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Contaminazioni da ossido di rame nelle coltivazioni urbane

L'agricoltura urbana sta diventando sempre più popolare e può fornire prestazioni significative per quanto riguarda la produzione di cibo, anche per auto-consumo.
L’ambiente stesso della città espone però le colture a sostanze generate dal traffico veicolare o dalle industrie. Il crescente utilizzo di nanomateriali nei diversi segmenti produttivi ha un riflesso diretto sull’agricoltura, in quanto le nanoparticelle possono essere facilmente assorbite dai vegetali.
Le nanoparticelle di ossido di rame sono utilizzate comunemente negli agrofarmaci, negli erbicidi e nei fertilizzanti. Un nuovo studio di laboratorio ha esaminato la potenziale tossicità delle nanoparticelle di ossido di rame negli ortaggi a foglia (lattuga e cavolo). La lattuga e il cavolo sono stati scelti per lo studio in quanto ampiamente coltivati nelle aree urbane; hanno inoltre foglie grandi che possono facilmente assorbire gli inquinanti atmosferici.

La ricerca sulle specie coltivate.
Le piante di lattuga e di cavolo (Lactuca sativa L. cv. Batavia blonde dorée e Brassica oleracea var. Capitata L.) sono state esposte per periodi di 5, 10 o 15 giorni a nanoparticelle di ossido di rame alle concentrazioni di 10 o 250 milligrammi (mg) per pianta al giorno. È stato predisposto anche un gruppo di controllo non trattato. I campioni delle piante sono stati raccolti per analizzare l’accumulo del metallo nei tessuti vegetali. I ricercatori hanno misurato l'assorbimento del rame all'interno delle foglie e delle radici delle piante usando tecniche di imaging (cioè con microscopi ottici e microscopi elettronici a scansione) per valutare la distribuzione delle nanoparticelle. Altri parametri misurati sono stati la biomassa e gli scambi gassosi, importanti per la valutazione di respirazione ed efficienza fotosintetica in relazione all’esposizione al rame.
Il potenziale impatto sulla salute umana derivante dal consumo di verdure contaminate dal metallo è stato calcolato stimando l'assunzione giornaliera di inquinanti. Il parametro utilizzato per ottenere un risultato standard è stato quello di ipotizzare un adulto medio del peso di 60 chilogrammi (kg) che ingerisce 13 grammi (g) in peso secco di verdura al giorno. Questo apporto giornaliero è stato utilizzato per calcolare la quantità massima di verdura contaminata che potrebbe essere assunta senza rappresentare un fattore incidente sulla salute umana.

Gli effetti sulle piante.
Dopo 15 giorni di trattamento, la lattuga ha assorbito 3773 mg di rame per chilogrammo (di peso secco) e il cavolo 4448 mg, valori rispettivamente 310 e 428 volte superiori rispetto agli impianti di controllo. Le tecniche di imaging hanno dimostrato che il rame si accumula sulle superfici fogliari o all'interno degli stomi. Al dosaggio più elevato (250 mg), il rame ha inciso sullo sviluppo della biomassa riducendo significativamente lo sviluppo sia della lattuga che del cavolo.
Anche il contenuto di acqua delle piante di cavolo diminuisce all’aumento del dosaggio, evidenziando rispetto al controllo riduzioni del 40% nel caso del trattamento da 10 mg e del 65% nel caso del dosaggio a 250 mg.
A basse dosi (ad esempio a 10 mg per lattuga) l'assunzione di rame ha effettivamente aumentato la crescita delle piante, poiché il rame rappresenta comunque un microelemento essenziale.
Il livello di fitotossicità di questo metallo è dipendente dalle specie. Tuttavia, gli impatti sulle piante (ad esempio l'arresto della crescita, la morte cellulare e la perdita di colorazione delle foglie) sono significativi anche a dosaggi relativamente bassi.
Da notare che la ricerca si basa su ipotetiche condizioni di alta esposizione per le nanoparticelle di rame e non fa riferimento ai residui reali trovati effettivamente sulle verdure raccolte per il consumo.

Conseguenze anche per l’uomo.
Alti livelli di rame possono causare un danno alle strutture cellulari nell'uomo e hanno effetti tossici sul fegato e sui polmoni. L'assunzione di inquinanti per le persone che potrebbero trovarsi a mangiare piante esposte a contaminazione varia da 86 a 1797 microgrammi (μg) per kg al giorno, mentre per il gruppo di controllo varia da 1,4 a 3,4 μg / kg al giorno. L'assunzione giornaliera risulta essere (per le piante inquinate) dalle 2 alle 45 volte superiore al livello tollerabile sul lungo termine.
Questo studio indica che le nanoparticelle di rame possono essere assorbite attraverso le foglie delle piante, dimostrando la suscettibilità di alcuni vegetali all'inquinamento atmosferico. Questo metallo può interferire con la fisiologia della pianta, quindi con fotosintesi e respirazione. Se il livello di accumulo supera determinati limiti, gli effetti si estendono anche agli esseri umani che potenzialmente potrebbero nutrirsi di queste piante.
I ricercatori concludono affermando che persiste la necessità di ottenere informazioni dettagliate sulle concentrazioni di queste nanoparticelle nell’atmosfera, per capire se i dati ottenuti mediante contaminazione artificiale, possono essere considerati rappresentativi anche di condizioni reali.

Valutati gli effetti fitotossici di concentrazioni crescenti di nanoparticelle di rame sulle verdure allevate in città, simulandone la deposizione aerea dovuta all’inquinamento

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