3. MATERIALI E METODI

3. MATERIALI E METODI

Sono di seguito riportate le metodiche impiegate per la determinazione dei parametri chimico-fisici nei comparti ambientali indagati.

3.1 L’analisi dei cambiamenti chimico-fisici della colonna d’acqua

Le seguenti indagini sono state eseguite in sette stazioni, due esterne al porto (Pm 1 e Pm 2), tre interne al porto in prossimità dell’area da bonificare (Pm 3, Pm 4 e Pm 5) e due di fronte alla vasca si colmata (Pm 6 e Pm 7). Questa ripartizione dell’area portuale permette di ottenere tre pool rappresentativi costituenti: l’area di controllo, l’area impattata e l’area adiacente alla vasca (Figura

3.1-1).

Sui risultati delle analisi chimico-fisiche della colonna d’acqua sono state effettuate delle analisi multivariate utilizzando due tecniche di classificazione:

L’analisi dei cluster è una tecnica che si basa su valutazioni numeriche della similarità tra gli oggetti da classificare e sul conseguente raggruppamento in ordine gerarchico progressivo (Clarke & Warwick, 1994). La rappresentazione di tali raggruppamenti avviene per mezzo di particolari diagrammi, definiti dendrogrammi. In essi la lunghezza dei rami, a partire dalla base, è proporzionale alla dissimilarità fra le entità raggruppate, cioè entità o gruppi uniti da un breve tratto sono più simili rispetto a quelli uniti da rami più lunghi o in ogni caso a livelli più alti. L’indice di similarità più comunemente utilizzato è quello di Bray-Curtis (Bray & Curtis, 1957). La similarità tra i campioni j-esimo e k-esimo, Sjk, può essere così definita:

⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ + − − =

∑

∑

dove Yij rappresenta la registrazione nella i-esima riga e j-esima colonna della matrice dei

dati utilizzata. Quest’ultima è costituita da un raggruppamento ordinato con p righe (specie) e n colonne (campioni), dove le registrazioni sono i valori con cui ciascuna parametro è presente in ogni campione. Il valore minimo del coefficiente (S=0) si verifica quando due campioni sono molto distanti; il valore massimo (S=100) si ha quando i valori dei parametri sono uguali nei due campioni. I valori di similarità così ottenuti vengono rappresentati in una matrice triangolare, sulla base della quale poi verrà costruito il relativo dendrogramma.

Il Multidimensional Scaling (MDS) è una tecnica di ordinamento basata anch’essa sul coefficiente di similarità di Bray-Curtis (Clarke & Warwick, 1994).

Il metodo di MDS (Multidimensional Scaling) non metrico fu introdotto da Shepard (1962) e Kruskal (1964). Il punto di partenza è anche qui la matrice triangolare di similarità tra i campioni. Lo scopo del MDS è quello di costruire una mappa o configurazione di campioni, in un numero specifico di dimensioni, che tenti di soddisfare tutte le condizioni imposte dal rango della matrice di similarità. L’algoritmo del MDS è una procedura iterativa che mappa i vari punti campione attraverso il perfezionamento successivo delle loro posizioni finché essi soddisfino, il più vicino possibile, le relazioni di similarità o dissimilarità. In realtà l’informazione che il metodo cerca di conservare non è il valore numerico dei coefficienti di dissimilarità, ma il loro rango. Per esempio, se il punto che rappresenta la stazione A appare sul grafico più vicino a quello corrispondente alla stazione B, rispetto a quello corrispondente a C, questo implica che nella matrice di similarità originale A risulta più simile a B che non a C. Non esiste però proporzionalità tra la distanza geometrica dei punti e l’effettivo valore del coefficiente di similarità. Il coefficiente di stress misura il grado di corrispondenza tra la matrice di similarità e la disposizione dei punti nel diagramma MDS.

Sia questo tipo di analisi, che quella precedente, vengono eseguite utilizzando il software PRIMER (Plymouth Routines In Multivariate Ecological Research).

3.1.1. La sonda multiparametrica

Nei sette punti di monitoraggio prescelti (Figura 3.1-1.) vengono effettuati i rilievi con la sonda multiparametrica (vedi Figura 3.1.1-1) pari a due misure giornaliere per ogni stazione, in continuo dalla superficie fino al fondo, per avere una maggiore rappresentatività delle differenti condizioni nell’ambito della massima escursione di marea, per una durata di 12 ore.

La frequenza del monitoraggio con la sonda multiparametrica viene intensificata durante le prime fasi delle attività di dragaggio e di refluimento in vasca di colmata, così come durante eventi meteomarini rilevanti o eventi particolari soprattutto nelle stazioni più influenzate da tali attività.

In particolare, durante la prima e l’ultima settimana di dragaggio il monitoraggio con la sonda multiparametrica è giornaliero; mentre durante il restante periodo procede con la cadenza prevista per le rimanenti stazioni.

Quindi, le tempistiche del monitoraggio possono essere schematizzate come segue:

• nei 30 giorni antecedenti le attività di dragaggio ogni 10 giorni ;

• durante le attività di dragaggio: almeno una volta a settimana durante i primi 30 giorni di attività e successivamente ogni 15 giorni;

• nei 30 giorni successivi al termine delle attività di dragaggio: ogni 15 giorni.

Il sistema multiparametrico è costituito da tre sonde, interfacciate tra loro in modo da utilizzare lo stesso cavo per l’alimentazione e la trasmissione dei dati a bordo. In particolare le tre sonde sono:

1. La Sonda multiparametrica (Hydrolab mod. Datasound 4) dotata dei sensori per la misura della: pressione, temperatura, conducibilità, pH, ossigeno disciolto (in ppm e in % di saturazione). Le caratteristiche dei sensori sono riportati nella Tabella 3.2.1-1

2. Il Fluorimetro (Seapoint Chlorophyll Fluorometer, SCF). Permette di rilevare la clorofilla a 1 sfruttando una particolare caratteristica degli atomi che compongono la clorofilla, la loro fluorescenza e tutte le proprietà spettrochimiche ad essa relative. La lunghezza d’onda di eccitazione è 470 nm CWL e 30 nm FWHM; la lunghezza d’onda di emissione è 685 nm CWL e 30 nm FWHM. Il livello minimo rilevabile è 0.02 mg/L. Il range di misurazione va da 0 a 15 mg/L di clorofilla a e per questo intervallo la sensibilità dello strumento è di 0.33 V/(mg/L).

1_{Clorofilla a : è qualitativamente e quantitativamente il pigmento più importante nel processo della fotosintesi clorofilliana, sia in ambiente} terrestre che in quello marino. Come è stato osservato per i nutrienti anche la clorofilla è soggetta ad una variabilità spaziotemporale, essendo anch’essa coinvolta nei processi di produzione primaria e influenzata da più fattori (apporto di nutrienti, temperatura, intensità luminosa

3. Il Torbidimetro 2 (Seapoint Turbidity Meter) nefelometrico si basa sulla comparazione dell'intensità di un raggio luminoso diffuso attraverso un campione e l'intensità di un raggio luminoso diffuso attraverso uno standard di riferimento alle medesime condizioni del campione. Il fotorilevatore elettronico è posizionato a 90° rispetto la fonte luminosa e rileva la luce riflessa, incidente sulla superficie del tubo portacampione (effetto Tyndall). Più alta sarà la luce riflessa determinata, più alta sarà la torbidità. La formazina è un polimero ed è comunemente usato come standard di torbidità. Una soluzione di formazina, ad una concentrazione specifica, è di 40 unità (NTU o JTU). Grazie a questo metodo, la sensibilità di un turbidimetro permette letture inferiori a 1 NTU, con precisione di ±0,02 NTU, in un range 0÷40 NTU.

Tabella 3.2.1-1 Caratteristiche dei sensori della sonda multiparametrica

Intervallo Precisione Risoluzione Costante di tempo Pressione 0 / 1500dbar 0.2 % del fondo scala 0.03% 50 ms

Temperatura -3 / +50°C 0.003°C 0.0005°C 50 ms

Conducibilità 0 / 64 mS/cm 0.003mS/cm 0.001mS/cm 50 ms

Ossigeno 0 / 50 ppm 0.1 ppm 0.01 ppm 3 s

pH 0 / 14 0.01 0.0001 3 s

La sonda permette quindi di misurare in tempo reale i parametri di pressione (profondità), temperatura, conducibilità, salinità, pH, ossigeno disciolto ed in percentuale di saturazione, clorofilla “a”, torbidità. Durante la calata dalla superficie al fondo, i dati sono acquisiti simultaneamente a bordo su Personal Computer in tempo reale. La velocità di discesa della sonda è di circa 0.5 m/s e quest’ultima è in grado di acquisire circa 5 dati per singolo parametro al secondo.

2 _{Torbidità: indica la presenza di materiale organico e inorganico in sospensione e modifica le proprietà fisiche e chimiche dell’acqua} soprattutto a livello di penetrazione della luce con conseguenze sulla produzione primaria. La torbidità può essere sia provocata da cause naturali sia da scarichi derivanti da attività umane. Essa viene espressa in NTU (Unità di Torbidità Nefelometriche).

La massa di dati ottenuta è mediata in modo da ottenere un dato per parametro ogni metro di profondità.

3.1.2. I solidi sospesi totali nei campioni d’acqua (TSS)

Nei sette punti di monitoraggio prescelti (Figura 3.1-1) vengono prelevati i campioni d’acqua, a diverse profondità lungo la colonna d’acqua: in superficie, a circa meno 0.5 m dalla superfici, e in un secondo punto indicativamente in prossimità del fondo, scelto in funzione della profondità del fondale che differisce per ogni stazione (vedi Figura 3.1.2-1).

Il monitoraggio è avvenuto orientativamente con le stesse tempistiche di campionamento precedentemente indicate.

Per raccogliere i campioni di acqua a diversa profondità, lo strumento campionatore deve essere dotato di un sistema di apertura e chiusura attivabile alla profondità richiesta. Il modello base di questo tipo di strumento è la bottiglia Niskin classica. (vedi Figura 3.1.2-2)

Profondità stazioni 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 pm1 pm2 pm3 pm4 pm5 pm6 pm7 stazione met ri profondità prima del dragaggio profondità dopo il dragaggio

Figura 3.1.2-2 La bottiglia Niskin

Si tratta di uno strumento cilindrico dotato di due aperture, una superiore e una inferiore, e di un meccanismo che gli permette di regolare il tempo di chiusura. La bottiglia, legata a un cavo di diametro variabile (5÷8 mm), viene calata aperta. Una volta raggiunta la profondità richiesta, la sua chiusura viene effettuata tramite l’invio, lungo il cavo, di un “messaggero” costituito da un cilindro metallico che urta l’estremo superiore del meccanismo che a sua volta sganciandosi provoca la chiusura della bottiglia. Il prelievo dei campioni, per l’analisi dei vari parametri, va effettuato direttamente dalla bottiglia Niskin nel più breve tempo possibile; il recipiente di conservazione deve essere sciacquato almeno due volte con l’acqua della bottiglia di campionamento.

Il prelievo del campione per l’analisi dei vari parametri, viene effettuato direttamente dalla bottiglia Niskin nel più breve tempo possibile. Il campione viene conservato in un recipiente di materiale

inerte che, prima di essere utilizzato, deve essere avvinato con l’acqua della bottiglia di campionamento. Il prelievo di campioni d’acqua serve principalmente per la determinazione dei solidi in sospensione (TSS).

3.2. L’analisi delle acque di efflusso della vasca di colmata

Per il campionamento delle acque di efflusso viene effettuato il prelievo dei campioni in uscita dalla vasca, cioè nel pozzetto interno del sistema di sfioro. (Figura 3.2-1 e le Figure 1.4.2-2 e 1.4.2-3

riguardano in specifico la struttura del pozzetto di sfioro)

Figura 3.2-1 Posizione del pozzetto di sfioro rispetto la vasca

Il monitoraggio è avvenuto orientativamente:

• durante le attività di dragaggio e sversamento, almeno una volta a settimana durante i primi 30 gg di attività e successivamente ogni 15 gg; in assenza di una fuoriuscita evidente verrà effettuato un campionamento ogni 15 gg;

• un campionamento al termine delle operazioni (sempre nel pozzetto interno alla vasca).

Le analisi della qualità delle acque di efflusso dalla vasca di colmata sono essenziali soprattutto se correlati con i risultati della caratterizzazione dei sedimenti da dragare (TSS, Pb, Cd, Hg, Zn, IPA);3 Queste analisi si svolgono attraverso l’utilizzo di alcuni saggi biologici impiegando tre specie

Vibrio fischeri, Dunaliella tertiolecta e Phaeodactylum tricornutum, in modo da verificarne e

determinarne la potenziale tossicità.

3 _{nel caso in cui il valore di concentrazione dei solidi sospesi superi 80 mg/l (valore limite indicato per lo scarico in acque superficiali secondo} il D. Lgs. 152/99), sarà ricercata sul particellato anche la concentrazione dei contaminanti ritenuti di maggiore interesse: Cd, Hg, Pb, Zn, IPA.

3.3 L’analisi delle acque piezometriche

Nei due siti prescelti, (Figura 3.3-1) posti l’uno sulla diga esterna lato mare ad una profondità che si aggira tra meno 5 m a meno 7 m e l’altro sul terreno retrostante la vasca ad una profondità che va da meno 10 m a meno 11 m, relativi al primo strato litologico del materiale costituente la conterminazione esterna della vasca, viene effettuato il campionamento 4

Figura 3.3-1 Disposizione dei due piezometri rispetto il porto e la vasca di colmata

delle acque raccolte nei piezometri secondo le seguenti modalità:

• un campionamento prima dell’inizio delle operazioni di sversamento nella vasca di colmata, in entrambi i piezometri;

• un campione solo nel piezometro posto sulla diga esterna lato mare durante le operazioni di sversamento

• un campione in entrambi i piezometri dopo la conclusione delle attività di deposizione.

Su questi campioni vengono poi eseguite tutte le analisi chimico-fisiche per la determinazione di TSS, Pb, Cd, Hg, Zn, IPA.