Muchos elementos químicos están presentes en la naturaleza como una mezcla de diferentes isótopos estables con distintos pesos atómicos. La composición isotópica de un compuesto puede cambiar dependiendo de las condiciones en las que se formó y de las reacciones fisicoquímicas en las que interviene. Esto se debe a que los isótopos más pesados tienden a discriminarse durante esas reacciones, lo que resulta en una fraccionación de diferentes isótopos entre los productos de la reacción y el sustrato restante. Por ejemplo, las moléculas más ligeras de agua (es decir, aquellas que contienen isótopos más ligeros de H y O) tienden a evaporarse más rápido que las más pesadas. Como resultado, el vapor de agua se enriquece en moléculas ligeras, mientras que el agua líquida mantiene las más pesadas.
Algunos elementos con diferentes isótopos estables forman parte de la materia viva. Por esta razón, el análisis isotópico tiene aplicación en estudios ecológicos y biogeoquímicos. La composición isotópica de los elementos en el agua, nutrientes, metabolitos y materia orgánica (tanto viva como muerta) ofrece información valiosa sobre su origen y los procesos a los que han sido sometidos. Las principales aplicaciones del análisis isotópico en ecología son la identificación de las fuentes de sustratos que participan en las reacciones biogeoquímicas y la cuantificación de la importancia relativa de cada una de estas reacciones en el funcionamiento del ecosistema.
Sin embargo, la firma isotópica de los sustratos puede cambiar durante el ciclo estacional de un ecosistema, y también a largo plazo. Además, muchos productos de una reacción son a su vez sustratos para otra reacción. Por lo tanto, se necesita un buen conocimiento de cómo cambia la composición isotópica en las fuentes y qué reacciones predominan en cada momento dado para interpretar correctamente la composición isotópica observada. En este proyecto pretendemos incluir los análisis isotópicos de varios compuestos de interés en el programa de monitorización en curso de la biogeoquímica de las aguas superficiales en el Parque Nacional Aigüestortes i Estany de Sant Maurici, con el objetivo de cuantificar el rango y el modo de variación de la firma isotópica de los sustratos e identificar las principales reacciones biogeoquímicas que causan estos cambios.
El análisis isotópico se ha utilizado en la investigación ecológica durante varias décadas. Sin embargo, no ha sido de uso general hasta hace poco. Requiere instrumentación sofisticada y operadores altamente cualificados. La preparación de las muestras para su análisis era laboriosa, y las técnicas analíticas disponibles permitían analizar solo unas pocas muestras al día. El elevado coste por análisis resultante impidió un uso prolongado. Hoy en día, el desarrollo y la automatización de técnicas e instrumentos ha reducido los precios. Instalaciones especializadas ofrecen ahora servicios asequibles. Los análisis isotópicos son una técnica estándar ampliamente utilizada, y su uso rutinario en programas de monitorización a largo plazo es factible.
Además de los isótopos estables, queremos evaluar el potencial de algunos radioisótopos como herramienta de monitorización. Los radioisótopos, tanto naturales como artificiales, son buenos trazadores de procesos ambientales en diferentes escalas temporales. En particular, pueden servir para rastrear las aportaciones atmosféricas en los suelos y la capa de nieve y hielo de una cuenca y ver cuál es su papel en la regulación de los flujos de esas entradas aéreas hacia arroyos y lagos. Así, se puede cuantificar la eficiencia de la intercepción y la dinámica de transferencia durante el deshielo, y esta cuantificación puede traducirse a otros productos químicos, como nutrientes, contaminantes y, como en este proyecto, isótopos estables.
El proyecto «ISOTOPOS: Estudio piloto para el uso de isótopos estables y radiactivos en el monitoreo e investigaciones a largo plazo (LTER) sobre los ecosistemas acuáticos en Parques Nacionales» está financiado por el Organismo Autónomo de Parques Nacionales – MAGRAMA mediante la subvención #702/2012 dentro de su Programa de Investigación en Parques Nacionales (http://www.magrama.gob.es/es/parques-nacionales-oapn/programa-investigacion/)