Impiego combinato di ammendanti e fitoestrazione per la riduzione del rischio ambientale in un sito contaminato da metalli pesanti
Autore
Francesca Scolari - Università degli Studi di Milano - [2000-01]
Documenti
Abstract
Il lavoro di ricerca si è indirizzato verso un progetto di phytoremediation: tecnica di recupero dei suoli contaminati che prevede l’impiego di piante superiori per estrarre dal suolo i metalli (fitoestrazione) o per stabilizzarli nei tessuti radicali (fitostabilizzazione), sfruttando la capacità di alcune specie di tollerare alte concentrazioni di metalli nel substrato di crescita.
Il suolo utilizzato per gli esperimenti proviene da un sito agricolo del Milanese, fortemente contaminato da metalli, in particolare Cd e Zn, in conseguenza dell’impiego di acque irrigue inquinate.
Nella fase preliminare dello studio sono stati condotti alcuni biosaggi, al fine di determinare lo stato di compromissione biologica del suolo e di individuare la specie più idonea per la fitoestrazione. In particolare, sono state effettuate prove d’accrescimento di: Lactuca sativa L., Brassica napus L., B. juncea. L., B. carinata L., B. rapa L., Sinapis alba L., Raphanus sativus L., Helianthus annuus L., Cannabis sativa L., Zea mays L.. I risultati ottenuti hanno rivelato un forte stato di compromissione del suolo; infatti, solo il mais si è dimostrato in grado di tollerarne la tossicità, seppur con limitazioni nella crescita. In questa situazione, pertanto, per poter procedere al fitorisanamento, è indispensabile ridurre la fitotossicità attribuibile all’elevato livello di metalli pesanti nella soluzione circolante del suolo. Allo scopo sono stati saggiati alcuni composti, noti per la loro azione d’immobilizzazione dei metalli: fosforite, zeolite, ossidi di ferro e carbonato di calcio, questi ultimi normalmente utilizzati in agricoltura. I materiali sono stati miscelati al suolo in due diversi dosaggi (25 g e 50 g ammendante kg-1 suolo), con diversi tempi d’incubazione preliminare alla crescita delle piante (14 giorni, 28 giorni). La prova è stata condotta con lattuga - specie sensibile di controllo - e mais, per un totale di 44 vasi contenenti 250 g di suolo. Tutti i trattamenti, eccetto il carbonato, indipendentemente dai tempi d’incubazione, hanno mostrato di indurre una maggiore crescita delle piante sia di mais sia di lattuga, con un effetto superiore della zeolite; l’incubazione nel suolo ha consentito un migliore sviluppo delle piante di mais, poiché ha permesso agli ammendanti introdotti di esplicare la propria azione detossificante prima della semina.
Per valutare la reale potenzialità delle piante di mais di detossificare il suolo, si è effettuato un secondo esperimento, con un maggior volume di suolo. Sono stati approntati 4 vasi (5 kg di suolo) per trattamento, saggiando la dose di 25 g d’ammendante kg-1 di suolo, incubato per 14 giorni. I trattamenti sono stati comparati con il suolo senza aggiunta e con un suolo di buona qualità. Per un totale di 20 vasi. Nel corso della prova sono stati seguiti i sintomi di tossicità evidente. Al termine della prova (95 giorni) si è determinata la biomassa epigea e radicale, e la concentrazione di Cd e Zn nella parte epigea. Il suolo è stato analizzato dopo l’incubazione, rilevando le variazioni del pH, i cambiamenti nel contenuto totale e nelle diverse forme chimiche di Cd e Zn (frazionamento sequenziale) e l’influenza dei trattamenti sulla respirazione dei suoli. Al termine della prova si sono ripetute le stesse analisi sul suolo rizosferico, adiacente alle radici e pertanto direttamente influenzato dal loro metabolismo.
Anche in questo esperimento il trattamento con la zeolite ha fornito i migliori risultati, incrementando la produzione di sostanza secca del 55% la parte ipogea e del 90% la parte epigea delle piante, rispetto al suolo non trattato. La maggior produzione è accompagnata da una minor concentrazione di Cd e Zn nei tessuti. Infatti, nella parte epigea delle piante cresciute su suolo trattato con zeolite si ha un decremento della concentrazione dei metalli dell’ordine del 23% per il Cd e del 41% per lo Zn. Le asportazioni complessive di Cd da parte delle piante sono superiori al controllo in tutti i trattamenti (19% con fosforite, 14% con ossidi di ferro e 50% con zeolite). Le piante cresciute sul terreno trattato con zeolite compensano quindi la minor concentrazione in metalli nella biomassa con una maggior produzione. Per lo zinco ciò non si verifica; infatti, le asportazioni complessive sono inferiori al controllo del 15% con fosforite, del 42% con zeolite e rimangono invariate con gli ossidi di ferro.
L’estrazione sequenziale dei metalli nel suolo ha rivelato che tutti i trattamenti inducono il passaggio dei metalli da forme labili a forme più stabili. Nella quota labile, suscettibile cioè di essere mobilizzata in tempi brevi, la concentrazione di Cd decresce in tutti i suoli trattati (26% nel trattamento con fosforite, 20% con ossidi di ferro e 18% con zeolite), accompagnata da un aumento della quota non labile.
Il suolo utilizzato per gli esperimenti proviene da un sito agricolo del Milanese, fortemente contaminato da metalli, in particolare Cd e Zn, in conseguenza dell’impiego di acque irrigue inquinate.
Nella fase preliminare dello studio sono stati condotti alcuni biosaggi, al fine di determinare lo stato di compromissione biologica del suolo e di individuare la specie più idonea per la fitoestrazione. In particolare, sono state effettuate prove d’accrescimento di: Lactuca sativa L., Brassica napus L., B. juncea. L., B. carinata L., B. rapa L., Sinapis alba L., Raphanus sativus L., Helianthus annuus L., Cannabis sativa L., Zea mays L.. I risultati ottenuti hanno rivelato un forte stato di compromissione del suolo; infatti, solo il mais si è dimostrato in grado di tollerarne la tossicità, seppur con limitazioni nella crescita. In questa situazione, pertanto, per poter procedere al fitorisanamento, è indispensabile ridurre la fitotossicità attribuibile all’elevato livello di metalli pesanti nella soluzione circolante del suolo. Allo scopo sono stati saggiati alcuni composti, noti per la loro azione d’immobilizzazione dei metalli: fosforite, zeolite, ossidi di ferro e carbonato di calcio, questi ultimi normalmente utilizzati in agricoltura. I materiali sono stati miscelati al suolo in due diversi dosaggi (25 g e 50 g ammendante kg-1 suolo), con diversi tempi d’incubazione preliminare alla crescita delle piante (14 giorni, 28 giorni). La prova è stata condotta con lattuga - specie sensibile di controllo - e mais, per un totale di 44 vasi contenenti 250 g di suolo. Tutti i trattamenti, eccetto il carbonato, indipendentemente dai tempi d’incubazione, hanno mostrato di indurre una maggiore crescita delle piante sia di mais sia di lattuga, con un effetto superiore della zeolite; l’incubazione nel suolo ha consentito un migliore sviluppo delle piante di mais, poiché ha permesso agli ammendanti introdotti di esplicare la propria azione detossificante prima della semina.
Per valutare la reale potenzialità delle piante di mais di detossificare il suolo, si è effettuato un secondo esperimento, con un maggior volume di suolo. Sono stati approntati 4 vasi (5 kg di suolo) per trattamento, saggiando la dose di 25 g d’ammendante kg-1 di suolo, incubato per 14 giorni. I trattamenti sono stati comparati con il suolo senza aggiunta e con un suolo di buona qualità. Per un totale di 20 vasi. Nel corso della prova sono stati seguiti i sintomi di tossicità evidente. Al termine della prova (95 giorni) si è determinata la biomassa epigea e radicale, e la concentrazione di Cd e Zn nella parte epigea. Il suolo è stato analizzato dopo l’incubazione, rilevando le variazioni del pH, i cambiamenti nel contenuto totale e nelle diverse forme chimiche di Cd e Zn (frazionamento sequenziale) e l’influenza dei trattamenti sulla respirazione dei suoli. Al termine della prova si sono ripetute le stesse analisi sul suolo rizosferico, adiacente alle radici e pertanto direttamente influenzato dal loro metabolismo.
Anche in questo esperimento il trattamento con la zeolite ha fornito i migliori risultati, incrementando la produzione di sostanza secca del 55% la parte ipogea e del 90% la parte epigea delle piante, rispetto al suolo non trattato. La maggior produzione è accompagnata da una minor concentrazione di Cd e Zn nei tessuti. Infatti, nella parte epigea delle piante cresciute su suolo trattato con zeolite si ha un decremento della concentrazione dei metalli dell’ordine del 23% per il Cd e del 41% per lo Zn. Le asportazioni complessive di Cd da parte delle piante sono superiori al controllo in tutti i trattamenti (19% con fosforite, 14% con ossidi di ferro e 50% con zeolite). Le piante cresciute sul terreno trattato con zeolite compensano quindi la minor concentrazione in metalli nella biomassa con una maggior produzione. Per lo zinco ciò non si verifica; infatti, le asportazioni complessive sono inferiori al controllo del 15% con fosforite, del 42% con zeolite e rimangono invariate con gli ossidi di ferro.
L’estrazione sequenziale dei metalli nel suolo ha rivelato che tutti i trattamenti inducono il passaggio dei metalli da forme labili a forme più stabili. Nella quota labile, suscettibile cioè di essere mobilizzata in tempi brevi, la concentrazione di Cd decresce in tutti i suoli trattati (26% nel trattamento con fosforite, 20% con ossidi di ferro e 18% con zeolite), accompagnata da un aumento della quota non labile.
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