Cesio-137: Sulle Tracce del Nemico Nascosto dei Suoli Cinesi – Vento o Acqua?

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante, quasi da detective, in una zona cruciale ma fragile del nostro pianeta: l’ecotono agro-pastorale della Cina settentrionale. Immaginate una vasta area di transizione, un luogo dove l’agricoltura più umida incontra le steppe aride, dove i monsoni orientali si scontrano con i climi secchi del nord-ovest. È un paesaggio dinamico, plasmato dalla natura e, sempre di più, dalle attività umane. Ma questa terra sta soffrendo, e il colpevole principale è l’erosione del suolo. Il problema è che i “criminali” sono due: il vento e l’acqua. Entrambi rubano prezioso suolo fertile, degradando l’ambiente e minacciando la sostenibilità. Ma chi dei due è il peggiore? E come possiamo scoprirlo per difendere meglio questa terra? Ecco dove entra in gioco la nostra “arma segreta”: una tecnologia basata su un tracciante radioattivo, il Cesio-137 (¹³⁷Cs). Sembra roba da film di spionaggio, vero? Ma è scienza pura, e ci ha permesso di fare luce su questo mistero.

Un Ecotono Sotto Pressione

Prima di svelare i risultati, capiamo meglio dove ci troviamo. L’ecotono agro-pastorale del nord della Cina è un’area immensa, quasi l’8% del territorio cinese. È un mosaico di colline di loess (quel suolo finissimo e giallastro), altipiani e praterie. Qui convivono agricoltura e pastorizia, spesso in un equilibrio precario. Questa zona, in particolare l’incrocio tra le province di Shanxi, Shaanxi e la Mongolia Interna, è tristemente famosa per avere uno dei tassi di erosione più alti del mondo. Pensate che gran parte dei sedimenti che soffocano il Fiume Giallo proviene proprio da qui! Questo non solo crea problemi per l’irrigazione e l’approvvigionamento idrico, ma aumenta anche il rischio di inondazioni. E non finisce qui: questa regione è anche una delle principali fonti delle tempeste di sabbia che colpiscono Pechino, Tianjin e l’Hebei, peggiorando la qualità dell’aria per milioni di persone. Insomma, quello che succede qui ha ripercussioni enormi. Negli ultimi anni, a causa della crescita demografica e di pratiche agricole non sostenibili, la situazione è peggiorata. Capire chi fa più danni, se il vento o l’acqua, è fondamentale per correre ai ripari nel modo giusto.

Vento e Acqua: Un Ballo Complesso

Per molto tempo, gli scienziati hanno studiato l’erosione eolica e idrica come due processi separati. Ma dagli anni ’30 e ’50 si è iniziato a capire che le cose sono più complesse: vento e acqua interagiscono, a volte lavorando in tandem, altre volte alternandosi nel ruolo di protagonista. Immaginate il vento che spazza via le particelle fini del suolo in primavera, lasciando una superficie più vulnerabile. Poi arrivano le piogge estive intense, e l’acqua trova terreno fertile (o meglio, indifeso!) per scavare solchi e portare via ancora più materiale. Questo è quello che chiamiamo erosione composita. Le attività umane, come il pascolo eccessivo o l’aratura dei pendii, non fanno che accelerare questo circolo vizioso. Ricostruire esattamente come avvengono questi processi è difficilissimo, per questo molti di noi si concentrano sulla misurazione dei *tassi* di erosione: quantificare il danno per capire i meccanismi sottostanti e trovare le soluzioni migliori.

Il Nostro Segugio Radioattivo: Il Cesio-137

Come facciamo a misurare l’erosione avvenuta negli ultimi decenni? Ci sono tanti metodi: modelli matematici (come il famoso USLE o il RWEQ), tecnologie avanzate come il telerilevamento e i GIS, analisi dell’energia cinetica di pioggia e vento, osservazioni sul campo con pluviometri e collettori di sabbia. Ognuno ha i suoi pro e contro. I modelli sono potenti ma dipendono molto dalla qualità dei dati inseriti. Le osservazioni dirette sono precise ma spesso puntuali e costose. Noi abbiamo scelto di affidarci a un metodo affascinante: la tecnologia del tracciante ¹³⁷Cs. Il Cesio-137 è un isotopo radioattivo artificiale, rilasciato nell’atmosfera principalmente dai test nucleari degli anni ’50 e ’60 e da incidenti come Chernobyl. Ha un tempo di dimezzamento di circa 30 anni. Una volta depositato al suolo con pioggia e polvere, si lega fortissimamente alle particelle più fini del terreno (argilla e materia organica) e non si muove quasi più, se non insieme al suolo stesso! Questo lo rende un tracciante perfetto: dove troviamo meno ¹³⁷Cs rispetto a un’area di riferimento indisturbata, significa che c’è stata erosione; dove ne troviamo di più, c’è stata deposizione. È un metodo che non richiede monitoraggio continuo, è relativamente veloce e preciso, e ci dà una stima media dell’erosione avvenuta dagli anni ’60 ad oggi. Certo, bisogna essere molto attenti a determinare il “valore di fondo” (il livello di ¹³⁷Cs in un suolo stabile) e a validare i risultati, ma è uno strumento potentissimo.

L’Indagine sul Campo: Cercando Indizi nel Suolo

Per il nostro studio, abbiamo selezionato cinque aree rappresentative all’interno dell’ecotono: Lanzhou, Shenmu, Damaoqi, Datong e Fengning. Ognuna con caratteristiche diverse di clima, terreno e uso del suolo (campi coltivati, praterie, foreste). In ogni area, abbiamo cercato punti specifici:

• Punti di riferimento (background): Zone pianeggianti, indisturbate da almeno 50 anni (boschi, praterie stabili), dove misurare il livello “normale” di ¹³⁷Cs.
• Punti di erosione/accumulo: Campionati in diverse condizioni:
  • Terreni alti e pianeggianti: Qui abbiamo ipotizzato che l’erosione fosse prevalentemente eolica, data la scarsa pendenza che limita il ruscellamento dell’acqua.
  • Pendii: Qui ci aspettavamo un’erosione composita, dovuta sia al vento che all’acqua.

Abbiamo raccolto decine di campioni di suolo, sia in superficie che a diverse profondità (campionamento stratificato), registrando meticolosamente coordinate GPS, pendenza, tipo di vegetazione e uso del suolo. Un lavoro da certosini! Poi, via in laboratorio: i campioni sono stati essiccati, macinati, setacciati e analizzati con un sofisticato rilevatore gamma ad alta purezza per misurare l’attività del ¹³⁷Cs.

Il Verdetto: Acqua Batte Vento (e di Molto!)

E ora, i risultati! Analizzando i dati con modelli specifici (come il Mass Balance Model II per i terreni coltivati e il Profile Distribution Model per praterie e foreste), abbiamo potuto stimare i tassi di erosione. E le differenze sono emerse chiare e forti:

• I terreni coltivati (cropland) sono risultati i più erosi, con tassi medi decisamente superiori a quelli di praterie e foreste. Parliamo di un’erosione media circa 6 volte maggiore rispetto alle praterie e 4.5 volte maggiore rispetto alle foreste! L’intensità variava da moderata a severa secondo gli standard cinesi.
• Le praterie (grassland) e le foreste (forest land) hanno mostrato tassi di erosione molto più bassi, classificati come lievi. In alcune zone di prateria abbiamo addirittura trovato accumulo di suolo (valori negativi di erosione).
• La pendenza gioca un ruolo cruciale, soprattutto nei campi coltivati. Nelle aree più pianeggianti del nord (Damao, Datong, Fengning, pendenze 6-8°), l’erosione media era sotto i 2000 t·km⁻²·a⁻¹. Ma nelle aree collinari a sud-ovest (Lanzhou, Shenmu, pendenze 10-15°), i tassi schizzavano a una media di quasi 7000 t·km⁻²·a⁻¹!

Ma la scoperta più interessante è arrivata confrontando i siti pianeggianti (solo vento, secondo la nostra ipotesi) con quelli in pendenza (vento + acqua). Sottraendo l’erosione eolica stimata sui pianeggianti dall’erosione totale misurata sui pendii, abbiamo isolato il contributo dell’acqua. I risultati sono stati schiaccianti:

• Sui pendii dolci (6-8°), l’erosione idrica era circa 8 volte superiore a quella eolica.
• Sui pendii più ripidi (10-15°), l’erosione idrica superava quella eolica di ben 27 volte!

Questo ci dice chiaramente che, nell’ecotono agro-pastorale della Cina settentrionale, è l’acqua la principale responsabile della perdita di suolo, specialmente dove il terreno è in pendenza e coltivato. Il vento contribuisce, certo, ma gioca un ruolo secondario.

Conferme Incrociate e Implicazioni Future

Naturalmente, non ci siamo fidati solo dei nostri calcoli. Abbiamo confrontato i nostri risultati con dati misurati direttamente sul campo in studi precedenti condotti in aree vicine. I tassi di erosione idrica che abbiamo stimato con il ¹³⁷Cs erano in buon accordo con quelli misurati usando i “runoff plots” (piccole parcelle sperimentali che raccolgono acqua e sedimento). Allo stesso modo, i nostri tassi di erosione eolica erano compatibili con quelli misurati usando i collettori di sabbia BSNE. Questo ci ha dato ulteriore fiducia nella validità del nostro approccio. Abbiamo anche notato che i nostri tassi di erosione eolica erano generalmente più bassi rispetto a quelli stimati da alcuni modelli matematici (come il RWEQ), suggerendo che questi modelli potrebbero sovrastimare l’erosione eolica in questa regione se non calibrati con dati locali molto precisi.

Cosa significa tutto questo in pratica? Significa che le future strategie per combattere l’erosione del suolo in questa importantissima regione devono dare priorità assoluta al controllo dell’erosione idrica. Bisogna intervenire soprattutto sui terreni coltivati in pendenza, magari con tecniche di coltivazione conservativa (lavorazione minima, colture di copertura), terrazzamenti, o la creazione di fasce tampone vegetate. Certo, non bisogna dimenticare l’erosione eolica, ma l’urgenza maggiore è fermare i danni causati dall’acqua.

Inoltre, il nostro studio sottolinea quanto sia importante capire meglio i meccanismi combinati di erosione eolica e idrica. Non sono processi isolati, ma interagiscono in modi complessi che variano nello spazio e nel tempo (pensate all’alternanza stagionale!). Approfondire queste interazioni è fondamentale per sviluppare strategie di mitigazione veramente integrate ed efficaci.

Certo, il nostro studio ha dei limiti. L’ipotesi di un’erosione eolica uniforme sui pianeggianti è una semplificazione, e un numero maggiore di campioni avrebbe aumentato la robustezza statistica. Ma crediamo che i risultati offrano comunque un quadro chiaro e prezioso. È un passo avanti nella comprensione di un problema ecologico critico, e speriamo che fornisca basi scientifiche solide per proteggere il suolo, l’ambiente e il futuro sostenibile di questa affascinante regione della Cina. La nostra “indagine” con il Cesio-137 ha smascherato il colpevole principale, ora tocca agire!

Fonte: Springer