• sedimenti
• POPs
• pesticidi
• PCB
• IPA
• Fiume Morto
• gas-cromatografia
• cod
• bod
• analisi

Riassunto
Il presente lavoro di Tesi riguarda il monitoraggio ambientale del Fiume Morto; tale fiume drena parte della pianura pisana settentrionale, compreso il parco di San Rossore, e sfocia nel Mar Tirreno. La zona costiera è caratterizzata da sistemi dunali recenti e fossili, costituiti da un complesso mosaico di habitat naturali e patrimonio dell’UNESCO. La morfologia e l’idrografia di questa area deltizia hanno subito nel tempo mutamenti sostanziali per azione naturale e antropica: la deposizione del materiale alluvionale, l’ingressione e regressione marina hanno mutato notevolmente la fisionomia della zona. In questo contesto, il presente elaborato intende fornire una caratterizzazione preliminare di un corso d’acqua inserito in un ecosistema potenzialmente a rischio; in particolare, ci si propone di valutare la qualità del corpo idrico da un punto di vista sia geochimico che chimico, per quanto riguarda contaminanti tossici e potenzialmente tali sia inorganici, che organici: gli elementi in traccia ed i POPs (Persistent Organic Pollutants) ovvero idrocarburi policiclici aromatici (IPA), policlorobifenili (PCB), pesticidi. Il campionamento si è articolato nell’ambito di una singola campagna, durante la quale sono stati individuati alcuni punti di interesse in cui prelevare campioni di acqua e, ove possibile, di sedimento, al fine di poter avere un quadro più completo sulla qualità della matrice acquosa e sulla possibile relazione che essa potrebbe avere con la matrice solida; le analisi sono state eseguite su sei campioni acquosi e tre campioni di sedimento. Per quanto riguarda la matrice acquosa, sono stati determinati: parametri chimico-fisici, elementi maggiori mediante cromatografia ionica, elementi in traccia tramite ICP-MS, inquinanti organici persistenti tramite gas-cromatografia accoppiata con la spettrometria di massa, COD (Chemical Oxygen Demand) e BOD (Biochemical Oxygen Demand) . In merito alla matrice solida sono state analizzate alcune categorie di POPs e di elementi in traccia, con le stesse modalità utilizzate per i campioni acquosi; gli elementi maggiori sono stati determinati tramite XRF, ed è stata effettuata anche una diffrazione delle polveri a fini qualitativi per identificare la componente mineralogica di massima dei sedimenti. Sia le acque che i sedimenti sono stati sottoposti a specifiche preparazioni in base ad ogni analisi da eseguire: per le analisi della componente organica, sui campioni acquosi è stata effettuata un’estrazione liquido/liquido con n-esano; la procedura di estrazione per l’analisi dei sedimenti è del tipo solido/liquido con acetone ed esano,(in tutti i campioni sono stati poi aggiunti standard di metodo, per valutare il recupero della procedura, e di iniezione, per valutare il comportamento strumentale). Per quanto riguarda le analisi all’ICP-MS ed al cromatografo ionico, i campioni sono stati opportunamente diluiti e filtrati; i sedimenti invece, hanno subito una digestione acida in microonde con acqua regia e successiva diluizione. Le analisi ai raggi X hanno richiesto la macinazione del campione ed il successivo riscaldamento in stufa. I risultati ottenuti hanno permesso di delineare un comportamento chimico di alcuni composti di interesse e identificare un partizionamento preferenziale di alcuni di essi tra fase solida e fase acquosa. Complessivamente, l’ecosistema del Fiume Morto si rivela essere un case-study ideale per lo studio e la valutazione di equilibri geochimici e chimici in continua evoluzione.

Abstract
The present thesis project is about environmental monitoring of Fiume Morto, a river draining a great part of Pisa’s lowland, flowing through Migliarino-Massaciuccoli-San Rossore’s Natural park and then reaching Mar Tirreno. This area is characterized by recent and fossil sand dune-systems, which are constituted by a complex patchwork of natural habitats, making part of UNESCO’s heritage. The morphology and the hydrography of this deltaic zone have undergone substantial changes over the time, both by natural and anthropic factors: deposition of alluvial material, marine ingression and regression have considerably changed the profile of this area. In this context, with the present report, it is proposed to provide a preliminary characterization of a watercourse included in an ecosystem at risk. Particularly it is aimed to assess the quality of the waterbody, from a geochemical and chemical point of view, concerning inorganic toxic pollutants, heavy metals, persistent organic pollutants, the “POPs”, such as PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons), PCB (polychlorinated biphenyls) and pesticides like OCP (organochlorine pesticides). Sampling took place on a single sampling campaign, during which some interesting sampling points were identified: six water samples and three solid samples (sediments) were collected. Sediments can be useful to better outline the quality of the water matrix and the relationship that this could have with solid matrix, in terms of pollutants and metals reservoirs. In water samples, the following parameters have been determined: in situ physical-chemical parameters, major elements by using ion-chromatography, trace elements, through inductive coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS), persistent organic pollutants, detected by gas-chromatography technique coupled with mass spectrometry (GC-MS), COD by retrotitration and BOD, via respirometric determination. In solid matrix, some categories of POPs and trace elements have been analyzed, with the same methods used for water samples; major elements have been identified by XRF instead, and a powder diffraction (XRD) has been executed just to provide a qualitative analysis on mineralogical composition. Both water and sediments have undergone specific preparation according to every analysis made: to facilitate chromatographic separation of the organic component, liquid/liquid extraction with hexane has been carried out in water samples, while in solid samples the solid/liquid extraction has been performed with hexane and acetone. In all samples appropriate internal standards have been added. According to work methodologies followed to analyze samples by ICP-MS and ion chromatography, samples were properly diluted and filtered; sediments were also prepared for acid digestion in microwave before ICP’S analysis. X-ray analysis of solid samples requested milling process and then heating in stove and in furnace. The achieved results allowed to devise a chemical behavior of some interesting analytes , and the identification of preferential partitioning of some of them between aqueous and solid matrices. Fiume Morto is overall proved to be an excellent case-study for a follow up and a comprehension of geochemical and chemical equilibria in continuous evolution.