Nel delta del fiume Yangtze in Cina, tra risaie, stagni per l’acquacoltura e villaggi in rapida espansione, scorre un problema invisibile fatto di nitrati. Il nitrato deriva da fertilizzanti, letame e rifiuti che stanno soffocando il lago.
Minaccia la salute degli ecosistemi e delle persone che vivono nella regione. Individuare da dove arriva esattamente questo inquinamento rimane difficile. La regione mescola agricoltura, allevamento e urbanizzazione in modo molto complesso.
Ora un nuovo studio usa tracce chimiche e isotopi stabili per scoprire le fonti principali dei nitrati nel lago Taihu. Svela con precisione chi inquina e quando l’inquinamento arriva nelle acque.
Indice
Fonti principali dei nitrati nel lago Taihu in un minuto
Uno studio nel bacino del lago Taihu (Cina) ha identificato con precisione le fonti di nitrati nelle acque superficiali e sotterranee, combinando analisi isotopiche (δ¹⁵N, δ¹⁸O), idrochimica e un modello di flusso dell’azoto a scala di contea.
Il letame è la principale fonte a Yixing (fino all’89%), mentre a Wujin dominano gli effluenti dell’acquacoltura in stagione secca. La nitrificazione è prevalente in superficie; la denitrificazione nelle falde.
L’uso intensivo di fertilizzanti e la riduzione delle aree coltivate hanno aumentato le perdite di azoto, soprattutto a Wujin. I risultati indicano la necessità di interventi mirati: regolamentare acquacoltura e allevamenti, integrare terreni agricoli e implementare la strategia 4R per ridurre l’inquinamento non puntuale.
Due aree diverse con problemi diversi di inquinamento
La ricerca ha esaminato due zone molto diverse tra loro. Il distretto di Wujin è un mosaico ibrido dove convivono industria, case, e allevamenti di pesci intensivi. Yixing è una zona più tradizionale con agricoltura familiare e piccoli allevamenti.
I ricercatori hanno campionato l’acqua di superficie e quella sotterranea in tre diverse stagioni dell’anno. Hanno misurato le stagioni secca, piovosa e di flusso regolare nelle acque. I ricercatori hanno controllato concentrazioni di azoto, ossigeno disciolto, cloruri e altri indicatori della qualità dell’acqua.
I dati mostrano chiaramente che il nitrato è la forma dominante di azoto reattivo nelle acque. I livelli spesso superano di dieci volte la soglia di sicurezza per il lago Taihu. Le concentrazioni più elevate si trovano nel distretto di Wujin dove l’acquacoltura e l’urbanizzazione hanno intensificato i carichi inquinanti. La vera sorpresa arriva però dall’analisi isotopica che identifica le fonti vere.
Le impronte chimiche che rivelano l’origine del nitrato
Gli atomi di azoto e ossigeno nel nitrato portano con sé una firma unica che rivela la loro origine. Il letame, i fertilizzanti chimici, gli scarichi degli stagni e la pioggia lasciano tracce diverse nei valori isotopici misurabili.
I ricercatori hanno integrato queste informazioni con il rapporto tra nitrato e cloruro che funziona come tracciante chimico stabile. Con questo approccio hanno potuto distinguere le fonti principali dei nitrati con grande precisione. A Yixing il colpevole principale rimane il letame dagli allevamenti.
Contribuisce fino all’89 percento del nitrato presente nelle acque soprattutto in periodi di flusso regolare quando l’acqua trasporta i nutrienti dai campi ai canali. A Wujin la storia cambia completamente in base alla stagione.
In stagione secca fino al 71 percento del nitrato proviene dagli effluenti degli stagni di acquacoltura intensiva. Solo in estate con l’applicazione massiccia di fertilizzanti il letame e i concimi chimici diventano dominanti anche nel distretto di Wujin.
Come il nitrato si trasforma mentre viaggia nell’ambiente
Il viaggio del nitrato attraverso il suolo e le acque non è passivo. I microbi presenti nei suoli e nelle acque lo trasformano costantemente. Nelle acque superficiali prevale la nitrificazione dove l’ammonio si converte in nitrato soprattutto in canali poco profondi e ben ossigenati.
Nelle falde acquifere invece dove manca l’ossigeno entra in azione la denitrificazione. Questo processo trasforma il nitrato in azoto gassoso che ritorna all’atmosfera. Talvolta il processo produce protossido di azoto che è un potente gas serra. Le impronte isotopiche delle acque sotterranee confermano questa trasformazione del nitrato.
Questi processi naturali non eliminano il problema completamente. Attenuano il carico di nitrato ma spostano l’impatto inquinante creando nuovi rischi ambientali come l’aumento dei gas serra.
L’azoto aumenta mentre il terreno coltivato diminuisce
Per comprendere meglio i dati chimici i ricercatori hanno ricostruito il bilancio dell’azoto in ogni contea anno per anno dal 2000 al 2023. Il quadro che emerge è molto preoccupante per il futuro della regione.
A Wujin l’apporto di azoto per ettaro è quasi raddoppiato negli ultimi due decenni. Questa crescita è stata guidata dai fertilizzanti chimici che forniscono dal 66 all’87 percento dell’azoto totale. L’espansione dell’acquacoltura ha contribuito molto a questo aumento.
La resa ittica è passata da 2,5 a 14,3 tonnellate per ettaro in appena vent’anni. Nel frattempo la superficie coltivata si è ridotta drasticamente. È calata da 78.000 a 12.000 ettari concentrando più azoto su meno terreno disponibile.
Il risultato finale è che più azoto viene perso nelle acque e accumula nel suolo. A Yixing si è registrata una riduzione degli input totali di azoto. Però il letame da piccoli allevamenti continua a essere una fonte persistente di inquinamento.
Come risolvere il problema dell’inquinamento nitrico
Promuovere l’agricoltura su scala più ampia aiuta a gestire gli input meglio. Migliorare la raccolta delle acque reflue rurali rimane importante perché oggi è sotto l’80 percento in molte zone rurali. Serve anche regolamentare gli scarichi degli stagni di acquacoltura per ridurre l’inquinamento.
A livello micro la strategia denominata 4R può guidare i coltivatori verso pratiche più sostenibili. La riduzione della fonte minimizza l’azoto immesso. La ritenzione durante il trasporto trattiene i nutrienti nel suolo. Il riutilizzo dei nutrienti da rifiuti agricoli riduce i fertilizzanti chimici.
Il ripristino delle acque contaminate restituisce l’equilibrio agli ecosistemi. Zone tampone umide per esempio possono rimuovere fino a 67 chilogrammi di azoto per ettaro all’anno.
Soprattutto occorre riconoscere che le falde acquifere non sono un serbatoio isolato dal resto dell’ambiente. Forniscono la ricarica di base ai fiumi che a loro volta alimentano il lago. Proteggere le acque sotterranee significa proteggere l’intero ecosistema del bacino fluviale.
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