Le vie dell'arsenico:dal comparto abiotico e quello biotico

La presente ricerca ha perseguito l’obiettivo di fornire un panorama sulla presenza dell’arsenico nelle acque destinate al consumo umano e nelle risorse idriche sotterranee in Piemonte considerando i fattori naturali e antropici. Lo studio è stato realizzato con l’intento di dare un importante contributo nel fornire indicazioni circa il possibile rischio di accumulo dell’arsenico lungo la catena alimentare, a partire da suoli e acque inquinate, attraverso specie vegetali utilizzate per l’alimentazione umana e animale. E’ noto, infatti, che la più importante via d’esposizione dell’uomo all’arsenico è indubbiamente rappresentata all'ingestione dell’elemento tossico attraverso acqua ed alimenti. (National Research Council, 1999; Le et al., 2000). L’uso in agricoltura di suoli ed acque irrigue inquinate dal metalloide può determinare presenza di arsenico nei tessuti vegetali che può trasferirsi all’uomo attraverso la catena alimentare sia lunga (vegetale-animale-uomo) sia corta (vegetale-uomo). I metalli pesanti sono costituenti naturali della crosta terrestre e sono presenti in tutti gli ecosistemi. Metalli pesanti presenti nel suolo, nell’acqua e nell’aria possono passare negli alimenti. L’acqua, l’aria e gli alimenti costituiscono, quindi, le sorgenti attraverso le quali il nostro organismo assume queste sostanze tossiche. Nel 1991 Morgan e Stumm proposero una lista provvisoria di 14 metalli e metalloidi tossici: antimonio, arsenico, argento, bismuto, cadmio, cromo, indio, mercurio, piombo, rame, selenio, stagno, tallio e zinco. Nel 1999 l’Agenzia per le Sostanze Tossiche (ATSDR) degli stati Uniti d’America pubblicò una lista di 275 sostanze organiche ed inorganiche pericolose per l’uomo e l’ambiente. Nella lista delle 20 sostanze più pericolose figuravano 5 metalli pesanti. Arsenico, piombo, mercurio, cadmio e cromo occupavano rispettivamente la 1a, 2a, 3a, 7a, e 16a posizione. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO), il 60-70% di tutte le malattie croniche ed acute è da ricondurre alle intossicazioni da metalli pesanti (Cabras P. e Martelli A., 2004). Si è considerato, quindi, indispensabile valutare la capacità, di alcune specie vegetali da foraggio, (Trifolium incarnatum L., Medicago sativa, Lolium perenne Livree, Lolium multiflorum L., Trifolium pratensis, Dactylis glomerata Amba, Festuca arundinacea Demeter, Phleum pratense Climax, Lotus corniculatus, and Trifolium repens Huia) di assorbire metalli ed entrare quindi nella catena alimentare lunga. Per svolgere questa parte del lavoro si è scelto di campionare un terreno in un’area non inquinata, tale scelta è ricaduta sul suolo di Monteu Roero, comune situato in provincia di Cuneo. Il suolo in questione presenta una concentrazione di arsenico trascurale, elemento fondamentale per determinare la concentrazione di arsenico assorbito dai vegetali derivante esclusivamente dalla soluzione di irrigazione prodotta in laboratorio con differenti concentrazioni note del metalloide. Un’altra parte del lavoro ha riguardato la valutazione del bioaccumulo di arsenico da parte di una pianta d’interesse alimentare per l’uomo (Lattuga sativa), coltivata su suoli inquinati e non dal metalloide e irrigate con soluzioni del metalloide a concentrazioni crescenti. Allo scopo sono state individuate aree differenti, sia per livello di concentrazione di arsenico, sia per tessitura, aspetto molto importante per determinare la mobilità del metalloide. L’area più inquinata, Macugnaga, situata in provincia di Verbano Cusio Ossola, ed altri suoli nella provincia di Cuneo che presentano una concentrazione di arsenico bassa o trascurabile. Tali prove hanno avuto lo scopo di simulare ciò che accade in alcuni paesi, come il Bangladesh o la Cina, dove la presenza di arsenico nelle acque sotterranee raggiunge livelli molto elevati. In tali aree l’acqua attinta dai pozzi presenta concentrazioni di arsenico spesso molto più elevate dei limiti di legge. Tale acqua viene adoperata, oltre che per uso potabile, anche per l’irrigazione dei campi coltivati, tra i quali le risaie e i campi di grano. Il grano in Cina rappresenta la principale coltura, coprendo questa circa il 22% delle terre arabili (Zhang e Zhu, 2005). L’uso protratto di acque contaminate da arsenico per l’irrigazione ha determinato un elevato livello del metalloide nei suoli agricoli (Alam e Sattar, 2000). Le varie prove sono state condotte con l’esclusivo obiettivo di ottenere il maggior numero di dati relativamente all’accumulo di arsenico in tessuti vegetali, in rapporto ai fattori che maggiormente potrebbero influenzarlo. La sperimentazione è stata pianificata nel seguente modo: • Censimento dei minerali che contengono arsenico in Piemonte • Individuazione di giacimenti di arsenopirite (FeAsS): il più abbondante minerale contenente arsenico • Campionamento delle sorgenti ubicate nei complessi idrogeologici considerati, per un totale di 45 campioni. • Campionamento delle venute d’acqua all’interno delle miniere, nelle immediate vicinanze delle miniere e dei corsi d’acqua limitrofi, per un totale di 12 campioni. • Campionamento d’acqua e analisi di 156 pozzi superficiali di cui: − 116 pozzi forniti dalla Regione Piemonte, con la sola indicazione della concentrazione di arsenico − 40 pozzi campionati direttamente e per i quali sono stati determinati 47 parametri • Campionamento d’acqua e analisi di 72 pozzi profondi di cui: − 45 pozzi forniti dalla Regione Piemonte, con la sola indicazione della concentrazione di arsenico − 27 pozzi campionati direttamente e per i quali sono stati determinati 47 parametri • Determinazione dell’assorbimento di 4 metalli nelle piante da foraggio coltivate su suoli non inquinati a. Valutazione dell’assorbimento all’aumentare della concentrazione del metalloide nell’acqua b. Osservazione della relazione che intercorre tra l’assorbimento dell’inquinante da parte della pianta e le relative concentrazioni nelle acque e nei suoli Per la determinazione dell’assorbimento dei metalli nelle piante da foraggio coltivate su suoli non inquinati sono state realizzate 160 prove, costituite da: - 1 suolo non inquinato per il quale sono state determinate le caratteristiche chimico fisiche - 4 metalli (arsenico, cobalto, cromo e piombo) - 4 concentrazioni ( il valore di legge determinato considerando il D.lg. 31/2001, 10 volte il valore di legge, 20 volte il valore di legge e 50 volte il valore di legge) - 10 specie vegetali da foraggio • Determinazione dell’assorbimento dell’arsenico nella lattuga sativa coltivata su suoli con differenti tessiture inquinati e non inquinati nei seguenti 3 diversi scenari di studio: a. Valutazione dell’assorbimento di arsenico nella pianta seminata in un suolo non inquinato e irrigata con 5 concentrazioni differenti di metallo in acqua b. Valutazione dell’assorbimento di arsenico nella pianta seminata in suoli inquinati artificialmente per un mese con 5 concentrazioni differenti di arsenico ed irrigata con le stesse 5 concentrazioni di metallo in acqua c. Valutazione dell’assorbimento di arsenico nella pianta seminata in suoli inquinati artificialmente per un mese con 5 concentrazioni differenti di arsenico ed irrigata con acqua non inquinata. Per la determinazione dell’assorbimento dell’arsenico nella lattuga sativa coltivata su suoli con differenti tessiture inquinati e non inquinati sono state realizzate 48 prove, costituite da: - 4 suoli con tessiture e concentrazioni di arsenico differenti - 1 metallo (arsenico) - 4 concentrazioni ( il valore di legge determinato considerando il D.lg. 31/2001, 10 volte il valore di legge, 20 volte il valore di legge e 50 volte il valore di legge) - 1 specie vegetale (lattuga sativa) - 3 scenari d’indagine per ogni suolo • Determinazione dell’assorbimento di 3 metalli nella lattuga sativa coltivata su suoli con differenti tessiture: a. Valutazione dell’assorbimento di cobalto nella pianta seminata in suoli non inquinati b. Valutazione dell’assorbimento di cromo nella pianta seminata in suoli non inquinati c. Valutazione dell’assorbimento di piombo nella pianta seminata in suoli non inquinati Per la determinazione dell’assorbimento di cobalto, cromo e piombo nella lattuga sativa coltivata su suoli con differenti tessiture sono state realizzate 48 prove, costituite da: - 4 suoli con tessiture differenti - 3 metalli (cobalto, cromo e piombo) - 4 concentrazioni ( il valore di legge determinato considerando il D.lg. 31/2001, 10 volte il valore di legge, 20 volte il valore di legge e 50 volte il valore di legge) - 1 specie vegetale (lattuga sativa)