L’acqua funziona. Logora fisicamente le montagne torreggianti fino a colline tozze attraverso l’erosione. Il movimento dell’acqua fornisce un flusso costante che alimenta le vaste reti di laghi, fiumi e acque sotterranee da cui dipendiamo. Ma l’acqua controlla molti altri aspetti della nostra vita che non possiamo vedere, in particolare la chimica del nostro ambiente. Una delle azioni chimiche non celebrate dell’acqua è il processo di lisciviazione. Anche se il suo nome potrebbe portare a pensieri di sanguisughe e altri striscianti, è qualcosa di molto diverso. Quindi, cos’è la lisciviazione?
Immagine 1. Lisciviazione dell’acqua attraverso la zona critica. La pioggia cade su una sezione trasversale di un albero in cima a un profilo del suolo. La pioggia cade sulla vegetazione, piscine sul terreno, e liscivia dentro e giù attraverso il profilo del suolo.
La lisciviazione non deve essere confusa con l’uso delle sanguisughe come medicina. Si ritiene che la parola “lisciviazione” sia stata derivata dal tardo medio inglese “leche” o dall’antico inglese “leccan” che significa inumidire e consentire perdite. Attualmente, la lisciviazione descrive principalmente il processo di trasporto di sostanze solubili o piccole particelle attraverso il suolo o la roccia. Anche se questo processo sembra banale, la lisciviazione è uno dei processi chiave della Zona Critica, controllando la velocità e la direzione in cui i composti si muovono.
La lisciviazione è in realtà due azioni importanti che si verificano simultaneamente: (1) interazioni chimiche con le superfici e (2) movimento fisico dell’acqua. Mentre l’acqua passa attraverso la roccia e il terreno, interagisce con le superfici dei materiali. I composti sulla superficie dei minerali possono essere dissolti. Inoltre, il movimento fisico dell’acqua può rimuovere e spostare le particelle. La lisciviazione può trasportare composti chimici come sostanze disciolte o materiali più grandi come materiali vegetali in decomposizione, frammenti di roccia fine e microbi in tutta la zona critica.
Negli ecosistemi agricoli, la lisciviazione è un importante equilibrio tra la prevenzione dell’accumulo di sale e la rimozione dei nutrienti dal suolo. Nei terreni asciutti delle regioni semi-aride i sali possono accumularsi negli orizzonti superiori del suolo. L’Organizzazione per l’alimentazione e l’agricoltura degli Stati Uniti ha stimato che 45 milioni di ettari dei 230 milioni di ettari di terreni coltivati irrigati sono colpiti dal sale. Questi terreni soffrono dell’accumulo di sali a causa della lisciviazione limitata. Senza quantità adeguate di acqua per lisciviare questi sali (noto come la frazione di lisciviazione) dagli orizzonti superiori del suolo, la crescita delle piante può essere leggermente o gravemente influenzata. L’impatto dipende dalla tolleranza al sale della pianta e dal tipo di sali che si accumulano nel terreno.
D’altra parte, un’eccessiva lisciviazione può eliminare i nutrienti dal terreno, in particolare nitrati e fosfati. Secondo gli specialisti di estensione nella gestione dei nutrienti presso l’Università del Minnesota, l’eccessiva lisciviazione del nitrato ha il potenziale per influenzare le acque sotterranee e i laghi dal drenaggio delle piastrelle. Il movimento di nitrati e altri composti nei drenaggi agricoli è una questione importante in fase di studio presso Intensively Managed Landscapes (IML) CZO. Capire l’acqua in agricoltura o’ Idrocomplessità ‘fa parte della ‘Rivoluzione blu’, come descritto dal dott. Praveen Kumar (Kumar, 2015).
La lisciviazione può anche influenzare le rocce alterate e persino la roccia. L’acqua è in grado di inserirsi in piccoli spazi tra i grani minerali e all’interno di piccole fratture nella roccia. Quando l’acqua aggiuntiva si muove nella roccia, può causare la lisciviazione di elementi dalle rocce in due modi: dissoluzione e ossidazione. Il movimento sottosuolo dell’acqua può causare la dissoluzione di rocce sedimentarie, in particolare rocce di carbonato di calcio come il calcare. Questo può portare a pericoli come doline ed erosione.
Quando l’acqua si muove nelle rocce, comunemente porta ossigeno con sé. L’introduzione di ossigeno nelle rocce formate in condizioni di ossigeno basso provoca una reazione chimica a cascata che consente una volta che i metalli immobili si mobilitano rapidamente. Questa ossidazione causata dalla lisciviazione è uno dei principali driver del drenaggio delle miniere acide! Una volta che inizia la lisciviazione del ferro e di altri metalli precedentemente non ossidati, è difficile invertire il drenaggio delle miniere di acido risultante (dai un’occhiata a questo articolo su acid mine drainge della BBC).
La lisciviazione può verificarsi anche al di sopra del suolo, della regolite e della roccia, nelle cime degli alberi. Come pioggia atterra sulle foglie, l’acqua interagisce con la superficie fogliare e può accumulare ioni disciolti dalla foglia. Questo processo di pioggia rimozione ioni disciolti dalle foglie è comunemente indicato come lisciviazione fogliare. In uno studio sugli alberi decidui temperati nel bacino del fiume Christina di Van Stan et al (2012), le precipitazioni hanno significativamente lisciviato potassio, calcio e magnesio dalle foglie. Tuttavia, gli autori hanno scoperto che questo dipende dalla stagione e dall’intensità delle precipitazioni.
Questi sono solo alcuni esempi di lisciviazione e molti altri esistono!
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Scienza su!
Justin Richardson
Critical Zone Observatory Postdottoral Fellow