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

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.