AGRIBIONOTIZIE - Corso sull'agricoltura

Lo studio del comportamento dell'acqua con il metodo della "immagine di gocciolamento" Wolfram Schwenk
Negli ultimi decenni in numerosi agglomerati urbani dei paesi industriali si è constatato un marcato deterioramento della qualità di molte acque potabili, percepibile anche dai sensi umani, nonostante tutte queste acque vengano classificate come ineccepibili secondo le norme igieniche e quindi come buone. Questa considerazione induce a chiedersi come si possano comprendere e differenziare acque potabili igienicamente ineccepibili anche in quegli aspetti qualitativi che corrispondono alle suddette impressioni dei sensi, completando l'analisi con metodi scientificamente oggettivi. I comuni criteri sull'igiene e i metodi analitici di indagine si interrogano sulle sostanze presenti nell'acqua. Ciò che però dell'acqua percepiamo direttamente e sperimentiamo come sensazione non sono soltanto le sostanze presenti, ma anche e soprattutto come essa si "comporta" globalmente grazie all'azione congiunta di queste sostanze. E' il comportamento dell'acqua a suscitare l'esperienza di un'acqua fresca di sorgente o di un'acqua morta. L'interrogativo finora ufficialmente trascurato sul comportamento dell'acqua è del tutto legittimo, poiché ricerca una comprensione di livello qualitativo. Chi deve valutare la qualità di un materiale da costruzione ne studia ovviamente nel modo più esatto le parti costitutive e la loro combinazione, ma attribuisce un significato almeno altrettanto alto alla verifica qualitativa tecnologica e fisica del comportamento di tale materiale. Proprietà fondamentali come la capacità di isolamento dal freddo, dall'umidità o dai suoni, la fragilità o l'elasticità, la deformabilità reversibile o irreversibile da carico o da calore tutti esempi della capacità di trasmissione di forze in quanto espressione del comportamento del materiale esaminato sono decisive per la valutazione delle sue qualità e contribuiscono come tessere di un mosaico alla formazione di un quadro d'insieme. Si conoscono numerosi materiali da costruzione con un comportamento uguale o almeno simile, che possono avere una composizione molto diversa, come pure altri materiali che presentano un comportamento differente pur avendo le stesse caratteristiche analitiche, perché le sostanze che li costituiscono sono integrate in un altro contesto. Cosa sappiamo sul comportamento dell'acqua, il più universale materiale di costruzione e di attività degli organismi viventi? Ci sono aspetti comuni e differenze nel comportamento delle diverse acque potabili. La percezione più elementare che possiamo avere di fronte all'acqua e che colleghiamo nel modo più evidente al suo comportamento, è la sua intima mobilità. L'acqua, come ogni fluido, nei movimenti e nelle figure che in essa si creano temporaneamente, esprime qualcosa di essenziale nel suo comportamento.
FIGURA 1	Come insegnano le esperienze dell'idrodinamica, l'insieme dei fattori esogeni ed endogeni di un sistema ne influenza la dinamica in modo caratteristico. Le forme peculiari che le correnti liquide assumono sono il prodotto di tutti i fattori di volta in volta presenti. Esse offrono allo sguardo un quadro di insieme della situazione in tutte le sue caratteristiche. Soprattutto nella labile zona di confine tra flusso laminare e flusso turbolento che, per date proprietà del liquido può essere esattamente regolata scegliendo i fattori esogeni appropriati, anche le più piccole variazioni delle proprietà del fluido si esprimono in una variazione dell'immagine dinamica, con accentuazione del flusso laminare indifferenziato. Si rende così evidente che le figure dinamiche create dal movimento del liquido costituiscono un'espressione visibile in immagini delle qualità del liquido stesso: la qualità viene rappresentata attraverso il movimento. Un procedimento che si basa su queste relazioni per studiare e confrontare la qualità di acque diverse è il metodo della "immagine di gocciolamento" secondo Theodor Schwenk.
FIGURA 2	In questo procedimento l'acqua da esaminare che giace in strato sottile in un recipiente piano di vetro, viene stimolata al movimento da un certo numero di gocce di acqua distillata che vi cadono con regolarità. Le figure dinamiche che si creano nel campione in esame vengono evidenziate con il metodo delle strie (o metodo "Schlieren") e fotografate (soluzione omogenea del campione con aggiunta di glicerina plasmatrice di strie neutrale e inerte; apparecchiatura ottica secondo Toepler). La taratura degli strumenti per l'esame dell'acqua viene effettuata adeguatamente usando acqua distillata a vapore, di qualità costante
FIGURA 3	Le figure dinamiche si mantengono quasi immodificate per alcuni secondi, fino alla caduta della goccia seguente. La sequenza delle diverse immagini è piuttosto caratteristica: con la caduta della prima goccia compare una rosetta delineata solo debolmente, i cui elementi esterni simili a foglie sono formati da singoli vortici. Essa si sviluppa poi da una goccia all'altra per la graduale espansione, moltiplicazione e differenziazione di questi vortici. Dopo la ventesima goccia questo sviluppo va scomparendo mentre si rendono visibili nuove strutture lineari di aspetto dendritico che verso la trentesima goccia dominano il carattere dell'immagine. Con le gocce successive, attraverso stadi intermedi diversi, si assiste ad un progressivo dissolvimento delle immagini fino alla comparsa di un disco indifferenziato. Questo tipo normale di sequenza è ben riproducibile se si rispetta il modo di procedere estremamente accurato, caratteristico di questo metodo. Quando altri tipi di acqua vengono messi in movimento in modo analogo, servendosi delle medesime condizioni tecniche di indagine, subentrano le variazioni più diverse. Le immagini ottenute con il metodo della "immagine gocciolamento" da acqua sotterranea naturale, da acqua di sorgente freatica e da acqua di ruscello incontaminata, raccolta in vicinanza della sorgente, appartengono praticamente tutte al tipo normale di cui appaiono come modificazioni riproducibili. Di questo tipo fanno parte inoltre acque delle più diverse origini idrogeologiche e caratteristiche idrochimiche. Solo le acque minerali deviano chiaramente da questo modello fondamentale, ma sempre in modo specifico. Acque cariche per esempio di sostanze estranee (acque di scarico) mostrano immagini dinamiche meno elaborate ed articolate, fino all'estremo del tipo a disco uniforme, che appare allora già dopo poche gocce. Questo è un esempio di equilibrio di fattori spostato dalla presenza di una sostanza di disturbo che produce una modificazione del flusso in senso laminare. Queste acque appaiono molto poco mobili. Servendosi di misurazioni tecniche si può dimostrare come ai diversi tipi di immagine contribuiscano sostanzialmente i tre parametri fisici della tensione di superficie, della viscosità e della densità, sia presi singolarmente che nel loro insieme. Ma se si diluisce l'acqua da esaminare oltre un certo limite, la distinzione tra i diversi campioni in base alla misurazione di questi tre fattori diventa impossibile, mentre con il metodo della "immagine di gocciolamento" le variazioni di configurazione tra un campione e l'altro sono ancora identificabili fino a diluizioni superiori ad alcune potenze decimali.
FIGURA 4