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Recupero dei suoli: il biorisanamento

La contaminazione dei suoli da parte di metalli pesanti è fonte di preoccupazione in tutto il mondo. Estrazioni, fusioni metallurgiche, utilizzo di pesticidi e scarichi industriali sono le principali sorgenti di questo tipo di inquinamento. In Cina 20 milioni di ettari di terreni agricoli sono interessati dalla presenza di metalli pesanti ed è stato registrato che ogni anno vengono prodotte 12 milioni di tonnellate di grano contenente metalli tossici.

Questi elementi non possono essere degradati ma possono essere estratti e stabilizzati dalle piante in un processo chiamato “fitorisanamento”. La specie e la varietà della pianta, la disponibilità idrica e la mobilità dell'elemento influiscono sulla capacità di assimilazione del metallo da parte della pianta. La selezione varietale è quindi di fondamentale importanza quando si avviano progetti di biorisanamento.
Il piombo (Pb) è uno dei metalli più tossici e la sua concentrazione nei suoli agricoli è molto aumentata negli ultimi decenni a causa dei numerosi ingressi di origine antropica, non è un elemento bio-essenziale ma viene assorbito e accumulato dalle piante.

Diversi studi hanno dimostrato che i modelli di assorbimento, traslocazione e accumulo variano ampiamente analizzando diversi organi vegetali.
L'assorbimento è limitato alle radici e solo una piccolissima parte viene traslocata ai germogli. L'iperaccumulo di metalli nei germogli rappresenta un'eccezione, come nel caso di Thlaspi rotundifolium che è in grado di stoccare fino a 8,2 mg/kg di PB nei germogli.
La capacità di accumulazione però non è sufficiente a rendere le specie utilizzabili nel biorisanamento, se questa è accompagnata da crescita lenta e bassa resa in biomassa.
Una specie interessante è Brassica juncea che riesce a accumulare 34,5 mg/kg di Pb nei germogli e un'elevata crescita in biomassa. Tuttavia la sua prestazione di crescita ottimale è limitata ai bassi pH e a elevate concentrazioni di metallo nel suolo.

Generalmente le specie legnose ad accrescimento rapido rappresentano la scelta migliore per la fitodepurazione di acqua e terreno. Tra queste, un certo numero di specie di salice sono state studiate al fine di proporle per l'utilizzo nella fitodepurazione.
È stato dimostrato che Salix acmophylla può accumulare notevoli quantità di Cu, Ni e Pb in diverse parti della pianta dimostrando un'elevata tolleranza (Ali et al., 2003).
Salix smithiana “Willd” è in grado di accumulare 456 mg/kg  e 26,6 mg/kg di Pb nelle radici e nel tronco, e circa 10 mg/kg nelle foglie (Tlustoš et al., 2007).
I modelli di assorbimento e stabilizzazione del metallo variano tra specie e varietà, ma ancora non si conosce la concentrazione critica alla quale il piombo diventa fitotossico generando, per esempio, inibizione della crescita nelle diverse specie di Salice. Utilizzare metodi di coltivazione idroponica rappresenta l'alternativa più rapida per effettuare degli screening per la tolleranza e l'accumulo dei metalli pesanti.

In uno studio cinese della Zhejiang University i ricercatori hanno ipotizzato che tre varietà di Salix integra possono accumulare piombo nelle radici e nelle altre zone della pianta, e che l'accumulo varia fra le varietà e in base ai livelli di contaminazione. Altro obiettivo è quello di verificare quale sia la concentrazione critica dell'agente inquinante.
L'esperimento è stato condotto in una serra a Fuyang, nella provincia di Zhejiang in Cina  nel maggio 2011.
Le varietà di S. integra utilizzate sono  Weishanhu, Yizhibi e Dahongtou. Sono state allevate talee per un anno e poi sono state selezionate in base a caratteristiche di omogeneità (diametro e numero di gemme). Le talee sono state fatte radicare per 4 settimane in coltura idroponica e poi trasferite in contenitori 15 l aerati in soluzione di Knop (6.1 mM Ca(NO3)2, 2.5 mM KNO3, 1.6 mM KCl, 1.8 mM KH2PO4, 2.1 mM MgSO4 e 3,8 micron FeCl3) a pH 5,5 costante.
Per evitare possibili precipitazioni di Pb causate dalla presenza di fosforo (P) nella soluzione nutritiva, la concentrazione di fosforo è stata mantenuta a un massimo di 0,04 mM come indicato da precedenti studi (Zhivotovsky et al., 2010).
Dopo due settimane di coltivazione sono stati applicati quattro trattamenti a base di Pb(NO3)2 con quattro relative concentrazioni (T1: 47 µM; T2:123 µM; T3: 178 µM; T4: 196 µM). La soluzione nutritiva non modificata è stata usata come controllo.
Ogni trattamento è stato replicato per tre volte e le piante sono state studiate in base a indici visuali, analisi di biomassa, analisi chimiche, indici di tolleranza.

L'eccesso di Pb provoca una serie di sintomi di tossicità nelle piante, quelli non specifici comprendono crescita stentata, clorosi e l'inibizione della crescita delle radici che sono state osservate nelle tesi 3 e 4, quindi a concentrazioni di piombo superiori a 123 micron. Questo accade perché l'elemento provoca squilibri fisiologici cellulari come inibizione dell'attività enzimatica, disturbi nell'assorbimento minerale, alterazioni dello stato idrico e ormonale, alterazioni nella permeabilità delle membrane.
In tutte e tre le varietà sono state registrate significative variazioni del peso secco. In generale la biomassa delle radici risulta inferiore a quella della parte fuori terra, mentre la biomassa epigea ha registrato differenze varietali alle stesse concentrazioni. Questo indica che c'è una variabilità interspecifica nella sensibilità allo stress ambientale, e principalmente riguarda lo sviluppo dei germogli; le radici rispondono alle varie concentrazioni dell'inquinante modificando le ramificazioni.
Il piombo riduce anche il contenuto di clorofilla facendo osservare fenomeni di clorosi nelle foglie di tutte le varietà trattate. Lo studio conferma anche come le radici siano il sito di accumulo principale del metallo, che si lega ai siti di scambio ionico delle pareti cellulari.
Il salice si è dimostrato un vegetale adatto a essere utilizzato in pratiche di fitodepurazione grazie all'elevata concentrazione che può accumulare nei tessuti. Tuttavia questa ricerca è stata condotta sul breve termine, necessita quindi di altre integrazioni per dimostrare come la capacità di tolleranza e fitostabilizzazione di questa specie risultino efficaci nelle pratiche di ripristino di terreni inquinati.
 
 

Alcune specie vegetali offrono un valido aiuto nello stoccaggio degli inquinanti del terreno

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