POTENTIALLY TOXIC ELEMENT CYCLES AND CHARACTERIZATION OF MULTIPLE SOURCES IN THE IRRIGATION DITCHES FROM THE RAVENNA COASTAL PLAIN THROUGH TRACE ELEMENTS AND ISOTOPE GEOCHEMISTRY
CYCLE DES ÉLÉMENTS POTENTIELLEMENT TOXIQUES ET CARACTÉRISATION DES DIFFÉRENTES SOURCES DANS LES EAUX  DES CANAUX D'IRRIGATION DE LA PLAINE CÔTIÈRE DE RAVENNE PAR LES ÉLÉMENTS EN TRACE ET LA GÉOCHIMIE DES ISOTOPES
CICLO DEGLI ELEMENTI POTENZIALMENTE TOSSICI E CARATTERIZZAZIONE DELLE SORGENTI MULTIPLE NELLE ACQUE DEI CANALI D’ IRRIGAZIONE DELLA PIANURA COSTIERA DI RAVENNA ATTRAVERSO ELEMENTI IN TRACCE E GEOCHIMICA ISOTOPICA
Creators: name: Petrini, Riccardo; Department Of Geosciences, University Of Trieste, Trieste
name: Vittori Antisari, Livia; Depart. Of Agroenvironmental Sciences And Technologies, University Of Bologna, Bologna
name: Pennisi, Maddalena; Institute For Geosciences And Earth Resources, CNR, Pisa
name: Carbone, Serena; Depart. Of Agroenvironmental Sciences And Technologies, University Of Bologna, Bologna
name: Adorni Braccesi, Alessandra; Institute For Geosciences And Earth Resources, CNR, Pisa
name: Aviani, Umberto; Department Of Geosciences, University Of Trieste, Trieste
name: Vianello, Gilmo; Depart. Of Agroenvironmental Sciences And Technologies, University Of Bologna, Bologna
Publisher: name: EQA - International Journal of Environmental QualityEQA - International Journal of Environmental Quality
Year: 2013
Subjects: surface waters; coastal plain; geochemistry; metals; isotopes; water/rock interaction
eaux de surface; plaine côtière; géochimie; métaux; isotopes; interaction eaux/roche
acque superficiali; pianura costiera; geochimica; isotopi; interazione acqua/roccia

description: While monitoring the physico-chemical characteristics, trace elements and O-H-Sr-B isotopic data were obtained in superficial waters from a number of irrigations canals and ditches in the Ravenna coastal plain, in order to highlight the cycling of potentially toxic elements and the different sources of the solutes. Surveys were conducted during March and July 2008, and considered as representative of the waters in winter and summer, respectively. In summer, the water mass balance in the network is mostly controlled by the ingression of freshwaters from the Canale Emiliano Romagnolo (CER). The O-H isotopic data indicated that, in winter, waters are primarily recharged from Apennine catchments and undergo evaporation to different extents. The boron isotopic signature indicates the important role played by the marine component. A major seawater contribution was evidenced in canals close to the coastline; however, the process controlling the origin of dissolved boron is not solely related to direct mixing with sea water but comprises an additional source probably related to water-soil exchanges and boron of marine origin leaching, owing to the prolonged exposure of alluvial sediments to sea water. An additional boron contribution from the agricultural practice was is also evidenced. Calculation based on the conservative behaviour of chloride ions indicated that in canals and ditches not directly connected with the sea up to the 80% of the Sr budget did not originate from seawater, indicating a source from Al-silicate minerals and supporting the hypothesis of significant soil-water interactions and chemical exchanges. The positive correlation between pH and dissolved oxygen in winter waters is likely to reflect CO2 consumption during algal photosynthesis, favouring the in-situ generation of colloidal particles due to the oxidative precipitation of ferric iron oxy-hydroxides and probably small carbonate particles able to adsorb trace metals on their surface and contribute to the ecosystem dynamics facilitating the transport of metals and affecting their bio-availability and cycling. During summer, the input of freshwater from CER lowered the concentration of most ions and became superimposed to the evaporation-precipitation-exchange cycle, possibly dispersing the colloidal particles which could act as pollutant carriers and enhancing flocculation and precipitation, scavenging trace metals into the sediments.
description: Outre le suivi des paramètres pysico-chimiques, la concentration des éléments - trace et la composition isotopique de O-H-Sr-B ont été obtenus dans les eaux superficielles d'un certain nombre de canaux et de fossés d'irrigation dans la plaine côtière de Ravenne, pour mettre en évidence le cycle des éléments potentiellement toxiques et le rôle des différentes sources du solutés. Deux échantillonnages différents ont été menés au cours de Mars et Juillet 2008 et considérés comme représentatifs des périodes d’hiver et d’été. En été l'équilibre des masses d'eau dans le réseau est principalement contrôlé par l'ingression des eaux douces du Canal Emilien-Romagnien (CER). Les données isotopiques sur O-H indiquent que pendant l'hiver, les eaux sont principalement rechargée à partir des bassins des Apennins et sont ensuite l'objet d'évaporation à des degrés divers. La signature isotopique du bore indique le rôle important joué par la composante marine. Une contribution importante d'eau de mer est attestée dans les canaux échantillonnés près de la cote. Néanmoins, l'origine du bore dissous n'est pas uniquement due au mélange direct avec l'eau de mer. Une source supplémentaire existe, probablement liée à des échanges eau-sol et au lessivage de bore d'origine marine par suite de l'exposition prolongée des sédiments alluviaux à l'eau de mer. Une contribution supplémentaire de bore venant de la pratique agricole est également mise en évidence. Le calcul basé sur le comportement conservateur des ions chlorure indique que dans les canaux et les fossés qui ne sont pas directement connectés à la mer, jusqu'à 80% du budget du Sr ne proviennent pas de l'eau de mer, ce qui indique une source de Sr par des Al-silicates, et suggère des interactions importantes d’échanges ioniques entre le sol et l’eau. La corrélation positive entre le pH et l'oxygène dissous dans les eaux d'hiver est susceptible de refléter la consommation de CO2 lors de la photosynthèse des algues, favorisant la production in situ de particules colloïdales en raison de la précipitation des oxy-hydroxydes de fer ferrique et probablement de petites particules de carbonate, qui sont capables d'adsorber les métaux-traces sur leur surface et de contribuer à la dynamique des écosystèmes en favorisant le transport de métaux et leur biodisponibilité. Pendant l'été, l'entrée d'eau douce du CER abaisse la concentration de la plupart des ions et se superpose au cycle évaporation-précipitation-échange, favorisant probablement la dispersion des particules colloïdales qui pourraient agir en tant que fixatrices de polluants, avec floculation subséquence et précipitation des métaux-traces dans les sédiments.
description: Questo lavoro illustra i dati raccolti durante il monitoraggio di diversi corpi idrici naturali ed artificiali presenti nella pianura costiera di Ravenna. I canali presenti in questa zona garantiscono l’apporto idrico alle attività agricole. Oltre al monitoraggio dei parametri chimico fisici delle acque sono stati analizzati i contenuti di elementi in tracce e i rapporti isotopici di O-H-Sr-B al fine di evidenziare il ciclo di elementi potenzialmente tossici e il ruolo delle diverse fonti di soluto. I dati ottenuti dalle analisi dei campioni prelevati nel mese di marzo, rappresentativo delle acque invernali, sono stati messi a confronto con quelli ottenuti dai campioni di luglio, quando il bilancio di massa nella rete idrica è in gran parte controllata dalla ingressione di acque dolci dal Canale Emiliano Romagnolo (CER). I dati isotopici di O-H indicano che, durante l'inverno, le acque dei corpi idrici della zona sono principalmente ricaricate da bacini appenninici e sottoposti in diversa misura ad evaporazione. La firma isotopica del boro indica l’importante ruolo svolto dalla componente marina. Un contributo importante di acqua di mare è evidenziato nei canali campionati vicino alla linea di costa. Tuttavia, il processo che controlla l'origine del boro disciolto non è esclusivamente legato al diretto mescolamento con l’acqua di mare, ma è probabilmente determinato da una fonte supplementare come l’acqua proveniente dal suolo. I sedimenti alluvionali lungamente esposti all’acqua di mare rilasciano boro di origine marina attraverso i processi di lisciviazione. È anche evidenziato un contributo aggiuntivo di boro proveniente dalle pratiche agricole. Sulla base del comportamento conservativo dello ione cloruro ed applicando bilanci di massa si è evidenziato che nei canali che non sono direttamente collegati al mare circa l’80% dello Sr ha origine da minerali Al-silicatici, suggerendo  una significativa interazione tra suolo e acqua e la presenza di fenomeni di scambio ionico. È probabile che la correlazione positiva tra il pH e l'ossigeno disciolto nelle acque prelevate in inverno riflettano il consumo di CO2 durante la fotosintesi delle alghe. La presenza di CO2 verosimilmente favorisce la generazione in situ di particelle colloidali a causa della precipitazione ossidativa di ossi-idrossidi di ferro e piccole particelle di carbonato, tali particelle sono in grado di adsorbire sulla loro superficie i metalli in tracce e contribuiscono alla dinamica dei metalli nell'ecosistema agevolandone il trasporto e interessando il loro ciclo e quindi la loro biodisponibilità. Durante l'estate, l'ingresso di acqua dolce dal CER abbassa la concentrazione della maggior parte degli ioni e si sovrappone al ciclo di evaporazione – precipitazione - scambio, probabilmente favorendo la dispersione delle particelle colloidali che possono fungere da vettori di sostanze inquinanti.
description: EQA - International Journal of Environmental Quality; Vol 3 (2010); 21-32