CNR-ISMAR Sezione di Lesina (FG)

Campagna Oceanografica

SAMCA 2003

Golfo di Manfredonia

24.03.03-29.03.03

Rapporto tecnico

edito da

CNR-ISMAR Sezione di Lesina

30.06.2003

Autori : Federico Spagnoli

Gabriella Bartholini

Premessa

La crociera oceanografica SAMCA 2003 svoltasi nel Golfo di Manfredonia dal 24 al 29 Marzo 2003 fa seguito alla crociera oceanografica SAMCA 2002 svoltasi nell’ autunno 2002.

Entrambe le campagne sono state organizzate nell’ambito del progetto PIT AGEM i cui principali obiettivi sono:

1. messa a punto di strumentazioni e tecniche per il monitoraggio ambientale in tempi reali e per il controllo della qualità delle acque marine costiere;

2. stabilire una rete di monitoraggio automatico delle acque costiere (RIMA);

3. studiare le proprietà ottiche per la taratura di immagini satellitari, la produzione primaria, i rapporti trofici e i processi biogeochimici dell’area marina del Golfo di Manfredonia;

4. effettuare una caratterizzazione estensiva sedimentologica e biogeochimica dei fondali del Golfo di Manfredonia attraverso due crociere oceanografiche.

Per poter effettuare lo studio del comparto sedimenti e della colonna d’acqua, la campagna è stata suddivisa in due leg (I° leg: 24/29 Marzo 2003; II° leg: 15/27 Maggio 2003).

Durante il primo leg è stata posta attenzione al comparto sedimento, ponendo come obiettivi particolari:

• L’analisi dei processi di diagenesi precoce;

• La misura dei flussi di nutrienti all’interfaccia acqua-sedimento;

• Stima dei profili di O₂, Resistività e pH utilizzando µ-elettrodi;

• Lo studio dei processi di degradazione e rimineralizzazione della materia organica.

Durante la crociera è stato inoltre completato il campionamento per la caratterizzazione sedimentologica e biogeochimica estensiva del golfo di Manfredonia iniziata in Agosto – Settembre 2002 (fig. 1).

Il Golfo di Manfredonia (fig. 1) è localizzato nell’Adriatico meridionale, a sud del promontorio del Gargano. Morfologicamente esso presenta, a nord, coste alte e rocciose con piccole insenature e assenza quasi completa di spiaggia, nella zona centrale e a sud, da Manfredonia a Barletta, la costa è bassa e paludosa e la spiaggia ampia e rettilinea.

Fig. 1 Area di studio e stazioni di campionamento

I venti predominanti spirano da N-NW e, subordinatamente da S-SE e sono i responsabili delle correnti superficiali caratterizzanti l’area che presentano una circolazione rispettivamente ciclonica o anticiclonica.

Nel golfo sboccano l’Ofanto ed alcuni corsi d’acqua minori: Carapelle, Candelaro e Cervaro. L’Ofanto, proveniente dall’Appennino Campano, è il maggiore fiume della Puglia e rappresenta praticamente l’unica sorgente di sedimenti in questo tratto di mare.

La normale direzione di trasporto lungo la costa adriatica è SE, risentendo del circuito ciclonico dominante nell’adriatico meridionale. Tuttavia il materiale trasportato dall’Ofanto è diretto a NW e a N attraverso una circolazione oraria evidenziata dalla diffusione di metalli pesanti (Oeltzschner, 1973). La distribuzione dei sedimenti è legata al moto ondoso e alle correnti di circolazione: la granulometria diminuisce all’aumentare della profondità e della distanza dalla costa. Sotto il profilo tessiturale e composizionale, tre sono le facies fondamentali: sabbie molto fini e in parte fini; limo e limo-argillosi. La prima è dominante nei fondali compresi tra 2-4 m di profondità. La terza caratterizza i fondali più profondi, dove sono dominanti i depositi gravitativi, mentre la seconda rappresenta una situazione intermedia tra le precedenti due. In alcuna aree, oltre i 6 m di profondità, sono stati ritrovati frammenti di biodetriti, derivanti dal disfacimento di banchi coralligeni (Simeoni, 1992).

Bibliografia

Oeltzschner, H. – The Gulf of Manfredonia (Southern Adriatic) 2. Origin and distribution of heavy and light minerals. – Environmental Regime, Vol. 5. pp. 51-97 1973.

Simeoni, U. – I litorali tra Manfredonia e Barletta (Basso Adriatico): Dissesti, Sedimenti, Problematiche Ambientali.- Boll. Soc. Geol. It., 111, 367-398, 1992.

Campagna Oceanografica

Samca 2003

Data: 1°leg: 24.03.2003 – 29.03.2003

Area di studio Golfo di Manfredonia – Adriatico meridionale

Istituto promotore: ISMAR-CNR – Sezione di Lesina

Capo missione: Federico Spagnoli, CNR Lesina

Istituti partecipanti: - ISMAR-CNR Lesina

- ISMAR-CNR Bologna

- ISMAR-CNR Ancona

- IBF-CNR Pisa

Imbarcazione: -N/O Dalla Porta (Comandante: Silvano Argenti)

Nome della crociera

oceanografica: SAMCA 2003

Personale Scientifico

1°leg – 24/29.03.2003

• Spagnoli Federico

• Manini Elena

• Bartholini Gabriella

• Specchiulli Antonietta

• Fiesoletti Federica

• Casolino Giovanni

ISMAR-CNR Sezione di Lesina

Tel. +39-0882-992702

Fax +39-0882-991352

• Giordano Patrizia

IGM-ISMAR-CNR Sezione di Bologna

Tel. +39-051-6398900

• Fax +39-051-6398940

• Marini Mauro

IRPEM-ISMAR-CNR Ancona

Tel. +39-071-2078840

Fax +39-071-55313

• Grosso Giambattista

Università degli Studi di Bologna

Tel. +39-051-2094944

Fax +39-051

• Andresini Anna Maria

Università degli Studi di Bari

Tel. +39-080-5443482

- Ciotti Claudia

Università degli Studi di Ancona

Tel. +39-071-2204341

• Divers:

Frigni Jaures

Cinquegrana Norberto

Obiettivi

Per poter effettuare un confronto e una stima dei processi diagenetici e dei flussi bentici all’interfaccia acqua-sedimento in condizioni trofiche e idrodinamiche estreme, i campionamenti sono stati effettuati negli stessi siti (S1, S2) scelti durante la campagna SAMCA 2002. Essi sono stati individuati in aree in cui i processi di sedimentazione risultano particolarmente intensi e possono dare origine a flussi di sostanze reattive e a processi diagenetici di maggiori proporzioni.

Le stazioni di campionamento e le attività eseguite sono illustrate nella seguente tabella:

24.03.03 10.00 Imbarco materiale nel

porto di Manfredonia.

24.03.03 16. 00 St. S 2 Viene raggiunta la stazione S2. 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m

24.03.03 16.55 St. S 2 Esecuzione carotaggio con carotiere

a gravità leggera SW 104. 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m

24.03.03 17.55 St. S 2 Esecuzione carotaggio con carotiere

a gravità leggera SW 104. 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m

24.03.03 18.10 St. S 2 Esecuzione profilo CTD. 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m

24.03.03 20.15 St. S 2 Posizionamento Camere Bentiche

manuali A-B; 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m

24.03.03 21..35 St. S 2 Esecuzione profilo CTD. 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m 25.03.03 09.55 St. S 2 Esecuzione carotaggio con carotiere

a gravità leggera SW 104. 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m

25.03.03 10.45 St. S 2 Esecuzione profilo CTD;

prelievo campioni colonna d’acqua

con rosetta . 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m

25.03.03 20.25 St. S 2 Recupero camere bentiche; 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m

25.03.03 20.35 St. S 1 Viene raggiunta la stazione S1. 41°33’01.64” 16°02’58.01” 16m

26.03.03 07.07 St. S 1 Posizionamento Camere Bentiche

manuali A-B. 41°33’01.64” 16°02’58.01” 16m

26.03.03 08.55 St. S 1 Esecuzione 3 carotaggi con carotiere

a gravità leggera SW 104. 41°33’01.64” 16°02’58.01” 16m

26.03.03 10.00 St. S 1 Esecuzione profilo CTD;

prelievo campioni colonna d’acqua

con rosetta. 41°33’01.64” 16°02’58.01” 16m

26.03.03 11.55 St. S 1 Esecuzione 2 carotaggi con carotiere

a gravità leggera SW 104. 41°33’01.64” 16°02’58.01” 16m

27.03.03 07.20 St. S 1 Recupero camere bentiche 41°33’01.64” 16°02’58.01” 16m

27.03.03 09.30 Ritorno in porto, sbarco sommozzatori;

imbarco personale scientifico.

27.03.03 11.10 St. S 1 Ritorno alla stazione S1; 41°33’01.64” 16°02’58.01” 16m

27.03.03 11.10 St. S 1 Esecuzione 4 carotaggi con carotiere

a gravità leggera SW 104. 41°33’01.64” 16°02’58.01” 16m

27.03.03 16.30 Esecuzione campionamento con Box-corer

27.03.03 21.00 St. S 2 Ritorno alla stazione S2. 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m

28.03.03 10.00 St. S 2 Esecuzione 4 carotaggi con carotiere

a gravità leggera SW 104. 41°38’39.13” 16°15’45.76” 22 m

28.03.03 16.30 Esecuzione campionamento con Box-corer

29.03.03 13.30 Fine campionamento con Box-corer e rientro in porto

Tabella 1 - Attività eseguite durante la campagna oceanografica

Operazioni a bordo

Durante la campagna sono state eseguiti, a bordo della N/O Dalla Porta, carotaggi utilizzando carotiere a gravità leggera SW 104 e box-corer, e prelievi di campioni d’acqua utilizzando camere bentiche e rosetta.

Flussi Bentici e Processi Diagenetici

Sono state posizionate su entrambi i siti di campionamento (S1, S2) due camere bentiche manuali (25x25x50cm) per lo studio dei flussi bentici all’interfaccia acqua-sedimento. Per ogni camera sono stati effettuati prelievi (~ 60cc) circa ogni 6 ore nell’arco di 24 ore per poter stimare l’evoluzione giornaliera di tali flussi. Per un controllo della misura è stata prelevata dell’acqua di fondo esterna alle camere bentiche e dei bianchi. Per ogni campione d’acqua prelevato, sono stati prelevate in ambiente inerte aliquote per l’analisi di nutrienti, metalli, alcalinità, TCO₂ e DOC (tab. 1), su ulteriori aliquote sono state effettuate immediatamente misure di pH, Eh, O_2, S^o/_oo (tab. 2-4).

In ogni camera bentica è stata iniettata, subito dopo il 1° campionamento, una soluzione di CsCl con concentrazione di 50000 ppm, per poter osservare eventuali fenomeni di assorbimento.

Per effettuare stime dei processi diagenetici e analisi microbiologiche, in ogni stazione sono stati effettuati carotaggi utilizzando un carotiere a gravità leggera SW 104. In tale modo sono state prelevate carote di sedimento indisturbate. La carota appena recuperata è stata misurata, descritta macroscopicamente ed estrusa in atmosfera inerte in strati più sottili e frequenti (0.5-1cm) vicino alla superficie e più spessi e radi (2 cm) in profondità (tab. 6-7). L’acqua di fondo delle carote è stata recuperata. Per ogni campione sono state effettuate immediatamente misure di pH ed Eh (tab. 6-7). Attraverso centrifugazione sono state recuperate, per ogni strato le acque interstiziali.

Ulteriori carotaggi sono stati effettuati in ogni stazione per poter stimare i profili di O₂, Resistività e pH, utilizzando dei µ-elettrodi.

La rimanente matrice solida è stata congelata, su di essa verranno eseguite in laboratorio analisi di porosità, POC, PON, C totale, N totale, P inorganico, organico e totale, analisi granulometriche, mineralogiche e geochimiche.

Analisi della Colonna d’acqua

Nelle stazioni S1 e S2 sono stati prelevati campioni d’acqua a quote prefissate mediante campionatore tipo “rosetta” SBE 32 Carousel Water Sampler della Sea Bird Electronics, Inc. I parametri chimico-fisici della colonna d’acqua, in ciascuna stazione, (temperatura, salinità, ossigeno disciolto, pH e fluorescenza) sono stati misurati mediante CTD, SBE 19Plus SEACAT della Sea Bird Electronics, Inc. (Fig. 2-3).

Analisi microbiologica

Sono stati effettuati dei carotaggi, in entrambi i siti di campionamento, con carotiere a gravità leggera SW 104 per lo studio dell’abbondanza e della biomassa batterica, ed un’analisi della produzione secondaria batterica come indice dell’efficienza di trasferimento di materiale organico detritale ed energia ai più alti livelli trofici.

Tutte le carote di sedimento sono state sezionate in strati più sottili e frequenti (0.5 cm) vicino alla superficie e più spessi e radi (2 - 5 cm) in profondità.

I campioni sono stati processati dopo il campionamento e conservati nel seguente modo:

• Densità, biomassa batterica e NuCC a 4° C;

• Produzione secondaria batterica a 4° C;

• Biodiversità batterica –20° C;

• Materia organica sedimentaria a –20° C;

• Granulometria a –20° C.

Caratterizzazione biogeochimica e sedimentologica estensiva

Durante la campagna è stato effettuato un campionamento superficiale estensivo del fondale del Golfo di Manfredonia utilizzando un Box Corer.

Ogni corer è stato descritto, misurato, e sezionato in strati superficiali, intermedi e profondi, in funzione delle loro caratteristiche.

Ogni strato è stato successivamente suddiviso in aliquote e per ogni campione sono state effettuate immediatamente misure di pH ed Eh (tab.14).

La rimanente matrice solida è stata congelata, su di essa verranno eseguite in laboratorio analisi di porosità, POC, PON, C totale, N totale, P inorganico, organico e totale, analisi granulometriche, mineralogiche e geochimiche.

A bordo, ogni campione d’acqua (acque interstiziali, acqua delle camere bentiche, acqua della colonna d’acqua, acqua di fondo delle carote) è stato suddiviso in aliquote, previa filtrazione su filtro nucleopore 0.45 µm, ed effettuate analisi di pH, Eh, O₂, Salinità, metalli del I e II gruppo e NH₄⁺ (tab. 213). Le suddivisioni sono state effettuate in ambiente inerte (camera azotata).

Ulteriori aliquote sono state prelevate e conservate in frigo a 4°C per poter condurre in laboratorio analisi di alcalinità, TCO₂, e congelate a -22°C per poter effettuare analisi di metalli (Fe, Mn, Cs), dei nutrienti (NH3, NO2, NO3, PO4, SiO4) e DOC (tab. 2). Per poter effettuare l’analisi di Ferro e Manganese i campioni sono stati acidificati con HNO₃ prima di essere refrigerati.

Analisi di laboratorio

Le misure di alcalinità e TCO₂, saranno svolte presso i laboratori dell’ISMAR-CNR Sezione di Lesina, e presso i laboratori del Woods Hole Oceanographic Institution (USA).

Le analisi dei metalli presenti nelle acque presso i laboratori dell’Università di Bologna-Dipartimento di Mineralogia, le analisi dei nutrienti presso l’ISMAR-CNR di Ancona ed infine l’analisi del Carbonio Organico Disciolto presso l’IBF di Pisa.

Per ciò che riguarda la fase solida, le analisi di POC-PON, C totale, N totale, P inorganico e totale presso ISMAR-CNR di Lesina, analisi geochimiche presso il dipartimento di mineralogia dell’Università di Bologna, le analisi granulometriche presso il C. R. ENEA Ambiente marino di La Spezia, e le analisi mineralogiche presso l’ISMAR-CNR di Bologna.

Suddivisione in aliquote

Acque interstiziali

Volume totale Alk DOC Metalli Nutrienti TCO₂

ml ml ml ml ml ml

< 10 1 5 1 +0.1ml HNO₃ 1 5

10 1.5 5 2+0.1ml HNO₃ 0.5x3 5

10/20 1.5 5 5+0.25ml HNO₃ 0.5x3 5

20< 1.5 5 10+0.25ml HNO₃ 0.5x3 5

Colonna d’acqua

Volume totale Alk DOC Metalli Nutrienti TCO₂

ml ml ml ml ml

1 L 25 10 10+0.5ml HNO₃ 1x3 5

Camere bentiche

Volume totale Alk DOC Metalli Nutrienti TCO₂

ml ml ml ml ml ml

60 15 10 10+0.5ml HNO₃ 0.5x5 5

Tab. 1 - Suddivisione delle aliquote dei campioni d’acqua

Le seguenti tabelle illustrano i risultati preliminari conseguiti a bordo.

Tab. 2 - Analisi effettuate a bordo su aliquote di campioni delle camere bentiche-Stazione S1

Tab. 3 - Analisi effettuate a bordo su aliquote di campioni delle camere bentiche-Stazione S1 (mg/L).

Tab. 4 - Analisi effettuate a bordo su aliquote di campioni delle camere bentiche-Stazione S2

Tab. 5 - Analisi effettuate a bordo su aliquote di campioni delle camere bentiche-Stazione S2 (valori espressi in mg/l)

Depth (cm)	Strato (cm)	pH	Eh (mV)	T (°C)
0	0.00	8.05	-66.8	19.8
0.25	0-0.5	7.42	232.4	15
0.75	0.5-1	7.28	45.8	16
1.25	1-1.5	7.38	-149.1	16.4
1.75	1.5-2	7.41	-208.7	15.9
2.5	2-3	7.46	-218.4	15.9
3.5	3-4	7.5	-232	16.1
4.5	4-5	7.54	-229.6	16.3
5.5	5-6	7.53	-257.3	16.6
7	6-8	7.49	-246.2	16.7
10	9-11	7.48	-241.2	19.4
13.5	12-15	7.43	-278	22.5
17.5	16-19	7.49	-262.6	22.1
22.5	21-24	7.46	-263.2
29.5	28-31	7.4	-229.2	22.4
41.5	40-43	7.34	-234.3	24.1
54.5	53-56	7.29	-209.5	22.6
72.5	70-75	7.26	-228.5	21.7
102	100-104	7.23	-227.1	21.8

Tab. 6 - Parametri relativi all’analisi della carota prelevata nella stazione S 1

Tab. 7 - Parametri relativi all’analisi della carota prelevata nella stazione S 2

Depth cm	Strato	Li	Na	NH4	K	Mg	Ca	Sr
0	0	0,6	5880	12,8	360,6	1210,2	438,4	21,4
0.25	0-0.5	0,6	5371,4	2,2	338	1226	404	20,2
0.75	0.5-1	0,6	5567,4	1,4	354,6	1250,4	417	19,4
1.25	1-1.5	0,6	5494,4	1,8	345,6	1241	413,8	18,6
1.75	1.5-2	0,6	5894,4	3,8	374,4	1320,8	443,6	20,6
2.5	2-3	0,8	5926	1,8	391,8	1324,6	440	20,2
3.5	3-4	0,8	5879,4	1,4	367	1335,2	439	18,2
4.5	4-5	0,6	5492,8	2,2	335,6	1248,2	406,6	14,6
5.5	5-6	0,6	5782	2,2	351,8	1304,4	423,2	20,8
7	6-8	0,6	5213,8	4	309,6	1198,4	381,4	18,2
10	9-11	0,6	5590,4	2,2	339,6	1279,6	403,2	20
13.5	12-15	0,6	4948,2	3,2	303,6	1142	361,2	10
17.5	16-19	0,6	5793,8	4,8	354	1323,6	420,2	20
22.5	21-24	0,6	5604,8	77,4	341,4	1298,6	410	19,4
29.5	28-31	0,8	5464	5,2	332,4	1253,4	378,6	18,6
41.5	40-43	0,6	5860,2	7	355,6	1338	395	15,6
54.5	53-56	0,6	5174,8	10,6	318	1205,4	334	18,4
72.5	70-75	0,6	5505	12,2	339	1274	324,4	17,6
92.5	90-95	0,6	5149	13,4	322,8	1186,8	272,4	17,8

Tab. 8 - Parametri relativi all’analisi della carota prelevata nella stazione S 1 (mg/L)

Tab.9 - Parametri relativi all’analisi della carota prelevata nella stazione S 2 (mg/L)

Tab. 10 - Analisi effettuate a bordo su aliquote di campioni della colonna d’acqua -Stazione S1

Tab. 11 - Analisi effettuate a bordo su aliquote di campioni della Niskin-Stazione S1 (mg/L).