GEOCHIMICA


L'attività dello scrivente si è focalizzata prevalentemente sull'analisi dei dati e sul lavoro di campagna. Tale procedura ha consentito di incrementare sensibilmente le notizie esistenti sulla distribuzione di metalli e metalloidi nel territorio sardo. Per l'elaborazione dei dati sono stati valutati ed applicati i più recenti software presenti attualmente sul mercato che, integrati con software assolutamente originali progettati dallo scrivente, anche in collaborazione (Mazzella A., Valera P., 2002; Mazzella A., Valera P., 2004; Mazzella A., Valera P., 2004; P. Valera, 2005), hanno permesso sia l'elaborazione dell'elevata quantità dei dati raccolti, sia di rendere di facile lettura gli elaborati grafici finali. Il lavoro è stato sviluppato, inizialmente, sull'analisi dei dati esistenti, attraverso una raccolta, organizzazione ed elaborazione dei dati provenienti da campionamenti effettuati negli ultimi 30 anni ed eseguiti prevalentemente per ricerca mineraria, trascurando, quindi, le aree considerate a bassa potenzialità. Questo fatto ha reso necessario integrare i dati esistenti con una nuova campionatura, al momento in fase finale di esecuzione, di quelle aree che risultavano prive di notizie. Tali aree si sono rivelate spesso di difficile accesso, per cui si è dovuto impiegare più tempo di quanto inizialmente preventivato per la raccolta dei campioni.
Per questa fase del lavoro, il territorio è stato suddiviso in maglie regolari le cui celle hanno dimensioni di circa 5 km2, come previsto dal progetto International Geochemical Mapping - Italy (IGM - Italy). Lo scrivente è stato parte attiva di questa nuova campionatura:

  1. con la progettazione della nuova campionatura;
  2. con il lavoro di prelievo in campagna dei campioni;
  3. con il lavoro di preparazione dei campioni;
  4. con l'informatizzazione degli stessi attraverso l'inserimento delle caratteristiche di ogni singolo campione, del sito di prelevamento e del risultato delle analisi chimiche, nel database;
  5. con l'elaborazione e restituzione dei dati con l'ausilio del database informatico realizzato appositamente;
  6. con l'elaborazione grafica dei risultati, ottenuta anche grazie ai software realizzati.


I campioni sono stati essiccati, setacciati, quartati e macinati. Il residuo della quartatura è stato conservato nell'apposito archivio per eventuali studi successivi. Negli ultimi 5 anni sono stati prelevati oltre 2400 campioni, di tipo stream sediments e in minor misura suoli e rocce. Come in passato, per ciascun campione prelevato, si è provveduto alla compilazione ed informatizzazione di una scheda contenente tutte le informazioni del sito di campionamento e del campione stesso. Le analisi chimiche sono state quindi inserite nel database generale. Attualmente il database dei campioni stream della Sardegna è composto da oltre 33000 campioni, tutti georeferenziati. La maggior parte di questi derivano dalle 12 campagne di prospezione geochimica effettuate in Sardegna, a partire dagli anni '70, allo scopo di individuare nuovi adunamenti utili, a cui si aggiungono i dati relativi a campioni
stream sediments prelevati negli ultimi anni dall'Università degli Studi di Cagliari e dal CNR nell'ambito delle loro ricerche e i dati relativi a campioni stream sediments prelevati da ricercatori di altri Atenei. Tutti i materiali erano stati analizzati, a seconda della prospezione, per un numero variabile di elementi, con un minimo di 4 ed un massimo di 60 elementi.
Un primo risultato di questo lavoro è identificabile con la prima serie di carte geochimiche della Sardegna (Marcello A., Pretti S., Valera P., 2003), in scala 1:250.000, realizzate nell'ambito di una ricerca ex 40%, per le quali sono stati utilizzati solo i dati relativi ai sedimenti fluviali (stream sediments), per un totale di circa 31.000 campioni. Queste carte costituiscono una prima "fotografia geochimica", seppure parziale, del territorio sardo. Infatti, nonostante la notevole estensione delle aree ancora prive di campioni al momento della pubblicazione, soprattutto nella parte settentrionale del territorio, lo studio rappresenta un valido strumento per l'analisi ambientale dal punto di vista geochimico. Per la realizzazione delle carte è stata utilizzata una metodologia informatica che rappresenta l'evoluzione più aggiornata in questo campo. Tale livello d'accuratezza è stato raggiunto solo dopo un complesso lavoro d'analisi e calibrazioni del software utilizzato, che doveva essere idoneo alla gestione della rilevante mole di dati e delle numerose analisi da effettuare. Gli elementi considerati da questa prima stesura sono così distribuiti:
Foglio Cagliari: As, Cd, Co, Cr, Pb, V;
Foglio Nuoro: As, Cd, Co, Cr, Hg, Pb, Se, V;
Foglio Sassari: As, Co, Cr, Pb, V.
Per diversi motivi, non ultimo la sempre più esigua disponibilità di risorse finanziarie, non è stato ancora possibile effettuare una verifica per alcuni elementi, come Mo, Sb e Sn, che avevano presentato, durante la prima fase di trattamento dei dati per renderli compatibili con il software di elaborazione finale, alcune complicazioni dovute all'attendibilità delle analisi eseguite in passato per le varie campagne di prospezione ed ai diversi detection limits (dl) adottati. Tali complicazioni saranno risolte non appena sarà possibile effettuare un'ulteriore analisi sugli stessi campioni, di cui esistono i testimoni.
Qui di seguito è riportato, in percentuale, lo stato di avanzamento dei lavori di campionamento ed analisi riferiti al momento dell'elaborazione delle carte pubblicate nel 2003 (tabella 1). Come visualizzato in tabella, la Sardegna è coperta analiticamente per circa il 50% solo per tre elementi, mentre altri, di cui alcuni di innegabile peso ambientale come l'Hg, sono presenti in percentuali irrisorie, se non addirittura assenti come nel caso dell'antimonio. Le cause di questi gap sono da riferire alla varietà di elementi analizzati durante le varie campagne di campionamento svolte in passato e dalla limitatezza degli strumenti che venivano allora utilizzati a scapito della qualità delle analisi stesse. Fortunatamente, durante la campagna più importante realizzata in Sardegna, denominata "Prospezione Geochimica Strategica della Sardegna", per la quale furono prelevati circa 20.000 campioni, fu realizzato un archivio in cui sono tuttora conservati i testimoni dei campioni. Questi ultimi si potrebbero riutilizzare per ottenere dati nuovi e valori più affidabili degli elementi che hanno una particolare valenza ambientale, come del resto è stato già fatto, in minima parte, durante l'esecuzione di altri studi. Ma per rianalizzare una tale mole di campioni e per portare a termine l'analisi del territorio, sarebbero necessari finanziamenti che, almeno in questo momento, non sono facilmente reperibili.

                         Tabella 1: Percentuale delle aree campionate in Sardegna.

                                      Sassari                 Nuoro                Cagliari               Sardegna
Elementi                   % copertura         % copertura         % copertura          % copertura
As                                   15%                     30%                       41%                      27%
Cd                                   --                          16%                      38%                      14%
Co                                   44%                     60%                      62%                      55%
Cr                                   38%                      58%                      61%                      51%
Hg                                   --                          08%                      --                            4%
Pb                                   41%                      59%                      64%                      54%
Se                                    --                          09%                      --                            5%
V                                    12%                      37%                      37%                      26%

Uno dei risultati più importanti messo in luce dall'analisi delle carte, riguarda la fluttuazione dei valori degli elementi esaminati con il variare della litologia e delle caratteristiche geogiacimentologiche del territorio. Eccettuati alcuni casi, peraltro ben localizzati, in cui l'intervento dell'uomo ha mutato l'equilibrio naturale, come, ad esempio, nel caso dei lavori minerari, i valori sono sempre riferibili alle caratteristiche del litotipo prevalente presente nel bacino sotteso dal punto di campionamento. Questa considerazione suggerisce che, al momento del campionamento, gran parte del territorio esaminato o non era stato ancora interessato sensibilmente dall'attività antropica, oppure che questa attività si svolgeva senza influenzare i valori geochimici naturali (background) degli elementi presi in considerazione da questo studio.
Come già accennato, i dati provengono da campionature la maggior parte delle quali realizzate in passato per scopi esclusivamente di ricerca mineraria, in cui le aree maggiormente antropizzate non sono state prese in considerazione. Inoltre, le campagne di campionamento hanno interessato prevalentemente i terreni paleozoici e subordinatamente le vulcaniti terziarie, trascurando le formazioni sedimentarie terziarie e quaternarie ritenute non interessanti da un punto di vista minerario, dove, almeno in Sardegna, è più importante l'influenza antropica. D'altra parte, proprio per questo motivo, le carte rappresentano, per la maggior parte delle aree, un ottimo esempio di
stato geochimico naturale del territorio esaminato. Le anomalie rilevate, come ad esempio nel caso dell'arsenico, sono da considerarsi in molti casi di origine naturale, dovute alle caratteristiche geologiche del sito e dell'area interessata dal campionamento, visto che si tratta di campioni stratificati. Talora i valori superano abbondantemente, a volte di alcuni ordini di grandezza, i valori limite accettabili stabiliti dalla legge (D.M. 471, D.Lgs. 152). Questo fatto da solo rappresenta meglio di ogni altro l'importanza del presente lavoro nel campo della caratterizzazione territoriale, uno degli indici di sostenibilità più importanti e punto fermo della componente ambientale per l'applicabilità dello sviluppo sostenibile.
Altri argomenti di  carattere ambientale affrontati riguardano il rischio di inquinamento da metalli pesanti nel bacino del Rio Flumendosa come conseguenza dell'attività mineraria e la contaminazione da arsenico, di origine naturale, nei sedimenti fluviali della riserva idrica del lago Mulargia.
Nel primo caso sono state studiate le influenze causate dallo sfruttamento dei corpi minerari di medie e piccole dimensioni presenti nel bacino superiore-medio del Rio Flumendosa, che alimenta il serbatoio artificiale di 300 milioni di m3 del Lago Medio Flumendosa e garantisce l'approvvigionamento idropotabile della città di Cagliari e dei centri abitati del  basso Campidano. Alcuni di questi corpi, conosciuti e sfruttati già dall'Età del Bronzo (es.: Funtana Raminosa), sono stati studiati e coltivati fino ad alcuni anni fa. L'attività estrattiva qui praticata è stata condotta mediante
coltivazioni sia a cielo aperto sia in sotterraneo con la conseguente formazione delle relative discariche. La lunga attività di disgregazione chimica e meccanica conseguente, in parte, all'intervento antropico, ma dovuta in buona parte anche ai fenomeni di alterazione superficiale naturale, dipendente dall'andamento climatico locale, ha fornito una quantità importante di metalli pesanti, sia nel materiale alluvionale dei ruscelli immissari sia nei sedimenti del lago. In questi sedimenti i metalli pesanti presenti sono principalmente Pb, Zn, Cu, As, e Cd, i cui contenuti arrivano anche ad alcune migliaia di ppm. Uno studio geochimico ha localizzato la principale fonte di inquinamento nel bacino del Rio Saraxinu, dove la miniera di Cu-Pb-Zn di Funtana Raminosa è stata attiva da tempi proto - storici fino a pochi anni fa'. L'aver accertato che questa limitata area è fra le principali responsabili dell'arricchimento di metalli nei sedimenti del Lago Medio Flumendosa risulta di particolare importanza al fine di  predisporre realistici interventi di riordino del bacino imbrifero e quindi di protezione ambientale  del lago.
Nel caso del Lago Mulargia, sono stati scoperti alti contenuti di As nei sedimenti e nei drenaggi dei tributari del bacino, che trasportano materiale contenente soprattutto solfati  di Fe, As e Sb. Un campionamento sistematico ha evidenziato la presenza di una quantità significativa di arsenico derivante unicamente da fonti naturali, quali le mineralizzazioni a Sb-W-As presenti a monte del lago. Le particolari fluttuazioni stagionali del livello dell'acqua di questo lago generano ossidazione e rimobilizzazione della maggior parte dei metalli. L'Arsenico è rilasciato rapidamente nell'acqua acida dei tributari,  ma i costanti alti valori di pH del corpo idrico principale causano l'adsorbimento e la co-precipitazione di questo elemento sull'abbondante idrossido di Fe di neoformazione. Questo,  intrappolando l'As, rende trascurabile i contenuti di arsenico nelle acque del lago.
Un ulteriore tema di ricerca sviluppato, in fase di studio da parte dello scrivente, riguarda l'analisi delle correlazioni esistenti fra i sedimenti fluviali (Streams sediments) ed i suoli. Attraverso questo studio è stata individuata una correlazione tra i due tipi di campionatura. Se gli ulteriori studi confermassero i risultati, partendo dai dati dei campioni stream sediments a nostra disposizione, sarà possibile realizzare delle carte tematiche che enfatizzino le aree in cui i valori degli elementi nocivi superano le soglie di attenzione riportati nel D.M. 471 e ripresi dal D.L. 152. Successivamente, in queste aree, sarà possibile opere una campionatura di dettaglio per una migliore localizzazione delle sorgenti. Ciò è di particolare importanza se si tiene conto che l'attuale legislazione italiana si basa esclusivamente su analisi di campioni di suoli per le concentrazioni limite accettabili (D.M. 471, D.L. 152).

Dal mese di maggio 2006, da quando sono diventato ricercatore, ho potuto iniziare a sviluppare un tema a cui tenevo particolarmente: la Geologia Medica. Nel mese di settembre dello stesso anno mi sono messo in contatto con il Prof. Sandro Muntoni del Dipartimento di Tossicologia della FacoltÓ di Medicina, conosciuto durante il WAU (Workshop degli Assegnisti UNICA). Abbiamo immediatamente trovato dei punti in comune e presentato alcuni risultati a convegni nazionali durante i quali Ŕ stato dato avvio ad un gruppo informale per portare avanti questa nuova disciplina.

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Paolo Valera