L'ossigeno
Quando un gas ed un liquido sono a contatto, una parte del gas si discioglie
nel liquido ed una parte del liquido passa nel gas sotto forma di vapore.
In un recipiente chiuso ciascuna delle due concentrazioni raggiunge un
valore di equilibrio detto di saturazione. Nel caso dell’aria a
contatto con la superficie di un lago lo studio dei fenomeni è
reso complesso dai grandi volumi coinvolti e dall’azione del vento
che rimescola in continuazione sia l’aria che l’acqua.
Il fenomeno dell’evaporazione, che sottrae grandi quantitativi d’acqua
dal lago, è stato descritto in un paragrafo precedente; in questo
paragrafo considereremo invece il fenomeno dello scambio di ossigeno fra
aria e acqua. Ciò perché l’ossigeno è una delle
sostanze più importanti presenti nell'acqua del lago, essendo indispensabile
per la respirazione degli animali lacustri.
Il valore di saturazione di un gas disciolto in un liquido diminuisce
con la temperatura ed aumenta con la pressione. Questi due fenomeni si
possono facilmente osservare aprendo una bottiglia di acqua gasata: le
bollicine di anidride carbonica si liberano perché l’acqua
gasata è stata imbottigliata ad una pressione più alta di
quella atmosferica. Se poi la bottiglia viene scaldata il fenomeno aumenta
d’intensità, liberando una maggiore quantità di gas.
La quantità di ossigeno disciolto nell’acqua è generalmente
misurata in milligrammi litro (mg/l). Il grafico che segue (che vale alla
pressione atmosferica, cioè alla superficie del lago), mostra che
il valore di saturazione diminuisce con il progredire delle stagioni calde
e aumenta con il progredire di quelle fredde: in inverno è possibile
che l'acqua raggiunga un contenuto dell'ordine di 11 mg/l ed in estate
di soli 8.
L'ossigeno disciolto nell'acqua dei laghi proviene non solo dal contatto
con l'atmosfera, ma è anche prodotto “in situ” e dai
processi di fotosintesi espletati dai vegetali che vivono nell'acqua.
Quando è in eccesso rispetto al valore di saturazione si libera
e trasferisce nell'atmosfera.
Parte dell'ossigeno viene consumato “in situ” dai processi
respiratori degli organismi acquatici e dai processi di demolizione e
ossidazione delle spoglie animali e vegetali.
La velocità con cui le molecole di ossigeno passano dall'aria all'acqua
e la velocità con cui queste si diffondono nella massa idrica è
estremamente bassa, perciò la sola diffusione è un processo
irrilevante ai fini dell'arricchimento di ossigeno degli strati acquiferi
inferiori.
Sono invece efficacissime le onde spumeggianti che catturano (o rilasciano)
ossigeno dall'aria e le spinte impresse dal vento al corpo idrico che
generano turbolenze rimescolando fra loro gli strati superficiali con
quelli sottostanti.
Nella pagina successiva sono riportati i grafici dell'ossigeno registrati
contestualmente a quelli della temperatura, riportati precedentemente.
Si vede con chiarezza che l'ossigenazione del corpo idrico procede, a
partire dall'autunno, assieme all'estendersi dell'epilimnio, fino a raggiungere
il fondo del lago in aprile, durante lo stato di isotermia e di completo
rimescolamento.
Il grafico dell’Agosto 1998 mostra che l’epilimnio mantiene
la quantità di ossigeno al valore uniforme di circa 8 mg/l, corrispondente
allo strato superficiale, con il quale si mescola continuamente. L’eventuale
produzione “in situ” di ossigeno nell’epilimnio da parte
del fitoplancton viene quindi portata in superficie e rilasciata all’atmosfera.
La produzione “in situ” al di sotto dell’epilimnio rimane
invece tagliata fuori dal rimescolamento e quindi si accumula raggiungendo,
nel caso considerato, il valore di 14 mg/l. Ciò è possibile
perché a quella profondità la pressione è maggiore
ed il valore della saturazione è di gran lunga superiore a quello
di superficie.
E' interessante esaminare anche ciò che accade al fondo del lago.
Dopo che è avvenuto il completo rimescolamento e l'ossigenazione
del fondo, inizia da Maggio un nuovo ciclo di stratificazione termica
per cui l'ipolimnio cessa di venire ossigenato. La riserva di ossigeno
è gradualmente consumata dai processi di demolizione delle spoglie
vegetali ed animali che scendono lentamente e si depositano sul fondo.
Se l'ossigeno al fondo si esaurisce prima che arrivi il nuovo ciclo di
rimescolamento significa che le spoglie sono troppe, che il lago contiene
un eccesso di vegetali e di animali, che bisogna tenere sotto più
attento controllo la trofia del lago, limitando la quantità di
nutrienti immessi.
LAGO DI BOLSENA: GRAFICI DELL'OSSIGENO – CENTRO LAGO – PROFONDITA' 130 m