Deliverable I2d2 - Lunghezza di assorbimento e relativi parametri nei siti fluviali studiati

Activity group I2 of INHABIT Project deals with the interaction between nutrients, local hydro-morphology, habitat conditions and biological community. The activity is dedicated to the evaluation of nutrient retention efficiency by measuring the nutrient uptake length by means of short-term nutrient additions experiments in the studied river reaches. Within activity group I2 this deliverable provides a description of a set of metrics well known in literature to quantify and describe nutrient retention capacity on river reaches. For all selected river sites in Piedmont and Sardinia the following measurements are shown: nutrient uptake length (m), representing the average distance travelled by a nutrient molecule in the water column and used to provide an overall evaluation of nutrient retention efficiency; nutrient uptake rate (mg m-2 min-1) expressing the nutrient retention capacity, and mass transfer coefficient (mm s-1) used to assess the nutrient demand by biological communities. The uptake length values obtained for ammonium and orthophosphate in the Sardinian sites range between 103 and 656 m and between 261 and 7500 m respectively; in Piedmont sites values cover an interval between 23 and 1429 m and between 87 and 2778 m. Obtained values outline a very heterogeneous pattern in terms of total nutrient retention efficiency in both regions. In some river sites, both in Sardinia and in Piedmont, no retention for orthophosphate was observed, while in a single site in Piedmont we could not get any metric for ammonia. In Piedmont the comparison between values in winter (February 2011) and summer (June/July 2011) is shown for both nutrients in the study sites where two experimental campaigns were performed. A significant seasonal variability was observed for ammonium, since uptake length values decrease up to an order of magnitude in summer (greater retention efficiency). Considering the information provided by the whole set of retention metrics, we observed that they do not match perfectly each other, because each of them providing unique information about retention processes. Nutrient uptake length variability is linked both to biochemical and hydromorphological effects, while nutrient uptake rate and mass transfer coefficient are more closely related to biological phenomena. Lastly data related to the retention metrics found in the literature are presented. Such data show a good agreement with the results obtained in this work.

All'interno del progetto INHABIT il gruppo di attività I2 è dedicato all'indagine delle relazioni tra nutrienti, idromorfologia, condizioni dell'habitat e comunità biologiche. L'attività ha come obiettivo la valutazione dell'efficienza di ritenzione dei nutrienti attraverso esperimenti di aggiunta di ammonio e ortofosfato in siti selezionati. Il presente deliverable si inserisce nel contesto dell'attività fornendo una descrizione di alcune metriche utilizzate in letteratura per quantificare e descrivere la capacità di ritenzione dei nutrienti nel tratto di fiume considerato. Per i siti fluviali investigati nelle due regioni oggetto di studio, Piemonte e Sardegna, sono state calcolate: la lunghezza di assorbimento dei nutrienti, ("uptake lenght", espressa in m), che rappresenta la distanza media che una molecola di nutriente percorre nella colonna d'acqua e che viene utilizzata per fornire una stima globale dell'efficienza di ritenzione, il tasso di assorbimento dei nutrienti ("uptake rate", espresso in mg m-2 min-1), che esprime la capacità di ritenzione dei nutrienti e il coefficiente di trasferimento di massa ("uptake velocity", espresso in mm s-1), impiegato per valutare la richiesta dei nutrienti da parte del biota. I valori di "uptake lenght" di azoto ammoniacale e di ortofosfato nei siti sardi sono compresi rispettivamente tra 103 e 656 m e tra 261 e 7500 m; nei siti piemontesi ricadono in un intervallo compreso tra 23 e 1429 m e tra 87 e 2778 m. I valori ottenuti delineano una situazione ben diversificata in termini di efficienza di ritenzione complessiva dei nutrienti in entrambe le regioni. In alcuni siti, sia sardi che piemontesi, non si è osservata alcuna ritenzione di ortofosfato, mentre in un unico sito piemontese, il torrente Strego campionato nel Marzo del 2011, non è stato possibile ricavare la metrica in questione nei confronti dell'azoto ammoniacale. Per alcuni siti investigati in Piemonte, dove sono state effettuate due campagne sperimentali, è mostrato il confronto tra i valori ottenuti nella stagione invernale (Febbraio 2011) e estiva (Giugno-Luglio 2011), sia per l'azoto ammoniacale che per l'ortofosfato. Una variabilità notevole si è osservata tra le due stagioni soprattutto nei confronti dell'azoto ammoniacale, in cui i valori della lunghezza di assorbimento calcolati si riducono anche di un ordine di grandezza nella stagione estiva (maggiore efficienza di ritenzione). Confrontando poi le tre metriche di ritenzione, non sempre sembra esserci corrispondenza tra loro, poiché ognuna di esse fornisce informazioni uniche circa i processi di ritenzione. La variabilità della lunghezza di assorbimento dei nutrienti è infatti da attribuire sia ad effetti biochimici che idromorfologici, mentre il tasso di assorbimento dei nutrienti e il coefficiente di trasferimento di massa sono legati maggiormente ad un uptake da parte della componente biologica. Sono infine presentati i dati relativi alle metriche di ritenzione ricavati dalla letteratura, i quali sembrano essere in accordo con quelli ottenuti per il presente studio.