Parametri fisici ed idrochimici

Temperatura

La temperatura lungo la colonna d’acqua dipende dal bilancio termico delle acque lacustri, il quale è determinato dalla differenza tra il calore acquisito e il calore ceduto all’esterno. Un corpo d’acqua può acquistare calore per irraggiamento solare, per processi chimici e attività metaboliche che avvengono al suo interno, per immissione di acque provenienti dal bacino imbrifero o dalla falda a temperature superiori a quelle delle acque del lago. Quando la temperatura dell’acqua è superiore a quella dell’aria l’energia termica irradia dall’acqua all’atmosfera.

L’evoluzione termica annuale della acque di un lago è molto importante perché ne regola i moti verticali influenzando così gli scambi di nutrienti tra le acque ipolimniche, nelle quali si sono accumulati, e le acque sovrastanti.

Dati di temperatura del Lago Baratz sono disponibili per i seguenti periodi:

	1964-65 e, con un solo rilievo per anno, 1967-68, presentati da Cottiglia (1969);
	1978-79, presentati da Sechi e Cossu (1980), Marcasciano (1983) e Cella (1985);
	1994, presentati dall’Università di Sassari, Dipartimento di Botanica ed Ecologia Vegetale (1994b);
	1995-96, raccolti nell’ambito del presente Progetto.

Tutti i rilievi sono stati condotti misurando la temperatura della colonna d’acqua a molteplici livelli.

L’andamento della temperatura nelle tre zone precedentemente definite (superficie, zona mediana, strato profondo) presenta un tipico ciclo stagionale, con minime invernali dell’ordine di 9 °C e massime estive dell’ordine di 28 °C.

Un aspetto evolutivo estremamente rilevante riguarda la stratificazione termica estiva (in inverno la temperatura é sempre stata costante lungo tutta la colonna d’acqua). Nei rilievi dei periodi 1964-65 e 1978-79 si manifestava chiaramente una stratificazione termica, generalmente nel periodo Aprile - Ottobre, con la massima differenza tra superficie e fondo, nel mese di Agosto, stabile nell’intervallo tra 11 e 13 °C.

Una accurata analisi di tale stratificazione per gli anni 1978-79 é stata presentata da Cella (1985), il quale ha individuato una profondità epilimnica, variabile negli anni, di due - tre metri. I rilievi del 1994-96 evidenziano inequivocabilmente la scomparsa di tale stratificazione, con differenze della temperatura tra superficie (i cui valori massimi sono analoghi a quelli degli anni precedenti) e fondo inferiore a 3 °C. La temperatura del fondo raggiunge, infatti, temperature massime dell’ordine di 25 °C, di circa 10 °C superiori ai massimi mai raggiunti nella storia precedente, con l’eccezione dell’Agosto 1968, quando fu misurata una temperatura di 24 °C, in assenza, pure allora, di fenomeni di stratificazione termica, da attribuirsi, però, secondo Cottiglia (1969), all’attività dell’idrovora, che determinava una miscelazione della colonna d’acqua (tale spiegazione é, probabilmente, applicabile anche ai dati del 1967, che evidenziano anomali elevati valori di temperatura del fondo). Va rilevato che tale fatto si verifica con profondità massime del lago comprese tra 6.5 e 7.5 metri, mentre gli altri dati termici sono relativi ad epoche con profondità presumibilmente non inferiori a 10 metri.

I dati termici più recenti indicano che il Lago Baratz rientra nella categoria dei laghi polimittici. I frequenti fenomeni di rimescolamento completo delle acque, oltre ad impedire l’instaurarsi di una stabile stratificazione termica, permettono il continuo riciclo dei nutrienti rigenerati dalla decomposizione del materiale organico che precipita sul fondo del lago.

Conducibilità Elettrica Specifica

Si definisce conducibilità elettrica specifica o conduttanza di un mezzo omogeneo il reciproco della sua resistenza (espressa in Ohm). Per conducibilità elettrica specifica si intende la conducibilità elettrica di un centimetro cubo di soluzione misurata ad una determinata temperatura fra due elettrodi a facce piane parallele aventi la superficie di 1 cmq e distanziati tra loro di 1 cm. La conducibilità elettrica esprime la capacità di un corpo d’acqua di condurre corrente. Il valore di conducibilità elettrica è determinato dalla concentrazione degli ioni . Da questo parametro si possono ottenere indicazioni sulle caratteristiche chimiche di base della acque nonché sulla situazione trofica di un lago, poiché l’andamento della conducibilità è influenzato dall’attività biologica, fatta eccezione per i periodi di rimescolamento delle acque in cui la conducibilità è costante dalla superficie al fondo. La misura di questo parametro, inoltre, fornisce indicazioni sui rapporti delle acque lacustri con il bacino imbrifero dal quale vengono dilavati i sali.

La conducibilità viene riportata in microSiemens per centimetro (m S/cm) o milliSiemens per centimetro (mS/cm) e aumenta con la temperatura con un incremento pari a 1.9 % per grado. Il 66 per cento dei laghi studiati dall’IRSA ha una conducibilità variabile tra 100 e 350 m S/cm (Marchetti, 1987).

Dati di conducibilità (a 25 °C) del Lago Baratz sono disponibili per i seguenti periodi:

	1978-79, presentati da Sechi e Cossu (1980), Marcasciano (1983) e Cella (1985) ;
	1994, presentati dall’Università di Sassari, Dipartimento di Botanica ed Ecologia Vegetale (1994b);
	1995-96, raccolti nell’ambito del presente Progetto.

Tutti i rilievi sono stati eseguiti misurando la conducibilità della colonna d’acqua a molteplici livelli.

L’andamento della conducibilità nelle tre zone precedentemente definite (superficie, zona mediana, strato profondo) é presentato in Figura 6.3. I valori di conducibilità rilevati evidenziano un elevato contenuto ionico dovuto alla una spiccata natura salmastra del lago (valori tipici di acque dolci sono dell’ordine di un decimo di quelli rilevati). Gli elevati valori di conducibilità dipendono in massima parte dalle elevate concentrazioni di cloruri presenti nelle acque del Lago Baratz.

Anche la conducibilità evidenzia un chiaro andamento evolutivo, probabilmente legato ai livelli lacustri. Infatti, negli anni 1978-79 essa ha valori dell’ordine di 2 mS/cm, con tipici incrementi e decrementi nello strato superficiale in corrispondenza, rispettivamente, della maggiore evaporazione e delle maggiori piogge. Nel 1994 la conducibilità si é praticamente raddoppiata, con valori dell’ordine di 4 mS/cm; nel 1995-96 si é registrato un altro rilevante incremento, raggiungendo valori stabili dell’ordine di 5.5 mS/cm (nel Novembre 1995 si è verificato un picco pari a circa 6.2 mS/cm).

In assenza di un emissario le perdite idriche del lago sono dovute essenzialmente all’evaporazione, che causa quindi, oltre alla diminuzione del livello del lago, anche una progressiva concentrazione dei soluti presenti nelle sue acque che si ripercuote sulle biocenosi presenti nel lago (progressiva diminuzione delle specie stenoaline di acque dolci a favore delle specie tipiche di acque salmastre e di quelle eurialine).

pH

Il valore del pH delle acque di un lago è molto importante per la valutazione del suo stato trofico. Nelle acque naturali il pH è influenzato principalmente dalla quantità di anidride carbonica (CO₂) disciolta. L’anidride carbonica presente in un corpo idrico può derivare direttamente dall’atmosfera per diffusione, dalle precipitazioni atmosferiche (l’acqua precipitando si arricchisce di anidride carbonica), dalla dissoluzione del carbonato di calcio e soprattutto dall’attività metabolica degli organismi acquatici (respirazione).

La CO₂ disciolta nell’acqua tende ad idratarsi formando acido carbonico (H₂CO₃) che a sua volta si dissocia in ione bicarbonato e successivamente in carbonato, come descritto in forma compatta nei seguenti equilibri:

CO₂ + H₂O Û H₂ CO₃ Û H⁺ + HCO₃^- Û H⁺ + CO₃^--

Ciascuna tappa ha una propria costante di dissociazione e il valore di queste, insieme alla concentrazione totale dell’anidride carbonica, determinano sostanzialmente il valore di pH.

Poiché le variazioni dell’anidride carbonica sono determinate soprattutto dall’attività fotosintetica, la misura del pH dell’acqua fornisce indicazioni sul presunto livello trofico di un ambiente di acqua dolce. Infatti, la sottrazione di CO₂ da parte degli organismi vegetali durante la fotosintesi determina lo spostamento dell’equilibrio chimico dei carbonati e di conseguenza lo spostamento del pH verso valori più basici.

Si ritiene normalmente (Floccia et al., 1985) che l’intervallo di pH non direttamente letale per i pesci sia 5-9, ma va comunque sottolineato che l’effetto di molti dei più comuni inquinanti diviene più marcato al crescere dell’acidità e della basicità. Valore di pH elevati determinano un aumento dell’ammoniaca indissociata (NH₃), tossica, rispetto alla frazione ionizzata (NH₄⁺): la tossicità dell’ammoniaca a pH 8 è 10 volte superiore di quella che si esplica a pH 7 (Alabaster et al., 1972).

Inoltre il pH è uno dei fattori che più influiscono sull’insediamento di organismi vegetali ed animali. È noto infatti che gli organismi acquatici sopportano solo piccole variazioni del pH. Valori di pH elevati provocano, in particolare, danni all’apparato respiratorio dei pesci sul quale avviene la precipitazione del carbonato. Sulle branchie avvengono infatti gli scambi respiratori, con assorbimento di O₂ e rilascio di CO₂ che si idrata istantaneamente e, se il pH è superiore a 9, determina la precipitazione del carbonato che, ostruendo il tessuto respiratorio, impedisce la normale respirazione dei pesci e ne determina la morte per asfissia.

Dati di pH del Lago Baratz sono disponibili per i seguenti periodi:

	1964-65 e, con un solo rilievo per anno, 1967-68, presentati da Cottiglia (1969) ;
	1978-79, presentati da Sechi e Cossu (1980), Marcasciano (1983) e Cella (1985) ;
	1994, presentati dall’Università di Sassari, Dipartimento di Botanica ed Ecologia Vegetale (1994b);
	1995-96, raccolti nell’ambito del presente Progetto .

Tutti i rilievi sono stati effettuati misurando il pH della colonna d’acqua a molteplici livelli.

L’andamento del pH nelle tre zone precedentemente definite (superficie, zona mediana, strato profondo) evidenzia valori di pH compresi, generalmente, tra 7 e 9, con punte fino a 9.5.

Anche per quanto riguarda il pH si rileva una sostanziale scomparsa, nel 1994-96, dei fenomeni di stratificazione verticale, tipici della sottrazione estiva di anidride carbonica negli strati superficiali da parte delle alghe e della produzione di anidride carbonica negli strati di fondo, in conseguenza dei fenomeni respiratori e demolitivi. Tali fluttuazioni stratificate erano evidenti nei rilievi precedenti al 1994.

Tutti i dati relativi al periodo Agosto 1995 - Luglio 1996, compresi tra 8.5 e 9.5, sono tipici di acque produttive. Tuttavia i picchi di pH non sono correlati ai picchi di clorofilla a, indicando quindi non il fitoplancton, ma piuttosto le macrofite radicate (Potamogeton pectinatus) come sede della notevole attività fotosintetica che sposta i valori di pH verso condizioni basiche.

Alcalinità Totale

L’alcalinità di un corpo d’acqua esprime la sua capacità di neutralizzare gli acidi ed è prodotta da anioni o da molecole di acidi deboli che non sono completamente dissociati a pH superiori a 4.5.

L’acido debole più comune in un’acqua naturale è l’acido carbonico (H₂CO₃) che si forma quando si discioglie nelle acque l’anidride carbonica. Altri acidi deboli che possono contribuire all’alcalinità sono l’acido borico, l’acido fosforico, acidi organici come l’acido umico; a essa contribuiscono anche gli ioni idrossido e l’ammoniaca.

In generale le sostanze che influiscono maggiormente sull’alcalinità di un ambiente acquatico sono i carbonati ed i bicarbonati che, oltre ad essere le principali fonti di carbonio organico per la vegetazione acquatica, svolgono anche un ruolo fondamentale per quanto riguarda la capacità tampone dell’acqua cosicché vengono impedite variazioni improvvise di pH, spesso incompatibili con la vita di numerosi organismi acquatici.

Come già discusso nel paragrafo precedente relativo al pH, l’anidride carbonica in soluzione acquosa è presente in diverse forme: CO₂, acido carbonico (H₂CO₃), ione carbonato (CO₃^--), ione bicarbonato (HCO₃^-). La forma con cui la CO₂ è presente in acqua dipende dal valore del pH delle acque stesse:

	se il pH è inferiore a 7 è presente solo anidride carbonica;
	se il valore di pH è pari a 7, il 20 % dell’anidride carbonica totale è presente in forma di CO2 e H2CO3, il 79 % dell’anidride carbonica totale è sotto forma di HCO3-, e lo 0.0026% è sotto forma di CO3--;
	per valori di pH pari a 8.5 l’unica forma di anidride carbonica è rappresentata dai bicarbonati (HCO3-);
	se il pH è superiore a 8.5 aumenta la percentuale dei carbonati (CO3--).

Dati di alcalinità totale del Lago Baratz sono disponibili per i seguenti periodi:

	1964-65 e, con un solo rilievo, 1967, presentati da Cottiglia (1969), in termini di milligrammi per litro di carbonato di calcio;
	1978-79, presentati da Marcasciano (1983) e Cella (1985), in termini di milliequivalenti di ioni bicarbonato e carbonato per litro;
	1994, presentati dall’Università di Sassari, Dipartimento di Botanica ed Ecologia Vegetale (1994b) in termini di milliequivalenti di ioni bicarbonato e carbonato per litro;
	1995-96, raccolti nell’ambito del presente Progetto, in termini di milliequivalenti di ioni bicarbonato e carbonato per litro.

Tutti i rilievi sono stati effettuati misurando l’alcalinità totale della colonna d’acqua a molteplici livelli.

Tali dati, che sono molto superiori a valori tipici di laghi, sembrerebbero caratterizzati da un ciclo annuale, più pronunciato sul fondo che in superficie. Tale differenza tra fondo e superficie scompare, anche per quanto riguarda l’alcalinità, nei rilievi 1994-96 ed in essi non é chiaramente valutabile la permanenza del ciclo annuale.

Con l’avanzare della stagione primaverile e poi di quella estiva si è osservata una progressiva diminuzione dei valori di alcalinità in corrispondenza di elevati valori di pH. Il consumo di anidride carbonica da parte degli organismi fotosintetici è la principale causa della diminuzione dell’alcalinità, poiché viene spostato verso sinistra l’equilibrio della reazione:

CO₂ + H₂O Û H₂CO₃ Û H⁺ + HCO₃^- Û H⁺ + CO₃^--

Negli strati profondi (in particolare dalle analisi degli anni 1978-79) è stato riscontrato in passato un aumento dei valori di alcalinità fino a valori massimi registrati nel Luglio 1978 (5.79 meq/l) e nell’Agosto 1979 (7.36 meq/l) a cui corrispondono valori minimi di pH. Ciò è stato ricondotto alla risolubilizzazione dei carbonati avvenuta grazie ad un accumulo di anidride carbonica in prossimità del fondo, in conseguenza di fenomeni respiratori e demolitivi, che provoca uno spostamento verso destra dell’equilibrio della reazione di idratazione della CO₂.

I dati relativi al periodo Agosto 1995 - Luglio 1996 indicano una progressiva diminuzione dei valori di alcalinità, che passano dai 5.3 meq/l dell’Agosto 1995 ai 3.2 meq/l osservati in Luglio 1996. Questa diminuzione è certamente in relazione con il progressivo aumento dei valori di pH che causano a valori superiori a pH 9, la precipitazione dei carbonati e la conseguente diminuzione dell’alcalinità.

La grande quantità di macrofite presenti è dunque direttamente responsabile, per la sottrazione di CO₂ per effetto della fotosintesi, sia della precipitazione e l’incrostazione di carbonati delle biomasse, sia della rilevante diminuzione dei valori di alcalinità osservata durante il periodo d’indagine.

Nello schema seguente sono riportati a confronto i valori medi del pH e dell’alcalinità.

Durezza

La durezza delle acque di un lago rappresenta la misura del contenuto in metalli alcalino terrosi, soprattutto calcio (Ca) e magnesio (Mg), presenti nelle acque naturali come carbonati, bicarbonati, solfati, cloruri e nitrati.

La durezza totale è suddivisa in durezza temporanea e durezza permanente, dove per durezza permanente si intende la frazione che resta in soluzione anche dopo l’ebollizione, mentre la durezza temporanea è quella rappresentata dai bicarbonati che, con l’ebollizione, precipitano liberando anidride carbonica.

Nella maggior parte dei laghi italiani il valore medio della durezza totale ricade in un ambito di valori compresi tra 50 e 200 mg/l CaCO₃. La classificazione delle acque in base alla durezza è riportata nel seguito:

Dati di durezza del Lago Baratz sono disponibili per i seguenti periodi:

	1964-65 e, con un solo rilievo per anno, 1967-68, presentati da Cottiglia (1969);
	1978-79, presentati da Marcasciano (1983) e Cella (1985) ;
	1995, raccolti nell’ambito del presente Progetto e riferiti alle analisi su quattro campioni prelevati in data 10 Agosto 1995.

Tutti i rilievi sono stati effettuati misurando la durezza nella colonna d’acqua a molteplici livelli.

Si evidenzia come la durezza delle acque del Lago Baratz sia molto elevata, senza particolari andamenti stagionali o lungo la colonna d’acqua. Anche per la durezza si nota una forte variazione in incremento nelle analisi dell’Agosto 1995 (782 mg/l, 769 mg/l, 757 mg/l, 755 mg/l, rispettivamente a 0.0, 1.0, 2.5, 5.0 metri da pelo libero del lago) rispetto ai periodi precedenti (valori compresi tra 300 e 500 mg/l) .

Trasparenza

La misura della trasparenza ha una notevole importanza negli studi dell’eutrofizzazione poiché il valore di questo parametro può costituire un indicatore delle potenzialità produttive di un lago. Infatti all’aumentare della produttività di un ambiente acquatico aumentano anche le quantità di zooplancton e fitoplancton limitanti la penetrazione della luce e, conseguentemente, diminuisce la trasparenza delle acque.

Inoltre il valore di trasparenza può essere utilizzato per la valutazione del punto di compensazione ovvero della profondità alla quale la produzione primaria e la respirazione si eguagliano. Tale punto si trova normalmente a una profondità compresa tra 2.5 e 3 volte il valore del disco di Secchi.

Misure di trasparenza del Lago Baratz sono disponibili per il periodo 1994-96. I dati del 1994 sono stati presentati dall’Università di Sassari, Dipartimento di Botanica ed Ecologia Vegetale (1994b), mentre i dati del 1995-96 sono stati raccolti nell’ambito del presente Progetto.

I valori di trasparenza variano tra 0.6 metri (Novembre 1995) a 4.1 metri (Aprile 1996). Le ampie oscillazioni dei valori di trasparenza sono tipiche degli ambienti molto produttivi: i fenomeni di fioriture di fitoplancton (picchi di clorofilla) normalmente coincidono con i minimi di trasparenza (si veda lo schema successivo dove sono riportati a confronto i valori medi della trasparenza e della clorofilla a); tuttavia, in un lago poco profondo, i venti possono causare una parziale risospensione del sedimento con un conseguente intorbidimento delle acque.

Ioni Principali

Per quanto riguarda il bilancio ionico del Lago Baratz, esistono, per periodi precedenti, dati relativi solamente a cloruro e, parzialmente, ione calcio, mentre un bilancio ionico completo é stato eseguito nell’ambito delle indagini del presente Progetto. I dati sullo ione cloruro sono disponibili per i seguenti periodi:

	1964-65 e, con un solo rilievo per anno, 1967-68, presentati da Cottiglia (1969);
	1978-79, presentati da Sechi e Cossu (1980), Marcasciano (1983) e Cella (1985);
	1995-96, raccolti nell’ambito del presente Progetto.

Tutti i rilievi sono stati effettuati misurando lo ione cloruro nella colonna d’acqua a molteplici livelli.

L’andamento dello ione cloruro nelle tre zone precedentemente definite (superficie, zona mediana, strato profondo) evidenzia una sostanziale stabilità dello ione cloruro nei rilievi dal 1964 al 1979, con concentrazioni, generalmente, compresi tra 500 e 700 mg/l (con alcuni valori puntuali appena al di fuori di tale intervallo). Tali valori sono molto elevati per un lago e caratterizzano la natura salmastra dello stesso. I rilievi del 1995-96 evidenziano un rilevante incremento dello ione cloruro, che, sostanzialmente, raddoppia, attestandosi su concentrazioni dell’ordine dei 1500 mg/l.

Tale arricchimento probabilmente non dipende da maggiori apporti di cloruri da sorgenti esterne (immissari e piogge), ma è da mettere in relazione con la diminuzione del livello del lago dovuta essenzialmente ad evaporazione e alla conseguente concentrazione dei soluti nelle acque del lago.

I valori dello ione calcio, riportati dagli stessi autori, seppure in modo più incompleto, evidenziano una sostanziale stabilità nel tempo, con valori, generalmente, compresi tra 40 e 50 mg/l, conservando tale stabilità anche nel 1995-96.

Il bilancio ionico completo (analisi del 10 Agosto 1995, 11 Ottobre 1995, 17 Gennaio 1996, 24 Giugno 1996, 31 Ottobre 1996, 8 Gennaio 1997) evidenzia quanto segue: con riferimento ai cationi si osserva la prevalenza dello ione sodio, con concentrazioni sempre comprese tra 800 e 980 mg/l. Modeste le concentrazioni di ione potassio con valori tra circa 20 e 30 mg/l. Con riferimento agli anioni si osserva la prevalenza dello ione cloruro il quale in tutti i campioni esaminati presenta concentrazioni comprese tra circa 1500 e 1800 mg/l.

La somma degli ioni risulta all’incirca costante nei campioni prelevati con valori compresi tra circa 96 meq/l (analisi del 24 Giugno 1996) e circa 117 meq/l (analisi del 31 Ottobre 1996).

Relativamente al bilancio ionico eseguito nell’analisi del 10 Agosto 1995, il punto rappresentativo del lago ricade nella zona di diagramma caratteristica delle acque salmastre.

Quadro Chimico-Fisico delle Acque Lacustri

Sulla base dei dati presentati nei precedenti sottoparagrafi, è possibile formulare il seguente quadro di insieme delle acque del Lago Baratz:

	si tratta di un lago salmastro (oligosalino), ad elevata alcalinità e durezza;
	il lago ha un’elevata produttività;
	negli ultimi due anni il comportamento del lago é risultato assai diverso rispetto ai periodi precedenti monitorati, probabilmente a causa delle basse profondità, con la scomparsa di ogni stratificazione della colonna d’acqua, e con un forte incremento di concentrazioni di ioni (in particolare cloruri), e, seppure in misura un poco minore, di durezza.