Molts elements químics estan presents a la natura com una barreja de diferents isòtops estables amb diferents pesos atòmics. La composició isotòpica d’un compost pot variar depenent de les condicions en què es va formar i de les reaccions fisicoquímices en què intervine. Això és perquè els isòtops més pesants tendeixen a ser discriminats durant aquestes reaccions, resultant en una fraccionació de diferents isòtops entre els productes de la reacció i el substrat restant. Per exemple, les molècules d’aigua més lleugeres (és a dir, aquelles que contenen isòtops més lleugers d’H i O) tendeixen a evaporar-se més ràpidament que les més pesades. Com a resultat, el vapor d’aigua s’enriqueix en molècules lleugeres, mentre que l’aigua líquida manté les més pesades.
Alguns elements amb diferents isòtops estables formen part de la matèria viva. Per aquest motiu, l’anàlisi isotòpica té aplicació en estudis ecològics i biogeoquímics. La composició isotòpica dels elements a l’aigua, nutrients, metabòlits i matèria orgànica (tant viva com morta) ofereix una informació valuosa sobre el seu origen i els processos als quals han estat sotmesos. Les principals aplicacions de l’anàlisi isotòpica en ecologia són la identificació de les fonts de substrats que participen en les reaccions biogeoquímiques i la quantificació de la importància relativa de cadascuna d’aquestes reaccions en el funcionament de l’ecosistema.
Tanmateix, la signatura isotòpica dels substrats pot canviar durant el cicle estacional d’un ecosistema, i també a llarg termini. A més, molts productes d’una reacció són, al seu torn, substrats per a una altra reacció. Per tant, cal un bon coneixement de com canvia la composició isotòpica a les fonts i quines reaccions predominen en cada moment per interpretar correctament la composició isotòpica observada. En aquest projecte pretenem incloure les anàlisis isotòpiques de diversos compostos d’interès en el programa de monitoratge continu de la biogeoquímica de les aigües superficials al Parc Nacional Aigüestortes i Estany de Sant Maurici, amb l’objectiu de quantificar l’abast i el mode de variació de la signatura isotòpica dels substrats i identificar les principals reaccions biogeoquímiques que causen aquests canvis.
L’anàlisi isotòpica s’ha utilitzat en la recerca ecològica des de fa diverses dècades. Tanmateix, no havia estat d’ús general fins fa poc. Requereix instrumentació sofisticada i operadors altament qualificats. La preparació de mostres per a l’anàlisi era lenta, i les tècniques analítiques disponibles permetien analitzar només unes poques mostres al dia. L’elevat cost per anàlisi resultant va impedir un ús prolongat. Actualment, el desenvolupament i automatització de tècniques i instruments ha reduït els preus. Instal·lacions especialitzades ofereixen ara serveis assequibles. Les anàlisis isotòpiques són una tècnica estàndard àmpliament utilitzada, i el seu ús rutinari en programes de monitoratge a llarg termini és factible.
A més dels isòtops estables, volem avaluar el potencial d’alguns radioisòtops com a eina de monitoratge. Els radioisòtops, tant naturals com artificials, són bons traçadors de processos ambientals en escales temporals variables. En particular, poden servir per rastrejar les aportacions atmosfèriques als sòls i a la capa de neu i gel d’una conca i veure quin paper té en la regulació dels fluxos d’aquestes aportacions aèries als rierols i llacs. Així, es pot quantificar l’eficiència de la intercepció i la dinàmica de transferència durant el desglaç de la neu, i aquesta quantificació es pot traduir a altres químics, com nutrients, contaminants i, com en el cas d’aquest projecte, isòtops estables.
El projecte “ISOTOPOS: Estudi pilot per a l’ús d’isòtops estables i radiactius en el monitoratge i investigacions a llarg termini (LTER) sobre els ecosistemes aquàtics en Parcs Nacionals” està finançat per l’Organismo Autónomo de Parques Nacionales – MAGRAMA mitjançant la beca #702/2012 dins del seu Programa de Recerca en Parcs Nacionals (http://www.magrama.gob.es/es/parques-nacionales-oapn/programa-investigacion/)