Obiettivi

Obiettivo principale della ricerca e' la caratterizzazione biogeochimica e sedimentologica di un'area marina, e la determinazione dei valori di base naturali dei flussi bentici di CO$_2$ disciolta, DIC e alcalinita' totale e di sostanze connesse nonche' lo studio dei processi di diagenesi precoce che originano tali flussi.

Ulteriori obiettivi sono:

1. mettere a punto, sulla base delle caratteristiche geologiche e geochimiche del fondale marino, una metodologia di monitoraggio statisticamente e scientificamente attendibile;
2. valutare le prestazioni funzionali di differenti sistemi di monitoraggio (camere bentiche, incubazioni in laboratorio, microprofilatori, microoptode, ecc.);
3. comparare differenti metodologie chimiche per la misura delle concentrazioni di CO$_2$ disciolta e DIC e confrontare simili tecniche analitiche per le altre due specie chimiche che caratterizzano il sistema carbonato (pH, alcalinita') nelle acque di mare.

La campagna CASE3 che si e' svolta dal 29 Gennaio al 7 febbraio 2011 in una zona del Mar Adriatico settentrionale prospiciente la regione Emilia-Romagna, e' stata finalizzata (a) alla misura diretta dei flussi all'interfaccia acqua-sedimento in condizioni invernali, nonche' allo studio dei processi di diagenesi precoce che generano tali flussi, dei seguenti parametri: CO$_2$ disciolta, DIC, alcalinita' totale, NH$_3$, NO$_2$, NO$_3$, PO$_4$, Si(OH)$_4$, O$_2$, Fe, Mn, al fine di definirne i valori di flusso di fondo naturali, e (b) alla determinazione dell'origine (biogenica o fossile) della CO$_2$ disciolta, attraverso la misura del rapporto degli isotopi stabili e radioattivi del carbonio nel DIC ($\delta$ $^{13}$ C$_{DIC}$, $\Delta ^{14}C _{DIC}$). I flussi bentici sono stati misurati mediante la deposizione sul fondale marino di una camera bentica automatica, per un periodo di circa 8 ore. I campioni di acqua prelevati all'interno della camera bentica in tempi prefissati, sono stati analizzati in parte direttamente a bordo della nave (CO$_2$ disciolta, alcalinita' totale e DIC) e, in parte, successivamente in laboratorio (DIC, alcalinita' totale, NH$_3$, NO$_2$, NO$_3$, PO$_4$, Si(OH)$_4$, SO$_4$, Cl, Fe, Mn, Ca, Mg, Cs e $\delta$ $^{13}$ C$_{DIC}$, $\Delta ^{14}C _{DIC}$).

Durante il periodo di permanenza della camera bentica sul fondale marino, sono stati acquisiti, automaticamente, i valori dei principali parametri chimico-fisici (T, Eh, O2, pH, salinita') dell'acqua incubata nella camera, al fine di seguirne l'evoluzione durante la misura.

I processi di diagenesi precoce sono stati studiati mediante il prelievo di carote di sedimento a diverse profondita' che sono state estruse direttamente a bordo della nave in atmosfera inerte (N$_2$), per la separazione (mediante centrifugazione e filtrazione) delle acque interstiziali dalla fase solida, previa misura del pH e dell'Eh nelle varie frazioni raccolte. Sui campioni di solido centrifugati, saranno analizzati, successivamente in laboratorio, i seguenti parametri: contenuto di acqua, carbonio totale (TC) ed organico (TOC), azoto totale (TN), granulometria, porosita', $\delta$ $^{13}$C$_{SOM}$ e $\delta ^{15}N_{SOM}$ ; mentre, sulle acque interstiziali, saranno analizzati: NH$_3$, NO$_2$, NO$_3$, PO4, Si(OH)$_4$, SO$_4$, Cl$^-$, DIC, alcalinita' totale, Fe, Mn, Ca e Mg.

Sono stati inoltre acquisiti dati di CHIRP SBP e batimetria multifascio ad alta risoluzione per caratterizzare l'area dal punto di vista geologico e ambientale, oltre a dati fisici e biogeochimici nella colonna d'acqua mediante calate CTD.