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Le risorse sotterranee sono essenziali per l’approvvigionamento idrico ed energetico nelle aree urbane. Tuttavia, le attività umane modificano l’assetto naturale del sottosuolo alterandone le condizioni chimico-fisiche, tra cui il regime termico. L'effetto isola di calore nel sottosuolo (SUHI) è stato osservato in diverse città del mondo con temperature da 2 a 8°C più calde rispetto alle aree suburbane, e trend di riscaldamento sono riconducibili al cambiamento climatico e all’urbanizzazione. Infatti, le città ben sviluppate sono anche più colpite a causa della sovrapposizione di fonti di calore antropiche come i seminterrati degli edifici, le superfici asfaltate, i tunnel e gli impianti geotermici. Tale fenomeno ha implicazioni positive (es: maggior efficienza del riscaldamento con geotermia) e negative (es: l'inquinamento termico) sulle acque sotterranee, e l’integrazione di tecniche di monitoraggio e modellazione è fondamentale per quantificare i contributi di calore naturale/antropico in un ambiente complesso e valutarne l'evoluzione futura. Inoltre, gli obiettivi dell'UE sulla mitigazione del cambiamento climatico si concentrano sullo sviluppo di energie rinnovabili per ridurre le emissioni di gas serra. Tra queste, l’energia geotermica superficiale è considerata una valida alternativa ai sistemi di condizionamento tradizionali in quanto è disponibile quasi ovunque ed ha un bassissimo impatto. L'area metropolitana di Milano è una delle regioni maggiormente popolate d'Europa e ha una domanda energetica molto alta. Inoltre, molte attività legate all'urbanizzazione hanno contribuito ad alterarne la superficie e il sottosuolo, ma una valutazione dello stato termico tutt’ora non esiste. Nella prima parte di questo studio, si è stimato il potenziale geotermico a bassa entalpia a scala regionale integrando dati climatici e parametri idrogeologici/termici del sottosuolo. Tramite soluzioni analitiche si è calcolato il potenziale di impianti a circuito chiuso e aperto, considerando: per i primi, i parametri, la temperatura del sottosuolo, e le caratteristiche dello scambiatore, mentre per secondi, l’abbassamento piezometrico e il salto di temperatura ammessi dalla normativa regionale. I risultati sono stati confrontati con gli usi energetici attuali su base comunale, suggerendo la configurazione più favorevole. Nella seconda parte, si dimostra l'estensione dell’isola di calore sotterranea, di intensità fino a 3°C nella città di Milano. L’analisi spazio-temporale dei record di soggiacenza e temperatura ha messo in luce il ruolo dei principali fattori naturali e antropici: il flusso di calore verso l’acquifero è più intenso dove la tavola d’acqua è superficiale e strutture/infrastrutture antropiche sono densamente distribuite. Questo accumulo di calore si riflette in un trend tra +0.1 e +0.4 °C/a che porta fino a +25 MJ/m2/a nel sottosuolo del centro città. Inoltre, sono anche stati osservati gli effetti dell'urbanizzazione sull'abbondanza microbiologica nella falda superficiale. Infine, è stato sviluppato il primo modello numerico (FEM) di flusso e trasporto di calore alla scala urbana, focalizzandosi su (I) la ricostruzione delle eterogeneità del sottosuolo per simulare il trasporto di calore advettivo, (II) una soluzione analitica accoppiata per definire la condizione al contorno termica alla superficie e (III) l'integrazione di molteplici sorgenti di calore naturali/antropiche. Dalla simulazione dello stato attuale emerge che il flusso di calore dagli edifici e dalle infrastrutture/gallerie contribuisce all'85% dell'accumulo di calore annuale (1.4 PJ). Inoltre, il potenziale termico è stato valutato anche numericamente, e si è dimostrato che l’aumento di calore sotterraneo dovuto ai possibili effetti del riscaldamento globale e dell’espansione urbana è ben maggiore rispetto allo sviluppo geotermico che, per questo motivo, dovrebbe essere valorizzato. Urban areas rely on subsurface resources to produce drinking water and extract low enthalpy geothermal energy. However, atmospheric and subsurface environment modifications by climate change and/or human activities affect the physical-chemical conditions such as the groundwater thermal regime. The subsurface urban heat island (SUHI) effect was documented in several cities worldwide with 2 to 8°C warmer temperatures than in suburban areas and warming trends were linked to global warming and urbanization. Highly developed cities are more impacted due to the superimposition of anthropogenic heat sources (e.g. building basements, asphalted surfaces, tunnels, geothermal installations), and positive (e.g. heating potential) and negative (e.g. thermal pollution) implications for groundwater uses exist. Thus, monitoring and modeling tools are mandatory to disentangle the complex superimposition of positive/negative heat flows from natural/anthropogenic sources and assess the future evolution. Moreover, EU objectives on climate change mitigation are focused on the development of renewable energies to reduce greenhouse gas emissions. Low enthalpy geothermal energy is considered a valid alternative to common heating/cooling techniques as it is available almost everywhere and has a low carbon footprint, especially where thermal energy is supplied by fossil fuels. The Milan city area (MCA) is one of the most densely populated and industrialized regions in Europe and, consequently, has a very high thermal power demand. Moreover, many activities related to urbanization contribute to modify the groundwater environment but their effects on the subsurface thermal status have never been assessed. In the first part of this study, the low enthalpy geothermal potential of the shallow aquifers was assessed at regional scale. Advantageous hydrogeological characteristics (e.g. highly conductive aquifers) were mapped and different analytical solutions used to estimate the thermal potential of ground coupled (GCHP) and groundwater (GWHP) heat pumps. The potential of GCHP was estimated considering subsurface hydraulic/thermal parameters and temperature, climatic data and borehole characteristics. The potential of GWHP was estimated considering the water drawdown and temperature drop allowed by regulation. The results were compared with heat demand rates on a municipal basis and the most profitable configuration was discussed. Successively, the extent and intensity of the SUHI in the MCA was assessed. Natural and anthropogenic controls on groundwater temperatures were revealed analyzing head and temperature records, and the occurrence of an up to 3° C intense SUHI was demonstrated. Vertical heat fluxes to the aquifer are strongly related to the groundwater depth and density of surface structures/infrastructures. This heat accumulation is reflected by a constant warming trend between +0.1 and +0.4 °C/y leading up to a +25 MJ/m2/y heat storage by densely distributed heat sources. Furthermore, the effects of urbanization, SUHI and physical-chemical conditions on the microbiological abundance were assessed by a flow cytometry analysis. Finally, a holistic city-scale fluid flow and heat transport FEM model was developed focusing on (I) the reconstruction of large-scale aquifer heterogeneities to consider the advective dominated heat transport, (II) the definition of the upper thermal boundary by a coupled analytical solution and (III) the integration of natural and human-related fluid/heat sources as transient boundary conditions. A fluid/heat budget analysis revealed the heat flow from buildings, infrastructures and tunnels contributes to 85% of the net annual heat accumulation (1.4 PJ/y). The thermal potential was evaluated numerically, and it was demonstrated that future climate change and city expansion could lead to the highest subsurface warming compared to shallow geothermic development which, for this reason, should be highly supported.

Questo manuale, frutto della collaborazione IRSA-CNR, ISPRA, ARPAV, è specificamente dedicato ai "modelli di flusso in acquiferi porosi" ed ha come scopo principale di proporre degli schemi operativi, elaborati nella forma di schede di valutazione, che guidino passo per passo il modellista nel lavoro di sviluppo del modello e il valutatore nel formulare un giudizio basato su elementi condivisi. Il documento complessivo fornisce gli elementi necessari per un uso efficace di tali schemi operativi. Esso può quindi essere utilizzato con diversi obiettivi: 1. supportare il modellista nella implementazione del modello evidenziando gli elementi critici e le eventuali lacune esistenti; 2. consentire un agevole scambio di informazioni tra committente e modellista, per una verifica puntuale del lavoro sia in corso d'opera che alla consegna; 3. fornire al committente elementi utili per una valutazione critica del lavoro del modellista.

In recent years, the contamination of the underground resources from landfill leachates is recognised as a serious socio-economic and environmental problem in many countries. In fact, the existing not adequately controlled and abandoned sites, constitute a serious sanitary and environmental problems. The choice of the waste disposal site must necessarily arise from a rigorous study based on the joint assessment of the environmental hazard of the same plant and the hydrogeological characteristics and the degree of intrinsic vulnerability to pollution of the aquifers. In the present paper an integrated system for the assessment of the environmental risk from solid waste landfills is proposed. The integrated analysis of the intrinsic vulnerability of the aquifer system and the estimate of the intrinsic potential hazard caused by the landfill expressed in terms of danger index allow to evaluate the suitability of the sites to host a landfill and to define the reclamation priority and monitoring system for the existing landfills. As concerns new landfills, the proposed methodology could also support a better construction strategy and the protection of the surrounding environment. Finally, this methodological approach was applied in landfills located in different geological and hydrogeological contexts.

A causa del crescente interesse per la protezione dell’ambiente, sta aumentando la quantità di dati disponibili relativi al monitoraggio ambientale. Man mano che le dimensioni e la complessità dei data set ambientali continuano a crescere, si apre un sempre più ampio ventaglio di possibilità per l'implementazione di data science nel campo delle scienze ambientali. Il focus del presente progetto di dottorato è la risoluzione di diverse problematiche idrogeologiche tramite tecniche data-driven. Più specificatamente, il presente progetto di dottorato mira a identificare e applicare tecniche data-driven adatte a dataset idrogeologici, in base alla struttura del problema e dei dati disponibili e alle condizioni sito specifiche. Nell'ambito del presente progetto di dottorato due problemi idrologici principali sono stati affrontati parallelamente, riguardanti i due aspetti principali della gestione delle risorse sotterranee: a) la qualità delle acque sotterranee e b) la quantità delle acque sotterranee. Ognuno di questi due task è stato affrontato in due fasi successive. La prima fase consiste in un'analisi esplorativa dei dati disponibili, volta a raggiungere una migliore comprensione del sistema, del problema e delle informazioni disponibili. La seconda fase consiste nell’uso di tecniche data - driven per indagare sulla loro efficacia in campo idrogeologico. L'analisi dei dati sulla qualità delle acque sotterranee comporta l'applicazione di tecniche di analisi statistica multivariata, normalmente utilizzate per l’identificazione delle sorgenti, a un dataset relativo ai dati chimici di acque superficiali e sotterranee. Lo scopo di questo task è determinare l’efficacia di queste tecniche nell'identificare i fenomeni che contribuiscono alla concentrazione di diversi composti in un campione. Nell’ambito di questo task sono state implementate Factor Analysis, Cluster Analysis e Positive Matrix Factorization. Per quanto riguarda la quantità delle risorse idriche sotterranee, l'analisi delle serie temporali di livelli piezometrici si basa su modelli in grado di ricostruire dati storici ed elaborare scenari futuri; in questo task sono state utilizzate autocorrelazione, autocorrelazione parziale e impulse response e sono stati sviluppati modelli lineari e non lineari (reti neurali). Questo lavoro ha evidenziato che le tecniche data-driven possono essere considerate uno strumento utile a supporto della gestione delle risorse idriche sotterranee. Due to the constantly growing interest toward environment protection, the amount of available data concerning environmental monitoring is increasing. As the size and complexity of environmental datasets continue to grow, there is a wide variety of possibility for implementation of data science in the environmental sciences field. The focus of the present PhD work is the resolution different hydrogeological issues by means of data science. More specifically, the present PhD project aims at identifying and applying data-driven techniques suitable for hydrogeological datasets, based on the structure of the problem and the available data and on site-specific conditions. In the scope of this PhD work two main hydrological problems were addressed parallelly, concerning the two main aspects of groundwater resource management: a) groundwater quality and b) groundwater quantity. Each task was tackled in two successive phases. The first phase consisted in an exploratory analysis of the available data, aimed at reaching a better understanding of the system, the problem and the available information. The second phase involved the application of specific data driven techniques to investigate their effectiveness in the hydrogeological field. The groundwater quality data analysis involves the application of multivariate techniques, normally used for the source apportionment, to a dataset concerning chemical data of surface water and groundwater aiming at determining their effectiveness in identifying the phenomena that contribute to the concentration of several compounds in a sample. In this task Factor Analysis, Cluster Analysis and Positive Matrix Factorization were implemented. As regards the groundwater quantity, the analysis of groundwater level time series uses models able to reconstruct historical data and applicable to forecast scenarios; in this task autocorrelation, partial autocorrelation and impulse response were used and linear and nonlinear neural networks models

vengono riportati i primi risultati di un tracciamento all'interno della grotta Tirfor, finalizzato ad una migliore comprensione dell'andamento delle acque sotterranee nel massiccio delle Bernadia. L'esperimento si svolge nell'ambito di un progetto di ricerca tra Servizo Geologico FVG, DMG dell'Università di Trieste, con la collaborazione dei Gruppi speleologici regionali

Deliverable del progetto VIOLA (Valori di Fondo Naturale per i Corpi Idrici Sotterranei Pugliesi, PO FESR 2014-2020 - Azione 6.4 - Attività 6.4.1 ) Scopo di questo report è di definire il modello concettuale preliminare, esteso a tutti i Corpi Idrici della Regione Puglia, attraverso la ricostruzione dell'assetto geologico e idrogeologico, l'analisi dello stato delle acque sotterranee, sulla base di dati pregressi, e studio delle pressioni esistenti. Un modello concettuale (MC) è la base per decisioni affidabili nella valutazione e gestione del rischio nelle acque sotterranee e può essere utilizzato per molteplici scopi. In questo studio il MC ha per scopo principale la facilitazione della comprensione del sistema delle acque sotterranee; valutazione dei rischi relativi alle acque sotterranee; visualizzazione dove e come i rischi possono avere un impatto sulle acque sotterranee; pianificazione di sistemi di monitoraggio e di adeguate misure di protezione delle acque sotterranee.

In industrial areas, the alteration of groundwater quality is generally attributed to human activities, while the role of natural geogenic background levels is largely disregarded. Owing to the migration of leachate and various contaminants, the municipal landfi lls are one of the main threats for aquifers. Th e current regulatory framework is limited to indicating generic concentration thresholds for contaminants, after which it is assumed that the protection systems have failed, without relying on the comparison with the site's conceptual hydrogeological model. Th rough a series of studies conducted in diff erent sites in Latium, we attempted to defi ne an integrated methodological approach suitable to distinguish the anthropogenic impacts from the natural geochemical background, through a synoptic analysis of the hydrogeochemical characteristics, isotopic and microbiological groundwater. Th is paper describes one of the case studies, where key inorganic contaminants (i.e., As, Fe, and Mn) exceeded the local threshold values in most of the sampling points, while hazardous organic contaminants were generally very low. Tritium values and d13C were helpful to single out the possibly impacted groundwater within the study area, where a moderate impact was apparent and the inorganic levels seemed altered. Th e groundwater microbial community was characterized by fl ow cytometry, BIOLOG MicroPlates assay, and faecal indicators providing further supportive information on the landfi ll-induced alterations. Finally, a multivariate statistical approach facilitated the integrated elaboration of the diff erent inorganic, organic, isotope and microbiological parameters. Th e high levels of inorganic compounds were attributed to the natural water-rock interaction with the thick lacustrine sequence rich in geogenic organic matter and residual volcanic products in anoxic conditions. Th e presence of faecal contamination and the heterogenic microbiological properties showed that aquifer alterations involved the microbial community structure and the functional profi les related to organic carbon utilization. In conclusion, this integrated multiparametric approach was suitable to distinguish geogenic and anthropogenic impacts, thus suggesting appropriate strategies for groundwater management in landfi lls.

Si espongono i risultati di una ricerca relativa alle caratteristiche chimico-fisico di circa 200 sorgenti nel bacino idrografico del fiume Crati. Il lavoro è stato articolato in più fasi: localizzazione delle sorgenti, campionamento e analisi dei campioni, elaborazione dei dati. L'ingente mole di dati è stata raccolta in un geo-database. Le analisi sui campioni hanno permesso di determinare la facies idrochimica, ovvero la suddivisione delle acque analizzate secondo una classificazione in famiglie di appartenenza tramite la metodologia proposta da Langelier - Ludwig. Lo studio ha permesso di individuare almeno cinque macro province idrogeologiche.

Il mercurio (Hg) è un inquinante ubiquitario prodotto da sorgenti antropiche e naturali, con effetti negativi sugli ecosistemi e sulla salute umana. La provenienza di questo metallo pesante oltre ad essere locale e regionale è anche transfrontaliera. Per tale motivo nel 2013, attraverso la Convenzione di Minamata, 140 paesi (di cui 26 dell'Unione Europea) hanno sottoscritto il Trattato che fissa la riduzione e il controllo dell'impiego di Hg in prodotti e in processi industriali e artigianali per garantire la protezione dell'ambiente e della popolazione. Una volta immesso nell'ambiente il Hg, attraverso processi batterici naturali, viene trasformato in mono-metil-mercurio (MeHg) in ambienti acquatici. Il MeHg è il più tossico dei composti organo-mercuriali e data la sua elevata liposolubilità va incontro a bio-accumulo e bio-magnificazione. Oltre che con gli alimenti, il Hg può essere assunto con l'acqua, anche se in misura inferiore. Studi condotti su scala internazionale hanno evidenziato che monitorare le concentrazioni dei macro-elementi caratteristici, di metalli tossici e di specie indesiderate nelle acque in bottiglia permette di valutare non soltanto la qualità dell'acqua, ma anche lo stato di salute delle falde e di comprendere la geochimica delle acque sotterranee. Nelle pubblicazioni più recenti sono stati forniti dati relativi a numerosi parametri chimici e metalli pesanti, ma tali lavori sono privi di informazioni sui livelli di Hg, in quanto i valori ottenuti sono risultati inferiori ai limiti di quantificazione del metodo analitico impiegato. Un totale di 19 differenti acque minerali provenienti da acquiferi della Campania e reperite sul territorio nazionale, sono state analizzate per valutare l'eventuale presenza di mercurio. Prestazioni analitiche ottimali, in termini di controllo di possibili interferenze e limite di rilevabilità, sono state ottenute impiegando la spettrometria di fluorescenza atomica a vapori freddi (CV-AFS), consentendo la determinazione del mercurio totale a sub-ppt. Questa specifica tecnica strumentale unita alle accortezze adottate nella metodica analitica, l'impiego di matrici certificate e la partecipazione a circuiti di inter-comparazione internazionale si sono dimostrate idonee per la rigorosa valutazione delle concentrazioni di mercurio, altrimenti non raggiungibili con strumentazione come AAS e ICP-MS. I risultati presentati in questo lavoro indicano che i livelli di Hg sono ampiamente al di sotto dei limiti legislativi e dunque l'assunzione di Hg in ultra-tracce con le acque minerali naturali non pone rischi per la salute umana.

Il documento qui presentato è nato per definire, sulla base dell'analisi della letteratura nazionale e internazionale, le procedure di campionamento da seguire nel monitoraggio della qualità delle acque sotterranee. La stesura di tale documento si è resa necessaria dal momento che, attualmente, in Italia non esiste un protocollo nazionale specifico sulle modalità di campionamento delle acque sotterranee, in quanto le linee guida APAT-IRSA.CNR (2003), sebbene per alcuni aspetti applicabili alle acque sotterranee, sono in realtà destinate alle acque superficiali. Inoltre, l'incertezza associata al campionamento può contribuire anche in maniera sostanziale (30-50%) all'incertezza associata al risultato analitico finale. Viste quindi queste premesse, si è deciso di elaborare una proposta di protocollo da seguire, in cui ci si occupi di tutti gli aspetti che vanno dalla ricostruzione del modello concettuale, e quindi dalla fase progettuale, fino alla fase di realizzazione del campionamento e controllo della qualità. La fase di realizzazione è costituita da una sequenza di azioni piuttosto articolata comprendente: 1) individuazione del punto di campionamento; 2) censimento e ispezione del punto di campionamento e raccolta delle informazioni a corredo che vengono riportate sulla scheda di campagna; 3) misura del livello piezometrico nel caso di piezometro o pozzo e misura della portata nel caso di sorgente; 4) spurgo del piezometro/pozzo fino a stabilizzazione dei parametri chimico-fisici; 5) misura dei parametri chimico-fisici con sonda multiparametrica in cella di flusso; 6) raccolta del campione in contenitori idonei, opportunamente etichettati, filtrazione (quando richiesto) e trattamento (quando richiesto); 7) trasporto del campione al laboratorio in borse refrigerate; 8) conservazione del campione in laboratorio fino ad analisi. Il controllo della qualità include la raccolta di bianchi di campo, bianchi di trasporto e bianchi dell'attrezzatura.

Questo lavoro di dottorato ha come oggetto lo studio delle interazioni acqua-roccia che avvengono all’interno degli acquiferi vulcanici nell’area del Cimino-Vico (Italia centrale) con particolare attenzione per ciò che concerne l’arsenico. Le acque sotterranee dell’area indagata sono ampiamente utilizzate per il locale approvvigionamento e per l'irrigazione. Il sistema idrogeologico mostra una complessa circolazione idrica sotterranea comprendente un acquifero di base continuo, acquiferi sospesi discontinui, un settore dove la falda di base è localmente sollevata in quota e un’area termale. Al fine di definire i criteri da seguire per la captazione sostenibile di acque ospitate in acquiferi vulcanici da destinare ad uso potabile, sono state campionate sia acque che rocce nell’area di studio. 250 campioni provenienti da sorgenti e pozzi sono stati caratterizzati idrogeologicamente in base alla falda e al distretto vulcanico di appartenenza definendo così delle classi di acquifero. Per quanto riguarda le rocce, sono stati esaminati 101 campioni, comprendenti le principali litologie in affioramento, ai quali sono stati aggiunti ulteriori 3 campioni provenienti da due carotaggi eseguiti nell’area termale di Viterbo. Da uno di questi sondaggi, eseguito in corrispondenza di una risalita termale, è stato prelevato un campione di Ignimbrite C di Locardi: principale prodotto dell’attività vicana, nonché principale roccia acquifera. Ciò ha permesso di studiare le alterazioni dovute all’interazione con questi fluidi termali di risalita e di esaminare e confrontare la stessa litologia interessata o meno da termalismo. Con riferimento alle acque, i risultati evidenziano che la concentrazione di arsenico delle falde è influenzata oltre che dall’apporto diretto dovuto ai fluidi di risalita termale, anche dal tipo di falda, dal percorso di flusso idrico compiuto dalle acque sotterranee e dal contenuto di arsenico delle rocce acquifere. Inoltre è stato evidenziato come le acque circolanti nelle vulcaniti vicane presentino spesso un contenuto di arsenico superiore ai 10 μg/L (82% per la falda di base e 40% per la falde sospese). Al contrario, nelle vulcaniti cimine soltanto il 30% delle acque ospitate nella falda di base e il 10% nelle falde sospese hanno concentrazioni di arsenico superiori a 10 μg/L. Attraverso un approccio integrato comprendente test per valutare la mobilità dell’arsenico e definire a quale fase questo elemento sia maggiormente affine (test di lisciviazione e di estrazioni sequenziali) e con il supporto di un modello geostatistico dei dati, è stato possibile identificare e provvisoriamente quantificare risorse idriche con tenori di arsenico in accordo con gli attuali limiti di legge, potenzialmente disponibili per l’uso potabile. Le acque ospitate nella falda di base del settore nord-orientale del sistema idrogeologico studiato (178 km2), risultano essere quelle più idonee per un loro impiego ad uso potabile. Considerando il rendimento dell’intero sistema (5,7 L/s per km2), in quest’area sarebbero potenzialmente disponibili 1.015 L/s. Infine, dall’indagine di dettaglio condotta sulle sorgenti in quota dei domi cimini, è stato evidenziato come sia possibile evitare i costi destinati all’istallazione e al mantenimento di impianti di trattamento. Con una diversa gestione di queste risorse senza danneggiare gli ecosistemi ad essi connessi, sarebbero comunque disponibili 150 L/s da destinare al locale fabbisogno. The research activities carried out and reported in this thesis concern the occurrence of arsenic in groundwater of the Cimino-Vico volcanic area (central Italy). Groundwater resources are currently widely used for local drinking water supply and irrigation. The Cimino-Vico system presents a complex groundwater circulation, which includes a continuous basal aquifer, discontinuous perched aquifers, groundwater flows at high altitude, and local interactions with rising thermal fluids. Data on arsenic concentrations in 250 water samples from springs and wells, 101 samples from rock outcrops, and 3 rock samples from a core drilled in the thermal area of Viterbo, were taken into account and combined together with existing information. The approach applied included leaching tests, sequential extraction tests (to investigate the arsenic behavior relatively to the water-rock interaction) and a geostatistical modeling of data. This integrated approach allowed to identify and preliminarly quantify water resources with an arsenic concentration below 10 μg/L, the present limit for drinking water. The leaching tests showed a low arsenic release (< 1%) for all lithologies analyzed. This result was subsequently confirmed by sequential extraction tests, performed on four samples of Vico Ignimbrite. In addition, the results showed that more than 90% of arsenic is retained until the last step. The behavior of the core drilling sample showed a different response, because of the significant percentage of arsenic which was found to be linked to Al-, Fe- and Mn oxides (56%). This different behavior is probably due to the interaction with the geothermal fluids: during the rise of geothermal fluids, As3+ is oxidized to As5+ as it interacts with atmospheric oxygen. The As5+ species is then sorbed depending on pH and availability of sorption sites of oxide minerals (such as amorphous Al-, Mn- and Fe oxides and hydroxides). Results highlight that arsenic concentrations in groundwater are influenced by type of aquifer, groundwater flow path, arsenic content of the aquifer rocks, and interaction with fluids rising from depth. Waters circulating in the Vico volcanics have high concentrations of arsenic, both for basal and perched aquifers. A large percentage of the waters associated to these rocks have arsenic contents higher than 10 μg/L (82% for basal, 40% for perched). On the contrary, waters circulating in the Cimino volcanics present lower arsenic contents: only 30% of basal and 10% of perched aquifers have waters with arsenic concentrations higher than 10 μg/L. Specifically, these good quality waters are found in the basal aquifer constituted by fissured rocks of the Cimino complex, and at high altitude in the lava domes of the same complex. Based on the results obtained in this study, the following recommendations have been defined to facilitate a sustainable withdrawal of this naturally contaminated resources: 1. To avoid the realization of wells close to hydrothermal areas; 2. To limit the drawdown induced by the pumping from wells; 3. To prefer the exploitation of aquifers characterized by short flow path (i.e. with less water-rock interactions); 4. To prefer aquifers hosted in rocks characterized by low arsenic concentration. The minimum yield of groundwater suitable for human consumption in the hydrogeological volcanic system is about 5,7 L/s per km2, about 32 × 106 m3/y (about 1.015 L/s) (Baiocchi et al., 2006). The instream flows were calculated using the method adopted by the Provincia Autonoma di Trento, Italy (DPR 22.12.1986), for the NE sector of the system (about 178 km2). Maintaining at least the 50% of this resource to limit the impact on fluvial ecosystems, a drinking water amount for the needs of about 170.000 inhabitants (250 L/s) is still available, avoiding part of the expensive treatment plants scattered over the area. Same considerations can be done for the Cimino Mountain (about 56 km2), where 300 L/s would be available, i.e. 150 L/s available for human consumption. In this case the withdrawal of groundwater may occur through horizontal drainage systems, taking into account the topographical and hydrogeological characteristics of the area. Such a solution would have the further advantages of producing limited cones of depression and of energy saving since it would work without the use of any electric pump. Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologiche

Tecniche statistiche multivariate quali Principal Component Analysis (PCA), Absolute Principal Component Scores (APCS), Cluster Analysis (CA), Neural Networks (NN), Linear Discriminant Analysisi (LDA), sono state applicate a data set di parametri chimico fisici di acque sotterranee e suoli. Nel presente contributo vengono riportati due esempi di applicazione di tali tecniche: una relativa all'individuazione di sorgenti di inquinamento delle acque sotterranee mediante tecniche di source apportionment e l'altra relativa all'individuazione di aree omogenee mediante applicazione di LDA a campioni di suolo raccolti in siti agricoli.

Il documento elaborato dal gruppo di lavoro (GdL) costituito nel mese di aprile 2016 sotto l'egida della Regione Lazio - Area Conservazione e Tutela Qualità dell'Ambiente della Direzione Ambiente e Sistemi Naturali, composto da Arpa Lazio - Sezione di Roma, ASL RM6, ASL RM2, Città Metropolitana di Roma Capitale, Roma Capitale, Comune di Pomezia, Comune di Ardea, Acea S.p.A, CNR-IIA INSEAN , Idrica S.p.A ed Infrastrutture Distribuzione Gas S.p.A, con il supporto tecnico-scientifico dell'Istituto Superiore di Sanità. Il documento, presentato nel corso dell'incontro presso la Prefettura di Roma il 22.06.2016 finalizzato e approvato in un successivo incontro il 08.07.2016, ha lo scopo di informare la popolazione residente e ogni altro soggetto interessato su dati e risultati ad oggi acquisiti in merito ai fenomeni di inquinamento da tricloroetilene e tetracloroetilene in una vasta area dei comuni di Pomezia e Ardea. Sono in particolare descritte le attività in corso e le azioni pianificate in merito alla definizione delle sorgenti e dello stato della contaminazione1, con più specifico riguardo alle misure di prevenzione e controllo sanitario e ambientale. A partire dai dati e informazioni raccolte nel presente documento sono state elaborati contenuti informativi più fruibili per l'utenza, in forma di FAQ (frequently asked questions).

Il rapporto illustra le considerazioni e le elaborazioni dei dati esistenti che hanno condotto alla caratterizzazione geologica, idrogeologica e idrogeochimica dell'acquifero 99MM933 "Corpo idrico delle arenarie di avanfossa della Toscana nord-orientale - zona Monti d'oltre Serchio".

L'indagine è finalizzata alla definizione dei valori di fondo geochimico naturale dei parametri inorganici previsti dalla tabella 2 dell'allegato 5 del D.lgs. 152/06, con particolare riferimento a ferro, manganese, solfati ed arsenico, che hanno presentato in passato concentrazioni maggiori delle relative CSC nel sito in esame. L'IRSA ha stipulato a seguito della Determina B5741 del 06/11/2009 una Convenzione con la Regione Lazio (prot. 12467 del 18/02/2010) finalizzata all'esecuzione di "Indagini preliminari ad ampio spettro nel territorio delle Regione Lazio per la definizione dei valori di fondo geochimico naturale di elementi potenzialmente tossici/nocivi, con particolare riferimento agli elementi considerati nelle leggi che codificano le procedure per la caratterizzazione e la bonifica dei siti contaminati e con priorità temporale nelle aree che saranno indicate dalla Regione Lazio stessa perché al loro interno risiedono siti contaminati per i quali sono previste procedure d'urgenza". Da tale Convenzione è scaturita la realizzazione di due indagini di dettaglio per i siti delle discariche dell'Inviolata (Guidonia, RM) e Malagrotta (Roma) per le quali sono stati proposti Valori di Fondo Naturale (VFN) per alcuni parametri inorganici che eccedevano i valori previsti dalle normative vigenti. Con Determinazione G09473 del 30/7/2015 la Regione Lazio ha proceduto a ridefinire l'ordine di esecuzione degli studi riconoscendo al sito di Roccasecca la priorità in quanto impianto strategico per la gestione dei rifiuti nel Lazio. Il giorno 3/9/2015 si è svolto un tavolo tecnico nel quale sono state stabilite le attività da svolgere al fine di definire la situazione idrogeologica del sito nonché i valori di fondo da parte dell'IRSA-CNR. In data 5/11/2015 è stata convocata la prima conferenza de servizi per il riesame dell'AIA della Soc. MAD per il sito in questione. Il 18/11/2015 con nota 631664 la Regione Lazio chiede all'IRSA-CNR di dare avvio alle attività per il sito di Roccasecca. Le attività hanno avuto inizio il 12 gennaio 2016, con una riunione organizzativa presso il Comune di Roccasecca e un sopralluogo presso il sito. Le attività di campo (censimento di punti d'acqua e campionamento delle acque sotterranee) si sono svolte dal 26 gennaio al 8 marzo 2016, mentre il 8 marzo e il 22 marzo sono stati prelevati campioni d'acqua da 4 punti spia all'interno dell'impianto MAD s.r.l.

Il rapporto illustra le considerazioni e le elaborazioni dei dati esistenti che hanno condotto alla caratterizzazione geologica, idrogeologica e idrogeochimica dell'acquifero 99MM931 "Corpo idrico delle arenarie di avanfossa della Toscana nord-orientale - zona dorsale appenninica".

Introduzione. Nell'area di Taranto si distinguono due tipi di sorgenti, le prime caratterizzate da portate irrilevanti che originano da falde superficiali localizzate nei depositi calcarenitici e le seconde connesse alla falda acquifera allocata nei calcari del rilievo Murgiano Jonico. Scopo dello studio è stato rilevare gli indici di contaminazione fecale (ICF) nelle acque di sorgente del secondo tipo che sfociano nel Mar Piccolo di Taranto (sede di molluschicoltura) responsabili di malattie oro-fecali. Sono stati ricercati, inoltre, gli agenti eziologici di malattie trasmesse per contatto diretto (Pseudomonas aeruginosa, Pa) o per inalazione (Legionella). Metodi. Sono stati eseguiti 2 campionamenti in 3 zone per la ricerca di: coliformi totali-CT, coliformi fecali-CF, Escherichia coli, Enterococchi, vibrioni (ICF), Pa e Legionella. Per la ricerca di CT, CF, E.coli è stato eseguito il metodo Most Probable Number, per gli enterococchi e Pa le procedure riportate rispettivamente nei Rapporti ISTISAN 07/5 ISS A 002 Rev. 00 (UNI EN ISO 7899-2:2003) e Rapporti ISTISAN 07/5 ISS A 003A Rev.00 (UNI EN ISO 12780:2002). I vibrioni sono stati rilevati con il metodo delle membrane filtranti su TCBS e Legionella con metodo colturale in accordo con Linee Guida nazionali. Risultati. Nei due campionamenti i valori di CT, CF, E. coli ed Enterococchi sono rimasti pressoché invariati. I vibrioni sono stati isolati in 2/3 campioni analizzati. Pa e Legionella sono risultati sempre assenti. Conclusioni. I nostri dati confermano l'importanza del controllo microbiologico sulle acque sotterranee che sfociano in mare poiché ridurrebbero le malattie a trasmissione oro-fecale e non. Ulteriori ricerche permetteranno di valutare l'influenza degli aspetti geologici e antropici sulla qualità delle acque sotterranee.

ANALIZZARE LE SERIE TEMPORALI DEI LIVELLI PIEZOMETRICI DELLE ACQUE SOTTERRANEE E DEI LIVELLI DEI CORSI D’ACQUA PERMETTE DI OTTENERE INDICAZIONI PRELIMINARI IN MERITO ALLE DINAMICHE DI RICARICA NATURALE DEI CORPI IDRICI SOTTERRANEI IN PARTICOLARI CONTESTI TERRITORIALI. LO STUDIO SULLA CONOIDE DEL TREBBIA NEL PIACENTINO.

The Groundwater Dependent Ecosystems (GDEs) are those ecosystems which depend on groundwater quality and quantity, and are commonly ranked on the basis of the degree of dependency on ground water. This review is aimed at describing these ecosystems (with special emphasis on Subsurface Groundwater Dependent Ecosystems - SGDEs), and at assessing major threats of climate change and of synergistic factors which may alter the ecological functioning of these ecosystems. As primary productivity is missing in the SGDEs due to total darkness, communities are composed of bacteria, protists and animals (predominantly invertebrates). Climate change has detrimental effects on GDEs, along with groundwater withdrawal, excavations in the streambed, intensive agriculture with excessive use of fertilizers and pesticides, urban sewage, increasing pollution from illegal dumping of toxic substances. These activities determine loss of biodiversity and ecosystem services. Up to now the adaptation to climate change in GDEs has received poor attention, as groundwater quality and quantity need to be integrated with ecosystem ability to sustain groundwater biodiversity and related ecosystem services. Mitigation measures should consider period, duration and amount of ground water exploited in order to ensure, for alluvial aquifers, the contact between the surface water body and the underlying aquifer, for karstic aquifers, the maintenance of water saturation of the annexed capacitive subsystems.

In questo capitolo vengono affrontate alcune problematiche tipiche dei “paesaggi a rischio” dell’isola di Ischia, soffermandosi in particolare su situazioni di pericolosità e di degrado delle risorse naturali, strettamente interagenti con la vulnerabilità antropica intesa nell’accezione più ampia di perdita delle caratteristiche culturali, abusivismo, diffusione abitativa incontrollata e degrado del tessuto urbano. I fenomeni naturali potenzialmente pericolosi ed in grado di modellare profondamente il paesaggio dell’isola, sono molteplici e vanno dalle eruzioni vulcaniche, ai terremoti, manifestazioni idrotermali, fino alle frane, ed alle alluvioni. In questa sede, si è focalizzata l’attenzione solo su alcuni fattori di rischio, che però presentano forti interazioni con gli aspetti urbanistici già citati. Sono state esaminate quindi le problematiche di degrado qualitativo e quantitativo delle acque sotterranee, prevalentemente termo-minerali, e la instabilità dei versanti, soprattutto nella fascia costiera. Dato l’elevato valore esposto a questi potenziali pericoli in termini di vite umane ed attività produttive, l’entità del rischio derivante è anch’esso rilevante e può interessare aree più o meno vaste, talora con ripercussioni sulla vicina e densamente popolata area continentale napoletana.

I parametri che governano i processi di trasporto delle sostanze inquinanti nelle acque sotterranee sono afflitti da incertezza. Per valutarne l’importanza relativa, viene applicata un’Analisi di Sensitività Globale (ASG) finalizzata alla determinazione degli indici di Sobol. Tali indici sono in grado di fornire un’indicazione dell’incidenza della variabilità di ciascun parametro sull’incertezza della risposta del modello studiato. Una valida alternativa, rispetto alla computazione degli indici tramite simulazioni Monte Carlo dirette, è rappresentata dalla metodologia che prevede l’espansione del modello in Caos Polinomiale. L’applicazione di questa tecnica consente di disporre di un modello surrogato dell’equazione descrittiva del processo sul quale è possibile condurre analisi numeriche a fronte di un sensibile risparmio in termini di onere computazionale. In questo lavoro è stato analizzato il modello che descrive il trasporto di un soluto a seguito di un’iniezione istantanea entro un campo di moto uniforme e bidimensionale. Sono considerate variabili aleatorie la velocità del flusso e la dispersività longitudinale, che rappresentano i parametri significativi dei processi di advezione e dispersione. La relativa semplicità del modello permette il confronto fra i risultati della metodologia proposta e quelli derivanti da simulazioni numeriche Monte Carlo sul modello originale. Inoltre, la ASG consente di valutare l’importanza relativa dei parametri incerti al trascorrere del tempo in corrispondenza di un punto di controllo definito all’interno del dominio di interesse.

La comunità scientifica sia italiana che internazionale si è sforzata di mettere a punto metodologie in grado di discriminare il territorio, non solo in base alle reali concentrazione dei nitrati, ma anche al differente rischio potenziale di contaminazione. In letteratura esistono alcune interessanti proposte come ad esempio il metodo parametrico IPNOA, Indice di Pericolosità da Nitrati di Origine Agricola (Padovani & Trevisan, 2002), che valuta la pericolosità sulla base dei “fattori di pericolo” e dei “fattori di controllo”. Tale metodologia è stata ampiamente testata sul territorio, dando ottimi risultati, ma è particolarmente indicata per studi dettagliati, in scala 1:25.000-1:50.000. Si è proposta qui una metodologia applicabile a scala minore (provinciale-regionale), che utilizza strati informativi che possono essere di diversa provenienza e nella quasi totalità dei casi sono già disponibili presso l’ISTAT, nell’ambito dei Piani di tutela delle acque (Carte di Vulnerabilità intrinseca all’inquinamento) o in progetti nazionali e internazionali (es. il Corine Land Cover del progetto Image & Corine Land Cover 2000, portato avanti dall’APAT, oggi ISPRA). La metodologia è basata sull’uso dei geo-indicatori. I geo-indicatori individuati quali utili ai fini della definizione del rischio di l’inquinamento da nitrati delle falde, corrispondenti ad altrettanti tematismi di base, vengono pesati in maniera differenziata e quindi sovrapposti secondo criteri di tipo algebrico. La carta del rischio di inquinamento deriva dalla sovrapposizione pesata di tre carte tematiche di base: la carta di contaminazione potenziale da nitrato (PNC), la carta di vulnerabilità all’inquinamento delle falde (GwVu) e il valore socio-economico delle acque sotterranee (GwVa). In conclusione, la semplicità delle procedure seguite e la buona coincidenza delle carte risultanti con la contaminazione in atto confermano la validità del metodo in aree a scala medio-piccola, laddove non è possibile adottare metodologie di maggiore dettaglio.

L’obiettivo del lavoro è stato quello di analizzare le comunità microbiche in acquiferi caratterizzati da differenti peculiarità idrochimiche (acque oligominerali fredde; acque saline ed ipersaline fredde; acque saline calde) e da differenti fattori di condizionamento del circuito delle acque sotterranee. Ciò al fine ultimo di verificare sperimentalmente se le suddette comunità possono essere utilizzate efficacemente come nuovi traccianti naturali per studiare alcune dinamiche idrogeologiche in contesti a differente grado di complessità. L’obiettivo è stato conseguito mediante l’utilizzo di due differenti tecniche di fingerprinting genetico: DGGE e T-RFLP. La DGGE permette di risolvere, separare frammenti di DNA della stessa dimensione, basandosi esclusivamente sulle differenze nella sequenza nucleotidica. La T-RFLP è basata sulla digestione con endonucleasi di restrizione di prodotti di PCR; uno o entrambi i primers utilizzati sono legati ad una molecola fluorescente che permette di rilevare, mediante elettroforesi capillare, solo la presenza del frammento di restrizione terminale. I risultati principali conseguiti nel corso del dottorato possono essere sintetizzati come segue. All’interno degli ambienti acquatici analizzati è stata riscontrata la presenza di comunità microbiche “sito-specifiche”, piuttosto che “sistema-specifiche”, ed il carattere “sito-specifico” di tali comunità è apparso fortemente influenzato anche da fattori ambientali arealmente poco rappresentativi nell’ambito dei sistemi acquiferi esaminati. Ciò porta a ritenere che, contrariamente a quanto riportato nella recente letteratura, non esista necessariamente un’unica comunità microbica autoctona acquatica all’interno di sistemi naturali che possono essere considerati un “unicum” dal punto di vista idrogeologico. Dal punto di vista metodologico è emerso che l’attesa frammentazione e diversificazione delle comunità microbiche all’interno di un sistema acquatico può essere accertata e caratterizzata soprattutto mediante il prelievo di campioni in punti ubicati anche all’interno del sistema stesso e non esclusivamente presso il collettore principale (ad esempio, una sorgente) del corpo idrico sotterraneo. The aim of the research was to characterize microbial communities in aquifers with different hydrochemical properties (oligomineral cold waters; saline and hypersaline cold waters; saline hot waters) and different factors affecting the hydrogeological behaviour of the aquifer systems. The goal of the work was to experimentally verify if microbial communitites can be used as new effective natural tracers to analyze hydrogeological phenomena within different aquifer systems, characterized by different degrees of complexity. Two fingerprinting techniques have been used: DGGE and T-RFLP. DGGE is based on the separation of PCR amplicons of the same size but with different sequences. T-RFLP is based on the digestion with restriction endonucleases of PCR products: one or both the primers used in the PCR reaction are labeled with a fluorescent dye which allow to detect, through capillary electrophoresis, only the presence of the terminal restriction fragment. The main results obtained can be summerized as follows. In the aquatic environments analyzed, “site-specific” microbial communities were detected, instead of “system-specific” communities. The character “site-specific” of these communities is strongly influenced even by environmental factors little representative in the general context of the aquifers examined. Differently from the existing knowledge, this leads to the possible absence of single autochtonous microbial communities also in natural systems that can be considered as an “unicum” from a hydrogeological point of view. From a methodological point of view, the fragmentation and diversification of microbial communities in an aquatic system can be determined and characterized especially sampling at different points inside the system itself and not solely at the principal collector (for example, a spring) of the groundwater system. Dottorato di ricerca in Ambiente e Territorio (XXII ciclo)

I Monti Lattari sono estremamente interessanti sotto il profilo idrogeologico per i seguenti motivi: - presenza di un contesto geomorfologico-strutturale che ha condizionato lo sviluppo del reticolo carsico; - deflusso delle acque sotterranee verso sorgenti di notevole portata (circa 2 m3/s in totale), verso la Piana del Sarno, per travaso sotterraneo, e verso mare; - presenza di sorgenti “in quota” alimentate da falde sospese superficiali. L'analisi degli effetti del cambiamento climatico sulle risorse idriche sotterranee dei monti Lattari è stata sviluppata utilizzando una lunga serie di dati climatici. La prima parte di tale serie, dal 1951 al 1999, include i dati acquisiti dalle stazioni meccaniche (non più operanti) della rete storica, la cui densità spaziale è bassa, ma che fornisce un insieme di dati molto grande e continuo. La seconda parte dei dati proviene dalla nuova rete di monitoraggio, che acquisisce i dati in tempo reale ed è pienamente operativa a partire dal 2000. Tale nuova rete è molto meglio distribuita sul territorio, ma attualmente conta su un piccolo insieme di dati. In conclusione l’analisi svolta ha evidenziato che dal 1980 al 1999 le precipitazioni nei Monti Lattari sono diminuite del 20%, mentre si è avuto un evidente incremento delle temperature, in media di 0.4 - 0.5 °C. Tutto ciò ha portato ad una forte diminuzione dell’infiltrazione media che dalla fine degli anni 1980 al 1999 risulta diminuita del 39% (circa 1,6 m3/s). La situazione sembra meno critica per il periodo 2000–2008, ma la serie di dati è troppo breve e la distribuzione delle stazioni climatiche è cambiata.

Sin dal 1990 le concentrazioni di nitrati nelle acque sotterranee nella zona di Acerra (Piana Campana) sono molto elevate e attualmente superano di gran lunga i limiti previsti dalla legislazione italiana e comunitaria. In questo lavoro sono stati utilizzati due differenti approcci per individuare l’origine dei nitrati nelle acque sotterranee. In primo luogo è stato valutato il rischio di inquinamento da nitrati nelle acque sotterranee sovrapponendo i tematismi relativi alla vulnerabilità e alla pericolosità. Per la vulnerabilità si è fatto riferimento al sistema parametrico SINTACS. La pericolosità è stata stimata mediante i modelli parametrici IPNOA (Indice di Pericolo da Nitrati di Origine Agricola) e IPNOC (Indice di Pericolo da Nitrati di Origine Civile), che considera il carico dovuto alle perdite fognarie e agli scarichi non allacciati ai sistemi fognari. Sempre al fine di individuare l’origine degli elevati contenuti in NO3 è stato effettuato uno studio isotopico e si sono considerati i rapporti 15N/14N e 18O/16O. Il confronto tra le due carte del Rischio Potenziale redatte secondo le metodologie IPNOA ed IPNOC e i risultati dell'analisi isotopica, talora in buon accordo con le indicazioni di rischio emerse dalle carte realizzate, incoraggiano a proseguire nella sperimentazione dei suddetti modelli parametrici per l’identificazione, a scala mediopiccola, dell’origine dei nitrati nelle falde.

The aim of the present work is to improve the study of hydrogeochemistry and hydrogeology in a strongly industrialized area, where two plumes of organic chloride solvents have been developing since1970. The reference area width (400 km2) allows to include the contaminant sources and to analyze the current trend of pollution events and their influence and effects on water quality. The data for this study have been released by several companies and institutions and have been processed through a three-steps procedure. The first step concerns the collection of analytical data for the hydrogeochemical characterization and the piezometric data elaboration; the second step concerns the three dimensional elaboration of stratigraphic data to map the lithological heterogeneity; the last step is dedicated to groundwater flow and pollutant transport modelling. The results allow to characterize the site from an hydrogeological and hydrochemical point of view, suggesting an hypothesis to explain the contamination path and a possible emergency intervention to protect the wells of the Novara pumping plant. In the future obtained results will be verifird by extending the simulated area and by taking into account the degradation products, which will be expressly monitored on the site.

This work applies deterministic and probabilistic methodology to the analysis of health risk of a contaminated site. The risks we have calculated are both cancerogenous and no-cancerogenous. The area we studied was formerly used for chemical industry, and is called “Pertusola South Crotone”. Due to its high concentrations of heavy metals it has been declared “area of national interest”. The receptors we have considered are adults, children and workers. As point where the target is exposed to the contamination we have taken the coast line. The contaminants that were considered are As, Cd y Zn. A mathematical model is utilized for the simulation of destination and transportation of contaminants from the point of origin of the contamination to that of exposition. The methodology of risk analysis is applied in direct and inverse way. The direct calculation allows the estimate of health risk to which the target is exposed in presence of a strong contamination. The inverse calculation makes possible to determine the maximum acceptable contamination of the target, compatible with an acceptable level of risk. The deterministic methodology has been used to calculate the RME and MLE values. The probabilistic one (based on Monte Carlo method) has been used to calculate the estimated average value, UCL 95%, UCL 99%. If the exposition rate RME is considered and deterministic and probabilistic results are compared, one obtains an overestimate of the risk in the case of the deterministic values. The probabilistic calculation allows to fulfil less conservative remediation objectives. This leads to a lower cost of the remediation work. From the uncertainty and sensitivity analysis one finds that toxicological factors contribute to the risk equation more than hydrogeological factors. Departamento de Física, Doctorado de Investigación en Física, Ciclo XXI a.a. 2008-2009 Università della Calabria

Nella nota viene esaminato il flusso radiale verso pozzi con profilo di conduttività idraulica variabile in modo deterministico in direzione verticale; ciò per tener conto, seppur in modo semplificato, della diminuzione della conduttività idraulica con la profondità che sovente si verifica nei mezzi geologici naturali, ad esempio nelle rocce intensamente fratturate. Una soluzione analitica per l’abbassamento piezometrico in funzione del tempo e della coordinata radiale è ricavata mediante la trasformata di Boltzmann. In particolare vengono esaminate tre leggi di variazione: lineare, quadratica ed exponenziale. I risultati sono presentati sotto forma di funzioni di pozzo adimensionali. Per elevati valori temporali, la funzione di pozzo si presenta lineare in coordinate semilogaritmiche per tutti i profili di conduttività esaminati, in analogia alle curve di Jacob per acquiferi omogenei. Le curve degli abbassamenti e le corrispondenti funzioni di pozzo derivate nei diversi casi presentano differenze significative tra loro, nonché con il caso omogeneo, evidenziando l’impatto dell’eterogeneità del mezzo. I risultati ottenuti possono risultare utili nell’interpretazione delle prove di pompaggio in acquiferi eterogenei.

Il moto di fluidi non-Newtoniani in mezzi porosi riveste importanza in diversi settori dell’ingegneria. Nella presente nota si estendono precedenti risultati di letteratura, analizzando il moto in pressione generato dal prelievo di una portata fluida in un dominio poroso infinito con geometria piana. Per l’equazione del moto, si adotta una legge di Darcy modificata. Il problema matematico viene risolto mediante l’adozione di una variabile auto-simile, che consente la derivazione di una soluzione in forma chiusa per due condizioni di prelievo nell’origine: pressione costante o portata decrescente nel tempo con legge assegnata. Per un fluido pseudoplastico, si evidenzia la presenza di un fronte di (de)pressione che si propaga con velocità finita entro l’acquifero. La distribuzione di pressione si ottiene in forma chiusa per alcuni valori dell’esponente della legge del moto. Tutti i risultati sono presentati in forma dimensionale; essi evidenziano una dipendenza dall’esponente della legge del moto, dalla porosità e da un parametro adimensionale di comprimibilità del fluido. A parità di altre condizioni, il fronte di pressione avanza più lentamente per fluidi maggiormente pseudoplastici e comprimibili; viceversa avviene per fluidi poco comprimibili o quasi-Newtoniani; nel caso limite di fluido incomprimibile o Newtoniano, la velocità di propagazione diviene infinita. I risultati sono facilmente estendibili al caso di iniezione entro il dominio.