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