La contaminazione da sostanze nutritive delle acque sotterranee a causa dei fertilizzanti a base di azoto è un problema in molti luoghi d'Europa. I calcoli di un team di scienziati guidati dall'UFZ hanno dimostrato che per un periodo di almeno quattro mesi all'anno, il nitrato può penetrare nelle acque sotterranee e di superficie su circa tre quarti dei terreni agricoli europei. La proporzione di aree a rischio di lisciviazione di nitrati è quindi quasi il doppio di quanto ipotizzato in precedenza.

In agricoltura, i fertilizzanti a base di azoto spesso non vengono applicati in modo appropriato al luogo e all'uso. Se il livello è troppo alto, le piante non assorbono completamente l'azoto. Di conseguenza, l'azoto in eccesso viene lisciviato nelle acque sotterranee e superficiali sotto forma di nitrati, un problema che si verifica in diversi paesi dell'UE. Per esempio, nel 2018, la Corte di giustizia europea (ECJ) ha condannato i paesi dell'UE, inclusa la Germania, per aver violato la direttiva sui nitrati dell'UE. L'anno scorso, la Commissione Ue ha ricordato alla Germania di dare attuazione alla sentenza della Corte di giustizia europea.

Quanto dell'azoto applicato attraverso la fertilizzazione può entrare nelle acque sotterranee e superficiali come nitrato o è denitrificato (cioè convertito in azoto molecolare e ossidi di azoto e rilasciato nell'aria) dipende, tra l'altro, su processi complessi nel suolo. Un team di ricercatori UFZ e partner statunitensi guidati dall'idrologo Dr. Rohini Kumar ha ora analizzato in modo più dettagliato quali processi determinano il destino dell'azoto in eccesso. Il focus è sui processi idrologici e biogeochimici nella zona radicale (cioè l'area che si estende dalla superficie del suolo fino a una profondità di un metro). "La zona radicale è la parte più dinamica e attiva del sottosuolo, dove l'umidità del suolo, l'evaporazione e le fasi secca/umida hanno un effetto prominente, " dice Kumar. Agisce sia come filtro idroclimatico che biogeochimico tra la superficie e gli strati più profondi del sottosuolo.

La vulnerabilità dei terreni agricoli alla lisciviazione dei nitrati è stata finora descritta utilizzando informazioni statiche sull'uso del suolo, suoli, e la topografia del paesaggio, combinato con le precipitazioni medie e i livelli delle acque sotterranee, senza tener conto della loro variabilità temporale. "Però, le precipitazioni e le temperature cambiano giornalmente. Ciò influenza l'evaporazione e l'acqua del suolo e, infine, il tempo di ritenzione e il trasporto dell'acqua agli strati più profondi. Valori medi, come usato per descrivere la condizione statica, sono quindi meno appropriati dal punto di vista odierno, " spiega Kumar. I ricercatori utilizzano quindi un approccio dinamico per calcolare per quanto tempo il nitrato disciolto potrebbe rimanere nella zona della radice prima che scenda a livelli più profondi. Combinano il mHM (modello idrologico su mesoscala) sviluppato presso l'UFZ con i calcoli del quotidiano cambiamento della ritenzione idrica e dei nitrati nella zona radicale e denitrificazione Con l'aiuto del mHM, gli scienziati possono simulare la distribuzione spazio-temporale delle dinamiche idrologiche e delle dinamiche di trasporto che si verificano nella zona delle radici in tutta Europa fino agli ultimi 65 anni.

Con il nuovo approccio, i ricercatori dell'UFZ concludono che per almeno quattro mesi all'anno, quasi il 75% dei terreni agricoli europei è vulnerabile alla lisciviazione dei nitrati nelle acque sotterranee e superficiali. Se si utilizza l'approccio statico, questa proporzione è solo del 42%. "Poiché le dinamiche spazio-temporali del trasporto dell'acqua non sono state prese in considerazione nella valutazione della vulnerabilità della delimitazione delle zone vulnerabili ai nitrati, l'estensione spaziale delle aree vulnerabili ai nitrati è fortemente sottovalutata, " conclude il co-autore e idrogeologo UFZ Dr. Andreas Musolff. Ciò riguarda, tra gli altri, zone dell'est e del nord-est della Germania, la penisola iberica, e alcuni paesi dell'Europa orientale.

Secondo i ricercatori dell'UFZ, le nuove scoperte potrebbero aiutare meglio la gestione del rischio dell'azoto in agricoltura. "Gli agricoltori potrebbero utilizzare le informazioni più precise per regolare con maggiore precisione i loro regimi di fertilizzanti, assicurando così la minor quantità possibile di nitrati nel terreno durante i mesi particolarmente critici, " afferma Musolff. Ciò impedirebbe l'ingresso di ulteriori nitrati nelle acque sotterranee e superficiali. "Questo studio incentrato sulla zona del suolo è un punto di partenza per una valutazione completa del rischio dei carichi di nitrati nelle acque sotterranee e superficiali. Seguiranno ulteriori ricerche sul trasporto e la denitrificazione nel sottosuolo, acque sotterranee e superficiali, "dice Kumar.