Exploring the relationship between sediment and fallout radionuclide output for two small Calabrian catchments

In southern Italy, several investigations have documented values of soil loss greater than 100 t ha-1 year-1, especially when including periods with extreme rainfall events. There is an increasing need to develop an improved understanding of erosion and sediment delivery dynamics in this environment. The use of environmental radionuclides, particularly 137Cs and 210Pb, to investigate sediment dynamics at the catchment scale has been shown to possess several important advantages over conventional monitoring techniques, and can provide valuable information on the functioning of the erosion and sediment delivery system. The study reported here is based on two small catchments for which storm-period suspended sediment loads have been documented for a range of storm events. In addition to quantifying the storm-period sediment loads at the catchment outlets, information on the radionuclide content of the sediment output and the storm-period radionuclide fluxes has also been obtained. Surface soil samples were collected within the catchments, in order to document source material properties. The relationships between suspended sediment output and the radionuclide flux for individual storm events, as well as the variation of the 137Cs and 210Pb activity of the suspended sediment, have been explored in order to obtain an improved understanding of the sediment dynamics and functioning of the two catchments. This analysis has emphasized the close relationship between the storm-period sediment and radionuclide fluxes from the two catchments, which provides valuable confirmation of the validity of existing approaches for using environmental radionuclides to document soil erosion and soil redistribution rates.

In Italia meridionale, numerose ricerche hanno documentato valori di perdita del suolo superiori a 100 t ha per anno, in particolare nei periodi caratterizzati da eventi atmosferici estremi. Si avverte, quindi, la necessità urgente di migliorare la conoscenza delle dinamiche erosive e dei processi di alimentazione dei sedimenti nel nostro ambiente. L'utilizzo di alcuni radionuclidi ambientali, quali il 137Cs e 210Pb, per conoscere la dinamica sedimentaria a scala di bacino ha dimostrato di avere numerosi ed importanti vantaggi rispetto alle tecniche tradizionali di monitoraggio e può fornire preziose informazioni sul meccanismo di funzionamento dei processi erosivi e di alimentazione dei sedimenti. Questo studio si svolge in due piccoli bacini nei quali sono stati documentati i flussi sedimentari in sospensione in periodi d'intense precipitazioni atmosferiche. Inoltre, per quantificare i flussi sedimentari in tali periodi a livello delle sezioni di chiusura, sono state determinate le concentrazioni del radionuclide nella produzione dei sedimenti ed i relativi flussi in seguito ad intense precipitazioni atmosferiche. Sono stati raccolti campioni di suolo all'interno dei bacini per definire le caratteristiche e le proprietà dei materiali originari. Sono state studiate le interazioni tra la produzione dei sedimenti sospesi ed il flusso di radionuclidi in seguito a singoli eventi meteorici così come le variazioni nell'attività dei radionuclidi 137Cs e 210Pb nel sedimento sospeso per comprendere le dinamiche sedimentarie ed il funzionamento dei due bacini. Quest'analisi ha evidenziato la stretta interazione tra la produzione di sedimenti nel periodo d'intense precipitazioni ed il flusso dei radionuclidi nei due bacini. Tale correlazione fornisce la conferma sperimentale della validità delle tecniche attuali nell'utilizzare alcuni radionuclidi naturali per documentare l'erosione ed i livelli di mobilità del suolo.