Water and sediments geochemistry and elemental fluxes on a Large Dam: case study of Ridracoli reservoir.

Since the study of Large Dam Reservoirs is of worldwide interest, in this PhD project we investigated the Ridracoli reservoir, one of the main water supply in Emilia-Romagna (north-eastern Italy). This work aims to characterize waters and sediments to better understand their composition, interactions and any process that occurs, for a better geochemical and environmental knowledge of the area. Physical and chemical analyses on the water column have shown an alternation of stratification and mixing of water in the reservoir’s water body due to seasonal variations in temperature and density. In particular, it was observed the establishment, in late summer, of anoxic conditions at the bottom, which in turn affects the concentration and mobility of some elements of concern (e.g. Fe and Mn) for the water quality. Sediments within the reservoir and from surrounding areas were analysed for organic matter, total inorganic composition and grain size, assessing the inter-element relationship, grain size, geological background and damming influences on their chemistry, through descriptive statistics, Principal Component Analysis and Cluster Analysis. The reservoir’s area was also investigated by pseudo total composition (Aqua Regia digestion), degree of elements extractability, and enrichment factors, then analysed and compared to limits by law and literature. Sediment cores, interstitial waters, and benthic chamber data from the bottom were of great interest due to organic matter degradation, early diagenesis, mineral formation at water-sediment interface and observed flows. Finally, leaching test and extraction procedures, of environmental interest, showed peculiar partitioning, both regarding spatial and in-depth distribution, and the absence of pollution. Collectively, our results are useful for the comprehension of processes that occur in water and sediments of Ridracoli reservoir, providing important knowledges on the site that could be relevant for the management of the resource and the planning of future interventions.

Dati geochimici ed ecologici di foraminiferi planctonici. Implicazioni paleoceanografiche in due aree chiave: Oceano Meridionale e Mare Mediterraneo.

La studio della distribuzione spaziale e temporale della associazioni a foraminiferi planctonici, campionati in zone con differente regime idrografico, ha permesso di comprendere che molte specie possono essere diagnostiche della presenza di diverse masse d’acqua superficiali e sottosuperficiali e di diversi regimi di nutrienti nelle acque oceaniche. Parte di questo lavoro di tesi si basa sullo studio delle associazioni a foraminiferi planctonici attualmente viventi nel Settore Pacifico dell’Oceano Meridionale (Mare di Ross e Zona del Fronte Polare) e nel Mare Mediterraneo (Mar Tirreno Meridionale). L’obiettivo di questo studio è quello di comprendere i fattori (temperatura, salinità, nutrienti etc.) che determinano la distribuzione attuale delle diverse specie al fine di valutarne il valore di “indicatori” (proxies) utili alla ricostruzione degli scenari paleoclimatici e paleoceanografici succedutisi in queste aree. I risultati documentano che la distribuzione delle diverse specie, il numero di individui e le variazioni nella morfologia di alcuni taxa sono correlate alle caratteristiche chimico-fisiche della colonna e alla disponibilità di nutrienti e di clorofilla. La seconda parte del lavoro di tesi ha previsto l’analisi degli isotopi stabili dell’ossigeno e del rapporto Mg/Ca in gusci di N. pachyderma (sin) prelevati da pescate di micro zooplancton (per tarare l’equazione di paleo temperatura) da un box core e da una carota provenienti dalla zona del Fronte Polare (Oceano Pacifico meridionale), al fine di ricostruire le variazioni di temperatura negli ultimi 13 ka e durante la Mid-Pleistocene Revolution. Le temperature, dedotte tramite i valori degli isotopi stabili dell’ossigeno, sono coerenti con le temperature attuali documentate in questa zona e il trend di temperatura è paragonabile a quelli riportati in letteratura anche per eventi climatici come lo Younger Dryas e il mid-Holocene Optimum. I valori del rapporto Mg/Ca misurato tramite due diverse tecniche di analisi (laser ablation e analisi in soluzione) sono risultati sempre molto più alti dei valori riportati in letteratura per la stessa specie. La laser ablation sembra carente dal punto di vista del cleaning del campione e da questo studio emerge che le due tecniche non sono comparabili e che non possono essere usate indifferentemente sullo stesso campione. Per quanto riguarda l’analisi dei campioni in soluzione è stato migliorato il protocollo di cleaning per il trattamento di campioni antartici, che ha permesso di ottenere valori veritieri e utili ai fini delle ricostruzioni di paleotemperatura. Tuttavia, rimane verosimile l’ipotesi che in ambienti particolari come questo, con salinità e temperature molto basse, l’incorporazione del Mg all’interno del guscio risenta delle condizioni particolari e che non segua quindi la relazione esponenziale con la temperatura ampiamente dimostrata ad altre latitudini.