In un recente tragico incidente, circa 100 elefanti in Africa sono morti a causa dell’accesso inadeguato all’acqua. Il Programma delle Nazioni Unite per l’ambiente (UNEP) lancia un avvertimento: circa 2,5 miliardi di persone in tutto il mondo potrebbero dover affrontare la scarsità d’acqua entro il 2025. Di fronte alla carenza d’acqua che colpisce non solo la società umana ma anche l’intera comunità ecologica a causa della crisi climatica, diventa fondamentale adottare misure globali per la gestione della qualità e della quantità dell’acqua per evitare sfide così urgenti.
Un gruppo di ricerca guidato dal professor Jonghun Kam e dal dottorando Kwang-Hun Lee della Divisione di Scienze e Ingegneria Ambientale dell’Università di Scienza e Tecnologia di Pohang (POSTECH), ha implementato una tecnica avanzata che impiega un veicolo di superficie senza equipaggio per valutare contemporaneamente l’acqua del serbatoio profondità e nitrati (NO3–) concentrazioni dalla superficie dell’acqua del serbatoio. I risultati della loro ricerca sono stati presentati in Ricerca sulle risorse idricherivista internazionale dedicata all’ambiente acquatico.
Il monitoraggio della quantità e della qualità dell’acqua disponibile utilizza indicatori come la profondità dell’acqua e la concentrazione di nitrati. I nitrati, provenienti dai nutrienti atmosferici e del suolo, entrano nei corsi d’acqua attraverso vari percorsi, rappresentando una potenziale minaccia per gli ecosistemi acquatici e la biodiversità quando i loro livelli diventano eccessivi. La fluttuazione delle precipitazioni e dell’utilizzo dell’acqua incide ulteriormente sulla qualità dell’acqua, e l’aumento della temperatura dell’acqua contribuisce a ridurre l’ossigeno disciolto, con conseguente diminuzione della qualità dell’acqua.
Una gestione efficace delle risorse idriche richiede il doppio monitoraggio della concentrazione di nitrati e della profondità dell’acqua. Tuttavia, queste misurazioni possono variare in modo significativo in base ai tempi e al luogo della valutazione. La misurazione tradizionale della profondità dell’acqua, generalmente effettuata in un singolo punto, introduce incertezza nella stima del volume totale dell’acqua del serbatoio. In tempi recenti sono stati introdotti dispositivi o strumenti senza equipaggio per affrontare questa sfida, ma la misurazione simultanea della concentrazione di nitrati e della profondità dell’acqua si è rivelata impegnativa.
Il gruppo di ricerca è riuscito a misurare simultaneamente la concentrazione di nitrati e la profondità dell’acqua utilizzando un veicolo di superficie senza equipaggio. Nel corso di un anno, a partire dal 2021, una barca senza equipaggio dotata di sensori elettrochimici e sensori acustici doppler del profilo di corrente è stata utilizzata per misurare la concentrazione di nitrati e la profondità dell’acqua in un bacino idrico (Daljeonji) a Pohang, nella provincia del Nord Gyeongsang in Corea del Sud. Le 30 misurazioni hanno rivelato variazioni stagionali con livelli di nitrati che vanno da 1 tonnellata a 4 tonnellate. A seguito di intense piogge, la quantità di nitrati osservata è stata inferiore fino al 17% rispetto alle letture precedenti a causa della rapida espansione dell’acqua. Ciò sottolinea l’importanza di considerare i tempi e le condizioni meteorologiche nelle valutazioni della qualità dell’acqua, poiché le misurazioni possono portare a una sovrastima o una sottostima.
Inoltre, il team è riuscito a generare una mappa ad alta risoluzione che illustra il contenuto cumulativo di nitrati nel bacino idrico di Daljeonji sulla base dei dati raccolti dal veicolo di superficie senza equipaggio. Nonostante il periodo di misurazione di un anno e il confinamento dello studio a Pohang, la sua importanza risiede nello sviluppo indipendente di una tecnologia in grado di misurare simultaneamente la concentrazione di nitrati e la profondità dell’acqua.
Il professor Jonghun Kam, che ha guidato la ricerca, ha spiegato: “Il nostro studio ha delineato sia le possibilità che i limiti dell’impiego della robotica senza equipaggio nella ricerca sull’ambiente acquatico”. Ha aggiunto: “Si prevede che questa ricerca fornirà un quadro guida per lo sviluppo della prossima generazione del sistema nazionale coreano di gestione delle risorse idriche, sfruttando tecnologie avanzate come i veicoli aerei senza equipaggio per migliorare la precisione delle previsioni e ottimizzare la gestione dell’acqua”.
Lo studio è stato condotto con il supporto del Gruppo di ricerca nel programma di scienza e ingegneria e del Programma di ricerca sul sistema del ciclo del carbonio in oceano, terra e atmosfera del Ministero della scienza e delle TIC e della Fondazione nazionale di ricerca della Corea (2021M3I6A1086808).
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
