Uno studio condotto da ricercatori dell'Université de Montréal quantifica per la prima volta la quantità massima di nutrienti, in particolare, fosforo, che può accumularsi in uno spartiacque prima che ulteriore inquinamento venga scaricato negli ecosistemi a valle.

Tale soglia media è di 2,1 tonnellate per chilometro quadrato di terreno, i ricercatori stimano nel loro studio pubblicato oggi in Geoscienze naturali . "Oltre questo, ulteriori apporti di fosforo ai bacini idrografici causano una significativa accelerazione della perdita di (fosforo) nel deflusso."

Questa quantità è incredibilmente bassa, dicono i ricercatori; dati gli attuali tassi di applicazione dei nutrienti nella maggior parte dei bacini idrografici agricoli in tutto il mondo, punti critici in alcuni casi potrebbero essere raggiunti in meno di un decennio.

Lo studio è stato condotto da Jean-Olivier Goyette, uno studente di dottorato in biologia all'UdeM, e supervisionato dall'ecologista dell'ecosistema acquatico UdeM Roxane Maranger in collaborazione con la scienziata della sostenibilità Elena Bennett presso la McGill University.

Fosforo, un elemento in fertilizzante, è essenziale per la crescita del cibo vegetale. Ma il minerale è anche dannoso se abusato. Quando entra in acque superficiali, può portare a un'eccessiva crescita delle piante in laghi e fiumi e alla proliferazione di alghe tossiche, dannoso per la salute umana e animale.

23 bacini idrografici studiati

Concentrandosi su 23 bacini idrografici che alimentano il fiume San Lorenzo in Quebec, i ricercatori hanno ricostruito le pratiche storiche di utilizzo del suolo per calcolare la quantità di fosforo accumulata sul terreno nell'ultimo secolo.

Le due principali fonti di fosforo per i bacini idrografici, il terreno adiacente agli affluenti, provengono dall'agricoltura (fertilizzanti e letame animale) e dalla popolazione umana (attraverso il fabbisogno alimentare e le acque reflue).

Utilizzando i dati del governo del Quebec, i ricercatori hanno confrontato l'accumulo stimato con le concentrazioni di fosforo misurate nell'acqua negli ultimi 26 anni. Poiché i bacini idrografici studiati avevano storie diverse, alcuni erano stati utilizzati in modo intensivo per l'agricoltura per decenni, mentre altri erano boschivi e incontaminati, questo metodo ha permesso ai ricercatori di stabilire un gradiente di diversi accumuli di fosforo tra i siti. Così facendo, sono stati in grado di vedere in quale punto lo spartiacque si è "ribaltato" o ha raggiunto una soglia e ha iniziato a perdere molto più fosforo nell'acqua.

"Pensa alla terra come a una spugna, " disse Maranger. "Dopo un po', le spugne che assorbono troppa acqua coleranno. Nel caso del fosforo, il paesaggio lo assorbe anno dopo anno dopo anno, e dopo un po', la sua capacità di ritenzione è ridotta. A quel punto gli input storici di fosforo contribuiscono maggiormente a ciò che raggiunge la nostra acqua".

Fino ad ora, nessuno era stato in grado di dare un numero alla quantità di fosforo accumulato sulla scala dello spartiacque necessaria per raggiungere un punto di svolta in termini di accelerazione della quantità di minerale che scorre nell'ecosistema acquatico.

"Contributo davvero importante"

"Si tratta di una scoperta molto importante, " Ha detto Bennett. "Ci vuole la nostra conoscenza su scala agricola di fertilizzanti e inquinamento e la scala per capire come interi bacini idrografici rispondono all'interno di un contesto storico".

L'agricoltura di massa è iniziata in Quebec solo negli anni '50, ma alcuni dei bacini agricoli più storici della provincia avevano già superato il punto di non ritorno negli anni '20, lo studio ha trovato.

Anche se gli apporti di fosforo cessassero immediatamente, eliminare il fosforo accumulato nei bacini idrici saturi del Quebec richiederebbe tra 100 e 2, 000 anni, stimano i ricercatori.

In alcuni paesi, compresa la Cina, Canada, e gli Stati Uniti, il fosforo è così pesantemente utilizzato ora che il punto di saturazione viene raggiunto in appena cinque anni.

"Strategie di gestione dei nutrienti sviluppate utilizzando nuovi approcci creativi ... sono urgentemente necessarie per la sostenibilità a lungo termine delle risorse idriche, " sollecitano i ricercatori nel loro studio.

Riciclare e riutilizzare

"Una possibile misura di mitigazione sarebbe fare ciò che si sta già facendo in alcuni paesi europei:invece di aggiungere sempre di più per aiutare le piante a crescere, è possibile accedere al fosforo già immagazzinato nei suoli utilizzando nuove pratiche e approcci, " ha detto Goyette.

"Per di più, il fosforo può essere riciclato e riutilizzato come fertilizzante invece di accedere a una parte maggiore della materia prima estratta".

Il dilemma è questo:gli esseri umani hanno bisogno di mangiare ma hanno bisogno di acqua pulita, tuttavia la coltivazione del cibo richiede fosforo che inquina l'acqua quando troppo lascia lo spartiacque e inquina gli ecosistemi acquatici adiacenti.

"Alcuni dei nostri bacini idrografici più estremi (agricoli) sono impossibili da riparare?" chiese Maranger. "Non posso rispondere. È un problema sociale e ci sono soluzioni. Non dovremmo mai disperare, ma è un problema malvagio".