RENDICONTI DELL..... SOCIETÀ. ITAl.,lANA DI MINERALOGIA E PETI!.OLOGIA, 1985, VoI. ~O, pp. 333·339

Distribuzione degli elementi in tracciain alcune acque naturali della Sicilia

ENNIO GHIARA, ROBERTO GRAGNANI, SANDRO TORCINIENEA. PAS-SCAMB _ Lab. di Geochimica Ambientale, S. Maria di Galeria, 00060 Roma

RIASSUNTO. - E. stata studiata la distribuzionedegli elementi in traccia in alcuni importanti acqui­feri e acque superficiali della Sicilia, corrispondentia un'ampia gamma di situazioni idrogeologiche.

L'analisi dei costituenti maggiori, minori ed intraccia ha permesso di evidenziare i principali pto­cessi geochimici in atto nelle aree investigate.

I tenori di Pb, Cu, Zn, Cd, Cr, V, Hg e Cosono risuhati piuttosto bassi e non sono stateosservate differenze significative nei diversi contestiidrogeologici esaminati. I bassi tenori degli elementiin traccia confermano l'assenza di importanti pro­cessi di inquinamento nelle aree studiate.

I tenori di As, Mo e Ni hanno mostrato, purnei limiti della normalità, una maggiore variabilità.Queste variazioni sono, in alcuni casi, da metterein relazione alla particolare situazione litologica e/oidrologica. I tenori più elevati di arsenico corrispon·dono alle acque che hanno avuto una interazionepiù inlensa con le rocce; mentre quelli più elevatiin molibdeno sono stati riscontrati nelle acque chehanno lisciviato le vulcaniti etnee.

Pa,olt chiave: elementi in traccia, composizionechimica, intef1lZione acqua·roccia, acque termali,idrogeochimica.

TRACE ELEMENT DISTRIBUTION IN THENAnJRAL WATERS FROM SICILY REGION

ABSTItACT. - The distribution of trace dcmenlSin some important aquifers and surfaces Wl\tet'Sof Sicily oorresponding to a widespread area ofdifferent hydrogeological and geological situationshas been carried out.

Thc analy:scs of maior, minor and trace constituentshave enabled us lO point Out the main geochemicalprocesses existing in the investigated areas.

The contents of Pb, Cu, Zn, Cd, Cr, V, Hg e Coresull IO be rather low and significant differenceshave not been observed in the different hydro­geological examincd situalions. The low contentsof trace elements oonfirm the absence of importantpollution proces:scs in the studied areas. The contentsof As, Mo and Ni have pointcd out, just withinthe limits ol normality a major variability. Thesevarialions in some ca:scs are relatcd to particularlithological and/or hydrological situations. The high

content of Arsenic eorresponds to waters, whichhave had a more intense inteNlClion with rocks,whereas the high contem of Mo is due CO the1caching of Mc. Etna vokanites.

Key WO,di: trace e1ement, chemical composilion,w3ter-rock interaetion, thermal water, hydrogeo­chcmistry.

Introduzione

È stato affrontato lo studio della distri·buzione degli elementi in traccia, tossici es­senziali e critici in alcuni acquiferi e acquesuperficiali della Sicilia corrispondenti adun'ampia gamma di situazioni idrogeologiche.

Questo lavoro s'inquadra in un program­ma di ricerca, sviluppato da diversi anni dalLaboratorio di Geochimica Ambientale del­l'ENEA che ha lo scopo di fornire un quadrodi riferimemo sui livelli e sulle modalitàdi circolazione degli elementi in traccia im­porranti dal punto di vista tossicologico enutrizionale, nei diversi contesti ambientali.

Sono già state studiate nl,lmerose aree ita­liane (BRaNDI er aL, 1983; DALL'AGLIO etal., 1983; DALL'AGLIO e GRAGNANI, 1983)corrispondenti a differenti situazioni litolo­giche, idrologiche, climatiche e grado di con­taminazione.

I dati qui ottenuti arricchiscono le cono­scenze sino ad ora acquisite e risultano fon­damen!ali per valutare correttamente gli ap­porti antropogenici da quelli che competonoa normali processi naturali.

Per l'inquadramento geologico, idrologicoe geochimico di alcune sorgenti studiate sirimanda a DALL'AGLIO e TEDESCO (1958),CARAPEZZA et al. (1977), ALAIMO et al.(l978i e BADALAMENTI et al. (1982).

E. GHIARA, R. GRAGNANI, S. TORCU'H

TABELLA 1

Schema delle procedure analitiche adottate - Analytical procedure scheme

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~IESTR"ZIQ/lE IH P"SE ACOIIOS.. '" PROVETT....CCIIIHTA 01 :

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E~ENCO ASEp..R.lZI<WZ FASE ACOIIOSA

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Scansione della emissione di fiamma

Ass. At. fiamma o ICP

Torbidimetria

Spettrofotomctria saluz. bleu diMa o Autoanalyzer

Spettrofot. saluz. 1·1' diantrimideo AUloanalyzer

Elettrodo specifico o Spemofot.saluz. Alizarin compI.

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Fç, Mn

Elettrodo specifico o AutoanalyzerAutoonalyzerSeparazione resine e fluorimetriaDel. ""'Rn in equilibrio mediantescintillazioncEleltrodeposizione e speltrom. alfaEstraz. AsH" conco As in saluz.iodio e FGSAAEstraz. ossichinolina in CHo.., rie·straz. acqua e FGSAA O diretta­mente in FGSAA

1\-letodoIogie analitiche

Lo schema delle procedure analitiche im­piegate per l'analisi dei costituenti maggiori,minori e in traccia nelle acque è riportatonella tab. 1.

Alcune operazioni analitiche, come la de­terminazione del pH, Eh, Condo E., HCOa,Rn e l'estrazione-preconcentrazione mediantecomplessanti organici degli elementi in trac­cia vengono effettuati direttamente sul postodi campionamento.

Vengono in questo modo evitati sia al­cuni rischi di contaminazione che .quelli do­vuti agli adsorbimenti sulle pareti delle bot­tiglie usate per la conservazione del cam­pione. L'estrazione-<:oncentrazione con com­plessanti organici permette anche di evitarel'interferenza delle matrici durante l'analisiin fornetto di grafite.

Le procedure complete sono riportate daBRONDI et al. (1984).

DISTRIBUZIONE DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA ETC. 335

o 50 Kmo o

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O I>OZZI •• ACOUUlOTTO

Rogo..

'", o4'0 Calonlo

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Fig. l - Mappa di campionamento. - Sampling mal'.

Presentazione e discu!I!lione dei risuhali

I campioni esaminati (6g. 1) provengonoda due sorgenti a media e bassa termalità(Terme Salinutine e Montevago), da ottosorgenti fredde, dall'acquedotto di Caltanis­setta, da due acquiferi raggiunti con pozzi edai fiumi Belice, Pbtani, Simeto e Mela.

Nella tabella 2 sono riportati i risul­tati analitici.

Nella fig. 2 è riportato il diagramma c1as­sificativo delle acque, ottenutO dai rapportipercentuali dei principali cationi e anioni.

I campioni esaminati cadono in tre deiquattro gruppi definiti da questo tipo diclassificazione e cioè acque a:

cloruri-solfati-alcalini;solfati-cloruri-alcalino terrosi;bicarbonati-alcalino terrosi.

Ciò sottolinea l'esistenza di una gammadi processi che vanno ad esempio, da unaincipiente interazione acqua-rocce (camp.15459-66,73) alla liseiviazione, più o menoaccentuata, di formazioni evaporitiche (camp.

TABELLA 2Com posizione chimica delle acque esaminate - Chemical composition 01 waters

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336 E. GHIARA, R. GRAGNANI, S. TORCINI

Fig. 2. - Diagramma dassificlItivo delle acque..• sorgenti; .... fiumi; O pozzi; * acquedotti; *marco

- Chemical classificalion of walers..• springs;.... rivers; O wells; lf aquooucts; * sell.

15461-63-64-68) al miscelamento con l'acquadi mare (camp. 15460-69-75).

Una auenzione particolare meritano le di­stribuzioni di alcuni elementi minori ed intraccia capaci di evidenziare i principali pro­cessi geochimici che controllano la circola­zione degli elementi nelle acque studiate.

Il diagramma di correlazione CI-B (fig . .»permette di evidenziare in maniera moltonetta i campioni che hanno subito una conta·

minazione con acqua di mare (15469-75) o-hanno lisdviato in maniera più accentuata leformazioni evaporitiche, come ad esempio ilfiume Platani. Per questi campioni il rap­pono BICI è simile a quello dell'acqua dimare e inferiore a quello medio riscontratonei campioni esaminati. Il campione delleterme Selinutine nonostante gli evidenti mi­scelamenti con le acque di mare risulta arric­chito in B rispetto a quest'ultima a causadella elevata mobilità geochimica di questoelemento soprattutto nei sistemi termali.

Fig. 3. Diagrammi di correlazione Cl-B.• sorgenti; '" fiumi; O pozzi; ". acquedotti; * mare.

- CI·B oorrelation. • springs; '" riven;;O wells; ". aquooucls; * sea.

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TABELLA 3Tenori degli clementi in traccia Trace elemenl contenls

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DISTRIBUZIONE DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA ETC. 337

Fig. 4. _ Diagrammi di çorreiazione Rb-Li. ­• sorgenti; ... fiumi; O pozzi; *- acquedolli; * mare.

_ Rb-Li çorre1ation. • spdngs; ... rivers;O wells; *- aqueducts; * sea.

I tenori relativamente elevati di Li e Rhdi alcuni campioni sottolineano che lo scam­bio acqua-roccia è stato intenso.

La 6g. 4, che riporta il diagramma dicorrelazione Rb-Li, permette di evidenziarele acque che hanno lisciviato le vulcanitidell'Etna; queste acque presentano tenori inrubidio molto più elevati rispetto a quelli diIitio. Ciò è da imputare non tanto a un piùelevato tenore del Rb delle vulcaniti dell'Etna(CRISTOFOLINI et aL, 1981), rispetto alle al·tre formazioni presenti neHe aree studiate, maal fatto che questo elemento può arricchirsinella parte vetrosa delle vulcaniti e quindiessere più facilmente lisciviahile.vicino a quello del mare, in accordo con l'ab­vicino a quello del mare in accordo con l'ah­bondante presenza di formazioni della seriegessoso--so16fera in questo bacino.

La 6g. 5, che riporta il diagramma di cor­relazione Ca-Sr, mostra che i due elementisono ben' correlati a causa del loro similecomportamento geochimico. Il campione15460, delle Terme Selinutine, si discostadall'andamento generale a causa dei processitermali in atto in questa sorgente. Più pro­blematico appare il comportamento del cam­pione 15468, proveniente da un pozzo utiliz­zato in passato per l'acquedotto di Caltanis­setta, che' per la peculiarità di altri caratteri(tenori relativamente alti di NH4, Sr e Li)potrebbe essere attribuito a intensa interazio-

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Fig, 5. - Diagrammi di conelazione Ca·Sr.• sorgenti; ... fiumi; O pozzi; ~ acquedotri; * mare.

- Ca-Sr corre1ation. • springs; ... riversòO wdls; * aqueducts; * sell.

ne tra acque e le formazioni sedimentariepresenti nell'area.

Nella tab. 3 sono riportati i risultati anali­tici degli elementi in traccia esaminati.

I tenori di Pb, Cu, Zn, Cd, Cr, V, Hg eCo, se si escludono alcuni pozzi in cui sisono riscontrati elevati tenori di Zn, dovutialla contaminazione del sistema di adduzio­ne, sono risultati piuttostO bassi e non sonostate osservate differenze signi6cative nei di­versi contesti idrogeologici considerati. Ibassi tenori riscontrati anche nelle acquesuperficiali mettono in evidenza l'assenza diimponanti processi d'inquinamento nelle ac­que studiate.

I tenori di As, Mo e Ni hanno mostrato,pur nei limiti della normalità, una maggiorevariabilità. La fig. 6 riporta gli istogrammidi frequenza di questi tre elementi.

Per il Ni la distribuzione dei tenori nonappare legata a nessuna delle peculiari carat­teristiche litologiche e geochimiche preceden­temente evidenziate.

I tenori più elevati di arsenico corrispon­dono in ptlma approssimazione alle acque

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338 E. CHIARA, R. CRAGNANI, S. TORCINI

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Fig. 6. - Istogrammi di frequenza per Mo, Ni e As.

- Hislograms of As, Ni and Mo.

che hanno avuto uno scambio più intensocon le rocce. Le Terme Selinutine da questopunto di vista costituiscono una apparenteeccezione, in quanto pur avendo l'arsenicouna media mobilità geochimica nelle acquetermali, la presenza di un elevato contenutodi ferro può produrre una coprecipitazionedell'arsenico nel passaggio da Fe H a Fe~H.

I tenori più elevati di molibdeno sonostati riscontrati nelle acque che hanno lisci­viato le vulcaniti dell'Etna. Ciò potrebbeessere attribuito a una maggiore disponibilitàdi questo elemento nelle formazioni consi-derate. .

Conclusioni

Per giungere a una corretta valutazione

dell'impatto ambientale delle attività umaneè indispensabile sia una conoscenza appro­fondita dei differenti comparti ambientali,che una definizione qualitativa e quantitativadei flussi degli elementi e composti tossiciverso l'ambiente.

Queste conoscenze approfondite possonoessere acquisite soltanto attraverso ricerchemultidisciplinari, in grado di fornire un qua­dro completo delle relazioni ed interconnes­sioni esistenti tra le diverse sfere geochi­miche.

In questo contesto sia la conoscenza deilivelli in situazioni indisturbate che le mo­dalità di circolazione degli elementi in tracCianelle acque risultano indispensabili per giun­gere ad una corretta valutazione dell'impattodi diverse attività antropiche sull'ambiente.

Lo studio preliminare sulla distribuzionedegli elementi in traccia nelle acque dellaSicilia, assodato allo studio geochimico com­pleto, ha permesso di approfondire le cono­scenze sui livelli degli elementi in tracciache competono a differenti situazioni idro­geologiche e geochimiche.

l caratteri delle acque esaminate corrispon­dono a situazioni che vanno dall'incipienteinterazione con le rocce al miscelamento conl'acqua di mare, alla lisciviazione delle for·mazioni evaporitiche, allo scambio acqua­roccia in condizioni di medio-bassa termaHtà.

I tenori di Pb, Ca, Zn, Cd, Cr, V, Hg eCo sono risultati piuttosto bassi a confermache le acque esaminate non sono affette daevidenti processi di inquinamento.

I tenori relativamente elevati di As eMo sono da attribuire ai processi naturali.Per l'arsenico ciò è dovuto ad intenso scam­bio con le rocce, mentre per il molibdenoalla lisciviazione delle vulcaniti etnee.

Ringraziame1lli. - Gli autori ringraziano vivamenteil Prof. M. DALL'AGLIO per i preziosi consigli rice·vuti nel portare avanti questo lavoro, e per la let·tura critica del manoscrillO.

Lavoro svolto nell'ambito della panecipazioneitaliana al programma di azione indirena (1980­1984) della CEE. Contratto n. ENV-707.

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