2022-AS43-588: 35- 41 DOI 10.7343/as-2022-588 35 journal homepage: https://www.acquesotterranee.net/ Insight on the application of graphene to sandy soils to improve water holding capacity Approfondimenti sull’applicazione del grafene a terreni sabbiosi per migliorare la capacità di ritenzione idrica Luigi Alessandrino a , Micòl Mastrocicco a  a Department of Environmental, Biological and Pharmaceutical Sciences and Technologies, Campania University “Vanvitelli”, 81100 Caserta, Italy email:  micol.mastrocicco@unicampania.it Ricevuto/Received: 07 August 2022 Accettato/Accepted: 21 November 2022 Pubblicato online/Published online: 15 December 2022 Handling Editor: Chiara Sbarbati Parole chiave: gestione del sistema suolo-acqua; porosità; cambiamento climatico; riciclo dei rifuti. Keywords: soil-water resource management, porosity, climate change, waste recycling. In questo studio, tramite esperimenti di lisciviazione in colonna è stata monitorata e modellata la variazione di alcuni parametri idraulici (vale a dire conducibilità idraulica, porosità totale ed effettiva, ritenzione specifca e dispersività longitudinale) indotta dall’introduzione di grafene in un suolo sabbioso calcareo e in un suolo silicoclastico. Sono state condotte prove di permeabilità a carico costante per calcolare la conducibilità idraulica di ciascuna colonna, mentre sono stati condotti esperimenti di lisciviazione per stimare la porosità totale e la ritenzione specifca e per ciascun trattamento sono state eseguite tre repliche. Le colonne sono state quindi portate a saturazione tramite una pompa peristaltica a basso fusso e sono state monitorate le concentrazioni di cloruro dell’eluzione. CXTFIT 2.0 è stato impiegato per la modellazione inversa gli esperimenti in colonna al fne di calcolare la porosità effettiva e la dispersività longitudinale. I risultati hanno evidenziato piccoli cambiamenti nei valori di conducibilità idraulica e porosità totale, indotti dall’aggiunta di grafene in entrambi i suoli sabbiosi. Si è invece registrato un forte incremento dei valori di ritenzione specifca nelle colonne ammendate con il grafene rispetto a quelle delle colonne di controllo. La modellazione delle curve di tracciamento effettuate con il cloruro ha mostrato che il grafene raddoppia la dispersività longitudinale nel terreno sabbioso calcareo rispetto al controllo, mentre la dimezza nel terreno siliciclastico rispetto al controllo. I risultati evidenziano che il grafene induce un miglioramento nella capacità dei suoli sabbiosi di trattenere l’acqua interstiziale ma allo stesso tempo altera anche i parametri di trasporto dei soluti, suggerendo la necessità di condurre ulteriori studi in condizioni di campo reali, per comprendere il destino di composti indesiderati nei suoli ammendati con grafene. In this study, the changes in relevant hydraulic parameters (namely hydraulic conductivity, total and effective porosity, specifc retention, and longitudinal dispersivity) induced by the introduction of graphene in a calcareous sandy soil and a siliciclastic riverine soil were monitored and modelled via leaching column experiments. Constant pressure head tests were used to calculate the hydraulic conductivity of each column, while leaching experiments were run to estimate total porosity and specifc retention, and for each treatment three replicates were done. Columns were then run under saturated conditions via a low fow peristaltic pump and monitored for chloride concentrations. CXTFIT 2.0 was employed to inversely model the column experiments and retrieve effective porosity and longitudinal dispersivity. Results highlighted small changes of hydraulic conductivity and porosity, induced by graphene addition for both soils. A marked increase of specifc retention values was instead recorded in the amended columns respect to control ones. Chloride breakthrough curves modelling showed that graphene doubled dispersivity in the calcareous sandy soil compared to the control, while it halved dispersivity in the siliciclastic riverine soil with respect to the control. The results highlight that graphene induces positive shift in the capacity of sandy soil to retain porewater but at the same time it also alters solute transport parameters, like dispersivity, suggesting that further studies need to focus on using several exposure concentrations, durations and mode of exposure, and apply simulated feld conditions or perform experiments in real feld conditions, to understand the fate of unwanted compound in soils amended with graphene. Riassunto Abstract ARTICLE INFO Correspondence to: Micòl Mastrocicco  micol.mastrocicco@unicampania.it Copyright: © 2022 by the authors. License Associazione Acque Sotterranee. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license: http://creativecommons.org/licenses/by- nc-nd/4.0/ Citation: Alessandrino L, Mastrocicco M, (2022) Insight on the application of graphene to sandy soils to improve water holding capacity Acque Sotterranee - Italian Journal of Groundwater, 11(4), 35 - 41 https://doi.org/10.7343/as-2022-588 Publication note: This contribution has been selected from Flowpath 2021 congress held in Naples 1-3 December 2021