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Scopo della presente tesi è quello di valutare la dispersione di inquinanti passivi in mare attraverso lo sviluppo e l’utilizzo di un modello matematico di tipo analitico-numerico. Lo scenario di riferimento è quello dei rifiuti associati all’attività di un impianto di marinocoltura ed i risultati del modello saranno confrontati con quelli ottenuti da modelli più complessi sviluppati ad hoc per l’attività di marinocoltura (modello DEPOMOD).
Si è prima di tutto caratterizzato sinteticamente l’ambiente marino costiero in relazione all’installazione di impianti di marinocoltura, descrivendo le principali caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche che lo rappresentano, e fornendo un quadro generale dei processi che regolano l’idrodinamica costiera.
Sono state sinteticamente descritte le caratteristiche principali di un impianto di acquacoltura, le diverse tecniche di allevamento per impianti intensivi e semiestensivi, in-shore e off-shore. Si sono analizzati quali siano i rifiuti dovuti all’attività di un impianto, come essi siano costituiti e quale tipo di impatto possano provocare sulla colonna d’acqua e sul sedimento. Infine si sono esaminate le diverse normative ambientali che possono regolare un impianto, in particolare il Regolamento EMAS.
Successivamente si sono analizzati i meccanismi che influenzano l’evoluzione delle sostanze passive in mare, con particolare attenzione rivolta alla formulazione dell’equazione di advezione-diffusione degli inquinanti in regime di moto turbolento, nonché alla corretta assegnazione delle condizioni al contorno ed iniziali. Per l’interpretazione dei meccanismi di trasporto e diffusione si è seguito sia un approccio euleriano che lagrangiano. Con il metodo euleriano si risolve l’equazione di campo che descrive l’evoluzione spazio-temporale della concentrazione dell’inquinante. Il metodo lagrangiano consiste invece nel considerare l’inquinante come un insieme di particelle, di ciascuna di esse viene ricostruita la traiettoria, seguendone l’evoluzione nel tempo e nello spazio. Si valuta la concentrazione delle sostanze inquinanti eseguendo una statistica di traiettorie sufficientemente rappresentativa. L’approccio euleriano è quello utilizzato per lo sviluppo del modello Green3D mentre il metodo lagrangiano è utilizzato dai modelli commerciali attualmente utilizzati in marinocoltura.
Nel modello Green3D, lo scenario di riferimento è costituito da una linea di costa rettilinea, batimetria costante e corrente long-shore costante nello spazio. E’ stata condotta una analisi di sensitività allo scopo di valutare gli effetti indotti da modifiche nei valori delle variabili di ingresso sui risultati forniti dal modello.
Il modello è stato utilizzato per riprodurre in uno scenario rappresentativo l’effetto di un impianto di marinocoltura in una zona costiera.
I risultati ottenuti dal modello Green3D sono stati confrontati con quelli ricavati attraverso il programma DEPOMOD applicato ad una situazione idealizzata ma rappresentativa di un caso reale, quale quello di un impianto off-shore di marinocoltura, per poter convalidare o meno la correttezza del modello analitico-numerico precedentemente costruito.