Dove vanno a finire i pesticidi e i loro prodotti di degradazione una volta che entrano nel suolo? E quanto tempo impiegano ad arrivare alle falde acquifere o ai sistemi di drenaggio? Dipende da una serie di fattori, ma i ricercatori dell'Università di Aarhus si sono avvicinati di un passo alla ricerca di risposte rapide. Per la prima volta in assoluto, hanno utilizzato la spettroscopia visibile/vicino infrarosso per prevedere il trasporto di sostanze chimiche disciolte attraverso il suolo intatto.

La capacità dei suoli di trasportare sostanze chimiche disciolte dipende dalla consistenza e dalla struttura del suolo. Il monitoraggio del tempo di viaggio di questi soluti viene solitamente effettuato in laboratorio misurando curve di sfondamento, dove si registra l'applicazione di un soluto alla superficie del suolo e la sua comparsa nel tempo sul fondo. Ottenere curve rivoluzionarie da studi di laboratorio è estremamente costoso, oltre che dispendioso in termini di tempo e lavoro, così il team di scienziati dell'Università di Aarhus e dell'Università di Aalborg ha deciso di pensare fuori dagli schemi e utilizzare la spettroscopia visibile/vicino infrarosso (vis-NIR) per prevedere le curve di svolta, per la prima volta in assoluto.

Applicare la tecnologia in un modo nuovo

La spettroscopia Vis-NIR è ben nota per la sua velocità di misurazione e il suo basso costo di acquisizione dei dati. Può essere utilizzato per la stima quantitativa delle proprietà di base del suolo come argilla e materia organica.

Il team di scienziati ha utilizzato la spettroscopia vis-NIR per prevedere le curve di svolta dei soluti su una grande varietà di colonne di terreno intatte da sei campi rappresentativi in ​​Danimarca. Mediata nel singolo campo, la nuova tecnologia ha stimato le curve di svolta con un alto grado di precisione.

"Abbiamo scoperto che potevamo misurare il trasporto di massa delle sostanze chimiche disciolte in modo abbastanza accurato con la spettroscopia vis-NIR. I nostri risultati possono aprire la strada a misurazioni di nuova generazione e al monitoraggio del trasporto di sostanze chimiche disciolte mediante spettroscopia, "dice il professor Lis Wollesen de Jonge, uno degli scienziati del team e coautore del loro articolo in Rapporti scientifici .

È importante comprendere la lisciviazione chimica attraverso il suolo

L'intensificazione della produzione agricola per soddisfare la crescente domanda di materie prime agricole sta aumentando l'uso di prodotti chimici. L'uso estensivo di prodotti agrochimici provoca inquinamento delle risorse idriche. Questo, a sua volta, pone gravi minacce agli ecosistemi acquatici, salute umana, e l'ambiente. La presenza di prodotti agrochimici e dei loro prodotti di degradazione al di sopra dei limiti consentiti nei pozzi di acqua potabile ha costretto alla chiusura di numerosi pozzi e all'attuazione di rigide normative sull'uso di prodotti agrochimici nell'UE.

Comprendere la lisciviazione dei soluti nelle acque sotterranee ed essere in grado di misurare e modellare i loro tempi di trasporto sono quindi importanti per la nostra salute e per l'ambiente. Il suolo svolge un ruolo importante in questo senso per le sue molteplici funzioni. Il suolo è fondamentale per la produzione agricola, per la sua capacità di filtrare nutrienti e inquinanti, e per lo stoccaggio e il riciclaggio di materiale organico.

Il suolo è anche la via di trasporto più importante per i prodotti agrochimici verso le acque sotterranee. La capacità del suolo di filtrare i prodotti agrochimici disciolti dipende dalle proprietà del suolo e dall'interazione tra i soluti disciolti e le proprietà del suolo, ed è influenzato dal modo in cui i suoli vengono utilizzati e gestiti.

La struttura del suolo è una proprietà molto dinamica poiché è influenzata dalle proprietà di base del suolo come tessitura, materia organica, carbonati e ossidi metallici, clima, e l'uso del suolo e le pratiche di gestione. A seconda della struttura del suolo, vicino alla saturazione, l'acqua e le sostanze chimiche disciolte possono essere trasportate uniformemente attraverso il terreno, o rapidamente attraverso percorsi specifici nel suolo con vari gradi di scambio di massa tra la matrice del suolo e le vie di trasporto.

Futuri percorsi di esplorazione

Sono stati sviluppati vari modelli di trasporto dei soluti per tenere conto dei diversi processi di trasporto e facilitare la previsione del trasporto di sostanze chimiche disciolte attraverso i suoli.

"Le principali sfide quando si tratta di valutazione del rischio sono ottenere una stima accurata di una gamma di parametri che vengono utilizzati come input nei modelli di trasporto dei soluti e per tenere conto delle differenze spaziali in tali proprietà di trasporto, "Spiega Lis Wollesen de Jonge.

Anche se c'è una leggera sottostima delle varianze all'interno del campo con la spettroscopia vis-NIR, l'efficienza di questa tecnologia in termini di costo e velocità di misurazione può superare misurazioni costose e precise utilizzando metodi convenzionali delle proprietà del suolo che di solito hanno un'ampia variabilità spaziale.

Per affinare la tecnologia, dovrebbero essere studiati approcci per ridurre l'errore di stima derivante da differenze nella struttura del suolo che non possono essere catturate dalla spettroscopia vis-NIR. Un'altra strada di esplorazione per migliorare l'accuratezza della previsione potrebbe essere l'integrazione della spettroscopia vis-NIR con altre informazioni prontamente disponibili, come informazioni sulla struttura del suolo basate su indagini del suolo o prove rapide sul campo.