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Sviluppo di modelli per lo studio dell'inquinamento diffuso in agricoltura alla scala di campo
No full textL’unità di ricerca di Napoli si è posto come obiettivo la valutazione degli aspetti teorico-applicativi connessi al monitoraggio ed alla previsione dei processi di trasporto e di diffusione di soluti nei mezzi porosi naturali, al fine di predisporre adeguati protocolli di decontaminazione e/o di prevenzione dei processi di inquinamento delle risorse idriche naturali. Con riferimento a tale problematica è stata condotta in campo (località Ponticelli, Napoli) su parcella sperimentale (50x7 mq), una prova di trasporto di soluto inerte. In particolare, lo studio ha avuto lo scopo di individuare il ruolo e l’importanza della variabilità spaziale dei parametri idro-dispersivi nel processo di trasporto. In una prima fase dello studio sono state messe a punto le tecniche più appropriate per la quantificazione dalla struttura della variabilità spaziale dei parametri idraulici del suolo. È stata studiata la struttura spazio-temporale dello stato idrico del suolo in termini di contenuto d’acqua e di potenziale idrico. La prova di trasporto ha avuto la durata di circa 50 giorni e, durante tale periodo si sono misurate le concentrazioni di uno ione (cloro) nel suolo lungo sette diversi allineamenti. Al termine di tale prova, per i successivi sette mesi, attraverso tecniche di laboratorio si è estratto dai campioni di suolo il cloro e, lo si è titolato mediante apposito conduttimetro. Nella seconda fase sono state eseguite varie elaborazioni avente l’obiettivo di fornire un quadro generale circa le caratteristiche del trasporto. Al termine di tale fase preparatoria, si è proceduto ad una analisi comparativa, confrontando le misure di concentrazione ricavate dalla prova di trasporto con i valori predetti da alcuni modelli fondati su differenti ipotesi di processo. In particolare l’attenzione si è soffermata su i seguenti modelli: i) convettivo-dispersivo (CD) a parametri efficaci, ii) mobile immobile (MIM) e iii) funzione di trasferimento (CLT). Successivamente allo studio delle dinamiche del trasporto di soluto, l’attenzione si è incentrata sulla analisi della struttura spaziale dello stato idrico e salino della parcella sperimentale di Ponticelli. Tale studio è stato affrontato mediante l’impiego di tecniche geostatistiche, attraverso le quali è possibile valutare la dipendenza spaziale delle proprietà idro-dispersive del suolo mediante variogrammi o correlogrammi; mentre eventuali periodicità delle serie dei dati vengono indagate con spettrogrammi. Una volta accertata la struttura spaziale della variabilità dei parametri idraulici/dispersivi allo studio, è possibile individuare più correttamente la localizzazione, ad esempio, dei sensori tenendo conto della distanza di autocorrelazione e consentendo stime più significative del livello di inquinamento del suolo. E’ evidente che una siffatta analisi consente la messa a punto di tecniche più efficaci di decontaminazione della zona di interesse
Bilancio Idrico del sistema suolo-vegetazione: impiego di un modello matematico di simulazione
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Studio alla scala di campo dei processi di trasporto in suoli irrigati con acque reflue
No full textIl programma svolto dall’Unità di ricerca ha riguardato lo sviluppo e la verifica su base sperimentale di un approccio metodologico per lo studio a scala di campo dei processi di trasporto ed accumulo di soluti nel suolo. La caratteristica tipica dei processi di trasporto alla scala considerata è principalmente legata alla notevole variabilità spaziale delle proprietà idrologiche del mezzo poroso. In una prima fase, il programma si è articolato attraverso una intensa attività sperimentale finalizzata alla caratterizzazione della variabilità spaziale dei parametri idro-dispersivi che controllano i processi allo studio. Lungo un allineamento di 50m, sono stati selezionati siti di misura distanziati di 1 m in cui sono stati posizionati (a 30, 60 e 90 cm di profondità) tensiometri per il rilievo del potenziale di pressione e sonde riflettometriche per la misura del contenuto d'acqua nel suolo. Dopo un preliminare allagamento del sito in questione che ha portato la parte di suolo strumentata in condizioni di pseudo satuarazione, si è provveduto al monitoraggio del contenuto d'acqua e della tensione alle diverse profondità e per differenti tempi. Il rilievo delle variabili idrologiche è stato interrotto dopo due mesi, quando cioè non sono state più riscontrate sensibili variazioni di contenuto d'acqua e della tensione. A differenza della curva di ritenzione (rilevata direttamente in situ), la curva di conducibilità idraulica è stata determinata per ciascuna postazione di misura con il metodo del profilo istantaneo. Quindi si è provveduto a stimare i principali indicatori geostatistici che permettono di caratterizzare la variabilità spaziale sia della curva di ritenzione che di quella di conducibilità. Nella seconda fase dell'attività sperimentale, sullo stesso sito è stata delimitata una parcella (50m x 8m) dove è stata condotta una prova di trasporto di soluto inerte (KCl). Più precisamente, dopo aver raggiunto condizioni di moto permanente nel suolo mediante l'apporto di 15mm di pioggia al giorno, sono stati applicati 105 g/m^2 di KCl sotto forma di impulso, e successivamente si è continuato ad irrigare la parcella con la medesima intensità di pioggia imposta prima della somministrazione del sale. Si è proceduto quindi ad eseguire numerosi carotaggi (uno ogni metro) lungo otto diversi allineamenti (ciascuno corrispondente ad un prefissato tempo). Una volta trasportate in laboratorio, le carote sono state sezionate in campioni di altezza pari a 10 cm (e larghezza pari ad 15 cm) da ciascuno dei quali è strato poi estratto mediante filtrazione e successiva decantazione il contenuto liquido. L'eluato così ottentuo è stato titolato con un conduttimetro iono-specifico per la trasduzione del corrispondente valore di concentrazione. Son stati pertanto ricavati otto profili medi di concentrazione e per ciascuno di essi la relativa "fluttuazione" rispetto ai valori locali. Ciò ha consentito di quantificare il ruolo della variabilità spaziale delle proprietà idro-dispersive nella determinazione del processo di trasporto allo studio, nonchè di calibrare e verificare un modello stocastico di trasporto che era stato preliminarmente sviluppato presso l'Unità Operativa di Napoli
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