Temperatura e ossigeno

La temperatura e l’ossigeno sono due parametri utilizzati per il monitoraggio dei corsi d'acqua e dei laghi.

Il monitoraggio della temperatura di un lago può dare informazioni importanti sulla possibilità di ricircolo delle acque, dagli strati più profondi a quelli più in superficie. Data la grande massa d’acqua che caratterizza i laghi, il fenomeno del ricircolo non è scontato e richiede un’uguale densità (e quindi un’uguale temperatura) dell’acqua ai vari livelli di profondità. Solo in questa situazione può verificarsi un ricircolo completo della colonna d’acqua  che è fondamentale per l’ossigenazione dell’intero lago. Nelle zone temperate (come molti laghi del Trentino) questo avviene in primavera ed in autunno. All’inizio della primavera, le acque di un lago presentano circa la stessa temperatura a tutte le profondità (omeotermia) e l’azione del vento provoca un rimescolamento delle acque ricaricando di ossigeno l’intera colonna d’acqua(fig .1-3).Anche i vari altri soluti, tra cui i nutrienti azoto e fosforo, sono distribuiti in maniera uniforme.Con l’aumentare della temperatura durante il periodo estivo si crea uno strato meno denso e più caldo nella parte più superficiale del lago chediviene, man mano che il riscaldamento prosegue, separato dagli strati sottostanti.. Si crea una stratificazione stabile con strato superficiale caldo (epilimnio)  separato dalle acque profonde uniformemente fredde (ipolimnio) da uno strato di passaggio (metalimnio), dove si ha un rapido abbassamento della temperatura con il crescere della profondità(fig. 2). Durante la stratificazione, che si prolunga per tutta l’estate e parte dell’autunno, nell’ipolimnio avviene una progressiva diminuzione del contenuto di ossigeno, che viene consumato per i processi degradativi della sostanza organica che cade verso il fondo, e non è ripristinato per mancanza di apporto dagli strati soprastanti (epilimno e mesolimnio) (fig. 4). In autunno, poi, la temperatura del lago tende aduniformarsi di nuovo per il raffreddamento deglistratisuperficialie si assiste ad un nuovo rimescolamento completo chiamato circolazione autunnale. Nella stagione invernale l’acqua in superficie si raffredda ulteriormente, aumentando di densità e tende a formare del ghiaccio in superficie. Si crea così una stratificazione termica inversa con temperature più fredde prossime alla superficie del lago.

L'omeotermia e lo spostamento delle masse d'acqua è fondamentale per l’ossigenazione del lago e, soprattutto, degli strati più profondi. Questo fenomeno non avviene in tutti i  laghi o può avvenire saltuariamente, in relazione alla profondità della colonna d’acqua e all’andamento climatico.  I laghi sono detti di tipo dimittico, quando il ricircolo delle acque avviene due volte all'anno (in primavera e in autunno); come il lago di Ledro,Levico e di Caldonazzo ,monomittico, quando ciò avviene una sola volta all'anno; oppure oligomittico, nei casi in cui il ricircolo dell'acqua in tutta la sua profondità avviene solo in alcuni anni. come nel caso del Lago di Garda.

Figura 1- Lago in ricircolo

Figura 2- Lago stratificato

L'ossigeno è un elemento fondamentale per la vita vegetale e animale dei laghi. La presenza di ossigeno ai diversi livelli di profondità del lago è importante per lo sviluppo delle specie. La zona eufotica di un lago, ovvero gli strati dell'acqua che sono raggiunti dall'irraggiamento solare, permette alle alghe di sviluppare la propria attività di fotosintesi e di produrre l'ossigeno necessario alla vita delle altre specie subacquee. La zona afotica, invece, è caratterizzata dal fatto che i raggi del sole non riescono a penetrarvi, impedendo così l’attività di fotosintesi. In questi strati, vi è solo il consumo di ossigeno respiratorio degli animali e il consumo per i processi di degradazione della sostanza organica.

Il ricircolo degli strati d'acqua più profondi del lago è fondamentale per apportare una maggiore quantità di ossigeno anche negli strati in cui non esiste vegetazione. E' importante monitorare il livello dell'ossigeno anche nelle maggiori profondità del lago, in quanto è l'elemento che permette la vita animale nella zona afotica.

Obiettivo

L'informazione importante che ci da il monitoraggio sul parametro della temperatura di un lago riguarda il livello di stratificazione (temperature molto diverse tra superficie e fondo fig.2)  o di omeotermia (temperature omogenee sulla colonna d’acqua fig.1-2) del Lago.

Il parametro ossigeno permette di fare delle considerazioni sull'eventuale stato di inquinamento del corpo lacustre. Sia la mancanza o l’eccessiva presenza di ossigeno possono essere indicatori di inquinamento. Quando l'ossigeno è particolarmente elevato nella zona superficiale indica  un'eccessiva attività fotosintetica per prolificazione del  fitoplancton dovuta in genere ad un’eccessiva presenza di nutrienti, che crea fenomeni di eutrofizzazione;  successivamente sul fondo si evidenzia  una diminuzione importante dell’ossigeno per processi di degradazione aerobica del materiale prodotto che possono portare a fenomeni di anossia.

Figura 3 : Temperatura e ossigeno sulla colonna d’acqua nel periodo circolazione

Figura 4 : Temperatura e ossigeno sulla colonna d’acqua nel periodo di stratificazione

Fosforo, clorofilla e trasparenza

- Fosforo

Le piante, per produrre sostanze attraverso il processo di fotosintesi hanno bisogno della luce solare, di acqua, anidride carbonica e di nutrienti, come il fosforo e l’azoto. Tra questi il fosforo è la sostanza meno disponibile in natura e diventa fattore “limitante” per la crescita algale. Il fosforo nelle acque e nei sedimenti può essere presente in varie forme, ma entra nei cicli biologici prevalentemente nella forma ossidata, cioè come ortofosfato (PO43-). Il fosforo diviene un “fertilizzante” delle alghe e, quando è presente in dosi elevate, crea situazioni di eutrofizzazione e di anossia.

Obiettivo

La quantità di fosforo presente nell’acqua, sia in forma organica che inorganica (fosforo totale) ci da delle informazioni sulle pressioni che l’ambiente circostante pone al corpo idrico e che sono dovute principalmente a:

• utilizzo di fertilizzanti per l’attività agricola;
• scarichi urbani;
• scarichi industriali

La produzione algale è strettamente correlata con la concentrazione di fosforo totale presente in un corpo idrico.

 - CLOROFILLA “A” 

La clorofilla è un pigmento presente negli organismi vegetali, indispensabile per la fotosintesi clorofilliana in quanto assorbe l’energia solare. Esistono diversi tipi di pigmenti clorofilliani, ma la clorofilla “a” rappresenta quello più comune, in quanto universalmente diffuso tra gli organismi vegetali.

Obiettivo

Il dosaggio della clorofilla “a” diventa una valutazione indiretta della presenza di fitoplancton che rappresenta la principale componente vegetale delle acque superficiali.

 - TRASPARENZA

Quando la luce solare colpisce lo specchio di un lago, parte di essa viene riflessa (3 - 14 %), mentre l’altra è filtrata sott’acqua. La profondità alla quale la luce riesce ad arrivare dipende fortemente dalle particelle disciolte e sospese e dal numero di alghe presenti in acqua. Si chiama zona eufotica lo strato ben illuminato di un corpo idrico raggiunto da una quantità di luce solare sufficiente per permettere la fotosintesi. Poichè la luce filtrata diminuisce man mano che aumenta la profondità si arriva ad una zona in cui la luce non arriva ( zona afotica). Dal grado di trasparenza dell’acqua è quindi possibile ipotizzare il suo contenuto di fitoplancton.

Obiettivo

L’abbondanza di particelle e di soluti in un lago ne determina la trasparenza che viene valutata con uno strumento molto semplice: il Disco di Secchi. Esso è costituito da un disco bianco di 20 - 30 cm di diametro, fissato all’estremità di una fune metrata. La profondità di scomparsa del disco ci da la misura della trasparenza.

Le analisi chimico-fisiche

I parametri chimici di che vengono analizzati nei laghi sono il fosforo totale, la trasparenza e l’ossigeno disciolto ipolimnico (in profondità). I risultati del monitoraggio chimico vengono integrati attraverso un indice sintetico chiamato LTLeco (Livello Trofico dei Laghi per lo stato ecologico); viene assegnato un punteggio per i parametri secondo quanto indicato da specifiche tabelle che riportano dei valori limite con un rispettivo livello di qualità. La somma dei punteggi ottenuti per i singoli parametri determina il punteggio finale dell’LTLeco, che consente l’assegnazione di una classe di qualità per gli elementi chimici a supporto.

I tre parametri presi in considerazione per calcolare l’LTLeco rivestono una notevole importanza nella valutazione della qualità di un lago:

• Il fosforo è il più importante nutriente per lo sviluppo degli organismi algali ed ha quindi un ruolo fondamentale nel processo di eutrofizzazione;
• La trasparenza è un parametro direttamente correlato con lo sviluppo del fitoplancton (più ci sono micro-alghe in sospensione meno “trasparenti” sono le acque del lago);
• L’ossigeno svolge un ruolo determinante per il mantenimento della vita nella colonna d’acqua, basti pensare all’importanza che ha per i pesci.

L’ossigeno disciolto, unitamente ad altri parametri come temperatura e pH, viene rilevato attraverso una sonda multiparametrica che viene calata lungo tutta la profondità del lago e che rileva il profilo dei dati in continuo sulla colonna d’acqua (figura 1)
 Figura 1 - Sonda multiparametrica per la raccolta dei dati di temperatura, ossigeno e pH lungo tutta la profondità del lago.