Arsenico naturale e analisi idrogeochimica delle acque dell'Alta Valtellina

Il lavoro di tesi si basa sull'analisi idrogeochimica delle acqua dell'Alta Valtellina. L'area oggetto di studio ricade nel dominio Austroalpino medio e superiore ed ha una struttura a falde, le cui unità strutturali sono: zona a scaglie Umbrail – Chavalatsch, unità de Quattervals, falda Ortles, falda Campo, falda Languard.L'analisi principale ha riguardato la concentrazione di arsenico poiché questa risulta essere superiore al limite consentito dalla legge, portato, nel 1993, da 50 a 10 µg/l. In Italia, la contaminazione da arsenico riguarda 128 comuni, ed il problema è noto in provincia di Sondrio dove l'8% del sistema idrico risulta contaminato (ARPA Sondrio). In Alta Valtellina si trovano concentrazioni di arsenico fino a 238 µg/l.L'arsenico è un elemento mobile che crea facilmente legami con altri elementi, ha una stabilità chimica molto bassa ed è quindi soggetto più frequentemente a fenomeni di degradazione chimica e fisica. Importante è la distinzione tra i diversi stati di ossidazione dell'arsenico, in particolare tra As (III) e As (V) in quanto il primo è cinquanta volta più tossico rispetto al secondo; As (III) è stabile in condizioni riducenti, As (V) in condizioni ossidanti. Tale elemento è presente nelle acque come ossianione, la cui concentrazione dipende dalla fonte di arsenico, dalle condizioni geochimiche locali e dall'interazione tra acqua e roccia. L'arsenico si trova in minerali come arsenopirite, realgar, orpimento e anche in solfuri come pirite e calcopirite; si ritrova anche associato a ossidi e idrossidi metallici. Durante il lavoro di tesi ho effettuato diverse analisi. La prima riguarda i dati storici di sorgenti, fontane e pozzi forniti dall'Asl di Bormio (dal 1991 al 2012) La seconda analisi riguarda i dati raccolti durante le quattro campagne di campionamento tra giugno 2012 e settembre 2013. Durante le campagne ho preso campioni di acque di sorgenti, pozzi e corpi idrici superficiali; ho raccolto anche campioni per l'analisi totale in roccia e per le analisi isotopiche. Durante la prima campagna sono stati raccolti campioni per più di 100 sorgenti; questi sono stati ridotti suddividendo la zona in 10 cluster (Bagni Vecchi, Confinale, Cavallaro, Grossina, Rocca, Vezzola, Ponte dell'Alpe, San Martino, Fochin, Pontalto), ognuno basato su contenuto di arsenico, posizione geografica e litologia. Nell'ultima campagna è stata effettuatala speciazione dell'arsenico, attraverso l'uso di cartucce e siringhe con il metodo di Meng et al. (2008.Ho anche distinto tra due gruppi di sorgenti, quelle termali e quelle fredde. Le sorgenti fredde hanno tempi di circolazione brevi (alto contenuto di trizio) con quota di ricarica prossima alla quota di emergenza. Le sorgenti termali hanno tempi di circolazione lunga (basso contenuto di trizio) e profonda con quota di ricarica molto distante rispetto alla quota di emergenza. L'unica sorgente con caratteristiche intermedie è Bocche d'Adda; questo è dovuta al fatto che la sorgente ha caratteristiche carsiche.Gli ioni che si trovano maggiormente disciolti in acqua sono in ordine di abbondanza Ca2+, Mg2+, K+, Na-, Cl2-. Questi derivano da minerali quali plagioclasio miche e feldspati che costituiscono filladi, micascsiti a clorite e sericite, che sono presenti nell'area. Per le sorgenti termali ho trovato alte concentrazioni di SO4 derivanti dal contatto con rocce dolomitiche, per la presenza di gesso e anidrite e per l'interazione della fase vapore con gli acquiferi superficiali con conseguente sublimazione e precipitazione delle zolfo elementare [Webster and Nordstrom, 2003]. Cationi ed anioni non mostrano nessuna variazione stagionale e nessun significativo particolare trend rispetto alle precipitazioni, variabili durante le diverse stagioni. I grafici di probabilità mostrano come gli ioni che variano la loro distribuzione durante l'anno sono Ca2+, Mg2+ e As e ciò è dovuto a una maggiore /minore dissoluzione.La litologia influenza il tipo di acqua molto limitatamente in quanto si ritrovano i diversi tipi di acque associati indipendentemente alle diverse litologie; il tipo d'acqua dominante è Ca – HCO3 – SO4 e, nelle sorgenti termali, Ca – Mg – SO4.Le interpolazioni dei diversi ioni risultano inefficaci per gli anni 1991 – 2012 in quanto sono presenti pochi dati; per i dati dell'anno idrologico, si osservano alte concentrazioni di tutti gli elementi chimici nell'intorno del cluster dei Bagni Vecchi e concentrazioni nella media negli altri cluster; per l'arsenico, le principali zone evidenziate dall'interpolazione sono Confinale, Grossina e Cavallaro in quanto hanno sorgenti con valori elevati di questo elemento. Le sorgenti, che negli anni 1991 – 2012 risultano avere concentrazioni di arsenico al di sopra del limite di legge, mantengono questa caratteristica anche durante l'anno idrologico. Inoltre, la speciazione dell'arsenico ha mostrato come le sorgenti fredde abbiano una prevalenza di As (V) e le sorgenti termali di As(III).