Campagna oceanografica CASE4

Rapporto finale di crociera

R/V Urania 15 - 25 giugno 2012

Capo Missione: Federico Spagnoli

Istituti partecipanti:

Istituto di Scienze Marine, Sede di Ancona

Istituto di Scienze Marine, Sede di Bologna

RSE S.p.A., Milano

Università Politecnica delle Marche

Università degli Studi di Urbino

e-mail: federico.spagnoli@ismar.cnr.it

Partecipanti alla crociera

Federico Spagnoli, Annamaria Andresini, Laura Borgognoni, Giovanni Bortoluzzi, Alessandra Campanelli, Claudio Canonico, Valentina Ferrante, Giordano Giuliani, Patrizia Giordano, Mattia Greco, Franco Lanini, Pierluigi Penna, Michele Pomili, Angela Santelli, Claudio Vannini, Fabio Zaffagnini

INDICE

1. Tema Scientifico.

Dall’inizio dell’era industriale, le attività antropiche hanno immesso in atmosfera notevoli quantità di biossido di carbonio e stime recenti prevedono un ulteriore incremento delle immissioni con conseguenze sul clima globale terrestre (Ruddiman, 2005). Meno della metà di queste immissioni rimane nell’atmosfera, il resto viene, in gran parte, assorbito dall’ambiente marino (Sabine et al., 2004; Feely et al., 2004), ciò provoca un aumento della concentrazione dell’anidride carbonica disciolta nell’acqua di mare con conseguenti ripercussioni sui processi che regolano il ciclo del carbonio nell’ambiente marino e gli scambi di anidride carbonica tra aria e acqua e tra acqua e sedimenti. In questo processo di trasferimento di anidride carbonica agli oceani, la colonna d’acqua svolge un ruolo d’immagazzinamento la cui conseguenza più immediata e dannosa è la diminuzione del pH (Doney, and Cooley, 2009; Berelson, 1994). I sedimenti, invece, possono svolgere, alternativamente, un ruolo di sink o source di anidride carbonica, in ragione di diversi fattori come l’input di carbonato di calcio, le condizioni chimico-fisico all’interfaccia acqua-sedimento e gli input di sostanza organica reattiva. In questo contesto, identificare e quantificare i fattori che regolano i flussi di CO₂ tra acqua e sedimento è di notevole importanza per la comprensione del ciclo del carbonio nell’ambiente marino e della capacità dell’ambiente marino di assorbire CO₂. La quantificazione dei flussi di carbonio tra l’atmosfera e la colonna d’acqua e tra questa e i sedimenti marini è quindi un punto cruciale dello studio e della previsione delle variazioni di concentrazioni dell’anidride carbonica atmosferica, dei contenuti di carbonio organico e inorganico nei sedimenti marini e dei cambiamenti climatici globali. Nel contesto generale del ciclo del carbonio nell’ambiente marino e dalla necessità di limitare le immissioni di anidride carbonica nell’atmosfera, l’Unione Europea, nella direttiva sullo stoccaggio geologico della CO₂ e sul miglioramento delle tecnologie per la cattura e lo stoccaggio di CO₂ (2009/31/EC), ha stabilito che uno degli aspetti più importanti è il monitoraggio del rilascio di anidride carbonica dai fondali in aree marine di stoccaggio profondo di CO₂. Nell’ottica di fornire strumenti attendibili di valutazione del rischio delle tecnologie di stoccaggio della CO₂ e per dare una adeguata risposta all’opinione pubblica in termini di pubblica accettazione, è importante stabilire un piano di monitoraggio valido dal punto di vista sia scientifico che statistico. Inoltre, è essenziale che le tecniche di monitoraggio scelte funzionino anche da sistema di pre-allarme di eventuali rilasci anomali di anidride carbonica dai fondali. Più in generale, per ciò che riguarda il rilascio di anidride carbonica dai fondali marini, occorre precisare che i sedimenti svolgono un ruolo fondamentale nei processi di sottrazione e rilascio nella colonna d'acqua di sostanze sia naturali sia di origine antropica e quindi anche del carbonio nelle sue varie forme biotiche ed abiotiche, solide e disciolte. Il carbonio può essere inglobato nel sedimento per precipitazione del particolato sospeso biotico e abiotico e per precipitazione chimica. Una volta inglobato nel sedimento, il carbonio può essere riciclato e immesso nuovamente nella colonna d'acqua attraverso i processi di diagenesi precoce e i conseguenti flussi disciolti all'interfaccia acqua-sedimento o per rilascio durante le risospensioni provocate dalle tempeste o dalle correnti di fondo. Questi ricicli possono svolgere un ruolo fondamentale sul chimismo della colonna d'acqua specialmente nelle aree di piattaforma interna (fino a 30-40 metri di profondità), dove la bassa profondità fa si che i contributi del sedimento abbiano una incidenza notevole. In base a quanto accennato precedentemente risulta indispensabile valutare i flussi di carbonio disciolto all’interfaccia acqua-sedimento in conseguenza dei processi di sedimentazione e di diagenesi precoce in aree marine i cui sedimenti profondi possano essere utilizzati in futuro per lo stoccaggio profondo di CO₂, ciò per valutare i valori di flusso naturali di queste aree. Successivamente, i flussi naturali potranno essere utilizzati per valutare eventuali rilasci di carbonio inorganico disciolto dai fondali marini in conseguenza di alterazioni di origine antropica come lo stoccaggio di CO₂ negli acquiferi profondi.

2 Obiettivi principali della ricerca.

L’obiettivo principale della ricerca è di mettere a punto, in aree selezionate per lo stoccaggio geologico di CO₂ in ambiente marino, una metodologia di monitoraggio attendibile, statisticamente e scientificamente, mediante la caratterizzazione geologica e geochimica dei sedimenti marini superficiali e l’identificazione e la quantificazione dei rilasci di anidride carbonica disciolta e DIC ("Dissolved Inorganic Carbon") dal fondale considerando i valori di fondo naturali come riferimento. L’obiettivo definito sopra si realizzerà con diverse attività:

1. caratterizzazione morfologica (mediante multibeam), sedimentologica (mediante profili sismici), biogeochimica e granulometrica (mediante prelievo ed analisi di campioni di sedimento del fondale) dei sedimenti superficiali delle aree marine al di sotto delle quali potrà essere stoccata la CO₂;

2. determinazione dei valori di base naturali dei flussi bentici di anidride carbonica disciolta (pCO₂), carbonio inorganico disciolto (DIC), alcalinità e di sostanze connesse con il sistema “carbonati” e studio dei processi di diagenesi precoce che originano tali flussi, sempre in aree marine scelte per un eventuale futuro stoccaggio di CO₂ negli acquiferi profondi;

3. definire e validare un sistema di monitoraggio di “early warning” in grado di individuare anomali rilasci di anidride carbonica disciolta e DIC dai sedimenti marini in aree utilizzate per lo stoccaggio geologico di CO₂;

4. sperimentare e mettere a punto un nuovo sistema di misura dei flussi bentici di anidride carbonica disciolta, DIC, alcalinità e pH costituito da un lander autonomo ed automatico per la misura dei flussi bentici (AMERIGO) e un sistema di analisi "on deck" per la misura delle concentrazioni di anidride carbonica disciolta e DIC e delle altre due specie chimiche che caratterizzano il sistema carbonato (pH, alcalinità), nelle acque di mare.

La campagna che si è svolta dal 15 al 25 giugno 2012 nel Mar Adriatico centro-settentrionale è stata finalizzata alla misura diretta dei flussi all’interfaccia acqua-sedimento nonché allo studio dei processi di diagenesi precoce che generano tali flussi in condizioni di massimo stagionale (estate). I flussi bentici sono stati determinati per i seguenti parametri: pCO₂, DIC, alcalinità, NH₃, NO₂, NO₃, PO₄, Si(OH)₄, O₂, Fe e Mn. La misura dei flussi bentici permetterà di definire i valori di flusso di fondo naturali, inoltre, nei campioni raccolti si determinerà l’origine (biogenica o fossile) della CO₂ disciolta e del DIC rilasciati dal fondale, attraverso la misura del rapporto degli isotopi stabili del carbonio nel DIC (¹³C_DIC). I flussi bentici sono stati misurati in ogni stazione mediante la deposizione sul fondale marino di una camera bentica automatica e, in via sperimentale, mediante il lander AMERIGO, per un periodo di ventiquattro ore.

I campioni di acqua prelevati all’interno della camera bentica e del lander AMERIGO in tempi prefissati sono stati analizzati, in parte, direttamente a bordo della nave (pH, pCO₂, DIC e alcalinità, NH₃, NO₂, NO₃, PO₄, Si(OH)₄) e, in parte, successivamente in laboratorio (alcalinità ripetuta, Fe, Mn, Cs e ¹³C_DIC).

Durante il periodo di permanenza della camera bentica sul fondale marino sono stati acquisiti, automaticamente, i valori dei principali parametri chimico-fisici (temperatura, Eh, O₂, pH, salinità) dell’acqua incubata nella camera, al fine di seguirne l’evoluzione durante la misura.

Nelle camere bentiche del lander durante il deployment sono stati acquisiti i valori di ossigeno disciolto, pH, metano, torbidità.

Nella campagna sono stati studiati anche i processi di diagenesi precoce mediante il prelievo di carote di sedimento che sono state estruse direttamente a bordo della nave, in atmosfera inerte (N₂), per la separazione (mediante centrifugazione e filtrazione) delle acque interstiziali dalla fase solida, previa misura del pH e dell’Eh nelle varie frazioni raccolte.

Nelle acque interstiziali sono stati misurati direttamente a bordo i seguenti parametri: NH₃, NO₂, NO₃, PO₄, Si(OH)₄, DIC, alcalinità.

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, ¹⁵N_SOM e ¹³C_SOM; mentre, sulle acque interstiziali, saranno analizzati: Fe e Mn,

La caratterizzazione morfologica delle aree investigate è stata perseguita con dei rilievi multibeam focalizzati sulle aree dove sono state effettuate le misure dei flussi bentici, la sperimentazione del lander AMERIGO ed il prelievo delle carote per lo studio dei processi di diagenesi precoce.

La caratterizzazione biogeochimica e sedimentologica è stata condotta mediante il prelievo di campioni superficiali di sedimento con box-corer (sub-campionati con carotine poi aperte ed analizzate in laboratorio) e con draga biologica (con setacciatura a bordo con maglia da 2 mm per il prelievo di campioni biologici).

Inoltre, durante il prelevamento di carote per lo studio della diagenesi precoce nell’area marina davanti al porto di Ravenna, sono state eseguite delle indagini geofisiche (multibeam e chirp) e prelievi di carote e box-corer e misure di suscettività magnetica in carote per valutare eventuali effetti del sisma verificatosi in giorno 6/6/2012 nell’area marina antistante il porto di Ravenna.

1.1. Area di studio.

L’Adriatico centro-settentrionale è un mare epicontinentale costituito da una piattaforma debolmente inclinata verso sud-est (40 m per 100 km) cui segue una scarpata che culmina nella MAD (Mid Adriatic Depression), della profondità massima di 260 m. Verso sud-est la MAD si connette al bacino di Otranto attraverso una serie di strutture tettoniche (Argnani and Frugoni, 1997) sulle quali si è impostata la sedimentazione attuale (Trincardi et al., 1996).

I principali inputs sedimentari attuali dell’Adriatico centro settentrionale sono localizzati lungo il settore occidentale perché il contributo dei fiumi dell’Adriatico Orientale rimane confinato all’interno di bacini paralleli alla costa. I contributi settentrionali ed occidentali sono rappresentati prevalentemente dal carico solido del fiume Po, che drena sedimenti di composizione varia ma prevalentemente vulcanica e metamorfica, e, secondariamente, dagli inputs di fiumi minori che, a nord del delta del fiume Po hanno una composizione prevalentemente carbonatica, mentre, a sud, sono costituiti da prevalenti sedimenti terrigeni con contenuto minore di carbonati (Guerzoni et. al., 1984).

Il pattern generale di circolazione dell’Adriatico centro-settentrionale (Artegiani et al., 1997) è costituito da una struttura estiva in cui si hanno correnti deboli che si risolvono in una serie di gire sia in senso orario che antiorario, ed un pattern invernale in cui si hanno correnti molto più accentuate, in direzione antioraria e parallela alla costa, con acque provenienti dal mediterraneo orientale od occidentale entranti dalla parte orientale dello Stretto di Otranto (Civitarese et al., 2010) ed acque adriatiche, meno salate e più fredde delle acque entranti, per l’apporto di acque dolci continentali, uscenti nel settore occidentale dello Stretto di Otranto. A questo pattern si aggiunge la presenza di acque dense che si accumulano sul fondo dell’Adriatico settentrionale e che attivano una corrente di fondo primaverile, con cadenza annuale o biennale, che si spinge, in parte, fino alla MAD, ed, in parte, più a sud (Vibilic and Supic, 2005).

Nell’Adriatico centro-settentrionale le forti mareggiate autunnali e invernali, fino a 9 m di altezza dell’onda (Cavaleri 2000, Correggiari et al. 2005), provocano fenomeni di risospensione del sedimento di fondo anche di notevole entità, fino ad interessare in alcune zone spessori di 1-3 cm (Cavaleri and Stefanon, 1980; Astorri et al., 1983; Stefanon, 1984). Complessivamente l’azione delle correnti e del moto ondoso induce una ridistribuzione dei sedimenti di fondo verso sud e, in misura limitata, verso il largo (Pigorini, 1968).

L’evoluzione del bacino adriatico centro-settentrionale nell’ultimo ciclo sedimentario ha condizionato notevolmente la distribuzione attuale dei sedimenti superficiale. L’ultima rapida trasgressione iniziata 17000 anni fa e l’attuale fase di High Stand system Tract hanno portato alla formazione di in un cuneo di accrezione allungato lungo una fascia parallela e vicina alla costa italiana (Trincardi et al., 1996). A nord del Delta del Po il cuneo è molto sottile ed irregolare con una sedimentazione attiva pelitica solo in prossimità dei corsi d’acqua maggiori. A sud del Delta del Po il cuneo è prevalentemente pelitico, continuo, e con variabili spessori e larghezza (Correggiari et al., 2001). Nell’Adriatico centro-settentrionale il cuneo di accrezione, verso il centro del bacino adriatico, prograda, si assottiglia e presenta una sedimentazione attiva prevalentemente pelitica, fino all’affioramento dei sedimenti sabbiosi relitti lasciati in posto dall’ultima trasgressione, mentre, sottocosta, il cuneo si assottiglia e assume una prevalente componente sabbiosa a profondità inferiori ai 6-7 m.

Al centro dell’area di piattaforma dell’Adriatico centro-settentrionale rimangono zone in regime di scarsa sedimentazione o addirittura in erosione (Van Straaten, 1970; Pigorini, 1968; Stefanon, 1984) dove affiorano le sabbie relitte (Colantoni et al., 1979; Brambati et al., 1983).

1.2. Stato dell’arte.

I processi di dissoluzione e/o precipitazione dei carbonati (Ca²⁺ + 2HCO₃^- ↔ CaCO₃ + CO_2(aq) + H₂O) svolgono un ruolo importante sulla chimica del carbonio negli ambienti marini e, a grande scala, nel regolare le concentrazioni della CO₂ atmosferica.

Nel tentativo di comprendere le cause delle variazioni nei tassi di accumulo dei carbonati molti sforzi, negli anni passati, sono stati indirizzati ad ottenere stime di produzione primaria assumendo che, al di sopra del lisoclino, tali variazioni fossero attribuibili esclusivamente a variazioni di produttività nella colonna d’acqua.

Studi recenti sui fondali marini al di sopra del lisoclino (Jahnke et al, 2004; Emerson e Bender, 1981; Martin e Sayles, 1996) hanno dimostrato che la dissoluzione dei carbonati, negli ambienti marini in cui non si raggiunge la profondità di compensazione all’interfaccia acqua-sedimento, è guidata da processi di “dissoluzione inorganica”, ossia sottosaturazione nelle acque interstiziali, dovuta ad uno scambio di soluti con acque di fondo sottosature, e da “dissoluzione metabolica”, guidata da processi metabolici nei sedimenti. Questi ultimi comportano la produzione di CO₂ ed altri metaboliti ridotti come NH₄⁺, Fe²⁺, Mn²⁺ o S^2- attraverso la mineralizzazione della sostanza organica (processi diagenetici).

Lo studio di questi processi potrebbe quindi migliorare la conoscenza dei fattori che regolano i flussi bentici e il ruolo dei sedimenti come sink o source di CO₂.

Negli ultimi anni la misura dei flussi bentici di sostanze disciolte e lo studio dei processi di diagenesi precoce ha assunto un duplice interesse, teorico ed applicativo, sia a livello internazionale che nazionale, in particolare per il ciclo del carbonio.

L'interesse teorico deriva dalla necessità di comprendere i processi chimici, fisici e biologici che avvengono nello strato limite di separazione tra il sedimento e la colonna d'acqua e nei primi centimetri del sedimento. La maggior parte delle reazioni che portano al riciclo o al definitivo seppellimento di nutrienti e in particolare del carbonio avvengono, infatti, in questo strato. Questi studi sono quindi fondamentali per la comprensione del ciclo biogeochimico del carbonio negli ambienti acquatici.

Numerose sono le unità operative straniere che svolgono studi avanzati in questa direzione: in primo luogo i ricercatori nordamericani (Boudreau et al., 1998; Hammond et al., 2004; Hammond et al., 1996; Hales e Emerson, 1997; Jahnke et al., 1982) e poi, i ricercatori europei (Aptiz et al., 2008; Epping e Elder, 1997; Gundersen e Jorgensen, 1990; Huettel et al., 1998; Muller et al., 1997; Soetaert et al., 1996).

In Italia studi riguardanti la misura dei flussi bentici e dei processi di diagenesi precoce sono stati condotti da Barbanti et al., 1992; Barbanti et al., 1995; Bergamini et al., 1997a; Bergamini et al., 1997b; Bertuzzi et al., 1996; Ciceri et al., 1991; Frascari et al., 1988; Giordani et al., 1992; Giordano et al., 2004; Hammond et al., 1999; Marcaccio et al., 1999; Spagnoli et al., 2008; Spagnoli et al. 2004; Spagnoli, 1994; Spagnoli e Bergamini, 1997; Zago et al., 2000.

Gli studi applicativi nascono dall'esigenza di comprendere e ridurre le alterazioni degli ecosistemi acquatici e dei cambiamenti climatici in conseguenza dell'attività antropica.

In relazione agli incrementi di CO₂ nell’atmosfera tali studi sono rivolti alla comprensione e quantificazione del ciclo biogeochimico del carbonio nell'ambiente marino e quindi anche nel comparto bentico che, in seguito agli incrementi suddetti ed ai conseguenti cambiamenti climatici, sta subendo delle notevoli alterazioni (Barcelos e Ramos et al., 2007; Canfield, 1994; Fabry et al., 2008; Hiscock e Millero, 2006; Hutchins et al., 2007; Jahnke et al., 1997; Levitan et al., 2007; Reimers et al., 1992; Schneider et al., 2007; Tanaka et al., 2007; Tyrrell et al., 2008; Widdicombe e Needham, 2007; Widdicombe e Spicer, 2008).

Altri tipi di studi applicativi sono rivolti a determinare l’entità dei flussi bentici di sostanze nutrienti in quei bacini dove l'aumento del carico trofico porta a delle anossie con relative crisi distrofiche, oppure alla determinazione dei flussi bentici di metalli pesanti o altre sostanze di origine antropica su fondali interessati da sversamenti di materiali, come scarti di lavorazioni industriali o fanghi di dragaggio dei porti.

Anche questi ultimi processi, infatti, possono influenzare il chimismo della colonna d’acqua, entrare nel ciclo trofico e quindi alterare gli ecosistemi naturali e costituire un pericolo per la salute umana.

2. Personale scientifico partecipante alla missione.

Nella tabella 1 è riportato l’elenco del personale scientifico partecipante alla campagna oceanografica CASE4 e le rispettive qualifiche ed attività svolte a bordo.

Tabella 1: Personale scientifico della Campagna CASE3

Foto di gruppo dell’equipaggio scientifico della crociera CASE4

3. Attività svolta durante la crociera CASE4.

Durante la campagna CASE4 sono stati misurati i flussi bentici e studiati i processi di diagenesi precoce nella stazioni 5C1, 7, 19 e 14, sono stati prelevati campioni di fondo con box-corer nelle stazioni 5C1, 7, 19, 14, 5 e 12 e draga nella stazione Bonaccia 1, 2 e 3, sono stati eseguiti dei profili chirp e multibeam nelle aree di campionatura, è stato sperimentato il lander AMERIGO nelle stazioni 5C1A, 5C1B, MAD1 (POMO), SAD1 (1175). A corredo delle campionature del fondale sono stati eseguiti anche profili di CTDOT nella colonna d’acqua ed è stata campionata l’acqua di fondo con bottiglia niskin a scatto invertito. Infine in alcune stazioni sono stati eseguiti dei retini per la raccolta del placton da parte del personale dell’Università di Urbino.

I profili CTDOT sono stati eseguiti per avere un quadro delle condizioni chimico-fisiche ed oceanografiche della colonna d’acqua al momento delle campionature.

L’acqua di fondo è stata prelevata sia per conoscere le condizioni chimiche vicine al fondo che per il calcolo dei flussi bentici.

La camera bentica è stata posizionata sul fondale marino per misurare direttamente i flussi di sostanze disciolte all’interfaccia acqua-sedimento. Il programma di acquisizione dei campioni della camera bentica è il ”24h” con i seguenti tempi:

Tabella 2a: Tempi del programma di acquisizione della camera bentica

Il Lander AMERIGO è stato posizionato sul fondo in due stazioni sia per la sperimentazione del sistema sia per la misura dei flussi bentici. Il lander AMERIGO è stato posizionato una terza volta ad una profondità di circa 1100 m per testare la sua funzionalità a pressioni elevate.

Nei tre test si sono applicati i seguenti tempi:

Tabella 2b: Tempi del programma di acquisizione del lander AMERIGO nella stazione 5C/1

Tabella 2c: Tempi del programma di acquisizione del lander AMERIGO nella stazione MAD1

Tabella 2d: Tempi del programma di acquisizione del lander AMERIGO nella stazione SAD1

Le carote sono state raccolte per lo studio della diagenesi precoce nel sedimento superficiale, per il calcolo dei flussi diffusionali di DIC all’interfaccia acqua-sedimento e per le successive analisi complementari sul solido.

I box-corer sono stai raccolti per studiare le proprietà biogeochimiche e sedimentologiche dei sedimenti superficiali.

Le draghe sono state eseguite per studiare le proprietà biologiche e biogeochimiche dei sedimenti superficiali.

I campioni di acqua raccolti con la bottiglia Niskin, con la camera bentica e con il lander AMERIGO sono stati filtrati (filtri PTFE idrofilico, porosità 0,45 μm) e suddivisi in aliquote in atmosfera inerte (N₂) per la misura diretta di pH, per la misura a bordo di CO₂ disciolta, alcalinità, DIC e nutrienti (NO₃^-, NO₂^-, NH₄⁺, PO₄^3-_, Si(OH)₄) e per la misura in laboratorio dei metalli (Fe, Mn, Cs), e di δ¹³C_DIC. Le carote per lo studio della diagenesi precoce sono state estruse a bordo, in atmosfera inerte (N₂); sui campioni di sedimento umido estrusi sono stati misurati il pH e l’Eh.

I livelli di sedimento ottenuti sono stati centrifugati a temperatura controllata (temperatura in situ) e filtrati (filtri da 0,45μm di porosità in PTFE idrofilico) per l’estrazione delle acque interstiziali.

I campioni di acqua interstiziale sono stati suddivisi, sempre in atmosfera inerte (N₂), in aliquote per le analisi di alcalinità, DIC e nutrienti (NO₃^-, NO₂^-, NH₄⁺, PO₄^3-_, Si(OH)₄) a bordo e per le successive analisi in laboratorio dei metalli (Fe, Mn); le aliquote del DIC e dell’alcalinità sono state trattate con aggiunta di HgCl₂, le aliquote dei metalli (dopo acidificazione con HNO₃ suprapuro, 10:0.5 v:v) sono state conservate in frigo a +4°C.

I box-corer sono stati campionati superficialmente per le analisi biogeochimiche e sono stati sub campionati con carotine per eventuali aperture, descrizioni stratigrafiche ed analisi biogeochimiche e granuolometriche in laboratorio.

Nelle carote raccolte per le analisi successive in laboratorio è stata analizzata la suscettività magnetica.

I campioni raccolti con la draga-bio sono stati campionati tal quali per le analisi biogeochimiche e granulometriche e settacciati con maglia da due mm per le analisi biologiche e biogeochimiche e il materiale recuperato è stato conservato in formalina 5%.

La matrice solida sedimentaria è stata suddivisa in tre aliquote di cui due sono state conservate a -20°C per le successive analisi, previa liofilizzazione, del contenuto di carbonio totale (TC), azoto totale (TN) e carbonio organico (TOC); l’altra aliquota, invece, è stata conservata a +4°C per le successive analisi del contenuto d’acqua e della granulometria.

A bordo, sono state eseguite le analisi di CO₂ disciolta e del , con il sistema messo a punto da RSE (FIA/conduttometria), del DIC e alcalinità, con il sistema messo a punto dall’ISMAR-CNR (metodo culometrico e titolazione) e le analisi dei nutrienti con analizzatore automatico a cura dell’ISMAR-CNR.

Tra le attività di indagine del fondale sono state eseguiti dei rilievi geofisici con chirp e multibeam per la caratterizzazione geomorfologica e sedimentologica delle aree di studio.

Durante l’attività di geofisica sono stati eseguiti anche dei profili CTDOT per il rilevo delle caratteristiche chimico-fisiche della colonna d’acqua al fine della taratura della strumentazione geofisica.

3.1. Cronologia attività.

In dettaglio, durante la campagna sono state eseguite le seguenti operazioni:

15 giugno 2012:

Imbarco personale e materiale sulla R/V Urania nel porto di Bari

Preparazione delle due glove-boxes, del carotiere SW104, della bottiglia Niskin e della camera bentica automatica per la misura dei flussi bentici (riempimento della siringa 3I con 50 mL di CsCl da 1000 mg/L; installazione del programma “campo lungo “24h”)

h 15:00 riunione con il personale scientifico per illustrare il programma e le operazioni della crociera ed i ruoli dei partecipanti

h 19:30 partenza per la stazione 5C/1

Durante il tragitto si è deciso di cambiare programma per questioni di orario d’arrivo nella stazione 5C/1 (le operazioni di messa a mare della camera bentica devevano avvenire all’alba o al tramonto) e si è deciso di andare alla stazione G2 per rilievi multibeam, ROV, box-corer, draga

Di seguito viene riportata la cronologia delle operazioni eseguite a bordo.

16 giugno 2012:

17 giugno 2012:

18 giugno 2012:

19 giugno 2012:

20 giugno 2012:

21 giugno 2012:

22 giugno 2012:

23 giugno 2012:

24 giugno 2012:

24 giugno 2012:

h 19:30 Rientro nel porto di Bari

25 giugno 2012:

h 7:30 Inizio operazioni di sbarco materiale e pratiche doganali;

h: 13:15 Partenza per Ancona con camion, macchina e treno.

4. Elaborazioni dati e misure effettuate a bordo.

4.1. Schema di campionamento e mappe dei campionamenti.

Nella tabella 3 sono riportate le stazioni, le relative coordinate teoriche delle stazioni e le attività di campionamento e di misura effettuate durante la campagna oceanografica CASE4 con le rispettive coordinate reali.

Nella figura 1 è riportata la mappa della navigazione e delle stazioni di campionamento e misura.

Nelle figure 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f e 2g, sono riportate le mappe relative alle operazioni di campionamento e misura per ogni stazione.

Tabella 3: Coordinate delle stazioni in cui sono stati effettuati i profili con sonda CTDOF, il campionamento di acqua di fondo, il campionamento con carotiere SW104 e, il posizionamento della camera bentica, la sperimentazione di AMERIGO, il retino, il ROV, la draga ed il Box Corer.