L’analisi delle acque d’alta quota è fondamentale per studiare in che modo gli ecosistemi rispondono ai cambiamenti climatici in corso.
È stato recentemente pubblicato un articolo scientifico che esamina le variazioni nel tempo delle concentrazioni di azoto nitrico (N-NO3) in un piccolo lago situato a 2722 metri s.l.m. in un’area di tundra alpina (nelle Alpi nord-occidentali italiane), durante le stagioni senza neve (luglio-ottobre) nel 2014 e 2015. L’utilizzo di una sonda spettrofotometrica sommergibile UV-Vis di s::can ha consentito di effettuare per la prima volta in modo altamente preciso misurazioni orarie delle concentrazioni di N-NO3 e di osservare variazioni rapide e significative che non sarebbero state rilevate con i metodi di campionamento tradizionali.
L’importanza dell’analisi delle acque negli ecosistemi montani
Gli ecosistemi montani giocano un ruolo cruciale nel ciclo globale dell’acqua, agendo come “riserve d’acqua” che forniscono risorse idriche essenziali alle aree di pianura.
L’analisi delle acque in questi contesti caratterizzati da una topografia complessa, un clima rigido, una lunga copertura nevosa e dall’assenza di influenze antropiche dirette, è essenziale per monitorare come fattori esterni, come le precipitazioni e lo scioglimento della neve, influenzano la concentrazione di nitrato che provenendo principalmente dall’atmosfera e dal suolo; è uno dei nutrienti chiave che può influenzare la biodiversità: una concentrazione eccessiva può avere effetti negativi sull’equilibrio degli ecosistemi acquatici.
Gli stagni d’alta quota, essendo sistemi ultra-oligotrofici, ossia ambienti con bassa concentrazione di nutrienti, che rispondono rapidamente ai cambiamenti ambientali, sono contesti particolarmente adatti per studiare le variazioni della concentrazione di nitrato nell’acqua.
È cruciale disporre di dati accurati e continui che descrivano le dinamiche del nitrato e di altri parametri chimici nelle acque dei laghi d’alta quota, ma fino ad ora erano stati condotti pochi studi approfonditi a riguardo.
Case study: il lago del Col d’Olen
Il lago del Col d’Olen, situato a 2722 metri di altitudine nelle Alpi nord-occidentali italiane, al confine tra le regioni Valle d’Aosta e Piemonte, alimentato dal ghiacciaio roccioso di Col d’Olen, con una superficie ridotta (1600 m²) e una profondità media di circa 1,8 metri, rappresenta un esempio tipico di ambiente montano ad alta quota.
Le sue caratteristiche idrochimiche lo rendono un luogo ideale per studiare l’influenza delle variazioni climatiche e meteorologiche sulle concentrazioni di nitrato nell’acqua. Durante le stagioni prive di neve del 2014 e 2015, un team di ricercatori ha condotto un monitoraggio dettagliato dell’acqua dello stagno, utilizzando una sonda UV-Vis di s::can per effettuare misurazioni orarie del nitrato e ha effettuato campionamenti settimanali per analizzare isotopi stabili dell’acqua, temperatura e torbidità. Queste analisi hanno permesso di comprendere come eventi meteorologici di breve durata, come temporali estivi e piogge su neve, influenzino in modo significativo le concentrazioni di nitrato nelle acque del lago.
L’impiego della tecnologia UV-Vis di s::can per l’analisi delle acque
Gli studi che si concentrano sulla dinamica del N-NO3 nelle acque superficiali remote si basano generalmente sulla raccolta manuale di campioni e successiva analisi in laboratorio.
Questo approccio è costoso, richiede tempo e spesso comporta rischi intrinseci associati alle condizioni meteorologiche e alla localizzazione estrema (ad esempio, temporali orografici, cadute di massi, valanghe di neve, cadute di ghiaccio, ecc.), portando a set di dati sporadici e/o a bassa risoluzione temporale. Per questo motivo, informazioni essenziali sui processi che si verificano in questi ecosistemi, specialmente quelli che avvengono su scale temporali brevi (ore, giorni o settimane), mancano o risultano incomplete.
Le sonde UV-Vis rappresentano una grande innovazione nell’analisi delle acque perché consentono di ottenere dati continui anche in ambienti remoti e difficilmente accessibili come le zone alpine, dove le operazioni di campionamento ripetuto sono logisticamente difficili e potenzialmente pericolose.
Uno degli aspetti più innovativi dello studio condotto sul lago del Col d’Olen è proprio l’utilizzo di una sonda spettrofotometrica UV-Vis sommergibile per catturare i rapidi cambiamenti nella chimica dell’acqua che si verificano in risposta agli eventi meteorologici.
Questa tecnologia, che funziona sfruttando l’assorbimento della luce UV da parte del nitrato presente nell’acqua, ha permesso di misurare in tempo reale la concentrazione di NO3-N e altri parametri con intervalli di acquisizione dati di sole tre ore.
Tali misurazioni ad alta risoluzione sono utili a perfezionare la valutazione dei flussi di nutrienti negli ecosistemi acquatici ad alta quota e a migliorare così la comprensione dell’influenza che hanno su di essi le condizioni metereologiche.
I risultati ottenuti
I dati raccolti nel 2014 e 2015 hanno mostrato che le concentrazioni di nitrato nel lago del Col d’Olen variano notevolmente durante la stagione estiva.
Nei mesi più caldi, si osserva una riduzione delle concentrazioni di N-NO3, probabilmente a causa dell’aumento dell’attività biologica nello stagno: i microrganismi e le piante acquatiche utilizzano l’azoto per la crescita, riducendo così la quantità di nitrato disciolta nell’acqua.
Nel 2014, ad esempio, le concentrazioni di nitrato sono scese a livelli minimi alla fine di agosto, con una correlazione negativa rispetto alla temperatura dell’acqua. Durante i periodi di pioggia, tuttavia, la situazione cambia radicalmente: gli eventi di precipitazione intensi causano picchi nelle concentrazioni di nitrato, seguiti da un graduale ritorno ai livelli normali.
Nel luglio 2014, ad esempio, un temporale ha causato un incremento di N-NO3 da 5,6 a 11,2 µmol/L in poco più di 18 ore.
Questo andamento si ripete anche nel 2015, ma con dinamiche più intense a causa di condizioni climatiche più estreme, come temperature più elevate e uno scioglimento della neve anticipato.
Uno degli aspetti più interessanti emersi dallo studio è l’effetto di eventi meteorologici brevi e intensi, come le piogge su neve, che si verificano quando la pioggia cade su un manto nevoso ancora presente.
Questi eventi, rilevati nel 2014, hanno causato un incremento significativo del deflusso superficiale, aumentando così l’apporto di nitrati al lago. Il fenomeno è stato osservato anche in altri studi sugli ecosistemi montani e rappresenta un’importante area di indagine per comprendere come il cambiamento climatico potrebbe alterare la disponibilità di nutrienti presenti nelle acque in futuro.
Perché è importante monitorare il nitrato nelle acque di montagna?
Monitorare il nitrato nelle acque di montagna è di fondamentale importanza per diversi motivi legati alla salute dell’ecosistema e alla qualità dell’acqua. Le acque montane sono solitamente povere di nutrienti, e la presenza eccessiva di nitrato, spesso derivante dalla deposizione atmosferica e dal deflusso delle acque, può alterare gravemente l’equilibrio ecologico.
Il nitrato, in concentrazioni elevate, può causare eutrofizzazione, un processo che porta a un’eccessiva crescita di alghe e piante acquatiche.
Ciò comporta la riduzione dei livelli di ossigeno disciolto nell’acqua e di conseguenza il soffocamento della fauna acquatica e il danneggiamento della biodiversità locale.
Quali sono i principali fattori che influenzano le variazioni di nitrato nei laghi d’alta quota?
Le concentrazioni di nitrato in ambienti d’alta quota sono influenzate da vari fattori, tra cui la fusione della neve, le precipitazioni estive e la temperatura dell’aria e dell’acqua. Eventi meteorologici improvvisi, come temporali o piogge su neve, possono provocare rapidi aumenti delle concentrazioni di nitrato, poiché mobilitano nutrienti dai suoli circostanti.
Anche i processi biologici interni al lago, come l’assorbimento dell’azoto da parte delle piante acquatiche, giocano un ruolo importante.
Come funziona la sonda UV-Vis per l’analisi delle acque?
La sonda UV-Vis è uno strumento avanzato che utilizza la spettrofotometria per rilevare la presenza e la concentrazione di nitrato nell’acqua. Funziona misurando l’assorbimento della luce UV-Vis da parte delle acque, fornendo dati in tempo reale.
Questo tipo di sonda è particolarmente utile perché consente un monitoraggio continuo, anche in ambienti remoti, permettendo di osservare variazioni rapide delle concentrazioni di nutrienti.
Implicazioni per il futuro
L’analisi delle acque effettuata nel lago del Col d’Olen ha dunque permesso di comprendere le complesse interazioni tra eventi meteorologici, dinamiche stagionali e processi biologici in un ambiente montano d’alta quota.
Le conoscenze acquisite grazie a questo studio sono importanti per comprendere come i cambiamenti climatici influenzeranno in futuro la qualità delle acque negli ecosistemi alpini e può fornire indicazioni utili per la gestione sostenibile delle risorse idriche. L’aumento delle temperature globali e la riduzione della durata della copertura nevosa potrebbero aumentare la frequenza e l’intensità degli eventi estremi, come le piogge su neve, con effetti diretti sulle concentrazioni di nitrato negli stagni e nei laghi di alta quota.
ISOIL Industria continuerà a dare il proprio contributo nell’ambito del monitoraggio delle acque, fornendo tecnologie di qualità che possono fare la differenza nello sviluppo di strategie efficaci di conservazione delle risorse idriche.
Tecnologie come le sonde UV-Vis giocheranno un ruolo cruciale per garantire un’analisi accurata e tempestiva delle acque, consentendo di rilevare rapidamente eventuali anomalie e di adottare misure di gestione preventiva per proteggere gli ecosistemi acquatici.
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