995)

Confronto fra portate sorgente Yperia Krini e piogge medie annue

0

10

20

30

40

50

60

1974

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1976

1977

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(m)

SR-63

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1976

1977

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1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

anni

sogg

iacen

za (m

)

PZ 15

Soggiacenza dell’acquifero carbonatico negli anni 1974 - 1995 in due pozzi limitrofi alla sorgente.

Degrado quantitativo delle RIS in Basilicata e cambiamenti climatici a medio – breve termine

Nome acquiferoNome sorgente

portata Portata

media(l/s) 1937

Media (l/s) 1987

Monte Sirino Sirino 131 70

Monte Sirino Timpa di Felci 274 85

Monte Sirino Bramafarina 19,7 2

Monte Sirino Chiotto 45,0 5,0

Monte Sirino (Sorgituro di) Niella 94,1 52

Monte Sirino Petina Piana 17,6 8,7

Acquifero del Monte Sirino : 1937 e nel 1987.

Variazioni delle portate idriche delle principali sorgenti dell’Alta Valle del Fiume Agri nel periodo 1983 – 1991 (Rapti & Sdao, 2004).

Monti di Lauria: sorgente Caffaro Mandarino

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

01/01/05 20/07/05 05/02/06 24/08/06 12/03/07 28/09/07

time (days)

Q (m

c/s)

Caffaro

Q=0.867 mc/sSD=0.144 mc/sCV=0.166

Q=0.5089 mc/sQ=0.383 (-0.125) mc/sSD=0.067 mc/sCV=0.174

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

tim e (day s)

Dis

char

ge (m

c/s)

Portate giornaliereMonitoring starting the 3th of April 2005

= 0.475

N

EW

S

50 0 50 Kilometers

1920-1929 Annual Rainfall ︵mm/anno ︶

400 - 600600 - 800800 - 10001000 - 12001200 - 14001400 - 16001600 - 18001800 - 20002000 - 22002200 - 2500No Data

1980-19891970-19791960-19691950-1959

1940-19491930-1939

Precipitazione media annuale (mm/anno) _ 1920 - 1989

Variazioni delle piogge nel periodo 1920 -1990

Variazioni delle piogge annuali

La riduzione maggiore di piogge si ha nella parte centrale e centro-settentrionale della Basilicata, con particolare riferimento all’alta Val Basento.

201950

501920901950

−

−− −Y

YY

Alta Val Basento: diminuzione delle portate delle sorgenti di Fossa Cupa e di San Michele e cambiamenti climatici

(1969-1999)

0

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Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic

P (m

m)

0

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Q (l

/sec

)

P(mm) Q (l/s)

Sorgente San Michele

(1969-1999)

0

10

20

30

40

50

60

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100

Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic

P (m

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0

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Q (l

/sec

)

P (mm) Q (l/s)

Sorgenti Fossa Cupa

Riduzioni delle portate idriche / variazioni climatiche (1969 – 1995)

Sorgenti Fossa Cupa

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1989

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port

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(l/s)

Portate medie annue (1969 - 1995) Trend delle portate idriche

0100200300400500600700800900

1000

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1989

1991

1993

Piog

ge (m

m)

Piogge medie annue 1969 - 1995 Trend delle piogge medie annue

Fronte sorgentizio di San Michele

0100200300400500600700800900

1000

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Piog

ge (m

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Piogge medie annue 1969 - 1995 Trend delle piogge medie annue

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port

ata

(l/s)

Portate medie annue (1969 - 1995) Trend delle portate idriche

0

50

100

150

200

250

Anni

Porta

te (l

/s)

Portate medie mensili (1969 - 1998) Trend delle portate medie mensili

CONCLUSIONI

Nel 1995, Serageldin (vice presidente banca mondiale) ebbe a dire “ se le guerre del XX secolo sono state combattute per il petrolio, quelle del XXI secolo avranno come oggetto del contendere l’acqua.

1. Nel 1998, 28 paesi erano afflitti da problemi idrici e/o da scarsitàd’acqua, nel 2025, secondo le previsioni i paesi saranno ben 56.

2. Nel 1998, il numero di persone che soffrivano la sete è dell’ordine di 131 milioni, nel 2025 probabilmente saranno 817 milioni.

Acque di vita , antico inno del Rig Veda

Acque, siete voi a darci la forza della vita.Aiutateci a trovare nutrimento,Così che ci tocchi grande gioia………Per il nostro benessere, che le dee siano un aiuto per noi,Siano le acque per noi bevanda…… a Agni, pieno di umorivieni ad inondarmi con il tuo splendore.