Sviluppo di un sensore a basso costo per misure in continuo di torbidità

Il trasporto di sedimenti in sospensione ha un ruolo fondamentale nell’ evoluzione morfologica dei corsi d’acqua e degli ambienti costieri con potenziali effetti anche in ambito biologico ed ecologico. Il trasporto di sedimenti può rappresentare anche un problema nella gestione dei corpi idrici, perché le alterazioni della quantità e della qualità dei sedimenti possono aumentare il rischio di inondazioni minacciando così le infrastrutture, oltre ad avere anche un impatto negativo sugli habitat ecologici. Per affrontare questi problemi è necessario comprendere le dinamiche temporali e spaziali del trasporto di sedimenti in sospensione. Tuttavia, la misura e il monitoraggio di questi processi sono complessi e solitamente limitati a pochi siti a causa del costo elevato dei sensori disponibili in commercio. L'obiettivo principale di questa tesi è sviluppare un sensore di torbidità a basso costo per il monitoraggio continuo del trasporto di sedimenti sospesi in ambienti fluviali e costieri. Il sensore punta ad avere un'accuratezza paragonabile a quella dei sensori commerciali e un costo contenuto per permetterne un'installazione diffusa. Inoltre deve essere facilmente adattabile alle diverse condizioni idrodinamiche di fiumi e ambienti costieri ed essere in grado di coprire l'intervallo tipico di concentrazione dei sedimenti sospesi sia in condizioni normali sia in caso di eventi ad elevata intensità. I sensori sviluppati sono costruiti con componenti facilmente reperibili e sono costituiti da due sorgenti luminose (LED), una camera dove viene contenuto il campione di acqua torbida e due ricevitori per permettere di misurare l’intensità luminosa a diversi angoli, in particolare a 45°, 90°, 135° e 180° rispetto alla sorgente luminosa. I sensori sono stati prima testati e calibrati in laboratorio in condizioni controllate, in particolare creando delle concentrazioni note di caolino e sedimenti di campo e mantenendole costanti con l’utilizzo di strumentazione di laboratorio. A partire dai valori di output forniti dai sensori e dai valori noti di concentrazione è stato possibile calcolare delle curve di calibrazione da utilizzare per ottenere direttamente i valori di concentrazione dei sedimenti in sospensione. In seguito, il funzionamento del sensore è stato anche verificato conducendo alcune misure di campo in laguna di Venezia nella stessa area dove erano stati precedentemente prelevati i sedimenti testati in laboratorio. Dal confronto tra le misurazioni condotte in campo con il sensore e le concentrazioni misurate direttamente analizzando dei campioni prelevati contestualmente alle misure, si è constatato come il sensore sia adatto anche alle misurazioni in contesti reali in quanto è in grado di rilevare con buona precisione il valore di concentrazione di sedimenti in sospensione nei range caratteristici di questi ambienti.