| dc.description.abstract |
L'interfaccia acqua-sedimento è il luogo di continui scambi di composti
organici, di nutrienti e di metalli. In particolare il materiale particellato (PM) può
depositarsi dando origine ad un flusso di composti organici verso il sedimento. Il
sedimento può quindi costituire il "bacino di raccolta" di inquinanti lipofilici. Tuttavia
con il verificarsi di fenomeni chimici, fisici o biologici, si può avere la
"rimobilizzazione" ed il conseguente trasporto dei composti associati al sedimento, con
ripercussioni sull'intero ecosistema (inquinamento secondario del sistema acquatico). I
fenomeni che possono contribuire sono: la risospensione per effetti fisici, la
bioturbazione, la ipo-ossigenazione che può causare la parziale decomposizione di
materia organica che si concentra nelle acque interstiziali. Gradienti di concentrazioni
tra l'acqua interstiziale e l'acqua sovrastante possono promuovere flussi delle sostanze
in esse disciolte all'interfaccia acqua-sedimento. Cambiamenti nel pH possono indurre
la coagulazione della materia organica disciolta o la sua aggregazione alle particelle
preesistenti, con conseguente sedimentazione. Tali eventi sono comuni in un ambiente
di transizione, quale la Laguna di Venezia. L'entità degli scambi tra acqua e sedimento
può essere valutata attraverso studi in sita che facciano ricorso a sistemi non
perturbativi, quali le camere bentiche. Tali esperimenti hanno consentito la stima dei
flussi di alcuni metalli e nutrienti all'interfaccia acqua-sedimento.
Questo lavoro di tesi studia gli scambi di alcuni inquinanti organici, i
policlorobifenili (PCB) e gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA), nella colonna
d'acqua fra fase disciolta e quella particellata ed all'interfaccia acqua-sedimento nella
Laguna di Venezia.
A tale scopo sono stati condotti due esperimenti in due zone della laguna (area
delle Tresse e di Campalto), utilizzando sei camere bentiche per ogni sito. I due
esperimenti sono stati eseguiti in due periodi diversi dell'anno: a Tresse in autunno ed a
Campalto in primavera. L'esperimento prevedeva l'isolamento, di una porzione di
acqua e di sedimento sottostante, dall'ambiente circostante. Questo produceva la
diminuzione dell'ossigeno disciolto, evidenziando che si è raggiunto un importante stato
di ipo-ossigenazione. I prelievi dei campioni di acqua sono stati compiuti ad intervalli
regolari di 9 o 12 ore dal momento della posa delle camere bentiche; mentre quelli di
sedimento avvenivano dopo lo svuotamento di quest'ultime, all'inizio dell'esperimento,
alle ore 33-36 e 60. Da ogni camera venivano prelevati circa 11 litri di acqua e venivano
filtrati in laboratorio. La fase disciolta ed il filtrato venivano estratti rispettivamente con
un estrattore liquido-liquido in continuo e con bagno ad ultrasuoni ed analizzati con
GC-MS. I campioni di sedimento seguivano la stessa procedura analitica, ma venivano
estratti con estrattore Soxhlet.
Il microstrato superficiale rappresenta l'interfaccia acqua-aria e presenta
caratteristiche fisiche, biologiche e chimiche che gli conferiscono un'importante ruolo
negli scambi di energia, di gas e di materia tra le due fasi. Le caratteristiche del
microstrato sono importanti nella valutazione dei processi di trasporto poiché funge da
collettore e da riserva di inquinanti organici derivante dall'acqua sottostante o
dall'atmosfera. A tale scopo sono stati eseguiti in due zone della laguna (area di Murano
e di Sacca Sessola) alcuni esperimenti che coinvolgono il contemporaneo
campionamento di microstrato, di acqua subsuperficiale e di aerosol atmosferico. Anche
in questo caso sono stati determinati i PCB e gli IPA.
Risultati sulla concentrazione dei PCB nelle acque condotte negli ultimi 10 anni
hanno messo in evidenza un trend che porta ad ipotizzare una diminuzione di input a
seguito dell'entrata in funzione dell'impianto di depurazione dei reflui industriali.
I fenomeni che inducono ipo-ossigenazione e, contemporaneamente la riduzione
del pH delle acque lagunari, determinano l'aumento della concentrazione di materiale
particellato, a causa della coagulazione delle sostanze umiche, ed una sedimentazione di
POPs (PCB, IPA).
II contenuto dei PCB nelle acque lagunari sembra influenzato da fenomeni di
risospensione dei sedimenti, mentre il contributo atmosferico sembra ridotto.
The sediment-water interface is place of continuous exchange of organic
compounds, of nutrients and of metals. In particular the particulate material (PM)
present in thè water column above the sediment surface can settle down into thè
sediment causing a flux of organic pollutants into it. For many of these compounds thè
sediment constitutes the final reservoir. However several factors chemical, physical and
biological can cause these compounds to remobilize with repecussions for the whole
ecosystem (secondary pollution of the aquatic system). Phenomena that can contribute
are: the remobilisation by physical effects, the bioturbation, ipo-oxygenation conditions
that can cause a partial decomposition of organic matter which then concentrates in the
pore water. Concentration gradients between the pore water and the water above can
promote fluxes of these substances at the water-sediment interface. Changes of pH can
induce the coagulation of dissolved organic material or his aggregation with the
pre-existing particles, leading to sedimentation. These events are common in a
transitional environment such as the Venice Lagoon. The extent of exchanges between
water and sediments can be estimated by in situ studies, methods that do not perturb the
system, such as benthic chamber. These experiments allow the estimation of the fluxes
of some metals and nutrients at the water-sediment interface.
The work in this Ph.D. thesis studies the exchanges of some organic pollutants,
polychlorobiphenyl (PCB) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in the water
column between the dissolved and particulated phases and the water-sediment interface
in the Venice Lagoon.
For this reason two experiments were carried out in two areas of the lagoon (the
area of Tresse and Campalto), using six benthic chambers for each site. The two
experiments are carried out in two different periods of the year: at Tresse in autumn and
at Campalto in the spring. The experiment consisted of the isolation of a portion of
water and underlynig sediment, from the surrounding environment. This produced a
redution in dissolved oxygen, showing that an hypo-oxygenic state hasd been reached.
Sampling of the water was carried out at the beginning of the experiment and at regular
intervals of 9 or 12 hours, while the sediment samplings were carried out after the
evcuation of the chambers: at the beginning of the experiments, after 33-36 hours and
60 hours.
For each chamber 11 lt. of water samples were collected and filtered in the
laboratory. The dissolved and particulate phases were extracted respectively by
continuous liquid-liquid extraction and an ultrasonic bath and were analysed by
GC-MS. The sediment samples were analysed using the same analytical methodology,
but they were extracted using Sohxlet extractor.
The surface microlayer represents the air-water interface and has unique
physical, biological and chemical properties that give it an important role in the energy,
gas and material exchanges between the two phases. The microlayer's properties are
important for evaluation the transport processes because it acts like a collector and a
sink of organic pollutants, derived from underlying water or the atmosphere. For this
reason some experiments were carried out in two areas of the Venice Lagoon (the areas
of Murano and Sacca Sessola). These experiments consisted of a contemporaneous
sampling of the microlayer, of the subsurface water and of atmospheric aerosol. Again
PCB and PAH concentrations were determinated in the matrices.
Over the last 10 years, studies on the PCB concentrations in water, show a
decreasing concentration trend, due to the use of purification plants for chemical
effluents.
Processes that cause hypo-oxygenation and a subsequent pH reduction in the
lagoon water, determine the increase in the concentration of particulates, resulting in the
coagulation of humic substances and the subsequent sedimentation of POPs (PCB,
IPA).
The PCB concentrations in the lagoon water seem be influenced by sediment
resuspension effects, while the atmospheric input seems to be reduced. |
it_IT |