Lo studio dell’inquinamento del suolo da elementi potenzialmente tossici (EPT) richiede l’ausilio di tecniche capaci di monitorare, fino a livelli micrometrici, non solo le concentrazioni totali di tali elementi, ma soprattutto la loro distribuzione e speciazione, al fine di valutarne la mobilità e biodisponibilità. La comprensione di tali dinamiche è quanto mai essenziale quando l’inquinamento interessa il suolo agrario, al fine di determinare il rischio di trasferimento di EPT dal suolo alla pianta e, attraverso la catena alimentare, all’uomo. I metodi analitici che utilizzano raggi-X possono contribuire in modo significativo a tale scopo, fornendo informazioni chimiche, mineralogiche e strutturali su scala micro- e nano-metrica, anche per matrici complesse come il suolo. Nel seguente lavoro, molteplici tecniche di raggi-X sono state impiegate per indagare la distribuzione e il grado di mobilità di Cr e altri EPT, quali Zn, Pb e Cu, presenti in un suolo agrario pugliese a concentrazioni superiori ai limiti di legge. Il suolo, coltivato da decenni a frumento duro, è stato sottoposto nel passato ad ammendamento con matrici organiche. Il suolo è stato caratterizzato anche con metodi convenzionali che hanno rivelato la presenza di un elevato contenuto di Corg (130 g kg-1) e CaCO3 (105 g kg-1), nonché concentrazioni di Cr e Zn pari a 4480 e1220 mg kg-1, rispettivamente. L’elevato contenuto di sostanza organica non ha permesso di quantificare il Cr(VI), tuttavia il test di Bartlett ha dimostrato che il rischio di ossidazione del Cr(III) nel suolo è trascurabile. Le estrazioni sequenziali con metodo BCR modificato hanno dimostrato che Cr, Cu e Pb sono associati alle componenti organiche e alla frazione minerale recalcitrante del suolo, quindi sono scarsamente mobili e biodisponibili. Viceversa, è stata riscontrata una discreta mobilità di Zn. L’analisi di sezioni sottili di suolo con microfluorescenza di raggi-X (µ-XRF) ha rivelato la presenza diffusa di Cr, distribuito in aggregati di dimensioni variabili, dove è associato a Ca, Zn, P, S e Fe, ma non a Si e Al. L’elaborazione degli spettri acquisiti per ciascun pixel delle mappe di microfluorescenza ha consentito di indagare le correlazioni tra gli elementi. La correlazione Si-Al ha permesso di discriminare due diverse frazioni nel suolo, una alluminosilicatica di tipo autoctono, e una alloctona (assente nel suolo di controllo, non inquinato), quest’ultima ricca in Cr ma povera in Si e Al. L’analisi delle sezioni sottili e di singoli aggregati di suolo mediante microscopia elettronica a scansione accoppiata alla microanalisi (SEM-EDX) ha rivelato che gli aggregati contenenti Cr sono circondati da uno strato alluminosilicatico e la concentrazione di Cr è correlata con quella di Ca, Fe, P. Inoltre, Cr, Ca e Zn sono più concentrati nelle particelle grossolane. Pertanto, è plausibile che l’inquinamento da EPT sia stato provocato dall’ammendamento con matrici organiche miscelate a rifiuti urbani ed industriali, inclusi scarti di conceria, notoriamente ricchi in Cr, Ca, Fe e Zn. La microanalisi rivela che nel suolo è in corso un processo naturale di stabilizzazione del Cr ad opera di minerali alluminosilicatici autoctoni, che formano "uno strato protettivo" sulle particelle dei rifiuti sversati.

Studio delle dinamiche di elementi potenzialmente tossici (EPT) in suoli inquinati mediante l'impiego di microanalisi di raggi-X

Concetta Eliana Gattullo
;
Ida Rascio;Ignazio Allegretta;Carlo Porfido;Matteo Spagnuolo;Roberto Terzano
2019

Abstract

Lo studio dell’inquinamento del suolo da elementi potenzialmente tossici (EPT) richiede l’ausilio di tecniche capaci di monitorare, fino a livelli micrometrici, non solo le concentrazioni totali di tali elementi, ma soprattutto la loro distribuzione e speciazione, al fine di valutarne la mobilità e biodisponibilità. La comprensione di tali dinamiche è quanto mai essenziale quando l’inquinamento interessa il suolo agrario, al fine di determinare il rischio di trasferimento di EPT dal suolo alla pianta e, attraverso la catena alimentare, all’uomo. I metodi analitici che utilizzano raggi-X possono contribuire in modo significativo a tale scopo, fornendo informazioni chimiche, mineralogiche e strutturali su scala micro- e nano-metrica, anche per matrici complesse come il suolo. Nel seguente lavoro, molteplici tecniche di raggi-X sono state impiegate per indagare la distribuzione e il grado di mobilità di Cr e altri EPT, quali Zn, Pb e Cu, presenti in un suolo agrario pugliese a concentrazioni superiori ai limiti di legge. Il suolo, coltivato da decenni a frumento duro, è stato sottoposto nel passato ad ammendamento con matrici organiche. Il suolo è stato caratterizzato anche con metodi convenzionali che hanno rivelato la presenza di un elevato contenuto di Corg (130 g kg-1) e CaCO3 (105 g kg-1), nonché concentrazioni di Cr e Zn pari a 4480 e1220 mg kg-1, rispettivamente. L’elevato contenuto di sostanza organica non ha permesso di quantificare il Cr(VI), tuttavia il test di Bartlett ha dimostrato che il rischio di ossidazione del Cr(III) nel suolo è trascurabile. Le estrazioni sequenziali con metodo BCR modificato hanno dimostrato che Cr, Cu e Pb sono associati alle componenti organiche e alla frazione minerale recalcitrante del suolo, quindi sono scarsamente mobili e biodisponibili. Viceversa, è stata riscontrata una discreta mobilità di Zn. L’analisi di sezioni sottili di suolo con microfluorescenza di raggi-X (µ-XRF) ha rivelato la presenza diffusa di Cr, distribuito in aggregati di dimensioni variabili, dove è associato a Ca, Zn, P, S e Fe, ma non a Si e Al. L’elaborazione degli spettri acquisiti per ciascun pixel delle mappe di microfluorescenza ha consentito di indagare le correlazioni tra gli elementi. La correlazione Si-Al ha permesso di discriminare due diverse frazioni nel suolo, una alluminosilicatica di tipo autoctono, e una alloctona (assente nel suolo di controllo, non inquinato), quest’ultima ricca in Cr ma povera in Si e Al. L’analisi delle sezioni sottili e di singoli aggregati di suolo mediante microscopia elettronica a scansione accoppiata alla microanalisi (SEM-EDX) ha rivelato che gli aggregati contenenti Cr sono circondati da uno strato alluminosilicatico e la concentrazione di Cr è correlata con quella di Ca, Fe, P. Inoltre, Cr, Ca e Zn sono più concentrati nelle particelle grossolane. Pertanto, è plausibile che l’inquinamento da EPT sia stato provocato dall’ammendamento con matrici organiche miscelate a rifiuti urbani ed industriali, inclusi scarti di conceria, notoriamente ricchi in Cr, Ca, Fe e Zn. La microanalisi rivela che nel suolo è in corso un processo naturale di stabilizzazione del Cr ad opera di minerali alluminosilicatici autoctoni, che formano "uno strato protettivo" sulle particelle dei rifiuti sversati.
9788854950917
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