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Fitorimedio di Idrocarburi Policiclici Aromatici

1. 0 0 TO T1 T2 Benzo g h i perilene mg kg ss 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 TO T1 2 Figura 2 10 Concentrazione mg kg ss nel lotto sperimentale di Medicago sativa L Vengono distinte le due condizioni suolo seminato e suolo incolto Vi sono 3 gruppi istogrammi che corrispondono a To giallo e T distinti per seminato verde e non seminato marrone possibile esprimere la percentuale di attenuazione della contaminazione per un certo intervallo temporale da un tempo iniziale T ad uno finale Ty con la seguente formula clr ATTENUAZIONE 100 Se si confronta la somma degli IPA totali riscontrati nel suolo incolto al tempo iniziale To con quelli del suolo di Medicago sativa L al primo campionamento 1 si registra una riduzione percentuale della concentrazione dell 84 62 Osservando le riduzioni percentuali per i singoli analiti monitorati su suolo coltivato ed incolto fra i campionamenti To e possibile dedurre che Medicago sativa L sia in grado di influenzare la degradazione dei contaminanti organici monitorati visto l effetto osservato in presenza della pianta Figura 2 11 100 80 60 40 20 0 P B a A B b k F B a P 1 1 2 3 cd P D a h A Figura 2 11 Attenuazione della concentrazione degli IPA nel lotto sperimentale di Medicago sativa L tra il tempo iniziale TO ed il primo campionamento T1 dopo la semina della pianta Si evidenzi
2. 2000 Introduction to Phytoremediation National Risk Management Research Laboratory EPA 600 R 99 107 United States Environmental Protection Agency EPA 2004 Report on Bioavailability of Chemical Wastes With Respect to the Potential for Soil Bioremediation United Stated Environmental Protection Agency EPA 2005 Ecological Soil Screening Levels United States Environmental Protection Agency Fleuren R Jager T Roelofs W De Groot A Baerselman R amp Peijnenburg W 2003 Feeding behaviour of Eisenia andrei in two different field contaminated soil Pedobiologia 47 670 675 Geosyntech 2005 Indagini Ambientali Preliminari ai sensi del D M 471 99 nell area del comprensorio ex OPP di S Giovanni Trieste 123 Holoubek I Ko inek P Seda Z Schneiderov E Holoubkova I Pacl A et al 2000 The use of mosses and pine needles to detect persisten organic pollutants at local and regional scales Environmental Pollution 283 292 IARC 1983 Part 1 Chemical Environmental and Experimental Data IARC Monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals in humans Polynuclear aromatic compounds p 211 Lyon International Agency for Research on Cancer Irwin R 1997 Environmental Contaminants Encyclopedia PAHs Entry Water Resources Division Water Operation Branch ITRC 2001 Phytotechnology Technical and Regulatory Guidance Document ITRC Phytotechnologies Team
3. alte della pianta L apparato radicale nel suo complesso viene ridotto provocando in alcuni casi marcescenza Smiley Fraedrich amp Martin 1999 Antracnosi un fungo che produce numerose spore in primavera si diffonde attraverso l acqua quindi le condizioni di maggior umidit e piogge ne garantiscono la maggior diffusione La malattia genera lo seccarsi di parti di tessuti della pianta in 50 particolare per Medicago sativa L si manifesta a livello di apparato fogliare University of California 2009 L altra pianta considerata anche in considerazione dell importanza dell apparato radicale e per questo impiegata nell ingegneria naturalistica per la capacita di consolidare terreni Vetiveria zizanioides L 2 2 3 2 Vetiveria zizanioides L Vetiveria zizanioides L anche conosciuta come Chrysopogon zizanioides L una pianta perenne appartenente alla famiglia delle Poaceae ampiamente diffusa nel sud sud est asiatico dove viene coltivata da secoli per il suo olio aromatico per la costruzione di tetti e per il foraggio da bestiame Attualmente il vetiver viene impiegato in tutto il mondo come una tecnologia a basso costo per dar risposta a problemi come la conservazione del suolo Negli ultimi anni la ricerca si spinta a studiarne le propriet di risanamento del terreno da contaminazione sia organica Figura 2 7 Apparato epigeo di che inorganica Li Luo Song Wu amp Ch
4. Contaminante Contaminante prelevato nei tessuti e volatilizzato in atmosfera Rizosfera rimediata Acqua profonda Acqua profonda contaminata rimediata Suolo contaminato Figura 1 10 Fitovolatilizzazione di inquinanti organici ITRC 2001 32 1 10 3 Vantaggi e limiti del fitorimedio Le fitotecnologie green technologies possono essere applicate ad una vasta gamma di condizioni ambientali Rispetto alle tradizionali tecnologie di bonifica o risanamento ambientale possono venir applicate per il trattamento di contaminati organici e inorganici presenti nel suolo nei sedimenti nelle acque superficiali e profonde A seguire vengono proposti alcuni vantaggi dell impiego di questi metodi e Sono considerati tecnologie verdi e sostenibili e Funzionano ad energia solare e Migliorano la qualita dell aria e sequestrano gas responsabili dell effetto serra in atmosfera e Minimizzano le emissioni aeree acqua di scarico e rifiuti di seconda generazione e Sono in grado di controllare processi di erosione ruscellamento infiltrazione e sospensione del particolato Sono processi che avvengono in situ e Vengono considerati positivamente da parte dell opinione pubblica spingono anche verso un processo educativo ed una maggiore attenzione verso l ambiente e Migliorano l aspetto del paesaggio e riducono il rumore e Possono venir impiegate a completamento di altri approcci di bonifica o come fase di rifinitura
5. ex OPP di S Giovanni Trieste CIGRA 2009 2 1 4 Idrogeologia del sito materiali di riporto in scarpata poggiano su masse rocciose di Flysch molto fessurate e porose in grado di formare gallerie e fessure nella roccia L evidenza quella di un substrato poroso con buone caratteristiche percolanti evidenziate dalla capacit di far defluire le acque apportate da grandi piogge La permeabilit che pu essere per fessurazione o per porosit varia in funzione della componente arenacea nella quale le acque sono in grado di penetrare e dar luogo a una circolazione sotterranea A valle del sito contaminato un torrente anonimo che si presenta per lo pi tombato costeggia il muro perimetrale Durante il Piano di Caratterizzazione eseguito nel 2006 sono stati prelevati due campioni di acqua le analisi hanno rilevato concentrazioni molto inferiori ai limiti di emissione per le acque reflue urbane e industriali tab 4 Allegato 5 Parte III D Lgs 152 06 Inoltre durante le fasi di caratterizzazione del sito non mai stata rilevata la presenza di acqua di falda o presenza di acque di scorrimento superficiali CIGRA 2006 Kranitz 2004 40 2 1 5 Caratteristiche geostatiche Il sito in scarpata riporta una pendenza media pari a 35 Kranitz 2004 nel suo studio fa delle considerazioni geotecniche sull area mostrando che non vi sono segni di dissesto in atto stato condotto dallo stesso Kranitz uno studi
6. informazioni sulla contaminazione da IPA composti tendenzialmente idrofobi ed avere un quadro sugli effetti e non solo sulle cause della contaminazione su organismi viventi Nel caso di attenuazione della contaminazione si dovrebbe osservare un aumento della germinazione IG 83 Lepidium sativum Cucumis sativus 180 x 180 BETIE 2 160 140 I 140 120 120 100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 01 0 TO T1 T2 T3 T4 5 6 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Figura 2 23 Indice di germinazione percentuale IG osservato nelle specie L sativum e C sativus Vengono distinte le condizioni in cui stato realizzato il test suolo coltivato verde suolo incolto marrone stato eseguito per i sei campionamenti e al tempo iniziale To Tra le specie da seme impiegate per il saggio possibile affermare che il cetriolo Cucumis sativus risponde maggiormente rispetto al crescione Lepidium sativum nell individuare punti critici per la tossicit nel suolo Dall analisi statistica confrontando le due condizioni sperimentali seminato non seminato si nota che nel suolo coltivato con Medicago sativa L c significativit tra il tempo e l indice di germinazione per il cetriolo con l avanzare del tempo si osserva una maggiore germinazione di questa specie Rho 489 Sig 2 code 046 N 17 facendo ipotizzare che vi siano in atto fenomeni di detossificazione del suolo Diversamente il crescione non mostra alc
7. intercettazione Evapotraspirazione sn vegetazione i j i Pioggia intercettata dalla Vegetazione Figura 1 3 Processi ad opera della copertura vegetale Evapotraspirazione e Fitostabilizzazione Si osservano fenomeni di controllo di infiltrazioni tradotto da ITRC 2009 Tale meccanismo riduce la quantit di infiltrazione e pu limitare il riempimento delle falda idrica sotterranea Le differenze di capacit di intercettazione delle acque piovane sono dovute a fattori morfologici della parte epigea della pianta ossia la struttura portamento orizzontale verticale profilo la superficie fogliare presenza di peli o cere e la densit numero di rami e foglie Un fattore chiave l indice di area fogliare Leaf Area Index LAI che esprime l area totale di una faccia del tessuto fotosintetizzante per unit di superficie di terreno Se l acqua piovana non intercettata dalla pianta riesce ad infiltrarsi nel terreno soggetta a processi di captazione traspirazione da parte del sistema radicale e rimane disponibile per ricaricare la falda freatica Anche altri fattori come ad esempio lo stato di salute delle piante hanno un impatto sulla capacit di traspirazione 1 9 La rizosfera Si voluto in questo breve capitolo approfondire il concetto di rizosfera tale puntualizzazione si rende necessaria in considerazione del fatto che nei capitoli successivi il concetto verr richiamato frequen
8. le cui dimensioni risultano pari a circa 23 ettari iniziarono nel 1902 seguendo un progetto dell architetto Ludovico Braidotti Complessivamente sull area sorsero una chiesa un teatro una sala di intrattenimenti e la sezione di lavoro strutture queste collegate tramite una studiata rete di ampi viali alberati e aiuole fiorite In definitiva il complesso costituito da una trentina di edifici e di padiglioni 37 manicomiali si sviluppava su un ampia superficie simmetrica rispetto a un asse principale che ne costituiva la direttrice Il manicomio fu inaugurato il 4 novembre 1908 e rimase in funzione per 72 anni La gestione del comprensorio diventa di competenza della Provincia di Trieste dal 1923 Attualmente questo sito viene comunemente indicato come ex OPP ex Ospedale Psichiatrico Provinciale 2 1 2 Il sito contaminato ex OPP Il sito contaminato che si trova all interno dell area ex OPP una lingua di terra posta in scarpata attualmente interdetta all accesso ai sensi del D Lgs 152 2006 e s m i L estensione del sito stata calcolata e risulta pari a circa 28 500 All interno dell area esisteva ed tuttora presente una centrale termica attualmente a gasolio ma che originariamente era alimentata a carbone Tale centrale termica serviva per approvvigionare solo gli edifici posti nella parte alta del comprensorio ossia le cucine e la lavanderia Gli edifici collocati a valle erano in
9. le due condizioni suolo seminato ed incolto mostrano una maggiore quantit di Bc nella porzione rizosferiale 586 ug g 1 se confrontato con il suolo incolto 463 ug Anche i dati dell attivit enzimatica espressi in ug di FDA per g di suolo secco per ore di incubazione appaiono concordi con l ipotesi che la pianta aumenti le attivit microbiche totali il suolo con medica riporta valori di 5 39 ug g h contro valori di 4 20 ug g h in assenza di pianta Osservando il lotto sperimentale di Vetiveria zizanioides L si nota anche in questo caso una maggiore riduzioni della contaminazione in presenza della pianta come viene rappresentato nei grafici a seguire Tra gli otto IPA monitorati Benzo b k fuorantene e Benzo a pirene mostravano superamenti del limite di legge Tab 1 colonna A Allegato 5 Parte IV Titolo V D Lgs 152 2006 rispettivamente di 3 e 9 volte Tabella 2 4 Ci che si osserva che gi dopo il primo campionamento i livelli di contaminazione per questi due composti sono scesi sotto il limite che di 0 5 mg kg per B b k F e 0 1 mg kg per B a P 64 Benzo b k fluorantene mg kg ss 2 5 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 TO T1 T2 Benzo a Pirene mg kg ss 1 4 1 2 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 TO T1 T2 Figura 2 12 Concentrazione di Benzo b k fluorantene e Benzo a pirene nel lotto sperimentale di Vetiveria zizanioides L confrontati nei tre campionamenti TO T1 T2 e tra le condizioni sperime
10. 2 28 104 AUTOCAMPIONATORE Campione contenuto in capsula di stagno AUTOCAMPIONATORE He Lana di all 7 10mm Lana di vetro Ha 10mm i Ossidazione completa ed istantanea per mm Lana di vetro 10 mm Ossido di cromo FLASH COMBUSTION Sn 6002 120mm Granuli di rame Na NxOy 280mm T 1800 C io Lana di vetro IL Detector ri H20 f pd Lana givetro t g Ossi li SI i n 5021 803 cobalto 6ommi 351 Pesca di ramo J Lana di vetro Si Lana di vetro 40mm 40mm Colonna gas cromatografica Catalizzatore 1000 C Figura 2 28 Schematizzazione di un analizzatore elementare Per la preparazione del campione si pone del terreno in stufa a 80 C per 24 ore lo si setaccia a 0 5 mm ed in seguito lo si polverizza con un mortaio di ambra Si pesano in una capsula di argento 15 20 mg di campione e si pone la capsula su di un supporto di alluminio Il calcio carbonato presente nel campione viene rimosso prima dell analisi mediante trattamento con HCI 10 al fine di determinare il carbonio organico in assenza di interferenze Si lascia riposare il campione per una notte su una piastra riscaldante Dopo una fase di raffreddamento si chiude la capsula di argento e la si sistema sull autocampionatore dell analizzatore elementare Va detto che i metodi per la determinazione del carbonio organico totale n
11. 3 5 3 Dati biometrici Durante ogni campionamento sono stati registrati i dati biometrici delle piante distinte per peso fresco totale g lunghezza dell apparato epigeo ed ipogeo cm Il peso fresco della biomassa aumenta durante i primi tre mesi di sperimentazione dove le condizioni meteo si presentavano pi idonee allo sviluppo e la serra non era esposta ad elevate temperature il mese di maggiore rigoglio corrisponde a giugno Il peso diminuisce nel mese di luglio mese caratterizzato da forte insolazione All innalzarsi delle temperature si verifica una perdita d acqua dai tessuti Negli ultimi tre mesi il peso rimane costante Nel grafico Figura 2 19 la barra BM6 corrisponde a Medicago sativa L cresciuta in un suolo non contaminato non si osservano effetti inibitori sulla crescita delle piante 79 20 18 16 14 12 10 ON FD 0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 BM6 Figura 2 19 Peso fresco g della biomassa vegetale nei sei campionamenti maggio settembre 2009 Il peso calcolato come media tra le tre repliche di campioni Osservando la lunghezza di radici e foglie anche in questo caso non si notano influenze negative della contaminazione sull accrescimento Se confrontiamo questi dati con quelli di Medicago sativa L cresciuta in suolo pulito osserviamo che non ci sono riduzioni di taglia cm 20 18 16 14 12 10 O N A O T1 T2 T3 T4 T5 T6 BM6 Figura 2 20 Lunghezza cm degli apparati r
12. 500 ng di IPA deuterati IPA D Wellington Laboratories L429 IS 1 2 pg ml prima dell estrazione in ASE per la determinazione dell efficienza estrattiva di recupero Sono stati considerati i recuperi degli IPA della fase di estrazione e concentrazione sulla base del calcolo dei recuperi degli omologhi deuterati 114 Allo stesso modo che per gli IPA anche per gli IPA D stata costruita una retta di calibrazione utilizzando le seguenti soluzioni Tabella 2 18 Soluzione IPA D usata per i recuperi Wellington L429 IS st1 st 2 st3 50 ug ml 100 ug ml 150 ug ml naftalene D8 acenaftilene D8 fenantrene D10 fluorantene D10 B a antracene D12 B b fluorantene D12 B a pirene D12 indeno 123 cd pirene D12 B ghi perilene D12 Subito prima dell iniezione in GC MS il campione addizionato di 2000 ng di pirene D Aldrich 490490 quale standard interno Queste aggiunte consentono di correggere i valori di concentrazione degli IPA ottenuti dallo strumento sulla base dei recuperi osservati ISO 12884 2000 Per il calcolo delle concentrazioni vengono impiegate le seguenti formule i i WS IPA IPA le i IS Jaa IPA add 1 D JGC PA IPA corr IS ec concentrazione di standard interno IS rilevata dallo strumento IS ada concentrazione effettivamente aggiunta al campione prima dell analisi IPApl cc concentrazione dell i esimo IPA deuterato rilevata da
13. Interstate Technology amp Regulatory Cooperation ITRC 2009 Phytotechnology Technical and Regulatory Guidance and Decision Trees Revised Phytotechnologies Team Washington D C Interstate Technology amp Regulatory Council Jackson M 1964 Clay transformation in soil genesis during the Quaternary Soil Sci vol 68 15 21 Johnsen A Wick L Y amp Harms H 2005 Priciples of microbial PAH degradation in soil Environmental Pollution 133 71 84 Kranitz 2004 Caratterizzazione chimico fisica e geologico tecnica della scarpata a valle dell edificio denominato pad B del comprensorio E Gregoretti sito in via Paolo De Ralli n 1 e prospiciente via Verga a Trieste relazione geologica e chimica Trieste Lanza B 2007 Fauna d Italia Amphibia Milano Edizioni Calderini de Il sole 24 Ore Leon V Alvarez B Cobollo M Mu oz S Valor 2003 Analysis of 35 priority semivolatile compounds in water by stir bar sorptive extraction thermal desorption gas chromatography mass spectrometry Method optimization Journal of Chromatography A 999 1 2 91 101 Li H Luo Y Song J Wu L amp Christic P 2006 Degradation of benzo a pyrene in an experimentally contaminated paddy soil by vetiver grass Vetiveria zizanioides Environmental Geochemistry and Health 28 183 188 Liu S Luo Y Cao Z Wu L amp Ding K 2004 Degradation of benzo a pyrene in soil with
14. L senza lombrichi M NL e suolo contaminato incolto con presenza di lombrichi NS L e suolo contaminato incolto senza lombrichi NS NL e lombrichiallevati in suolo con piante L M e lombrichiallevati in suolo senza piante L NS 88 Nei vasi seminati M L M NL stato posto un quantitativo pari a 1 5 g di semi Secondo un principio cautelativo ossia per assicurare un numero idoneo di piante per la sperimentazione sono stati utilizzati molti pi semi di Medicago sativa L rispetto al quantitativo indicato nei manuali agronomici Prima della messa a dimora dei lombrichi si atteso un mese di modo che Medicago sativa L fosse sufficientemente sviluppata Le condizioni meteorologiche esterne al momento della semina non erano ottimali Le precipitazioni si sono protratte per tutto il mese di novembre con abbassamenti delle temperature che riportavano valori medi delle minime attorno ai 5 C Le temperature interne della serra erano stabili attorno ai 12 C Dopo 15 giorni dalla messa a dimora della pianta si notava sulla superficie del suolo presenza di muffa e la germinazione dei semi era rada AI fine di indurre la germinazione ed abbassare il tasso di umidit che generava il proliferare di muffe i vasi sono stati posti in due file parallele e sottoposti a luce artificiale inducendo un ciclo diurno di 13 ore stato impostato un timer che garantiva l accensione delle lampade PowerStar HQI E P 400 W D dalle
15. _ E n BlaJA B b k F B a P_1 1 2 3 cd P D a hJA B g h i P n Figura 2 27 Distinzione tra suolo incolto con presenza rosso e assenza blue di Eisenia andrei Per una valutazione maggiormente dettagliata sarebbe necessario valutare in modo approfondito la ripartizione dei contaminanti nella frazione porosa del suolo e valutare quanto il contaminante sia in grado di solubilizzarsi nell acqua interstiziale Queste considerazioni sono tutte dirette verso una maggiore conoscenza per la valutazione del rischio ecologico da parte di sostanze xenobiotiche e degli IPA in particolare Dall osservazione dei dati emerge che Eisenia andrei in grado di accumulare significativi livelli di contaminati anche se come nel presente caso presentino una struttura articolata ed un alto peso molecolare Tra IPA monitorati abbiamo osservato che il Benzo a pirene che come gi descritto stato riconosciuto dall nternational Agency for Research on Cancer IARC come cancerogeno per l uomo con effetti dimostrati IARC 1983 viene bioaccumulato in E andrei raggiungendo valori sopra il limite dato dalla Tab 1 colonna A allegato 5 Parte IV Titolo V del D Lgs 152 2006 A seguito di queste evidenze si discute sull efficacia del D Lgs 152 2006 in materia di messa in sicurezza L Art 240 Parte IV Titolo V del D Lgs 152 2006 si definisce n Messa in sicurezza operativa l insieme di interventi eseguiti in un sito con attivit in es
16. affinit nei confronti della fase stazionaria della colonna Agilent DB5 ms 30 m x 0 25 mm g 0 25um raggiungendo cos in tempi diversi il detector di massa Figura 2 33 Gas Cromatografo accoppiato ad uno Spettrometro di Massa 111 Per ottenere una risoluzione ottimale dei picchi degli analiti monitorati stato utilizzato il seguente programma di temperatura Tabella 2 14 Programma utilizzato per la determinazione di picchi degli analiti monitorati Temp iniziale C Velocit C min Temp finale C Hold time min Il segnale allo spettrometro di massa viene registrato sia in modalit TIC Total lon Counter tra 35u e 450u che SIM Single lon Monitoring la modalit SIM viene utilizzata per l analisi qualitativa e quantitativa degli IPA monitorando i seguenti ioni quali quantificatori Tabella 2 15 loni osservati mediante spettrometro in modalit Single lon Monitoring T lon Target lon Q lon Qualifying lon deuterati non deuterati T Ion QIon1 QIon2 T Ion QIon1 Pirene 202 200 101 212 106 Benzo a antracene 228 226 240 120 Crisene Benzo b fluorantene Benzo k fluorantene Benzo e pirene 264 132 Benzo a pirene Perilene Dibenzo ah antracene 292 Indeno 123 cd pirene 288 Benzo ghi perilene Al termine del processo vi un integratore che permette il calcolo automatico delle aree dei picchi L analisi viene espressa simultaneamente in due modalit e Total lon Count TIC vengono con
17. amp Evans A 1982 Relationships between lipophilicity and root uptake and traslocation of non ionides chemicals by barley Pestic Sci 13 495 504 Brookes P 1995 The use of microbial parameters in monitoring soil pollution by heavy metals Biol Fertil Soils 19 269 279 Bulder A S Hoogenboom L Kan C A van Raamsdonk L Traag W amp Bouwmeester H 2006 Initial Risk Assessment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs in Feed material Netherlands Instutite of Food Safety Caudill S Turner W amp Patterson D 2007 Geometric mean estimation from pooled samples Chemosphere n 69 371 280 Cescon P amp Corami F 2011 Tecnologie per il trattamento di sedimenti contaminati Atti del convegno Siti Contaminati Esperineze negli interventi di risanamento Brescia Chhotu J D amp Fulekar M 2008 Phytotoxicity and Remediation of Heavy Metals by Alfalfa Medicago sativa L in Soil vermicompost Media Advances in Natural and Applied Sciences 2 3 141 151 CIGRA 2006 Indagine Ambientale Preliminare di completamento nell area di proprieta provinciale situata nel comprensorio ex OPP di S Giovanni Trieste CIGRA 2009 Piano di Caratterizzazione Ambientale per adeguamento al D Lgs 152 06 per l area di propriet della Provincia di Trieste situata nel comprensorio ex OPP di 5 Giovanni Trieste Collivignarelli C amp Vaccari M 2011 Tecnologie per il trattamento
18. analisi biochimica del suolo Ed Franco Angeli OECD 1984 Guideline for testing of Chemicals no 207 Earthworm acute toxicity test Paris Provincia di Trieste 2008 L Ospedale psichiatrico di San Giovanni a Trieste Storia e cambiamento 1908 2008 Ed Electa Pugnaire F amp Vallandares F 2007 Functional Plant Ecology 2nd Edition New York CRC Press Taylor and Francis Group Qi Y amp Chen W 2010 Comparison of Earthworm Bioaccumulation between Readily Desorbable and Desorption Resistant Naphthalene Implication for biouptake Routes Environmental Science Technology 44 323 328 Regione Emilia Romagna 2004 Disciplinari di produzione integrata Norme tecniche di coltura tecnica agronomica Erba medica 125 Rentz J A Alvarez P J Schnoor J L 2005 Benzofa pyrene co metabolism in the presence of plant root extracts and exudates Implications for phytoremediation Environmental Pollution 136 Russel 1986 terreno e la pianta fondamenti di agronomia Bologna Ed Edagricole Sbaraglia M amp Lucci E 1994 Guida all interpretazione dell analisi del terreno ed alla fertilizzazione Pomezia Studio Pedon Schn rer J Rosswall T 1982 Fluorescein Diacetate Hydrolysis as a Measure of Total Microbial Activity in Soil and Litter Applied Environmental Microbiology 43 1256 1261 Schumacher B 2002 Methods for the determination of total organic carb
19. arbuscular mycorrhizal alfalfa Enviromental Geochemistry and Health 26 285 293 124 Longo C amp Marzani G 2005 Biologia Vegetale forme e funzioni 2th edizione Utet Loureiro S Soares A amp Nogueira A 2005 Terrestrial avoidance behavioir tests as screening tool to assess soil contamination Environmental Pollution 138 121 131 Luchesi F 2004 Piano di caratterizzazione dell area adiacente il cantiere per la realizzazione dei lavori di ristrutturazione dell ex Pad B del dismesso Ospedale per lungodegenti E Gregoretti Relazione tecnica Martinez E Gros M Lacorte S amp Barcelo D 2004 Simplified procedures for the analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in water sediments and musses Journal of Chromatography A 1047 2 181 188 Mickovski S van Beek L amp Salin F 2005 Uprooting of vetiver uprooting resistance of vetiver grass Vetiveria zizanioides Plant and Soil 2005 278 33 41 Miller H 1997 The EPA s war on bioremediation Nat Biotechnol 1997 Jun 15 6 486 Minerdi D Moretti M Gilardi G Barberio C Gullino M amp Garibaldi A 2007 Bacterial ectosymbionts and virulence silencing in a Fusarium oxysporum strain Environ Microbiol 2008 10 7 1725 41 Nannipieri P 1993 Ciclo della sostanza organica nel suolo aspetti agronomici chimici ecologici e selvicolturali Patron editore Nannipieri P amp Benedetti A 2003 Metodi di
20. area Geosyntech 2005 CIGRA 2006 campionamenti effettuati nelle due campagne ambientali sono stati riportati su di una carta questo lavoro preliminare ha permesso 45 l identificazione all interno dell area d interesse di tre porzioni peculiari in base al tipo di contaminazione Area 1 collocata nella zona nord del sito presentava livelli di contaminazione contenuti rispetto al resto dell area La contaminazione con riferimento alla Tab 1 Colonna A Allegato 1 del D M 471 99 riguarda prevalentemente sostanze organiche quali IPA e PCB Area 2 collocata a valle dell inceneritore e della centrale elettrica principale l area che pi di tutte interessata dal fenomeni di sversamento contaminanti maggiormente presenti sono metalli pesanti Ni Sn Zn Co V ed organici IPA IC gt 12 pesticidi Area 3 posizionata a sud del sito in questa zona sono stati riscontrati superamenti sia per composti organici sia per metalli L attenzione per questo studio stata rivolta come gi precedentemente detto verso una classe di contaminanti organici gli idrocarburi policiclici aromatici L area che meglio si adattava al presente studio sulla base di considerazioni riferite a univocita della contaminazione solo IPA esposizione al sole gran parte del sito posto in ombra e risulta ricoperto da una fitta vegetazione spontanea e logistiche accessibilit disponibilit di condutture d acqua pos
21. dei suoli Terreni soggetti a rotazione mostrano valori percentuali di carbonio organico superiore 3 a quelli dei terreni monoculturali 2 3 inoltre anche il quantitativo di azoto microbico soggetto ad aumento stato dimostrato che le pratiche agronomiche hanno un influenza diretta sul rapporto Cmicr Corg Nannipieri 1993 67 8 7 Rotazione mista g Rotazione cereali Carbonio della biomassa microbica mg per 100g di terreno 855853 5 o bad a LO 1 5 2 0 2 5 3 0 Carbonio organico del terreno g per 1008 Figura 2 14 Confronto tra le regressioni lineari Cmic Corg in terreni prelevati da sistemi colturali diversi Monificato da Anderson e Domsch 1986 Il rapporto C N del suolo coltivato a vetiver e della porzione contigua compreso tra 10 e 11 valore che indica quindi c equilibrio tra la sostanza organica umificata e mineralizzata Sbaraglia amp Lucci 1994 Medicago sativa L e Vetiveria zizanioides L non hanno manifestano evidenze di patologie o condizioni di stress Sono piante che ben si sono adattate alla condizione del suolo hanno mostrato grande resistenza alle condizioni climatiche ed inoltre hanno richiesto pochi interventi colturali salvo un diserbo manuale costante Visti i risultati conseguiti possibile affermare che stata realizzata una buona progettazione preliminare l identificazione del sito la valutazione del terreno e la scelta delle piant
22. di terreni contaminati Atti di un Convegno Siti Contaminati Esperienze negli interventi di risanamento Brescia 122 Commissione delle Comunita Europee 2006 Direttiva del Parlamento Europeo e del Consiglio che istituisce un quadro per la protezione del suolo e modifica la direttiva 2004 35 CE Bruxelles De Polli Costantini Romaniuk R Sampaio Pimentel M 2007 Choloform Fumigation Extraction labile C pool Microbial Biomass C Plus shows high correlation to microbial biomass C in Argentina and Brazilian soil Cl Suelo Argentina 25 1 15 22 della Torre C 2009 Valutazioni sulla sostenibilit di interventi di gestione ambientale applicabilit del fitorimedio per l attenuazione della contaminazione in siti inquinati e carbon footprint Tesi di Dottorato in Metodologie di Biomonitoraggio dell alterazione ambientale 2008 2009 Trieste Dolce S Stoch F 1984 Osservazioni sull alimentazione degli anfibi Triturus vulgaris meridionalis Boul degli stagni del carso triestino Italia nordorientale Estratto dagli Atti del Museo Civico di Storia Naturale Trieste Vol XXXVI Fasc Dumas J 1831 Proc d s de l analyse organique Ann Chim Phys 247 198 213 EPA Division of Water Quality 2009 Phytoremediation to Prevent the NPS Discharge of Gasoline Contaminated Ground Water to the Pasquotank River United States Environmental Protection Agency EPA
23. distinzione in relazione alla destinazione d uso dei siti oggetti di indagine distinti in Siti ad uso Verde pubblico privato e residenziale e Siti ad uso Commerciale ed Industriale 113 Tabella 2 16 Concentrazione Soglia di Contaminazione nel suolo e sottosuolo riferiti alla specifica destinazione d uso Tab 1 colonna A allegato 5 Parte IV Titolo V del D Lgs 152 2006 A B Siti ad uso verde pubblico Siti ad uso Commerciale e privato e residenziale Industriale IPA monitorati Sigla mg kg ss mg kg ss Pirene Crisene Benzo a antracene B a A Benzo b k fluorantene B b k F Benzo a pirene B a P Indeno 1 2 3 cd pirene I 1 2 3 cd P Benzo g h i perilene B g h i P Dibenzo a h antracene D a h A I valori analitici osservati durante tutte le analisi sono state confrontate con la colonna A Allegato 5 Parte IV Titolo V D Lgs 152 2006 L analisi quantitativa stata condotta costruendo una retta di taratura utilizzando cinque soluzioni a diversa concentrazione per ogni IPA ricercato considerando il range di concentrazioni in cui potevano cadere i campioni reali Tabella 2 17 Soluzioni standard di IPA utilizzate per costruire la retta di calibrazione Wellington 429 5 st1 st2 st3 st4 st5 conc in ug ml concinug ml concinug ml concinug ml concin ug ml P B a A Crisene B b F B k F B a P I 1 2 3 cd P D a h A B g h i P N 1 1 2 1 1 1 2 2 Nella fase di preparazione del campione vengono aggiunti
24. e Possono essere installate come una misura preventiva ad arginare possibili diffusioni percolazione dilavamento etc di contaminazione e Prevedono bassi costi di manutenzione hanno la capacit di autogenerarsi self reparing e Creano habitat per la fauna locale e Prevedono il miglioramento della qualit del suolo durante i processi di bonifica attuati dalle piante e Sono competitivi dal punto di vista economico 33 Tuttavia come tutte le tecnologia di bonifica il fitorimedio adatto solo a determinate condizioni limiti principali sono e la profondit d azione perch correlata allo sviluppo radicale e il tipo di suolo la zona l esposizione il tempo necessario a raggiungere gli obiettivi della bonifica vincoli fisici di profondit dipendono dalla specie di pianta impiegata dalla sua adattabilit al sito ad esempio la capacit di penetrazione dell apparato radicale nel terreno rappresenta un aspetto da considerare nonch dal sito a disposizione e dalle caratteristiche chimico fisiche del terreno Tali limiti devono venir esaminati in sede di valutazione preliminare di un progetto di bonifica per determinare l applicabilit del processo 1 10 4 Aspetti economici Tra tutti i vantaggi che potrebbero spingere a scegliere la pratica del fitorimedio come mezzo per risanare un ambiente alterato l aspetto economico sicuramente quello che pi di tutti incide Ad oggi non disponi
25. l accessibilit a fonti idriche si presentava complessa Inoltre l esposizione al sole risultata piuttosto limitata con una forte componente vegetazionale arborea che limitava la gestione del sito e anche ci ha contribuito ad orientare la scelta verso la sperimentazione in serra Si scelto di allestire un numero di vasi sufficienti per prelevare tre repliche ad ogni campionamento Questo da ricondursi come vedremo a breve ad una ragione di modifica alle procedure di campionamento del suolo ma anche per alterare il meno possibile differentemente dalla procedura in situ la relazione suolo pianta Al fine di ottimizzare le procedure volte a caratterizzare le dinamiche suolo contaminanti e suolo pianta e considerando l eterogeneit della matrice suolo sono stati apportati alcuni 69 miglioramenti alle procedure di campionamento Operativamente sono state effettuate le analisi degli analiti in campioni indipendenti Ogni campionamento prevedeva l esecuzione di tre repliche distinte per ciascuna condizione sperimentale su ciascuna delle quali sono state successivamente eseguite le analisi di laboratorio La specie impiegata per questo lavoro stata Medicago sativa L visti gli esiti positivi forniti dalla sperimentazione in campo Inoltre la scelta di operare in serra ci ha fatto escludere Vetiveria zizanioides L considerandone l imponente struttura che male si presta ad essere coltivata in vaso Secondo Shuxiu F
26. l assunzione appena espressa ne va della sopravvivenza della specie 1 2 Lo stato delle conoscenze sulla contaminazione del suolo L abuso o l uso non ponderato della risorsa suolo ha portato a delle conseguenze negative in termini di qualit dell ambiente Numerose sono le evidenze dei siti contaminati a livello europeo nazionale e regionale In tutte le superfici industrializzate la contaminazione di suolo e sottosuolo considerata un emergenza rilevante Secondo European Environmental Agency EEA il numero di siti contaminati che necessitano di un intervento di bonifica nei paesi dell Unione Europea sono 250 000 Boni Collivignarelli amp Vagliasindi 2011 In Italia secondo dati del Ministero dell Ambiente 2007 i siti potenzialmente contaminati sono 13 000 Attualmente le aree riconosciute come Siti Inquinati di Interesse Nazionale SIN sono 57 per un estensione complessiva di circa 800 000 ettari di suolo a terra e 340 000 a mare Nella Regione Friuli Venezia Giulia al 31 dicembre 2005 le procedure attive ai sensi del D M 471 99 per siti contaminati sono 345 l incremento medio per il periodo 2002 2005 stato di 80 casi all anno Dinanzi a dati cos eclatanti appare evidente quanto sia complessa ma al tempo stesso necessaria un opera di intervento a tutela della salute umana e del suo ambiente Le risorse economiche richieste in campo sono difficilmente quantificabili Risulta necessario quin
27. lo sviluppo delle popolazioni batteriche e in suoli altamente alcalini si ha l insolubilit di ferro rame e manganese e il pH in grado di agire sulle caratteristiche chimiche fisiche del sistema suolo dispersione dei costituenti argillosi compattazione del suolo permeabilit dell acqua 18 acido lt condizioni ottimali gt alcalino pH Cac 2 Alterazione chimica Lt Formazione di nuovi minerali TTI Decomposizione T TIA Umificazione eee Attivit biotica FF Formazione di aggregati Migrazione di argilla g n Mobilizzazione di Al e Fe T Tossicit da Al Tossicit da H e OH Ooo lle N S P B Ca Mg Disponibilit K Cu Zn Fe Mn Mo 07 lla Le I __ le A y Figura 1 4 Effetti del pH sui processi pedogenetici sulle caratteristiche del suolo 6 sulla disponibilita dei nutrienti Lo spessore delle bande indica l intensit dell effetto o il grado di disponibilit dei nutrienti Violante 2000 1 10 1 2 La capacit di scambio cationica CSC Questo parametro fornisce un indicazione della fertilit potenziale del suolo e sulla natura dei minerali argillosi La CSC una caratteristica del suolo legata alla presenza quali quantitativa della frazione colloidale sia essa organica o minerale Sulla componente colloidale avente carica negativa o positiva si legano cariche di segno opposto Gli ioni adsorbiti so
28. per esser definita tale deve essere in grado di accumulare almeno 1 000 mg kg nella sostanza secca di uno specifico metallo o metalloide per alcuni metalli o metalloidi la concentrazione pu essere di 10 000 mg kg Baker amp Brooks 1989 Allo stesso modo le 30 alofite sono piante in grado di tollerare e in alcuni casi accumulare cospicui quantitativi di sali solitamente NaCl cosi come cloruri di Ca e Mg 1 10 2 5 Fitodegradazione Il meccanismo di fitodegradazione o anche detto fitotrasformazione si riferisce al prelievo con successiva degradazione mineralizzazione e metabolizzazione dei contaminanti all interno della pianta attraverso diverse reazioni chimiche e metaboliche Il suddetto meccanismo rappresentato in Fig 1 9 ei puny Legenda Contaminante Contaminante traslocato nei tessuti Composto intermedio Prelievo d acqua r Contaminante fissato nella biomassa Rizosfera rimediata Suolo Acqua profonda Acqua profonda contaminata rimediata Figura 1 9 Fitodegradazione di contaminanti organici ITRC 2001 Le piante attraverso la produzione di enzimi aventi diverse attivita e funzioni sono in grado di catalizzare numerose reazioni interne Nello specifico le ossigenasi sono state identificate in piante che sono in grado di degradare idrocarburi alifatici e composti aromatici Singh amp Jain 2003 Molti enzimi vegetali possono consentire alla pianta di metabolizzare o mineralizz
29. 007 e settembre 2008 2 A ciascun valore determinato dalle analisi chimiche stata associata un incertezza media del 30 che corrisponde all incertezza analitica riconducibile alla fase di preparazione del campione e al metodo di misura utilizzato GC MS valutata sulla base della funzione di Horwitz Thompson M 2004 Successivamente all Indagine Ambientale Preliminare realizzata da CIGRA nel 2006 entrato in vigore il D Lg 152 06 pertanto i dati presentati sono riferiti ai limiti di legge nella colonna A Allegato 5 parte IV Titolo V Osservando i dati ottenuti dai campioni di suolo del lotto sperimentale di Medicago sativa L distinguendo tra seminato e non seminato nei tre tempi di campionamento To 2 si nota una netta distinzione tra le due condizioni In particolare durante il primo campionamento la parte seminata riporta una riduzione significativa della contaminazione per tutti gli IPA monitorati ad eccezione di Benzo b k fluorantene che non presenta una distinzione apprezzabile tra le due condizioni se si considera l incertezza associata alla misura Figura 2 10 61 makes Pirene 1 2 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 TO 2 malese Benzo a antracene 1 5 1 0 0 5 0 0 TO 2 Benzo a pirene mg kg ss 2 0 1 5 1 0 0 5 0 0 TO 2 Crisene mg kg ss 1 5 TO T1 T2 mg kg ss Benzo b k fluorantene 2 0 1 5 1 0 0 5
30. 1965 Boitani Lovari amp Vigna Taglianti 2003 di alcuni Rettili Arnold amp Ovenden 2003 di Anfibi Lanza 2007 Dolce amp Stoch 1984 e di Uccelli pertanto plausibile un rischio di trasmissione dei contaminanti a livelli superiori della catena trofica Si evidenzia pertanto una pressione associata alla presenza di inquinanti sugli organismi animali dell ecosistema del parco ex OPP la cui significativit rimane da valutare compiutamente 97 Conclusioni Il lavoro di Dottorato ha affrontato il tema della valutazione dell efficacia dell approccio della rizodegradazione sostenibile dal punto di vista economico e degli impatti sul territorio e sull ambiente per la bonifica di suoli soggetti ad una contaminazione da Idrocarburi Policiclici Aromatici IPA Si anche voluto valutare la biodisponibilit di questi di contaminanti nel caso di un inquinamento invecchiato per capire se questi composti poco solubili e relativamente poco volatili possano essere mobilizzati Questo contributo si inserisce nelle azioni mirate a proporre soluzioni ad una condizione complessa di contaminazione su di un area di interesse pubblico ubicata in Provincia di Trieste il Parco di San Giovanni noto anche come ex OPP Sono state redatte le linee guida per la realizzazione di un impianto di fitorimedio testandone l efficacia in due contesti distinti in pieno campo e in una serra sperimentale Le specie impi
31. ARRA ROSSA CORRISPONDE AD EISENIA ANDREI AL To PRIMA DELL ESPOSIZIONE AL 5 93 FIGURA 2 26 DISTINZIONE TRA SUOLO COLTIVATO CON MEDICAGO SATIVA L E PRESENZA ASSENZA DI EISENIA ANDREI VERDE SUOLO CON MEDICA CON EISENIA BLU SUOLO CON MEDICA SENZA EISENIA MARRONESSUOLO 95 FIGURA 2 27 DISTINZIONE TRA SUOLO INCOLTO CON PRESENZA ROSSO E ASSENZA BLUE DI ANDREI RIA RI E AS et TEI OO NOR INCROCI SARTO TS aa 96 FIGURA 2 28 SCHEMATIZZAZIONE DI UN ANALIZZATORE 105 FIGURA 2 29 TOTAL ORGANIC CARBON ANALYZER i 107 FIGURA 2 30 EQUAZIONE DI REAZIONE DI DIACETATO DI FLUORESCEINA IDROLIZZATO A FLUORESCEINA SCHNURER amp ROSSWALL 1982 109 FIGURA 2 31 ACCELERATED SOLVENT EXTRACTOR ii 110 FIGURA 2 32 SCHEMA ESSENZIALE DI UN GS MS ii 111 FIGURA 2 33 GAS CROMATOGRAFO ACCOPPIATO AD UNO SPETTROMETRO DI MASSA 111 FIGURA 2 34 FITOTOSSICIT PETRI CON SEMI IN PRE INCUBAZIONE iii 119 vii Indice delle tabelle TABELLA 1 1 PROPRIET CHIMICO FISICHE 16 IPA DEFINITI PRIORITY 5 9 TABELLA 1 2 CLASSI GRANULOME
32. ATA L AREA CHE HA OSPITATO LA SPERIMENTAZIONE IN SITU i 45 FIGURA 2 6 RAPPRESENTAZIONE DEI DIVERSE ELEMENTI FUNZIONALI DI MEDICAGO SATIVA L APPARATO EPIGEO INFIORESCENZA APPARATO IPOGEO DISPOSIZIONE DI LEGUMI SUL FUSTO DETTAGLIO DI LEGUME SEMI FONTE CENTRO RICERCHE PRODUZIONI ANIMALI i 48 FIGURA 2 7 APPARATO EPIGEO DI VETIVERIA ZIZANIOIDES L ii 51 FIGURA 2 8 APPARATO IPOGEO DI VETIVERIA ZIZANIOIDES L iii 52 FIGURA 2 9 RAPPRESENTAZIONE DEI CONTESTI SPERIMENTALI 55 FIGURA 2 10 CONCENTRAZIONE MG KG SS NEL LOTTO SPERIMENTALE DI MEDICAGO SATIVA L VENGONO DISTINTE LE DUE CONDIZIONI SUOLO SEMINATO E SUOLO INCOLTO VI SONO 3 GRUPPI DI ISTOGRAMMI CHE CORRISPONDONO A To GIALLO E DISTINTI PER SEMINATO VERDE E NON SEMINATO ai 62 FIGURA 2 11 ATTENUAZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DEGLI IPA NEL LOTTO SPERIMENTALE DI MEDICAGO SATIVA L TRA IL TEMPO INIZIALE TO ED IL PRIMO CAMPIONAMENTO 1 DOPO LA SEMINA DELLA PIANTA SI EVIDENZIA LA DISTINZIONE TRA SUOLO COLTIVATO VERDE E SUOLO 63 FIGURA 2 12 CONCENTRAZIONE DI BENZO B K FLUORANTENE E BENZO A PIRENE NEL LOTTO SPERIMENTALE DI VETIVERIA ZIZANIOIDES L CONFRONTATI NEI TRE CAMPIONAMENTI TO T1 T2 E TRA LE CONDIZIONI SPERIMENTA
33. AZOTO TOTALE DISTINTI NELLE DUE CONDIZIONI SPERIMENTALI SUOLO INCOLTO SUOLO CON MEDICAGO SATIVA L SONO STATI REALIZZATI SEI CAMPIONAMENTI A DISTANZA DI UN MESE UNO DALL ALTRO IL PERIODO STATO APRILE SETTEMBRE 2009 81 TABELLA 2 10 CAMPIONI DI ANDREI DIFFERENZIATI SECONDO LE CONDIZIONI L M ESPOSTI A SUOLO CON MEDICAGO SATIVA L L NS ESPOSTI A SUOLO INCOLTO To E ANDREI AL TEMPO INIZIALE TABELLA 2 11 CAMPIONI DI SUOLO DIFFERENZIATI SECONDO LE CONDIZIONI SUOLO COLTIVATO A MEDICAGO SATIVA L CON PRESENZA DI E ANDREI M L SUOLO COLTIVATO A MEDICA IN ASSENZA DI E ANDREI L NS SUOLO INCOLTO CON PRESENZA DI E ANDREI SUOLO AL TEMPO INIZIALE To 92 TABELLA 2 12 LIMITI DI QUANTIFICAZIONE PER GLI IDROCARBURI POLICICLICI AROMATICI ESPRESSI IN TABELLA 2 13 CONCENTRAZIONE DEGLI IPA NEL PUNTO S3 POSTO NEL SITO EX OPP DETERMINATO PER GLI ESPERIMENTI DI BIOACCUMULO SU EISENIA ANDREI 93 TABELLA 2 14 ANDAMENTO DEI PROCESSI DI TRASFORMAZIONE DELLA SOSTANZA ORGANICA S 0 SBARAGLIA amp LUCGCI oa ade 109 TABELLA 2 15 PROGRAMMA UTILIZZATO PER LA DETERMINAZIONE DI PICCHI DEGLI ANALITI MONITORATI 112 viii TABELLA 2 16 IONI OSSERVATI MEDIANTE SPETTROMETRO IN MODALIT SINGLE ION MONITORING T ION TARGET ION GIONFOVAUFINGIONI lia 112 TABELLA 2 17 CONCENT
34. Dr Chiara della Torre per aver condiviso con me ogni attimo di questa lunga avventura per avermi sostenuta aiutata ma in particolar modo per il suo grande cuore Grazie ai Dr Anna Coslovi e Luca di Monte per il supporto scientifico sociale Un sincero riconoscimento va alla Prof ssa Maria De Nobili e a tutto il suo gruppo di ricerca alla Dott ssa Paola Ganis per la sua disponibilit Ringrazio chi con me ha condiviso le nottate e i turbamenti la Dr Giulia Pignolo Infine un ringraziamento che si perde tra le righe di questa tesi va alla mia famiglia e al mio compagno per lo smisurato amore donatomi grazie Dedico questo lavoro ad Alessandro Agnolin 129
35. I fine di verificare i processi degradativi in relazione al tempo si predisposto un calendario di campionamenti per entrambe le specie questi sono stati eseguiti sia sulla parte coltivata sia su quella in assenza di vegetazione Segue una tabella riassuntiva delle condizioni sperimentali e dei tempi di campionamento 55 Tabella 2 1 Sigle date e condizioni del suolo campionato NS suolo incolto S suolo coltivato Sigla Data Condizioni sperimentali suolo campionato Ti 06 2007 S NS T2 09 2008 S NS campionamenti sono stati realizzati effettuando dei prelievi casuali sul sito prelevando 10 aliquote di terreno sia sulla parte coltivata che su quella incolta La profondita di prelievo stata di 0 40 m cercando di mantenere la massima accuratezza possibile campioni compositi per ogni situazione sperimentale sono stati omogeneizzati opportunamente mediante miscelazione sono stati trattati in modo che subissero meno alterazioni possibili Considerando che gli IPA sono sostanze soggette a degradazione questa operazione stata realizzata nel minor tempo possibile campioni raccolti sono stati posti in buste di plastica opportunamente siglate Caudill Turner amp Patterson 2007 2 2 8 Piano delle analisi Al fine di monitorare e caratterizzare il suolo sperimentale sono state eseguite le seguenti analisi Caratterizzazione chimico fisica e Determinazione granulometrica e Determinazione del pH e An
36. LI COLTIVATO VERDE INCOLTO 65 FIGURA 2 13 ATTENUAZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DEGLI IPA NEL LOTTO SPERIMENTALE DI VETIVERIA ZIZANIOIDES L TRA IL TEMPO INIZIALE TO ED IL PRIMO CAMPIONAMENTO T1 DOPO DUE MESI DALLA MESSA A DIMORA DELLA PIANTA SI EVIDENZIA LA DISTINZIONE TRA SUOLO COLTIVATO VERDE SUOLO 66 FIGURA 2 14 CONFRONTO TRA LE REGRESSIONI LINEARI Cic Core IN TERRENI PRELEVATI DA SISTEMI COLTURALI DIVERSI MONIFICATO DA ANDERSON E DOMSCH 1986 68 FIGURA 2 15 RAPPRESENTAZIONE DEI VASI NELLE DIVERSE CONDIZIONI SPERIMENTALI CON LE RISPETTIVE REPLICHE A B C PER CIASCUNA CONDIZIONE SUOLO CONTAMINATO SUOLO INCOLTO 72 FIGURA 2 16 CONCENTRAZIONE DEGLI IPA MG KG SS IN CIASCUNA CONDIZIONE SPERIMENTALE SUOLO SEMINATO VERDE ED INCOLTO MARRONE IN RELAZIONE AL TEMPO To Ta Ts Ts OGNI ISTOGRAMMA RAPPRESENTA IL VALORE MEDIO DI TRE REPLICHE E VIENE INDICATA LA DEVIAZIONE STD FIGURA 2 17 ATTENUAZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DEGLI IPA NEL SUOLO COLTIVATO CON MEDICAGO SATIVA L RELATIVAMENTE AL PERIODO MAGGIO 5 2 09 77 FIGURA 2 18 CONCENTRAZIONE DEGLI IPA NEI TESSUTI DI MEDICAGO SATIVA L VENGONO RIPORTATE LE CONCENTRAZIONI MG KG SS DEL PRIMO CAMPI
37. MOBILIZZANDOLI B INIBIZIONE DEL TRASPORTO PROTEICO C CONFERIMENTO VACUOLARE TRADOTTO DA ITRC 2009 27 FIGURA 1 7 PROCESSI DI RIZODEGRADAZIONE ITRC 2001 29 FIGURA 1 8 MECCANISMI DI FITOESTRAZIONE ITRC 2009 30 FIGURA 1 9 FITODEGRADAZIONE DI CONTAMINANTI ORGANICI ITRC 2001 31 FIGURA 1 10 FITOVOLATILIZZAZIONE DI INQUINANTI ORGANICI ITRC 2001 32 FIGURA 1 11 RAPPRESENTAZIONE DELLE FRAZIONI BIODISPONIBILI E BIOACCESSIBILI DI UN CONTAMINANTE NEL TERRENO SEMPLE DOICK JONES BURAUEL CRAVEN HARMS 2004 36 FIGURA 2 1 PLANIMETRIA GENERALE DEL NUOVO FRENOCOMIO E OSPIZIO PER CRONICI 1903 DI LUDOVICO BRAIDOTTI PROGETTO ORIGINALE COLLEZIONE PRIVATA i 37 FIGURA 2 2 LA CENTRALE TERMICA DEL COMPRENSORIO EX OPP i 38 FIGURA 2 3 L INCENERITORE DEL COMPRENSORIO EX OPP e 39 FIGURA 2 4 MAPPATURA SPECIE ARBOREE i 43 FIGURA 2 5 SITO CONTAMINATO SUDDIVISO PER TIPOLOGIA DI CONTAMINAZIONE IN ROSSO EVIDENZI
38. MPIONE PESO FRESCO g PESO SECCO g Vf Vi Vi 100 TO M1 L M2 L M3 L M1 NL M2 NL M3 NL NS1 L NS2 L NS3 L Per ogni IPA monitorato stato ottenuto dallo strumento il rapporto segnale rumore da cui sono stati calcolati il limite di rilevabilit Limit of detection LOD e il limite di quantificazione Limit of quantification LOQ Nella Tabella 2 11 vengono riportati i valori dei LOD e LOQ per i rispettivi composti Tabella 2 11 Limiti di quantificazione per gli idrocarburi policiclici aromatici espressi in ug kg LOD LOQ Pirene Benzo a antracene Crisene Benzo b k fluorantene Benzo a pirene Indeno 1 2 3 cd pirene Dibenzo ah antracene Benzo ghi perilene Prima di procedere alla discussione dei risultati delle analisi si riportano i valori di contaminazione del suolo in cui sono stati messi a dimora i lombrichi Il suolo della sperimentazione presentava i seguenti livelli di concentrazione per gli otto IPA monitorati 92 Tabella 2 12 Concentrazione degli IPA nel punto S3 posto nel sito ex OPP determinato per gli esperimenti di bioaccumulo su Eisenia andrei Limite ex D Lgs 152 06 Limite 1 A 53 Superamenti limite mg kg ss mg kg ss Tabella 1 A Pirene Crisene Benzo a antracene Benzo b k fluorantene Benzo a pirene Indeno 1 2 3 cd pirene Dibenzo a h antracene Benzo g h i perilene Inoltre stato determinato il pH che riporta un valore di 7 8 e la capacita di scambio cationico c
39. ONAMENTO T1 VERDE CHIARO E DEL SESTO T6 A RITA LR 79 FIGURA 2 19 PESO FRESCO 6 DELLA BIOMASSA VEGETALE NEI SEI CAMPIONAMENTI MAGGIO SETTEMBRE 2009 IL PESO CALCOLATO COME MEDIA TRA LE TRE REPLICHE DI 80 FIGURA 2 20 LUNGHEZZA CM DEGLI APPARATI RADICALI E FOGLIARI DI MEDICAGO SATIVA L 80 FIGURA 2 21 BIOMASSA MICROBICA TOTALE MG C KG SS NELLE DUE CONDIZIONI SPERIMENTALI SUOLO SEMINATO VERDE SUOLO INCOLTO MARRONE DURANTE SEI MESI DI SPERIMENTAZIONE LA BARRA GIALLA CORRISPONDE AL SUOLO INCOLTO AL TEMPO INIZIALE To 82 FIGURA 2 22 RELAZIONE TRA LA BIOMASSA MICROBICA BC NELLE DUE CONDIZIONI SPERIMENTALI SEMINATO NERO NON SEMINATO ROSSO ED IL FATTORE 83 FIGURA 2 23 INDICE DI GERMINAZIONE PERCENTUALE 1656 OSSERVATO NELLE SPECIE L SATIVUM E C SATIVUS VENGONO DISTINTE LE CONDIZIONI IN CUI STATO REALIZZATO IL TEST SUOLO COLTIVATO vi VERDE SUOLO INCOLTO MARRONE STATO ESEGUITO PER SEI CAMPIONAMENTI E AL TEMPO ANE E iii EAN 84 FIGURA 2 24 VASI OSPITANTI EISENIA ANDREI ssesssesssesssesssesssesssesssssssessseessussssessessssessusssseessesssessnesseesseesseeessees 89 FIGURA 2 25 BIOACCUMULO DI IPA IN EISENIA ANDREI ESPOSTA A SUOLO CONTAMINATO COLTIVATO VERDE CON MEDICAGO SATIVA L E SUOLO CONTAMINATO INCOLTO BLU LA B
40. R Wu S amp Xing B 2008 Polyciclic aromatic hydrocarbons in leaves cuticles and inner tissues of six species of trees in urban Beijing Environmental Pollution 151 158 164 Xia H 2004 Ecological rehabilitation and phytoremediation with four grasses in oil shale mined land Chemosphere 54 345 353 127 Yasmin S amp D Souza D 2010 Effects of Pesticides on the Growth and Reproduction of Earthworm A Review Applied and Environmental Soil Science Vol 2010 9 Zerbi G amp Marchiol L 2004 Fitoestrazione di metalli pesanti Contenimento del rischio e relazioni suolo microrganismi pianta Udine Forum Editrice Universitaria Udinese Srl 128 Ringraziamenti Desidero ringraziare tutte le persone che hanno contribuito alla riuscita di questo lavoro Un ringraziamento speciale va alla cooperativa Agricola Monte San Pantaleone che ha co finanziato la borsa del presente Dottorato e ha sempre creduto nel progetto incoraggiandomi ed incitandomi ad andare avanti grazie a tutto lo staff perch davvero senza di loro non ce l avrei mai fatta Ringrazio l Unita di Ricerca in Chimica dell Ambiente e dei Beni Culturali dell Universit degli Studi di Trieste gestita dal Dr Pierluigi Barbieri Un riconoscimento particolate va alla Dr Sabina Licen per la professionalit e la pazienza dedicatami al Dott Pasquale de Ceglie per il sostegno morale Ancora un ringraziamento speciale lo porgo alla
41. RAZIONE SOGLIA DI CONTAMINAZIONE NEL SUOLO E SOTTOSUOLO RIFERITI ALLA SPECIFICA DESTINAZIONE D USO TAB 1 COLONNA A ALLEGATO 5 PARTE IV TITOLO V DEL D LGS CORRE NITTI 114 TABELLA 2 18 SOLUZIONI STANDARD DI IPA UTILIZZATE PER COSTRUIRE LA RETTA DI CALIBRAZIONE WELL INGIONI4 I ilaele 114 TABELLA 2 19 SOLUZIONE USATA PER RECUPERI WELLINGTON 429 15 115 Abbreviazioni ANOVA ARPA ASE B a A B a P B b k F B g h i P Bc BTEX Cp CIGRA CSC CSC CSR D Lgs D M D a h A DOC DPI EEA EPA ET FDA GC MS I 1 2 3 cd P IARC IG ISO ISSS ITRC Kow LAI LD LOD LOQ MISE MISO MISP OPP Analysis of Variance Agenzia per la Protezione dell Ambiente Accelerated Solvent Extraction Benzo a antracene Benzo a pirene Benzo b k fluorantene Benzo g h i perilene Biomass Carbon Benzene toluene etilene xilene Crisene Carbonio microbico Centro di Gestione e Recupero Ambientale Capacita di scambio cationico Concentrazione Soglia di Contaminazione Concentrazione Soglia di Rischio Decreto Legislativo Decreto Ministeriale Dibenzo a h antracene Dissolved Organic Carbon Dispositivi personali di sicurezza European Environmental Agency Environmental Protection Agency Evapotraspirazione Fluoresceina Diacetato Gascromatografia Spettrometria di Massa Indeno 1 2 3 cd pirene International Agency for the Research on Cancer Indice di
42. TRICHE DEL TERRENO SECONDO INTERNATIONAL SOCIETY OF SOIL SCIENCE ISSS E UNITED STATES DEPARTMENT AGRICULTURE 5 20 TABELLA 1 3 CONFRONTO COSTI TRA DIVERSE TECNICHE DI BONIFICA CESCON amp CORAMI 2011 35 TABELLA 2 1 SIGLE DATE E CONDIZIONI DEL SUOLO CAMPIONATO NS SUOLO INCOLTO S SUOLO A ERRARE 56 TABELLA 2 2 LIVELLO DI SCREENING ECOLOGICO NEL SUOLO PER ZN CONCENTRAZIONE LIMITE PER OSSERVARE EVIDENZE DI TOSSICIT SU MEDICAGO 5 58 TABELLA 2 3 FRAZIONI GRANULOMETRICHE CHE CARATTERIZZANO IL SUOLO CONSIDERATO 59 TABELLA 2 4 CONCENTRAZIONI E SUPERAMENTI DEGLI IPA RISPETTO AL LIMITE DI LEGGE D M 471 99 60 TABELLA 2 5 CONCENTRAZIONI MG KG SS E SUPERAMENTI DEGLI IPA NEL SITO 53 RISPETTO AL LIMITE DI LEGGE 69 TABELLA 2 6 SIGLE DATE E CONDIZIONI DEL SUOLO CAMPIONATO NS SUOLO INCOLTO S SUOLO COLTIVATO FER AAA RI RR E RR TION TT 71 TABELLA 2 8 RISULTATI DELLE ANALISI ANOVA A DUE VIE PER FATTORI CONDIZIONE TEMPO E TEMPO CONDIZIONE E LA LORO INTERAZIONE PER CIASCUN IPA CONSIDERATO IN GRASSETTO P VALUE MOSTRANO SIGNIFICATIVIT STATISTICA P lt 0 05 vcccesssssessssesssssesssssesssssessssvsssssesssssssssvesssseeessueesssnesssnees 76 TABELLA 2 9 CARBONIO ORGANICO E
43. V Di Stefano C Ferro V lovino Mirabile 5 2009 Determinazione della distribuzione granulometrica del suolo mediante diffrattometria laser Convegno Nazionale dell Associazione Italiana di Ingegneria Agraria Baker A amp Brooks R 1989 Terrestrial higher plants which hyperaccumulate metallic elements A review of their distribution ecology and phytochemestry Biorecovery 1 81 126 Belsito A Fraticelli A Salisbury F amp Ross C 1991 Chimica Agraria Bologna Ed Zanichelli Benoit Van Aken Paola A Schnoor J L 2010 Phytoremediation of Polychlorinated Biphenyls New Trends and Promises Environ Sci Technol 2010 April 15 44 8 2767 2776 Boitani L Lovari S amp Vigna Taglianti A 2003 Mammalia III Carnivora Artiodactyla Milano Edizioni Calderini de Il sole 24 Ore Bonciarelli U Bonciarelli F 1989 Coltivazioni erbacee Bologna Calderini Edagricole 121 Boni M Collivignarelli C amp Vagliasindi F 2011 Siti Contaminati esperienze negli interventi di risanamento Centro Studi di Ingegneria Sanitaria Ambientale Brady N amp Weil R 2008 The Nature and Properties of Soils 4th edition Pearson International Edition Bremner J amp Jenkinson J 1969 Determination of organic carbon in soil Oxidation by dichromate of organic matter in soil and plant materials J Soil Sci 11 394 402 Briggs G Bromilow R
44. a la distinzione tra suolo coltivato verde e suolo marrone Eccezione viene fatta per Indeno 1 2 3 cd pirene che mostra una maggior riduzione della concentrazione degli IPA nella parte incolta Un fattore determinante per descrivere le dinamiche di degradazione la solubilit dei contaminanti nella fase acquosa del suolo Appare evidente che composti aventi caratteristiche come quelli da noi monitorati sono difficilmente resi disponibili e disciolti nella frazione acquosa Se si confrontano le somme degli IPA totali nel suolo coltivato a Medicago sativa L tra il primo ed il secondo 2 campionamento la riduzione percentuale della contaminazione risulta essere del 71 valori dei singoli IPA monitorati durante il secondo campionamento sia nel suolo coltivato che incolto non mostrano differenze tra le condizioni tutti gli otto congeneri sono scesi sensibilmente sotto il limite di legge Come stato discusso nel capitolo introduttivo il contributo della componente microbica riveste un ruolo fondamentale nella degradazione dei contaminanti organici nel suolo 63 La maggior riduzione degli IPA in presenza di pianta ci fa supporre che questa sia in grado di migliorare qualitativamente il suolo e indurre processi degradativi Le analisi effettuate per la determinazione della biomassa microbica totale cfr Appendice A 3 1 Bc biomass carbon eseguite ad ottobre 2008 espresso in ug di C per g di suolo secco che confrontano
45. a organica nel suolo fondamentale per la ripartizione e la biodisponibilit dei contaminanti nel suolo Forma elementare del carbonio La forma elementare del carbonio include carbone da legna combusta fuliggine grafite Nei terreni le fonti primarie di carbonio elementare provengono da prodotti di combustione incompleta di materia organica fonti geologiche o da dispersione durante operazioni di estrazione Forma inorganica del carbonio La forma inorganica del carbonio deriva da fonti geologiche ed presente nei suoli e sedimenti in genere sottoforma di carbonati Le due forme di carbonio inorganico pi presenti nel terreno e nei sedimenti sono la calcite CaCO3 e la dolomite CaMg C03 vi 21 presenza anche di altre forme a seconda del luogo di formazione La calcite e la dolomite presenti nei suoli e nei sedimenti possono anche provenire da fonte antropogenica poich risultano da alcune pratiche agricole es calcinazione Forma organica del carbonio Nei suoli e nei sedimenti vi una grande variet di forme di carbonio organico che vanno da materiali appena depositati es materiale vegetale di forme diverse a materiale altamente decomposto come l humus Un altra forma di carbonio organico deriva da immissioni da attivit antropiche Il rilascio di contaminanti nell ambiente aumenta il contenuto totale di carbonio presente nei suoli e nei sedimenti Alcuni siti contaminati possono contenere una signi
46. ace a qualsiasi concentrazione di Zn valutata nelle studio da loro condotto 5 10 20 40 50 ppm ad un pH del suolo utilizzato di 7 2 Chhotu amp Fulekar 2008 Esclusi problemi di tossicit per le piante si provveduto a caratterizzare ulteriormente il terreno per valutare in modo approfondito la sua idoneit alla messa a dimora delle specie scelte In base al triangolo tessiturale de United States Department of Agriculture USDA il terreno risulta essere Franco 58 Tabella 2 3 Frazioni granulometriche che caratterizzano il suolo considerato Classi diametriche Dimensione um Frazione Sabbia grossa Sabbia fine Limo grosso Limo fine Argilla Il pH del suolo stato misurato in tre periodi diversi maggio luglio e ottobre dell anno 2008 dando esiti non dissimili 7 7 7 5 7 9 Essendo il territorio triestino caratterizzato dalla presenza di un importante componente calcarea il pH tendenzialmente alcalino Il calcare sciogliendosi mette in soluzione calcio e bicarbonato che esercitano un effetto tampone rispetto a piogge acide che depauperano il suolo dai nutrienti La concentrazione di fosforo assimilabile il cui dato stato acquisito da uno studio effettuato in parallelo a questo della Torre 2009 0 06 g kg Questo valore ci fornisce un indicazione della concentrazione dell elemento disponibile per le piante Ad un pH che oscilla tra 7 5 e 7 9 come quello stimato nel suolo sperimentale
47. adicali e fogliari di Medicago sativa L l allungamento dell apparato radicale prosegue fino al mese di luglio per poi rimaner costante il mese di agosto e settembre la parte epigea registra maggior sviluppo negli ultimi due mesi di sperimentazione agosto settembre 80 Fattori che influenzano lo sviluppo vegetativo di Medicago sativa L sono la densita di semina e la profondit del suolo Il vaso impiegato per la coltivazione delle piante pu aver avuto un effetto limitante sulla crescita considerati i 20 cm di profondit disponibili per la sviluppo radicale 2 3 5 4 Carbonio organico Il contenuto di carbonio organico Corg influenzato dalla vegetazione e dalla gestione che il suolo ha avuto Il carbonio organico relativo alla biomassa microbica Cmic generalmente 1 3 del Corg totale Nannipieri amp Benedetti 2003 Le variazioni di carbonio organico G L 11 t 1 3632 p 0 2001 e di azoto totale G L 11 t 1 2131 p 0 2505 sulla base del t Student non sono state significative sia sulla base del tempo che sulla base delle condizioni sperimentali Tabella 2 8 Carbonio organico e azoto totale distinti nelle due condizioni sperimentali suolo incolto suolo con Medicago sativa L Sono stati realizzati sei campionamenti a distanza di un mese uno dall altro il periodo stato aprile settembre 2009 Terreno incolto Terreno con Medicago sativa L cC N C N medio dev std medio dev std medi
48. ali indagini emersero delle criticit legate a concentrazioni di elementi chimici e composti superiori ai limiti imposti dalla colonna A della tabella 1 del D M 471 99 in relazione ai suoli ad uso verde pubblico privato e residenziale cadmio nichel piombo rame zinco e diossine Luchesi 2004 dati riportati nel lavoro dell Ing Luchesi hanno spinto il Comune di Trieste a procedere alla notifica ai soggetti previsti conformemente a quanto disposto dall art 7 del D M 471 99 Notifica di pericolo di inquinamento e interventi di messa in sicurezza d emergenza A seguito di questa notifica l area stata messa in sicurezza recintandone i confini AI fine di approfondire le problematicit che interessano il sito emerse dal Piano di caratterizzazione dell area adiacente il cantiere per la realizzazione dei lavori di 39 dd ristrutturazione dell ex Pad B del dismesso ospedale per lungodegenti E Gregoretti Luchesi 2004 sono state realizzate le seguenti indagini e Indagini Ambientali Preliminari ai sensi del D M 471 99 nell area del comprensorio ex OPP di S Giovanni Trieste Geosyntech 2005 e Indagine Ambientale Preliminare di completamento nell area di propriet provinciale situata nel comprensorio ex OPP di S Giovanni CIGRA 2006 e Piano di Caratterizzazione Ambientale per adeguamento al D Lgs 152 06 per l area di propriet della Provincia di Trieste situata nel comprensorio
49. alisi chimiche degli inquinanti organici IPA e Water Holding Capacity WHC per determinare la capacit di ritenzione idrica e Carbonio organico ed azoto totale per la composizione della sostanza organica presente nel suolo e il suo grado di variabilit 56 Analisi microbiche e Determinazione della biomassa microbica totale e Determinazione delle attivit enzimatiche 2 2 9 Risultati Come visto nei capitoli precedenti la pratica del fitorimedio caratterizzata da sito specificit quindi l applicazione e le prestazioni possono variare ampiamente in base ai parametri quali la contaminazione del suolo la vegetazione presente il tipo di suolo 2 2 9 1 Caratterizzazione del sito sperimentale Per valutare la messa a dimora delle piante sono state raccolte alcune ulteriori informazioni sul suolo logisticamente idoneo per poter avviare la sperimentazione in campo Sono stati valutati i dati riguardanti il contenuto dei metalli presenti nel terreno forniti dalla caratterizzazione preliminare realizzata all interno del sito contaminato CIGRA 2006 riferiti al D M 471 99 per verificare se vi potessero esser fenomeni di tossicit sui vegetali In particolare i campionamenti fatti nel lotto OPP5 tra 0 50 e 0 70 m dal p c riportano superamenti per due specifici metalli stagno e zinco L US Environmental Protection Agency fornisce dei riferimenti riguardo i livelli di tossicit per zinco nei confr
50. alizzato in GC MS La purificazione dei campioni di piante differisce per la colonna di purificazione il mezzo impiegato stato 1 g di Florisil 60 100 smesh Holoubek et al 2000 La Florisil stata precedentemente trattata per 4 ore a 140 C Il solvente e le modalit di eluizione sono analoghe al trattamento dei terreni Anche l eluato raccolto stato preparato per l analisi in GC MS come precedentemente descritto A 4 5 Preparazione dei campioni di Eisenia andrei I lombrichi sono stati attentamente prelevati dal suolo contaminato posti in becker puliti e lavati con acqua demineralizzata in fine pesati In seguito sono stati posti in contenitori di plastica con della carta da filtro umida per 72 ore al fine di spurgarli dai contenuti di terra Segue la procedura di preparazione dei campioni lombrichi spurgati sono stati essiccati in stufa per 48 ore a 40 C stato usato tutto il peso secco del campione per l analisi in GC MS Il campione secco stato posto in mortaio e frantumato stata aggiunta una quantit di sodio solfato anidro Na2SO in rapporto 1 1 in peso con i lombrichi per disidratarli stato posto su di un pezzo di carta da filtro ripesato e chiuso meticolosamente Il campione cos preparato stato introdotto nell apposita cartuccia ASE Sono stati aggiunti 100 pl della soluzione IPA D Wellington L429 IS 1 2 ug ml A fine estrazione si recuperano in media 120 ml di soluzione Questi ve
51. appolate nella sostanza organica o di matrici con strutture molte porose come nel caso del biochar che intrappola contaminanti al suo interno chiaro che una sostanza pu venir degradata da microrganismi o da piante solo se accessibile e disponibile Semple Doick Jones Burauel Craven amp Harms 2004 36 2 Casi sperimentali 2 1 L area di studio L area di studio localizzata in Friuli Venezia Giulia nella citta di Trieste E inserita all interno di un vasto ed articolato complesso sia dal punto di vista territoriale che culturale E posta tra le mura di un comprensorio che fino al 1971 costituiva il magnifico frenocomio civico triestino Provincia di Trieste 2008 un manicomio studiato per ospitare complessivamente 700 persone le quali riportavano deficit psicologici che venivano ritenuti tali per i canoni dell epoca di diversa natura 2 1 1 Inquadramento storico Gli anni settanta rappresentano un punto di svolta radicale per il mondo della psichiatria svolta che coinvolge tutte le associazioni sanitarie a livello mondiale E il dott Franco Basaglia che pone fine al vecchio sistema manicomiale e con la legge 180 del 1978 destituisce queste strutture aprendone le porte verso le citt TAJ Tae 8 8 Figura 2 1 Planimetria generale del nuovo frenocomio e ospizio per cronici 1903 di Ludovico Braidotti Progetto originale collezione privata lavori di costruzione del parco
52. are completamente i contaminanti producendo anidride carbonica ed acqua ITRC 2009 In questo contesto vengono studiate anche piante transgeniche e batteri associati ad esse in 31 particolare per trattare contaminanti refrattari alla degradazione Benoit Van Aken Paola amp Schnoor 2010 L impiego di piante transgeniche nelle bonifiche e batteri ad esse associati richiede serie valutazioni di rischio eventuali precauzioni e quadri normativi e considerazioni d opportunit preliminari all applicazione sul campo in particolare per evitare il rischio di un trasferimento orizzontale indesiderato di geni a piante selvatiche o coltivate Miller 1997 1 10 2 6 Fitovolatilizzazione La fitovolatilizzazione un meccanismo che interessa sia contaminanti organici che inorganici contaminanti presenti nel suolo devo esser disponibili per la pianta la rizosfera ha un ruolo chiave nella modifica dei diversi composti prima della captazione Una volta dentro la pianta l agente inquinante traslocato attraverso lo xilema nelle foglie dove viene rilasciato in atmosfera attraverso il processo di traspirazione Un sistema molto studiato l uso dei pioppi per la fitovolatilizzazione di tricloroetilene TCE o prodotti di degradazione di questo Sono stati condotti studi anche sulle piante di tabacco modificate geneticamente per esser in grado di prelevare alte concentrazioni di metil mercurio ITRC 2001 Legenda
53. aso ed una minima quantit in superficie Dopo pochi minuti i lombrichi si sono introdotti nel sottosuolo sia nei vasi seminati che in quelli in assenza di piante Si deciso di interrompere la sperimentazione dopo otto settimane dalla messa a dimora dei lombrichi Il tempo stato ritenuto sufficiente per poter osservare fenomeni di bioaccumulo sulla base della consultazione di dati di letteratura considerati ed in considerazione delle esigenze di crescita di Medicago sativa L Per questa sperimentazione ci si avvalsi della collaborazione dell Unit di Ricerca della Prof ssa Maria De Nobili operante nel Dipartimento di Scienze Agrarie ed Ambientali dell Universit degli Studi di Udine 2 4 2 4 Piano di analisi AI termine della sperimentazione sono state eseguite le seguenti analisi e Determinazione degli IPA nei lombrichi a dimora in suolo coltivato e non coltivato L M L NS e Determinazione degli IPA nel suolo per la condizione coltivato e incolto NS L NS NL M L M NL Inoltre sono stati registrati i parametri biometrici di Medicago sativa L e Eisenia andrei 90 2 4 3 Risultati La finalita di questo studio stata valutare il trasferimento dei contaminanti agli organismi viventi impiegando un animale facilmente allevabile e reperibile commercialmente che tipicamente si nutre ingerendo il suolo il lombrico risultati che seguono mostrano dati interessanti che hanno permesso di fare alcune considerazioni
54. asportati attraverso il floema in tutta la pianta Il trasporto delle sostanze verso l alto ad opera dello xilema e verso il basso attraverso il floema viene definito traslocazione meccanismo che dipende dalla colonna d acqua continua che presente in tutta a pianta Ognuno di questi processi biologici pu contribuire al risanamento di ambienti alterati o al contenimento dei contaminanti Figura 1 2 Processi fisiologici attuati dalla pianta tradotto da ITRC 2009 1 7 Nutrizione inorganica tredici nutrienti inorganici essenziali N P K Ca Mg S Fe Cl Zn Mn Cu B e Mo sono prelevati dal sistema radicale sotto forma di sostanze disciolte nella frazione umida del suolo Questi elementi sono indispensabili per far crescere le piante farle sviluppare e permetterne la riproduzione Gli elementi sopraelencati vengono immessi nella pianta in modo passivo attraverso la traspirazione o in modo attivo attraverso il proteine di trasporto associate alla membrana delle radici 14 Arrivati all interno del sistema radicale i nutrienti disciolti possono venir trasportati in tutto il resto della pianta attraverso il sistema vascolare xilema Vi sono altri nutrienti non essenziali che se presenti nel suolo a concentrazioni superiori a determinate soglie vengono considerati come contaminanti sali Pb Cd As etc e questi possono ugualmente venir assorbiti dalla piante anche in questo caso il processo di assorbiment
55. bbia fine 0 25e0 10 Sabbia molto fine 0 10 e 0 05 Limo 0 02 e 0 002 Limo 0 05 e 0 002 Argilla 0 002 e 0 Argilla 0 002 e 0 1 10 1 4 La capacit di ritenzione idrica Water Holding Capacity La Water Holding Capacity WHC la capacit di un suolo di trattenere l acqua Questo parametro dipende da alcune caratteristiche del suolo tra cui la tessitura e il contenuto di sostanza organica Un suolo con una componente argillosa elevata avr una maggiore capacit di trattenere l acqua rispetto ad un terreno sabbioso Come dicevamo anche la sostanza organica pu influenzare la WHC con l aumentare di questa componente aumenter la capacit del suolo di trattenere l acqua 20 1 10 1 5 Il carbonio organico e l azoto totale contenuto di carbonio organico nel suolo in stretta relazione con quello della sostanza organica anche se la composizione di quest ultima presenta un elevato grado di variabilit Bremner amp Jenkinson 1969 La sostanza organica mediante le sue componenti umiche in grado di influire sulla capacit di scambio cationico come precedentemente descritto per tale motivo la determinazione del carbonio organico costituisce una delle analisi di maggior interesse dal punto di vista agronomico Violante 2000 1 10 1 6 Le forme del carbonio nei suoli Nei suoli il carbonio pu presentarsi in tre forme base e elementare e inorganico 9 organico La qualit della materi
56. bile una procedura che consenta il calcolo complessivo delle spese ma ampiamente riconosciuto che l impiego del fitorimedio possa permettere un risparmio notevole rispetto alle tecniche tradizionali costi complessivi di un trattamento comprendono e costi di progettazione caratterizzazione del sito progetto dell opera studi pilota e test di laboratorio e costi di pretrattamento costruzione di infrastrutture e servizi necessari recinzioni etc 34 e costi di piantumazione e semina e costo di esercizio manutenzione del verde controllo delle qualit del suolo monitoraggio della chimica del suolo e dell evoluzione nel tempo della contaminazione e costi di gestione e costi di smaltimento dei prodotti di scarto Un confronto tra diverse pratiche di bonifica viene mostrato di seguito Tabella 1 3 Confronto costi tra diverse tecniche di bonifica Cescon amp Corami 2011 Trattamento Costo Fitorimedio 30 130 euro m3 Bioventing 45 75 euro t Elettrocinesi 250 750 euro t Soil washing 146 5 euro m3 Desorbimento termico 600 euro t La scelta di adottare il fitorimedio come pratica di bonifica non per da ricondurre solo a questioni economiche essa sicuramente da considerare tra le possibilit ma possiede dei limiti non risulta infatti adatta a tutti i casi di contaminazione del suolo ad esempio in considerazione della fitotossicit di alcune concentrazioni di inquinanti 1 11 Biodispo
57. boree i 42 2 2 Rizodegradazione di IPA in situ impiegando Medicago sativa L e Vetiveria zizanioides L 44 2 2 ACriterigiscelta asoc tec ee ana 45 22 2 Scelta d lsito 45 2253 le specie selezionate wok e eA ai 46 2 244 8 a 53 D225 vee oes Gata Sees deutch Tate vedo due 53 2 2 6 Lavorazioni agricoles nr natia tela alal ata 54 2 2 7 Piano di campionamento nels Messeenes 55 2 28 Piano delle analisi rea Rae 56 2 29 Risultati anali eolie 57 2 3 Rizodegradazione di Idrocarburi Policiclici Aromatici in serra ssscccssssssssseeeccccccesssseeeecceceessseeenees 69 23A Piano sperimentale 70 2 3 2 Piano di campionamento ii 71 2 3 3 Allestimento della serra sperimentale i 72 2 3 4 Piano delle analisi na s sita gra he Lin ie 72 28 5 Risultati 73 2 4 Bioaccumulo di IPA 3 85 24 1 ice 86 2 4 2 Allestimento della sperimentazione 87 24 3 na 91 1 98 APPENDICE A MATERIALI E METODI 100 A 1 Campionamento del suolo cir 100 2 Caratterizzazione chimico fisica del suolo c
58. ca e C organico totale considerato un indicatore dell attivit biologica e dell accumulo di carbonio organico nel terreno Elliot 1997 Cg TOC Cs carbonio derivante dai microrganismi del suolo calcolato in appendice A 3 1 TOC carbonio organico totale A 3 3 Rapporto C N II rapporto carbonio azoto spesso considerato un indice per valutare il processo di decomposizione dei residui colturali Il suo valore varia da 13 a 20 nei raccolti di legumi 40 per le colture da mais 80 per paglia e cereali stato dimostrato che pu raggiungere valori fino a 500 800 per la segatura Considerata la composizione dei residui delle piante risulta che parte del carbonio e azoto vengono spesi nei cicli di questi elementi Una considerevole quantit di N e una parte di C viene liberata ed incorporata nelle cellule dei microrganismi parte di questa quantit viene destinata alla formazione di humus La maggior parte dei terreni ha un rapporto C N che cade nel range che va da 10 a 15 in questo caso la decomposizione della materia organica in equilibrio con la sintesi e l accumulo della sostanza organica Come detto precedentemente parte del C organico ed una quantit sostanziale di N organico vengono sequestrati dalle molecole umiche quindi si ritiene generalmente che il rapporto C N diminuir con l aumento o la frequenza del processo di umificazione e si considera che il rapporto C N tra 10 e 15 spesso considerato essere una caratte
59. cago sativa L tutti i congeneri eccetto Pirene e Benzo a antracene si presentavano sopra il limite di legge Si suppone che l impianto di irrigazione a pioggia entrato in azione solo dopo il secondo mese di sperimentazione abbia dilavato i contaminanti prima adesi nella foglie trasferendoli in parte nel suolo Questo spiegherebbe anche i valori insoliti ottenuti dalle analisi sul suolo che registrano un anomalia nei vasi coltivati con Medicago sativa L evidenziando un trasferimento di contaminazione dal comparto atmosferico al suolo e la necessit di controllare le concentrazioni degli IPA nell aria Si sono attivate collaborazioni con l Universit di Udine Prof Luca Marchiol per la valutazione dell intercettazione di IPA aerodispersi da parte di specie vegetali impiegate nel verde pubblico Per questo studio la media complessiva dell attenuazione della concentrazione sulle foglie tra primo e sesto campionamento per tutti i congeneri del 97 78 2 ed 2 0 E 1 5 1 0 0 5 0 0 9 wx w N N Va D 9 x DI 2 Qe N L Figura 2 18 Concentrazione degli IPA nei tessuti di Medicago sativa L Vengono riportate le concentrazioni mg kg ss del primo campionamento T1 verde chiaro e del sesto T6 verde scuro stato applicato il Test t Student alle medie dei campioni nei due tempi La riduzione di tutti i congeneri risultata essere statisticamente significativa t 6 3796 G L 14 p 000 2
60. campioni di terreno provenienti dalla sperimentazione in serra sono stati trattati per la determinazione della biomassa microbica lo stesso giorno del campionamento Il carbonio della biomassa microbica Cmic stato misurato con il metodo della fumigazione estrazione Alef amp Nannipieri 1995 II metodo si basa sul principio che i vapori del fumigante in questo caso il cloroformio CHCI3 provocano la lisi in seguito alla morte delle cellule microbiche ed il conseguente rilascio del contenuto citoplasmatico AI fine di stabilizzare le comunit microbiche presenti nel suolo fresco i campioni sono stati pre incubati per una settimana in condizioni standard 50 della capacit di ritenzione idrica WHC a 25 C Per far ci si dovuto prima procedere alla determinazione della WHC e del contenuto di umidit al momento del prelievo Al termine del suddetto periodo di acclimatamento sono stati pesati 30 g di terreno per campione aggiustati al 50 della WHC ed introdotti in un essiccatore Alla base sono stati posti dei becker contenenti 50 ml di CHCI e qualche pallina di vetro Per garantire l umidit stato posto all interno dell essiccatore un becker con dell acqua Si creato un ambiente saturo di CHCI con l impiego di una pompa del vuoto Dopo che il CHCI ha iniziato a bollire 106 si lasciato funzionare la pompa ancora per qualche minuto si chiuso il sistema e quindi seguita l incubazione pe
61. cerogenicit anelli IPA g mol ug l atm Log Koc IARC 1983 totali Benzo a pirene 6 06 5 74 Dibenzo a h antracene 7 6 86 6 52 Benzo a antracene 5 63 5 30 Benzo b fluorantene 6 04 5 74 Benzo k fluorantene Crisene 5 63 5 30 Indeno 1 2 3 cd pirene 6 58 6 20 Benzo g h i perilene 6 78 6 20 Antracene 4 5 4 15 Acenaftene 3 98 3 66 Acenaftilene 4 07 3 40 Fluorantene 4 90 4 58 Fluorene 4 18 3 86 Naftalene 3 37 Fenantrene 4 46 4 15 Pirene 4 88 4 58 NC non cancerogeno 1 cancerogeno per luomo 2A cancerogeno probabile per l uomo 2B cancerogeno possibile per l uomo Nelle matrici ambientali gli IPA sono generalmente rinvenuti in miscela e mai come composti singoli Ci rende complessa l individuazione delle conseguenze sulle salute essendo possibile a causa di effetti sinergici che la tossicit della miscela risulti maggiore rispetto alla somma delle tossicit dei singoli composti Numerose sono le forme che caratterizzano gli IPA con propriet chimico tossicologiche diverse L International Agency for Research on Cancer IARC ne riconosce e classifica 16 con possibili e probabili caratteristiche cancerogene verso l uomo e tra questi il Benzo a pirene l unico classificato come cancerogeno per luomo con effetti dimostrati IARC 1983 principali effetti vengono riscontrati sull apparato urinario respiratorio digestivo e sulla pelle sia in seguito ad esposizione
62. cronica che accidentale Naftalene Antracene Fenantrene Acenaftene Acenaftilene Fluorene as Crisene A Benzo a antracene 8 Dibenzo a h antracene pe lt Gi pirene foal too Benzo k fluorantene Benzo b fluorantene Benzo g h i perilene Figura 1 1 Strutture dei 16 IPA considerati come priority pollutants dall EPA Durante questo studio sono stati impiegati metodi consolidati per la determinazione degli IPA impiegando il sistema di Gas Cromatografia accoppiato ad uno Spettrometro di Massa a seguito di estrazione con Accelerated Solvent Extractor Si deciso di monitorare solo gli IPA pi pesanti normati nel D Lgs 152 2006 per i quali vi sono indicazioni di maggiore tossicit caratterizzati dall avere da quattro a sei anelli benzenici Alle analisi chimiche strumentali si inoltre deciso di affiancare un saggio di fitotossicit con la finalit di ottenere una valutazione degli effetti sulla germinazione delle piante dell insieme dei contaminanti idrosolubili presenti nei campioni di suolo utilizzando il test UNICHIM 2003 metodi impiegati per la determinazione di questi inquinanti nelle diverse matrici osservate e il saggio per la valutazione dell inibizione della germinazione vengono descritti in 2 4 3 Appendice A 10 1 5 Introduzione alle pratiche di bonifica Le pratiche di bonifica di suoli contaminati sono numerose ed affrontano il problema della decontaminazione c
63. csssccccsssccccsssecccsssecccssscccccsecccecsececessecececsecesecsesesaceesess 101 2 1 Determinazione del grado di reazione pH i 102 A 2 2 Capacit di scambio Cationica CSC 102 A 2 3 Determinazione della granulometria E E Eras 102 A 2 4 Determinazione del contenuto di umidit 103 A 2 5 Determinazione della capacit di ritenzione idrica Water Holding Capacity 103 A 2 6 Determinazione del carbonio organico e dell azoto con analizzatore elementare 104 2 7 Valutazione del contenuto di sostanza 8 105 A 3 Analisi microbiche del 106 A 3 1 Determinazione della biomassa MIcrobica ii 106 A 3 2 Quoziente MICFODICO m np rrrnaliehone inline sto alinea 108 A33 Rapporto C N utile ae A E i e 108 A 3 4 Determinazione dell attivit enzimatica totale i 109 A 4 Determinazione degli idrocarburi policiclici aromatici sssssseeeeccccccsssssseeeccccceassseeeee
64. di affrontare la problematica del risanamento in un ottica interdisciplinare che sappia interconnettere le molteplici competenze al fine di poter praticare la miglior scelta possibile 1 3 Evoluzione della normativa a tutela del suolo Il continuo dilagare di situazioni di criticit ha spinto le autorit competenti a varare delle norme specifiche in materia di gestione di siti contaminati L Italia si dotata col D Lgs del 15 febbraio 1997 n 22 Decreto Ronchi di specifiche leggi sul tema dei rifiuti all articolo 17 si stabilivano i criteri generali per gestire in modo organico la criticit della bonifica dei siti contaminati Gli approcci tecnici vengono affrontati dal D M n 471 del 25 ottobre 1999 Regolamento recante criteri procedure e modalit per la messa in sicurezza la bonifica e il ripristino ambientale dei siti contaminati D M 471 99 ha stabilito termini come sito potenzialmente inquinato sito inquinato ripristino ambientale messa in sicurezza messa in sicurezza permanente inoltre ha determinato dei livelli di contaminazione delle sostanze inquinanti e fornito delle indicazioni riguardo il campionamento la conservazione del campione e il compimento delle analisi AI contempo sono state date delle linee guida per la stesura di progetti secondo tre livelli di approfondimento tecnico e piano di caratterizzazione e progetto preliminare progetto definitivo Non poche sono state le difficolt incontra
65. disciplinare dove diverse competenze biologiche chimiche agronomiche gestionali etc scelgono di compartecipare ai fini di una progettazione il pi esaustiva possibile e di portare a soluzione i processi di mitigazione della contaminazione e di rinaturalizzazione In particolare per quel che riguarda interventi sul sito di San Giovanni ex OPP si ritiene utile implementare lo studio iniziato con degli approfondimenti rispetto al territorio appare necessaria una elaborazione floristica del sito la quale potrebbe far emergere o comprendere le modalit di soluzione del problema identificando specie gi note in letteratura per le loro capacit nella fitobonifica In questo contesto appare necessaria un interlocuzione con legislatori in campo ambientale e amministratori pubblici ai fini di identificare percorsi istituzionali per poter promuovere tecniche di bonifica e messa in sicurezza sostenibili come quelle proposte dal fitorimedio 99 Appendice A Materiali e metodi Il presente capitolo riporta le metodiche ed i materiali impiegati per la realizzazione delle analisi citate nei capitoli precedenti Notevole stato lo scambio di conoscenza multidisciplinare per migliorare la comprensione dei risultati ottenuti 1 Campionamento del suolo Il campionamento del suolo avvenuto in due contesti distinti in situ ed in serra Per la raccolta del materiale in situ ci si avvalsi di un carotatore manuale in acciaio i
66. dizioni sperimentali suolo seminato verde suolo incolto marrone durante i sei mesi di sperimentazione La barra gialla corrisponde al suolo incolto al tempo iniziale To L indice di correlazione Rho di Spearman mostra che la B diminuisce significativamente con l avanzare del tempo sia per la condizione di suolo seminato Rho 593 Sig 2 code 046 N 18 che per la condizione di suolo non seminato Rho 835 Sig 2 code 000 N 21 La correlazione significativa al livello 0 01 2 code 82 Dall osservazione della Figura 2 22 non si nota un andamento regolare nei vasi con pianta comunque possibile osservare l influenza positiva di Medicago sativa L rispetto alla popolazione microbica probabile che anche in questo caso l impianto di irrigazione abbia penalizzato il sistema suolo Si nota che la brusca diminuzione corrisponde dopo il terzo campionamento con l entrata in funzione dell impianto Eventi di ristagno possono aver gravato sulla sopravvivenza della componente microbica influendo su fenomeni di riduzione del contenuto 5 E Q a seminato e incolto tempo 1 2 3 4 5 6 Figura 2 22 Relazione tra la biomassa microbica Bc nelle due condizioni sperimentali seminato nero non seminato rosso ed il fattore tempo 2 3 5 6 Fitotossicit Il test di fitotossicit stato realizzato ad ogni campionamento per complementare le
67. e foraggere la pi coltivata nelle zone a clima temperato nel mondo la superficie coltivata a medica supera i 30 milioni di ettari Gli aspetti positivi di questa pianta sono diversi e tutti volti a consentire la diffusione su ampie superfici del territorio mondiale fra cui e aumento del contenuto di sostanza organica nel suolo e arricchimento dell azoto fissato nel suolo ad opera dei batteri simbionti 9 aumento dell attivit microbica del terreno e miglioramento delle caratteristiche chimico fisiche del suolo ad opera dell apparato radicale Bonciarelli amp Bonciarelli 1989 47 Caratteri morfologici L erba medica una pianta perenne con un apparato radicale di tipo fittonante molto robusto e profondo In condizioni di terreno sciolto e caratterizzato da buona umidita raggiunge i 3 4 m di profondita Le foglie sono alterne trifogliate con margine seghettato e apice acuminato La prima foglia dopo i cotiledoni di forma cordata Il fusto cavo e ramificato raggiunge un altezza di 80 100 cm E presente una corona basale dove si accumula parte delle sostanze di riserva e dalla quale si originano gemme che Figura 2 6 Rappresentazione daranno nuovi steli Il portamento della pianta eretto o dei diverse elementi funzionali di Medicago sativa L apparato semieretto epigeo infiorescenza apparato i e ipogeo disposizione di legumi fiori sono zigomorfi riuniti in racemi di c
68. e hanno portato ad esiti positivi Una delle strade percorribili in futuro potrebbe esser la realizzazione di un impianto a rotazione colturale che come dimostrato potrebbe migliorare la qualit del suolo in termini chimico fisici Inoltre scegliendo essenze vegetali di spiccato interesse estetico l ambiente potrebbe migliorare anche sotto il profilo paesaggistico 68 2 3 Rizodegradazione di Idrocarburi Policiclici Aromatici in serra Dopo i risultati delle sperimentazioni in campo su terreni moderatamente contaminati si orientata la sperimentazione verso il trattamento di suoli con contaminazione da IPA piu elevate in serra al fine di operare in condizioni maggiormente controllate Volevamo monitorare con maggiore dettaglio parametri ambientali come la temperatura l umidit e l irrigazione Si identificata un area che avesse condizioni di contaminazione adeguati per gli obiettivi prefissati concentrazioni che mostrano superare il limite di legge in modo significativo per alcuni IPA Tabella 2 5 Tabella 2 5 Concentrazioni mg kg ss e superamenti degli IPA nel sito S3 rispetto al limite di legge D Lgs 152 06 CSC ex D Lgs 152 06 Limite 1 A Conc S3 mg kg ss mg kg ss Conc CSC Pirene Crisene Benzo a antracene Benzo b k fluorantene Benzo a pirene Indeno 1 2 3 cd pirene Dibenzo a h antracene Benzo g h i perilene L area identificata collocata logisticamente in una posizione difficile dove
69. e in modo significativo l idrologia locale La fitoidraulica la capacit delle piante di evapotraspirare le fonti d acqua superficiali e sotterranee La migrazione dell acqua dalla superficie verso gli strati pi profondi pu essere limitata dalla capacit delle piante di intercettare le acque attraverso l apparato radicale Figura 1 5 Se le acque riescono ad infiltrarsi negli strati profondi del suolo possibile che avvengano fenomeni di percolazione di contaminanti con conseguente contaminazione delle acque sotterranee Il tasso di riempimento delle falde non dipende solo dalla profondit raggiunta dagli apparati radicali delle piante ma anche dalle caratteristiche del suolo Alberi ampiamente impiegati per questa pratica di fitorimedio sono pioppi e salici EPA Division of Water Quality 2009 25 Figura 1 5 Processi idraulici ad opera delle piante ITRC 2009 1 10 2 2 Fitostabilizzazione La fitostabilizzazione viene definita come la capacita di ridurre la mobilita dei contaminanti e prevenirne la migrazione nel suolo acqua ed aria attraverso i seguenti meccanismi e Complessazione fitochimica nella zona radicale prodotti fitochimici possono venir essudati nella rizosfera consentendo l immobilizzazione o la precipitazione dei contaminanti nella zona radicale Questo meccanismo pu ridurre la frazione disponibile dei contaminanti Figura 1 6 meccanismo A e Inibizione del trasporto proteico nelle c
70. e madre Diacetato di Fluoresceina avente una concentrazione di 10 ug ml Le Falcon sono state poste in centrifuga a temperatura costante di 24 C a 70 rpm revolution per minute per un tempo complessivo di 2 ore Al termine dell incubazione la reazione viene bloccata con l aggiunta di acetone e dopo centrifugazione a 4000 rpm per 5 minuti si misura allo spettrofluorimetro la densit ottica del surnatante a 490nm 109 A 4 Determinazione degli idrocarburi policiclici aromatici A 4 1 Strumenti usati La determinazione del contenuto di IPA nelle varie matrici suolo vegetali e lombrichi avviene in due passaggi e estrazione degli IPA dalla matrice mediante estrazione accelerata con solventi e analisi dell estratto in gascromatografia accoppiata a uno spettrometro di massa detector Figura 2 31 Accelerated Solvent Extractor L estrazione degli IPA dai campioni viene effettuata con un Accelerated Solvent Extractor Dionex ASE 100 Il solvente estraente utilizzato per tutti i campioni stato una miscela 1 1 di diclorometano 2612 e acetone C3Hg0O Lo strumento opera ad elevati livelli di pressione e temperatura condizioni nelle quali viene incrementato il contatto fra fase liquida e matrice ed ottimizzate le prestazioni estrattive L impiego di questa macchina per ottenere l estratto consente di utilizzare quantitativi di gran lunga inferiori di solventi a differenza di altre tecniche es sonicazi
71. ecceeeassseeeeees 110 ie 110 A 4 2 CONTAMINANT MONILOLATL 113 A 43Silanizzazione vetreria coxa deen sede stv dune ii 116 A 4 4 Preparazione dei CAMPION na 116 A 4 5 Preparazione dei campioni di Eisenia andrei ii 117 A 5 Test di Fitotossicit as rana 119 BIBLIO nia ai 121 Indice delle figure FIGURA 1 1 STRUTTURE DEI 16 IPA CONSIDERATI COME PRIORITY POLLUTANTS 10 FIGURA 1 2 PROCESSI FISIOLOGICI ATTUATI DALLA PIANTA TRADOTTO DA ITRC 2009 14 FIGURA 1 3 PROCESSI AD OPERA DELLA COPERTURA VEGETALE EVAPOTRASPIRAZIONE E FITOSTABILIZZAZIONE SI OSSERVANO FENOMENI DI CONTROLLO DI INFILTRAZIONI TRADOTTO DA ITC DOOD alettoni 16 FIGURA 1 4 EFFETTI DEL PH SUI PROCESSI PEDOGENETICI SULLE CARATTERISTICHE DEL SUOLO E SULLA DISPONIBILIT DEI NUTRIENTI LO SPESSORE DELLE BANDE INDICA L INTENSIT DELL EFFETTO O IL GRADO DI DISPONIBILIT DEI NUTRIENTI VIOLANTE 2000 19 FIGURA 1 5 PROCESSI IDRAULICI AD OPERA DELLE PIANTE ITRC 2009 26 FIGURA 1 6 MECCANISMI DI FITOSTABILIZZAZIONE A COMPLESSAZIONE FITOCHIMICA GLI ESSUDATI E COMPLESSANO CONTAMINANTI C IM
72. egate per lo studio sono state Medicago sativa L e Vetiveria zizanioides L La biodisponibilit ed il trasferimento dei contaminanti organici al biota stata verificata impiegando una specie che vive a stretto contatto con il suolo Eisenia andrei appartenente alla Famiglia dei Lumbricidae I risultati sinora acquisiti appaiono incoraggianti ed in particolare i dati ottenuti dalla sperimentazione in pieno campo effettuata in condizioni di contaminazione moderata riportano riduzioni significative dall 80 al 100 e il rientro in condizioni inferiori alle Concentrazioni Soglia di Contaminazione La sperimentazione in serra effettuata considerando una contaminazione pi elevata ha evidenziato alcuni limiti non mostrando una mitigazione dell inquinamento emersa la necessit di un miglior controllo di possibili contributi esterni alla contaminazione come ad esempio le deposizioni su suolo e piante di IPA aerodispersi La valutazione ed il controllo di tutti i fattori che influiscono sul sistema suolo pianta contaminanti durante sperimentazioni che si protraggono per mesi risultano articolati anche in condizioni semplificate quali quelle di una serra sperimentale richiedendo sforzi e risorse La capacit di intercettare contaminanti aerodispersi da parte degli apparati fogliari in particolare in prossimit di direttrici di traffico e la valutazione del eaching da 98 essi ha aperto una nuova direttrice di ricerca nell ambit
73. ella capacit di ritenzione idrica Water Holding Capacity Per calcolare la WHC si pone una quantit nota di terreno in un imbuto sopra il quale poggia un filtro di carta Si versa un volume noto di acqua distillata sul terreno e dopo alcune ore si annota il volume d acqua percolata 103 La WHC espressa dalla formula che segue WHC H 0 H 0 U agg perc H20agg volume d acqua distillata aggiunta al campione H20Operc volume d acqua percolata U umidit del terreno calcolata precedentemente come indicato nell Appendice A 2 4 A 2 6 Determinazione del carbonio organico e dell azoto con analizzatore elementare Il procedimento seguito per la determinazione del carbonio e azoto totale si basa sul metodo Dumas Dumas 1831 Tale metodo si fonda sulla completa ed istantanea ossidazione del campione per flash combustion Violante 2000 con conseguente conversione di tutte le sostanze organiche ed inorganiche in prodotti gassosi gas di combustione vengono fatti passare spinti da corrente di elio su uno strato di un opportuno catalizzatore ai fini di completare il processo di ossidazione Successivamente i gas vengono convogliati su strato di rame per allontanare l eccesso di ossigeno e per ridurre gli ossidi di azoto ad azoto molecolare N2 La miscela gassosa cos trattata viene separata per gascromatografia e CO 2 H20 e SO vengono rilevati da un detector a conducibilit termica Figura
74. ellule radicali le proteine di trasporto associate alle membrane esterne della superficie radicale possono legarsi in modo irreversibile e stabilizzare i contaminanti sulla superficie radicale impedendo loro di entrare nel sistema vascolare della pianta Figura 1 6 meccanismo B 26 e Stoccaggio vacuolare nelle cellule radicali le proteine di trasporto possono facilitare il trasferimento dei contaminanti tra le cellule Le cellule vegetali possono agire in parte come un deposito di scorie per la pianta grazie alla presenza di un comparto il vacuolo all interno del quale i contaminati possono venir sequestrati impedendo il pi possibile il trasporto di questi attraverso lo xilema Figura 1 6 meccanismo C E C gt complesso E C Proteine di trasporto prelievo a nello xilema Doppia membrana analogo ad lipidica un i nel vacuolo Contaminante Legame analogo a irreversibile rifiuto Proteine di trasporto sequestro Figura 1 6 Meccanismi di fitostabilizzazione A Complessazione fitochimica gli essudati E complessano i contaminanti C immobilizzandoli B inibizione del trasporto proteico C Conferimento vacuolare tradotto da ITRC 2009 27 1 10 2 3 Rizodegradazione La presenza di contaminanti nel suolo tende a selezionare naturalmente organismi come lieviti funghi e batteri che utilizzano queste sostanze come fonte di nutrimento ed energia Il tasso di degradazione metabol
75. ercizio atti a garantire un adeguato livello di sicurezza per le persone e per l ambiente in attesa di ulteriori interventi di messa in sicurezza permanente o bonifica da realizzarsi alla cessione 96 dell attivita Essi comprendono altres gli interventi di contenimento della contaminazione da mettere in atto in via transitoria fino all esecuzione della bonifica della messa in sicurezza permanente al fine di evitare la diffusione della contaminazione all interno della stessa matrice o tra matrici differenti In tali casi devono essere predisposti piani di monitoraggio e controllo che consentano di verificare l efficacia delle soluzioni adottate Il sito contaminato ex OPP stato definito tale in base al D M 471 99 oggi abrogato che dava la seguente definizione di Misure di sicurezza specifici interventi e controlli necessari per impedire danni alla salute pubblica o all ambiente derivanti dai livelli di concentrazione residui di inquinanti nel suolo sottosuolo nelle acque sotterranee e superficiali Pare che la normativa non tenga conto della possibilit di trasferimento dei contaminazione alla catena trofica come invece l evidenza dei risultati mostra In aree con presenza della specie E andrei molto probabile che essa possa rientrare nella dieta di taxa che usualmente si alimentano di Lumbricidi come diversi mammiferi Carnivori Roditori Soricomorfi Erinaceomorfi Amori Contoli amp Nappi 2008 Toschi
76. erreno Yasmin amp D Souza 2010 Il corpo dei vermi pu venire considerato come un campionatore passivo Il flusso dei contaminanti nel verme dipende da quanti contaminanti possono essere rilasciati nell acqua interstiziale e quindi dal rapporto di porosit del suolo acqua I lombrichi sono in grado di assorbire i contaminanti attraverso il contatto cutaneo e tramite ingestione diretta di terreno dimostrato che anche l assorbimento dei composti gassosi possibile contributi relativi alle diverse vie di assorbimento non sono ancora chiari ma molti hanno dimostrato l importanza del percorso di ingestione Ad esempio Forber et al mostra che l assorbimento di fenantrene da parte di policheti marini dal sedimento sia 20 30 volte superiore rispetto al contributo dermico per contatto con l acqua interstiziale Qi amp Chen 2010 2 4 2 Allestimento della sperimentazione stato prelevato del terreno dal sito contaminato ex OPP TS nel punto denominato 53 ubicato a sud dell area Sono stati raccolti 47 kg di terreno setacciati con un setaccio a maglia larga 1 cm Il terreno stato trasportato in una delle serre presenti nell Azienda Agraria A Servadei dell Universit degli Studi di Udine serra dotata di un impianto di riscaldamento automatico di un sistema di illuminazione e di un impianto di irrigazione fattori questi che hanno 87 consentito di poter avviare esperimento durante il periodo
77. erva che la 94 presenza di piante non influenza la disponibilita degli IPA nel suolo non si notano differenze significative p lt 0 05 se si confrontano i dati ottenuti dalle analisi di andrei in suolo coltivato e suolo incolto t Student t 0 3762 N 14 p 0 7124 Anche se confrontiamo il livello degli IPA riscontrati nel suolo coltivato con Medicago sativa L e la presenza assenza di Eisenia andrei non si verificano differenze significative lt 0 05 t Test t 0 5047 N 14 p 0 6216 tra le due condizioni come non si riscontra significativit tra il suolo coltivato con medica ed il terreno proveniente dal sito 53 t Test t 0 1715 N 14 p 0 8663 Due mesi sperimentazione non sono stati sufficienti per apprezzare l influenza di medica sulla contaminazione del suolo mg kg ss oT E 7 BlaJA B b k F B a P 1 1 2 3 cd P D a h JA B g h i P Figura 2 26 Distinzione tra suolo coltivato con Medicago sativa L e presenza assenza di Eisenia andrei verde suolo con medica con Eisenia blu suolo con medica senza Eisenia marrone suolo S3 Il grafico che segue mostra la distinzione tra suolo incolto con presenza di lombrichi e suolo senza lombrichi Anche in questo caso non si osservano variazioni significative tra le due condizioni p lt 0 05 t Test t 0 4195 N 14 p 0 6812 95 mg kg ss e N Ww A CO il a ma PRE
78. et al 2008 uno dei parametri che influenza in modo determinante la degradazione degli IPA per Medicago sativa L la sostanza organica del suolo Shuxiu Peijun Zonggiang Wanxia Na 2008 Pertanto si deciso di determinare il contenuto di carbonio organico totale ad ogni campionamento per verificare l influenza che questo fattore ha sulle dinamiche degradative 2 3 1 Piano sperimentale 53 la denominazione data all area con contaminazione idonea di cui sono state fornite sopra le indicazioni sulle concentrazioni di IPA si colloca a sud del sito contaminato non troppo distante dall impianto di incenerimento e localizzato a ridosso della strada Figura 2 5 Questo sito presentava superamenti delle Concentrazioni Soglia di Contaminazione per quasi tutti gli otto IPA considerati Tab 1 colonna A allegato 5 Parte IV Titolo V del D Lgs 152 2006 stato prelevato un quantitativo di terreno pari a 50 kg setacciato e privato della componente pi grossolana omogeneizzato e posto in vasi di materiale plastico PET di capacit pari a 1 kg e profondit 20 cm E stato testato il materiale plastico dei vasi per verificare l assenza di IPA come potenziali contaminanti vasi sono stati posizionati su file parallele all interno della serra e in ognuno di questi stato seminato un quantitativo pari a 2 g di semi di Medicago sativa L La semina stata effettuata ad una settimana di distanza dall allestimento dei vas
79. fato anidro 250 1 in rapporto 1 1 in peso con il campione per disidratarlo stato avvolto in un filtro di carta inserito nella cella ASE Sono stati aggiunti 100 pl di IPA D Wellington Laboratories L429 IS 1 2 ug ml al fine di calcolare i recuperi durante il processo estrattivo Si pone la cella ASE nello strumento e si effettua l estrazione alle condizioni sopra descritte Al termine si recuperano in media 120 ml di soluzione Questi vengono ridotti a volumi di ca 0 5 ml mediante evaporatore rotante Rotavapor con bagno termostato a 40 C Purificazione Solid Phase Extraction II processo Solid Phase Extraction SPE consente di rimuovere analiti che potrebbero interferire con la determinazione analitica o arrecare danno alla colonna in GC MS Tale metodo sfrutta le affinit chimico fisiche dei composti da eliminare con le propriet della fase stazionaria posta nella colonnina SPE 116 La fase stazionaria o fase solida adsorbente nel caso di estratti di terreno costituita da 1 g di gel di silice Supelco Supelclean LC Si Spe Tube 57051 che viene attivata con diclorometano CH2Cl2 campione concentrato 0 5 ml viene fatto eluire attraverso la colonnina preimpaccata con ca 10 ml di 261 l eluato riconcentrato a 0 5 ml e posto in una vial ambrata nella quale si aggiungeranno 100 pl di pirene D SigmaAldrich 490695 e portato ad un volume di 2 ml Il campione cos preparato pronto per esser an
80. ficativa quantit di particelle di carbone organico ad esempio proveniente da fibre di legno o ritagli di pelli derivanti da scarti di conceria In tali situazioni il contributo del carbonio organico totale potrebbe essere consistente 1 10 1 7 La sostanza organica Alla sostanza organica si attribuiscono varie funzioni che in generale contribuiscono all aumento della fertilit del terreno Tra le funzioni chimico fisiche si segnalano da un lato gli effetti positivi che questa ha sulla struttura del suolo e dall altro l attenuazione dei difetti derivanti da una tessitura non equilibrata e formazione di complessi argillo umici la sostanza organica umificata migliora la struttura del terreno permettendo la formazione di aggregati strutturali primari di dimensioni ottimali e nei terreni sciolti migliora la capacit di ritenzione idrica Va specificato che l humus ha una capacit d imbibizione tale da assorbire quantitativi d acqua fino a 20 volte rispetto al proprio peso 22 nei terreni argillosi migliora la permeabilita ed il rapporto tra micro e macropori e riduce la tenacia riduce la predisposizione all erosione superficiale aumenta la capacit portante del terreno riducendo i danni dovuti alla compressione esercitata dalle macchine agricole o dal calpestio dell uomo Tra le funzioni chimico fisiche si considera in particolare il ruolo svolto nelle dinamiche che regolano la disponibilit e l as
81. ficativit statistica p lt 0 05 Sorgente Variabile dipendente df F tempo fc a 696 om CL II CO Mm RR ANNI E ee l o TETI DNS p CONDIZIONE TE ll mR na DCO ssa E E E rE Mazade E RANE e oeae Dana A tempo CONDIZIONE Osservando l attenuazione percentuale della concentrazione di IPA nel suolo in relazione ai sei mesi sperimentali come illustrato in Figura 2 17 unicamente il suolo incolto mostrerebbe una riduzione della contaminazione 76 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Figura 2 17 Attenuazione della concentrazione degli IPA nel suolo coltivato con Medicago sativa L relativamente al periodo maggio settembre 2009 Questo fenomeno si manifestato anche durante la sperimentazione di rizodegradazione per Festuca arundinacea L condotta in parallelo alla presente per il Dottorato di ricerca della Dr Chiara della Torre Della Torre 2009 Il fatto che non siano rilevati fenomeni di mitigazione della contaminazione pu ricondursi alle condizioni non ottimali in cui le piante si sono sviluppate nella serra Come precedentemente introdotto condizioni come umidit del suolo e temperatura influenzano il sistema suolo pianta e determinano l equilibrio tra componente microbica e pianta quindi condizionano i processi degradativi degli inquinanti Grazie all applicazione del rilevatore di temperatura in serra si potuto constatare che i mesi di luglio e agosto sono stat
82. germinazione percentuale Idrocarburi Policiclici Aromatici Deuterati Idrocarburi Policiclici Aromatici International Organization for Standardization Intenational Society of Soil Science Interstate Technology and Regulatory Council Coefficiente di ripartizione acqua ottanolo Leaf Area Index Laser Diffraction Limit of Detection Limit of Quantification Messa in Sicurezza d Emergenza Messa in Sicurezza Operativa Messa in Sicurezza Permanente Ospedale Psichiatrico Provinciale PCB PET Pirene D ppm prot rpm 5 sm S O SIM SIN SPE St sVOC Tab TEC TIC TOC US EPA USDA UV vis WHC Pirene Polyciclic Aromatic Hydrocarbon Policlorobifenili Polietilentereftalato Pirene Deuterato Parti per milione Protocollo revolutions per minute Sistema Interno Seguenti modifiche e o integrazioni Sostanza organica Single lon Monitoring Sito di Interesse Nazionale Solid Phase Extraction Standard Semi Volatile Organic Compounds Tabella Tricloroetilene Total lon Counter Total Organic Carbon United States Environmental Protection Agency United States Department of Agriculture Ultraviolet visible spectroscopy Vedi Water Holding Capacity xi Premessa e scopo della tesi Questo studio nasce idealmente vent anni fa quando il Prof Pier Paolo Puglisi genetista dell Universita di Parma e uomo di estrema cultura e lungimiranza discute allora il tema del fitorimedio come p
83. gia solare e dalle piante caratterizzato da processi di feedback tra l attivit radicale le caratteristiche del suolo e la dinamica della popolazione microbica associata Zerbi amp Marchiol 2004 1 10 Il fitorimedio 1 10 1 Caratteristiche chimico fisiche del terreno Il nostro studio ha impiegato metodi consolidati per la caratterizzazione dei suoli e per la valutazione dell accumulo di inquinanti nel biota Questi parametri hanno un influenza molto rilevante sulla pratica del fitorimedio 17 In particolare si sono determinati per i suoli e pH Violante Sequi 2000 Metodo III 1 capacit di scambio cationica Violante Sequi 2000 Metodo XIII 2 e granulometria granulometro laser Malvern e capacit di ritenzione idrica carbonio organico e azoto totale Violante e Sequi 2000 Metodo VII 1 e sostanza organica e biomassa microbica Alef Nannipieri 1995 e quoziente microbico e attivit enzimatica Alef amp Nannipieri 1995 La descrizione dei metodi usati per la determinazione di parametri viene riportata in 2 4 3 Appendice A 1 10 1 1 Il pH La reazione del suolo acida neutra o alcalina espressa dal valore di pH definito come il logaritmo negativo in base 10 della concentrazione in moli L di ioni nella fase liquida Il pH in grado di influenzare le reazioni del suolo e la produzione vegetale Ad esempio e l aumento dell acidita del suolo diminuisce
84. he di 21 4 cmoli kg fornito dal Gruppo di Ricerca della Prof ssa De Nobili Si riporta il grafico dove viene illustrato il risultato dell analisi su Eisenia andrei esposta a terreno coltivato con Medicago sativa L e suolo incolto Figura 2 25 150 100 50 B a A B b k F B a P I 1 2 3 Dfa hJA B g h i P cd P Figura 2 25 Bioaccumulo di IPA in Eisenia andrei esposta a suolo contaminato coltivato verde con Medicago sativa L e suolo contaminato incolto blu la barra rossa corrisponde ad Eisenia andrei al To prima dell esposizione al suolo Come si osserva dalla Figura 2 25 non si nota una significativa differenza tra l accumulo nei lombrichi posti in terreno contaminato seminato e non seminato t Student p lt 0 05 t 0 3762 N 14 p 0 7124 La figura riporta valori numerici determinati strumentalmente 93 senza considerare i parametri di affidabilita analitica limiti di quantificazione LOQ riportati in Tabella 2 11 Tenendo in considerazione i LOQ si pu commentare che per quanto riguarda i lombrichi al tempo iniziale To tutti gli IPA monitorati mostrano valori inferiori al LOD tranne il Pirene che invece risulta qualificabile e quantificabile per quanto riguarda i lombrichi al tempo finale sia in presenza di medica che non tutti gli IPA monitorati sono quantificabili tranne il Benzo b k fluorantene e Benzo g h i perilene che risultano qualificabili poich superiori al LOD ma inferi
85. i caratterizzati da alte temperature che hanno superato i 40 C Altro fattore che potrebbe aver influito sull esito della sperimentazione l acqua L impianto di irrigazione automatico che entrava in azione per circa per soli 20 min al giorno al mattino e alla sera a volte causava degli scompensi idrici Questo fattore si suppone abbia influito negativamente sul sistema Gli incrementi di concentrazione di IPA relativamente leggeri evidenti in Figura 2 16 invece sono riconducibili a contaminazioni indesiderate e di difficile interpretazione essendo meglio visibili per i terreni inerbiti si potrebbero imputare a intercettazione di IPA semivolatili da combustioni avvenute in prossimit della serra da parte degli apparati aerei 77 delle piante che farebbero ricadere gli IPA al suolo Una strada pur non molto trafficata presente a poca distanza dalla serra sperimentale 2 3 5 2 Concentrazione di IPA nei tessuti vegetali Anche dall analisi dei tessuti di Medicago sativa L si nota una concentrazione relativamente elevata dei contaminanti nella parte epigea delle piante Si suppone che vi sia stato un effetto di deposizione degli IPA prodotti dal traffico autoveicolare dimostrato che le piante siano in grado di concentrare gli IPA sulle foglie che rimangono adesi alla cuticola Wang Tao Jiao Coveney Wu amp Xing 2008 Si osserva al tempo iniziale una forte concentrazione dei contaminanti nei tessuti di Medi
86. i per consentire al sistema suolo di acclimatarsi 70 semi sono stati ricoperti da un sottile strato di terreno e adeguatamente bagnanti per indurre la germinazione Dopo circa dieci giorni le giovani piante hanno emesso i cotiledoni La sperimentazione ha avuto inizio il mese di aprile 2009 2 3 2 Piano di campionamento L arco temporale complessivo della sperimentazione stato di sei mesi Sono stati eseguiti sei campionamenti con cadenza mensile tranne il primo che stato eseguito a quindici giorni dalla data d inizio A seguire un dettaglio del piano di campionamento Tabella 2 6 Sigle date e condizioni del suolo campionato NS suolo incolto S suolo coltivato Sigla Data campionamento Condizioni sperimentali suolo campionato TO 14 4 2009 T1 4 5 2009 T2 18 5 2009 T3 5 6 2009 T4 20 7 2009 T5 24 8 2009 T6 21 9 2009 Ogni campionamento prevedeva l esecuzione delle analisi su tre repliche distinte Le condizioni sperimentali si distinguevano in 1 vasi contenenti terreno contaminato coltivato a medica 2 vasi contenenti terreno contaminato incolto 3 vasi contenenti suolo non contaminato coltivato a medica Ad ogni campionamento sono stati registrati parametri biometrici come il peso della biomassa prodotta e la lunghezza di foglie e radici 71 Campionamenti 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 06000060 0000060 000000 9000000 00000606 000000 000000 000006 0000060 Suolo con
87. i di suolo Tale strumento consente di osservare dimensioni comprese tra 0 02 2000 um Utilizza il principio della tecnica di Laser Diffraction LD secondo il quale la luce che investe una particella in sospensione viene diffratta di un certo angolo il quale dipende dalle dimensioni della particella stessa L angolo di diffrazione inversamente proporzionale alla dimensione della particella e l intensit del raggio diffratto con un dato angolo una misura del numero di particelle aventi una determinata area della 102 sezione trasversale presenti lungo la traiettoria del raggio Bagarello Di Stefano Ferro lovino amp Mirabile 2009 Il granulometro laser Malvern stato messo a disposizione dal Dipartimento di Geoscienze dell Universita di Trieste A 2 4 Determinazione del contenuto di umidita Il calcolo dell umidita del suolo ha diversi significati Pu avere importanza per verificare la disponibilit d acqua nella porzione di terreno interessata dagli apparati radicali o per calcolare come vedremo in seguito altri parametri Viene calcolata per differenza di massa tra un campione di terreno fresco e lo stesso campione essiccato a 105 C per almeno due ore fino a raggiungere una massa costante Violante 2000 m U 100 e U umidit espressa in percentuale Mo massa del campione g prima dell essiccazione mi massa del campione g dopo l essiccazione in stufa A 2 5 Determinazione d
88. i inquinanti possono avere caratteristiche analoghe alle sostanze essudate dalla pianta phytochemicals e quindi venir metabolizzati come sostituti di fonte primaria di carbonio da parte dei microorganismi 28 ontaminanti organici Umificazione wa c CNN 2 CO Fxg AX Biodegradacfond si Oe a Trasferimento Co meta Dolisnio a 5 Va radici ae cj eg a G SN io O AT Micorriza Essudati Zuccheri alcoli fenoli carboidrati e acidi Microrganismi della rizosfera Batteri funghi e lieviti Plume di contaminanti C composto contaminato Figura 1 7 Processi di rizodegradazione ITRC 2001 1 10 2 4 Fitoestrazione La fitoestazione si riferisce alla capacit delle piante di assimilare sostanze contaminanti attraverso le radici e traslocarle nei tessuti della pianta Perch il contaminante possa venir estratto dalle piante deve essere disciolto nell acqua del suolo e portato a contatto con gli apparati radicali Dopo l assorbimento il contaminante pu venir disciolto nell acqua di traspirazione o coinvolto nei meccanismi di trasporto delle piante Figura 1 8 mostra entrambe le vie di assorbimento In seguito al prelievo del contaminante la pianta pu lignificare la sostanza nella biomassa o pu sequestrarla nei vacuoli In alternativa a questo processo si potrebbe verificare la metabolizzazione del contaminante attraverso processi di fitodegradaz
89. i significativamente inferiore a valore iniziale Nella condizione di seminato invece quasi tutti i parametri IPA aumentano in maniera del tutto inattesa la loro concentrazione nel tempo Da questa prima elaborazione si evince che la condizione seminato influenza in modo particolare la concentrazione degli IPA nel suolo e la loro evoluzione nel tempo Allo scopo di indagare meglio sulle incidenze dei due fattori condizione seminato e non seminato e tempo sulle concentrazioni degli inquinanti e stata applicata l analisi della varianza ANOVA a due vie i cui risultati sono riportati nella Tabella 2 7 si riporta la significavit dei fattori considerati tempo df 4 condizione df 1 condizione tempo df 4 per le analisi ANOVA condotte per gli IPA Ci che si osserva un effetto sinergico del fattore tempo sulla concentrazione di quattro congeneri P C B a A e B b k F Semplificato il modello per mezzo dell esclusione delle interazioni a due vie l effetto del singolo fattore condizione sulla concentrazione risulta non significativo per nessuno dei parametri mentre l effetto del tempo condizione sulla concentrazione dei contaminanti risulta essere significativo per P e C ed al limite della significativit per B b k F 75 Tabella 2 7 Risultati delle analisi ANOVA a due vie per i fattori condizione tempo e tempo condizione e la loro interazione per ciascun IPA considerato In grassetto i p value mostrano signi
90. icorrizazione delle piante che al momento non stata ancora considerata Gran parte della bibliografia scientifica sul tema del fitorimedio riporta risultati ottenuti in condizioni limitate spazialmente all interno di serre o laboratori Questo primo step sperimentale ha voluto valutare l efficacia della pratica spostando l attenzione su una scala diversa quella a pieno campo 44 2 2 1 Criteri di scelta Durante la fase di progettazione della sperimentazione sono stati presi in considerazione alcuni aspetti fondamentali a l accessibilita a fonti idriche OPP Figura 2 5 Sito contaminato suddiviso per tipologia di contaminazione In rosso evidenziata l area che ha ospitato la sperimentazione in situ le caratteristiche dell area di studio la specie vegetale e l adattamento all ambiente i contaminanti presenti nel comparto suolo La progettazione sperimentale ha richiesto un accurata discussione sul tema questo risultato necessario in quanto trattasi di ambiti di competenza trasversali per ottemperare a quanto appena richiamato stato costituito un gruppo di lavoro composto di soggetti provenienti da campi professionali differenti ossia chimico agronomico naturalistico e giardinieristico 2 2 2 Scelta del sito sperimentale L identificazione di un area idonea alla sperimentazione in situ ci ha spinto ad analizzare i dati analiti che caratterizzavano l
91. iegando Medicago sativa L e Vetiveria zizanioides L Il sito ex OPP ha subito una contaminazione complessa stata rilevata la presenza di diverse specie di contaminanti oltre agli IPA quali metalli pesanti e PCB policlorobifenili Inoltre la contaminazione aveva caratteristiche recalcitranti essendo molto datata Le caratterizzazioni effettuate hanno evidenziato un eterogeneit ed una gradazione della contaminazione descritta nel capitolo 2 2 2 con aree maggiormente contaminate in prossimit degli impianti di combustione e nella parte a valle del sito e aree meno contaminate o nell area a monte pi prossima alla strada per Opicina Nella prima fase di questo studio si sono raccolte evidenze sperimentali sulla fattibilit di un impianto di fitorimedio in situ sul quale osservare gli effetti degradativi di due specie vegetali Medicago sativa L e Vetiveria zizanioides L rispetto a una categoria di contaminanti organici gli idrocarburi policiclici aromatici IPA in un area con contaminazione moderata Come descritto nella parte introduttiva di questo lavoro gli IPA possono venir degradati dai microrganismi presenti nel suolo Johnsen Wick amp Harms 2005 ed il processo potrebbe venir migliorato dalla presenza delle piante Rentz Alvarez amp Schnoor 2005 Studi molto recenti Soleimani Afyuni Hajabbasi Nourbakhsh Sabzalian amp Christensen 2010 Teng et al 2011 evidenziano l efficacia della m
92. ientali a scegliere pi tecniche di bonifica applicate in sequenza con un conseguente aumento dei costi complessivi dell intervento di ripristino ambientale 11 Inoltre fondamentale considerare la concentrazione della contaminazione Ad esempio nel caso si scelga di operare con un trattamento a biopile una concentrazione di idrocarburi totali superiore a 50 000 mg kg pu portare ad un inibizione dell attivit degradativa batterica Collivignarelli amp Vaccari 2011 Allo stesso modo nel caso che si operi con piante considerare i livelli di contaminazione iniziale essenziale in quanto si potrebbero verificare fenomeni di tossicit e portare i vegetali a situazioni di forte stress che inibisce l efficacia del sistema biologico o ancor peggio alla morte Le principali caratteristiche chimico fisiche che influenzano l assorbimento potenziale di contaminanti organici nella pianta sono idrofobicit polarit propriet di adsorbimento e solubilit Il coefficiente di ripartizione acqua ottanolo un parametro che pu fornire una valutazione complessiva delle caratteristiche sopra citate Posta una sostanza in una miscela di n ottanolo e acqua il coefficiente di ripartizione definito come segue log Kow log S ott S aq Slot concentrazione sostanza in n ottanolo Slag concentrazione sostanza in acqua Dalla conoscenza del log Koy di in dato inquinante possibile prevedere come quest ultimo si r
93. in merito alle attuali misure di sicurezza imposte dal D Lgs 152 2006 a tutela della salute pubblica e dell ambiente Al termine della sperimentazione i campioni di Eisenia andrei sono stati pesati in seguito posti in stufa a 40 C per 48 ore ed infine ne stato registrato il peso dopo la disidratazione Nella tabella che segue vengono riportati il peso fresco e secco g dei lombrichi e la perdita percentuale di peso che rappresenta la perdita di acqua per ogni campione lombrichi che presentano un contenuto medio di acqua dell 83 sono stati trattati come descritto in appendice A 4 5 le soluzioni risultati sono state sottoposte ad analisi mediante spettrometria GC MS per la ricerca della presenza ed eventuale quantificazione degli IPA Tabella 2 9 Campioni di Eisenia andrei differenziati secondo le condizioni L M esposti a suolo con Medicago sativa L L NS esposti a suolo incolto To E andrei al tempo iniziale VARIAZIONE SIGLA CAMPIONE PESO FRESCO g PESO SECCO g Vf Vi Vi 100 TO L1 M L2 M L3 M L1 NS L2 NS L3 NS 91 Di seguito viene riportata la tabella dei campioni di terreni impiegati per la sperimentazione Tabella 2 10 Campioni di suolo differenziati secondo le condizioni suolo coltivato a Medicago sativa L con presenza di E andrei M L suolo coltivato a medica in assenza di E andrei L NS suolo incolto con presenza di E andrei suolo al tempo iniziale VARIAZIONE SIGLA CA
94. invernale Il terreno cos giunto stato ri setacciato con un setaccio a maglia 5 mm in modo tale da privarlo della frazione pi grossolana il suo peso a fine vagliatura risultato essere di 40 kg Sono stati aggiunti e opportunamente omogenizzati con il suolo 800 g di ammendante organico commerciale Optimus Super 7 7 7 sementi Dotto come fonte di nutrimento per i lombrichi A seguito di analisi con GC MS dopo estrazione con ASE stata verificata l assenza di IPA nell ammendante 2 4 2 1 Preparazione dei vasi Sono stati preparati in totale 24 vasi fine di evitare la dispersione dei vermi stato posto alla base del vaso un doppio sistema reti a maglia molto fine utilizzando della rete da zanzariera Il primo strato ricopriva il fondo del vaso mentre lo strato sovrastante aveva dimensioni lievemente superiori al fine di avvolgerne le pareti ed aumentare ulteriormente l azione protettiva In ogni vaso stato posto un quantitativo di terreno pari a 1 5 kg facendo attenzione durante l operazione di riempimento ad evitare la formazione di pieghe nella rete sul fondo le quali potevano rappresentare delle vie di fuga per i lombrichi 2 4 2 2 Condizioni sperimentali Le condizioni sperimentali sulle quali poi sono state effettuate le analisi sono state distinte in e suolo contaminato seminato con Medicago sativa L con presenza di lombrichi M L suolo contaminato seminato con Medicago sativa
95. ione e o fitovolatilizzazione nel flusso in uscita durante la traspirazione 29 Estrazione dei contaminanti Traspirazione in atmosfera Traslocazione nello xilema Figura 1 8 Meccanismi di fitoestrazione ITRC 2009 Per definire il comportamento ambientale di un inquinante organico particolare importanza riveste il coefficiente di ripartizione acqua ottanolo log Kow citato precedentemente Come gi detto in precedenza Cap 1 5 contaminanti con 1 0 lt logKow lt 3 5 possono venir fitoestratti dalla pianta quindi sostanze come benzene toluene etilbenzene e xilene BTEX solventi clorurati ed idrocarburi alifatici a catena corta sono soggetti a fitoestrazione Per i contaminanti inorganici come sali metalli e radionuclidi il prelievo nella pianta e la traslocazione nei tessuti della parte epigea dipende dal potenziale redox dalle caratteristiche chimico fisiche del suolo e dalla specificit della pianta Generalmente i metalli prontamente biodisponibili per l assorbimento vegetale comprendono As Cd Cu Ni Se e Zn Co e Fe risultano moderatamente biodisponibili a differenza di Cr Pb e U che lo sono poco Molte di queste sostanze spesso considerate come contaminanti ambientali sono anche elementi essenziali per le piante Alcune piante definite iperaccumulatrici Zerbi amp Marchiol 2004 sono in grado di assimilare quantit elevate di metalli se confrontate con altre piante Una pianta iperaccumulatrice
96. ipartisca tra la sostanza organica e l acqua presenti nel suolo Collivignarelli amp Vaccari 2011 Nel caso in cui si tratti una matrice contaminata con la tecnologia del fitorimedio il prelievo di composti idrofilici log Kow lt 1 0 molto basso in quanto non risultano disponibili considerati i forti legami instaurati con le particelle del suolo inoltre composti fortemente idrofobici log Kow gt 3 5 non sono disponibili a causa dell incapacita di oltrepassare il doppio strato lipidico dell apparato radicale in cui rimangono confinati composti a idrofobicit intermedia log Kow da 1 0 a 3 5 sono capaci di solubilizzarsi in acqua e quindi si rendono biodisponibili per il prelievo tramite le radici e la traslocazione nelle parti aeree Briggs Bromilow amp Evans 1982 12 La scelta della tecnologia di bonifica deve avvenire nel rispetto delle istruzioni fornite dal D Lgs 152 2006 e s m i il quale dice che sono da privilegiare tecniche di bonifica che riducono permanentemente e significativamente la concentrazione delle diverse matrici ambientali gli effetti tossici e la mobilit delle sostanze inquinanti Inoltre il decreto enuncia che sono da privilegiare le tecniche di bonifica tendenti a trattare e riutilizzare il suolo nel sito mediante trattamenti in situ e on site con conseguente riduzione dei rischi derivanti dal trasporto e messa in discarica del terreno inquinato anche sulla base delle succitate conside
97. isiologia vegetale rr rrrrrrrrreeeeeeeeezi ceci sese zine nin eeez eee i 13 1 7 NUtrizione inorganica 14 EVapPOtraspiraziONe 15 16 1 10 il O sito 17 1 10 1 Caratteristiche chimico fisiche del terreno i 17 1 10 2 Meccanismi del fitorimedio iene 25 1 10 3 Vantaggi e A N ARI ARI 33 1 10 4 Aspetti economici a ade secede cece A 34 1 11 Biodisponibilita dei contaminanti oorrrtrrrrrrrrrerenereneneeeeenenene senese senese senese senese senese senese seneeenenenee 35 N TAT dadida dandanadan 37 2 1 E 37 2 12 INQUAAKFAMENTOSTONICO O ee 37 ZEZ Ilsito contaminato eX OPPi gn seu unten 38 2 1 3 Cronistoria delle indagini cccccesseseecececececsesesseceeececeeseaseseeececeeseaaeseeeescseseasaeeeeeees 39 21 4 4 6 6 8 1 5110 Lo 40 2 1 5 Caratteristiche seostati che ari 41 2 1 6 Caratteristiche meteo climatiche eesecsseeeeceeseseeeceeecsseeeeacecsseeecacecsseeeeceecsseeeeaeecsaeeceaeessaeeeeneeegs 41 2 1 7 Osservazioni specie ar
98. istito nella raccolta di suolo e vegetali Ad ogni campionamento si provveduto a trattare tre vasi per ogni condizione sperimentale in modo del tutto indipendente In presenza di piante si provveduto all attenta separazione delle due matrici Il terreno stato prelevato setacciato a 2mm e anche in questo caso posto in sacchetti di plastica opportunamente etichettati in attesa delle analisi vegetali sono stati attentamente privati dai residui di suolo pesati e lavati dopo aver annotato i dati biometrici Sia il terreno che i vegetali sono stati essiccati in stufa ad una temperatura di 40 C per 48 e poi conservati in congelatore a 20 C A 2 Caratterizzazione chimico fisica del suolo La conoscenza delle caratteristiche chimico fisiche di un sito contaminato consente di poter effettuare delle scelte rispetto alla pratica di bonifica da applicare al sito stesso Vi sono alcuni fattori che influenzano in modo determinante l esito del processo Per l applicazione del fitorimedio le condizioni del suolo devono essere idonee allo sviluppo delle specie vegetali In alcuni casi si pu intervenire sulle caratteristiche chimico fisiche di un terreno ad es con l impiego di ammendanti correttivi di pH o trattamenti speciali creando le condizioni pi adeguate La caratterizzazione chimico fisica del suolo stata svolta principalmente durante il primo anno di Dottorato su campioni di terreno della sperimentazione in sit
99. izzazione o mineralizzazione del contaminante nel suolo dipende dalla bioattivit esistente nel terreno Adriano Bollag Frankenberger amp Sims 1999 Per aumentare la bioattivit si deve creare una relazione simbiotica tra le piante e le comunit microbiche della rizosfera Le piante forniscono i nutrienti necessari per far crescere bene i microrganismi mentre i microrganismi provvedono a migliorare la qualit del suolo dove le piante crescono Le piante emettono nel terreno degli essudati specifici phytochemicals zuccheri alcoli carboidrati etc che sono le fonti primarie di cibo per gli organismi i quali aiutano a migliorare la qualit del suolo Le piante grazie a questo sistema simbionte sono protette dall attacco di agenti patogeni tossine e altre sostanze chimiche che sono naturalmente presenti nel suolo La comunit microbica presente in un suolo con pianta pu essere di diversi ordini di grandezza superiore se confrontata con un suolo in assenza di pianta ITRC 2009 La rizodegradazione migliora la degradazione dei contaminanti aumentando l attivit biologica ed usando l ambiente rizosferiale per stimolare la popolazione microbica Ed proprio l aumento dell attivit biologica ad aumentare la probabilit che i contaminanti organici possano venir confinati e o degradati nel suolo questo fenomeno pu portare a riduzioni significative della contaminazione rappresentando un azione di bonifica efficace Gli agent
100. l Figura 1 11 Rappresentazione delle frazioni De f biodisponibili e bioaccessibili di un tempo di esposizione e alla matrice contenente i contaminante nel terreno Semple Doick Jones MAE Burauel Craven amp Harms 2004 composti chimici sempre pi riconosciuto che la risposta di un ecosistema o di qualsiasi organismo esposto a rischio non dipende dalla concentrazione totale delle sostanza inquinante nel suolo ma solo da quella parte che risulta esser biologicamente disponibile Cos dinanzi al quesito Quando possiamo considerare un suolo pulito la risposta va ricercata nei processi chimico fisici che portano al sequestro dei contaminati e nei processi biologici che potrebbero portare al rilascio o all accumulo nell ecosistema EPA 2004 AI fine di stabilire limiti sensati sulla contaminazione dei suoli per definire leggi o per rispondere ad una pianificazione lungimirante del territorio necessario comprendere appieno tutti i processi che portano al sequestro o al rilascio dei contaminanti EPA 2004 Un altro concetto altrettanto importante la bioaccessibilit in quanto non tutte le sostanze biodispobili possono esser accessibili Infatti la bioaccessibilit secondo The Oxford Dictionary of English viene definita come la capacit di essere avvicinata raggiunta accessibile Questo implica che sostanze biodisponibili possano non essere bioaccessibili come nel caso di sostanze organiche che rimangono intr
101. llo strumento IPAp aaa concentrazione dell i esimo IPA deuterato effettivamente aggiunta prima dell estrazione IPA cc concentrazione dell i esimo IPA rilevata dallo strumento IPA concentrazione dell i esimo IPA corretta in funzione dello standard interno IPA core concentrazione definitiva dell i esimo IPA corretta in base ai recuperi 115 A 4 3 Silanizzazione vetreria La vetreria impiegata durante le fasi preparazione del campione stata sottoposta ad un processo di silanizzazione dimetilclorosilano al 5 Fluka 85126 al fine di inattivare chimicamente i gruppi ossidrilici liberi presenti nel vetro Questi gruppi potrebbero sensibilmente determinare una sottostima degli analiti fino a percentuali del 60 70 Leon lvarez Cobollo Mufioz amp Valor 2003 Precedentemente la vetreria ha subito un regolare lavaggio con detergente basico risciacquo con acqua di rubinetto acqua demineralizzata ed infine acetone Al termine del lavaggio stata posta in stufa preriscaldata a 180 C per 4 ore A 4 4 Preparazione dei campioni I campioni di suolo e dei vegetali hanno subito la stessa procedura ne segue una descrizione Un aliquota di campione setacciato a 2 mm stata posta in stufa pre riscaldata a 40 C per 48 ore stato prelevato ca 1 g frantumato finemente in un mortaio con un pestello al fine di aumentare la superficie estrattiva stata aggiunta una quantit di sodio sol
102. nated soil Journal of Hazardous Materials Volume 186 Issues 2 3 28 February 2011 1271 1276 The World Bank 1993 Vetiver Grass The Hedge against Erosion Washington D C The World Bank Thompson M 2004 The amazing Horwitz function AMC Technical Brief No 17 Royal Society of Chemistry Tiezzi E Marchettini N 1999 Che cos lo sviluppo sostenibile Le basi scientifiche della sostenibilit e i guai del pensiero unico Roma Donzelli Editore Toschi A 1965 Mammalia Lagomorpha Rodentia Carnivora Ungulata Cetacea Collana Fauna d Italia Vol VII Bologna Calderini Truong P Van T Pinners E 2008 Applicazione del sistema vetiver Manuale tecnico 2 Ed Vetiver Network International UNICHIM 2003 Metodo n 1651 Determinazione dell inibizione della germinazione e allungamento radicale in Cucumis sativus L Lepidium sativum L Sorghum saccharatum Moench University of California 2009 University of California Statewide Integrated Pest Managment Program Agriculture and Natural Resource Anthracnose USDA 2007 Alfalfa NM Agronomy Field Note 1 JUL 2007 United States Department of Agriculture Viessman W Lewis G amp Knapp J 1989 Introduction to hydrology New York Prentice Hall Violante P 2000 Metodi di Analisi Chimica del Suolo Vol Metodo 2 Metodo III 1 Metodo VII 1 Metodo XIII 2 Ed Franco Angeli Wang Y Tao S Jiao X Coveney
103. ncentrazioni dei contaminanti rilevati nei vasi sia inerbiti che non inerbiti Per gli IPA in particolare per i lotti inerbiti si osservano addirittura incrementi nelle concentrazioni medie 73 Pirene mg kg ss mg kg ss Crisene 4 0 4 0 3 0 3 0 2 0 2 0 1 0 1 0 0 0 0 0 TO T2 T3 T5 T6 TO T2 T3 T5 T6 mg kg ss Benzo a antracene mg kg ss Benzo b k fluorantene 2 5 4 0 2 0 3 0 1 5 2 0 1 0 0 5 1 0 0 0 0 0 TO T2 T3 T5 T6 TO T2 T3 T5 T6 mg kg ss Benzo a pirene ali Indeno 1 2 3 cd pirene 3 0 2 5 2 0 2 0 15 1 0 1 0 0 5 0 0 0 0 TO T2 T3 T5 T6 TO T2 T3 T5 T6 mejkess Dibenzo a h antracene mg kgss Benzo g h i perilene 0 3 1 5 0 2 1 0 0 1 0 5 0 0 0 0 TO 2 73 T5 T6 TO 72 T3 T5 T6 Figura 2 16 Concentrazione degli IPA mg kg ss in ciascuna condizione sperimentale suolo seminato verde ed incolto marrone in relazione al tempo To T2 T3 Ts Tg Ogni istogramma rappresenta il valore medio di tre repliche e viene indicata la deviazione std 74 La relazione esistente tra le variabili IPA e il tempo e stata testata tramite il coefficiente di correlazione non parametrico Rho di Spearman separatamente nelle due condizione seminato e non seminato Rho di Spearman indica una correlazione debolmente negativa Rho 0 524 p 0 045 nella condizione di non seminato per quel che riguarda l analita Benzo g h i perilene dalla Figura 2 16 si pu osservare come il valore misurato al tempo risult
104. ngono ridotti a volumi minimi di 0 5 ml con evaporatore rotante Rotavapor con bagno termostato a 40 C 117 Saponificazione L estrazione in ASE con diclorometano 2612 e acetone CgH30 porta in soluzione i contaminanti ma anche altri composti come ad esempio i lipidi che potrebbero dare delle interferenze con il metodo della gascromatografia Per sopperire a questo problema si procede alla fase di saponificazione seguendo il metodo descritto da Martinez et al 2004 con alcuni accorgimenti apportati dall Unita di Ricerca del dr P Barbieri Martinez Gros Lacorte amp Barcelo 2004 L estratto concentrato a 0 5 ml viene fatto reagire con 20 ml di NaOH 6M per un tempo di 18 24 ore La soluzione viene posta al buio in agitazione Questa operazione porta all idrolisi di trigliceridi formando glicerolo e sali degli acidi grassi entrambe le specie solubili in acqua Al termine la soluzione viene posta in una Falcon da 50 ml nella quale vengono aggiunti 20 ml di n esano CH3 CH2 4CHs Il recipiente viene chiuso agitato vigorosamente e posto in centrifuga a 4000 rpm per circa un minuto La fase organica si separa nettamente dal resto della soluzione che si presenta di un colore pi scuro Con una pipetta si preleva la fase organica e la si pone in una beuta da 100 ml contenente 2 g di Na SOx anidro Si ripete questa estrazione per altre 2 volte aggiungendo nella Falcon 10 ml di n esano Infine la fase organica viene tra
105. ni ambientali determinate in gran parte dalle attivit antropiche come le pratiche agricole e silvicole inappropriate l industrializzazione l urbanizzazione il turismo Tutte queste attivit danneggiano il suo naturale mantenimento e la sua capacit di svolgere le funzioni sopra elencate Considerare la qualit del suolo significa osservare i cambiamenti che su di esso avvengono in seguito alle pressioni che subisce Lo scopo di valutarne la qualit quello di ottenere informazioni utili per tutelare e migliorare a lungo termine la produttivit agricola la qualit delle acque e degli habitat per garantire a tutti gli organismi la sopravvivenza ma anche per tutelare la salute pubblica Quanto detto sopra mette in evidenza un comportamento umano che per anni stato alla base della normale visione delle cose la natura per una concezione arcaica e assolutamente priva di riscontri pratici da sempre stata considerata indistruttibile e autogenerante a differenza ad esempio del capitale di cui si sottintende invece il naturale deterioramento attraverso sistemi di contabilit che misurano l entit del deprezzamento La natura dunque considerata generosa e praticamente inesauribile una sorta di cornucopia di risorse che non finiscono mai Tiezzi amp Marchettini 1999 La direzione che dobbiamo prendere quella di valorizzare la risorsa suolo e di diffondere il valore che questa detiene al fine di invalidare al pi presto
106. nibilit dei contaminanti Un ulteriore aspetto trattato in questo studio in considerazione della resistenza alla rizodegradazione di alcuni IPA in alcuni contesti di contaminazione la valutazione della biodisponibili dei contaminanti si inteso verificare se forme di contaminazione invecchiata possano rilasciare contaminanti idrofobi quali gli IPA pesanti misurando il potenziale accumulo in una specie che vive a stretto contatto con la matrice suolo l Eisenia andrei Come abbiamo accennato in precedenza la disponibilit di un contaminante argomento che verr ripreso ampiamente in seguito strettamente correlata alle caratteristiche della specie chimica alle propriet chimico fisiche del suolo e a fattori come il contenuto di acqua 35 temperatura ed elementi vegetazionali Ruolo composti biodisponibili 5 ya composti determinante quindi per comprendere le amp pbioaccessibili radici a ridotta dinamiche di accumulo dei contaminanti negli i Ps organismi viene attribuito alla caratterizzazione q f PANNO oer Fe chimico fisica del terreno composti La biodisponibilit definisce i processi di Diodisponibil deg trasferimento e di uptake che potenzialmente GT Ly Co composti una specie chimica ha verso un recettore composti non bioaccessibili bioaccessibili verme ecologico o umano essa strettamente correlata al tipo di recettore al percorso di ingresso a
107. no in costante equilibrio con quelli che si trovano in soluzione nel suolo e diventano disponibili per le piante fattori che influenzano questo equilibrio dipendono dalle caratteristiche del colloide detto scambiatore dotato di propriet di adsorbimento e degli ioni raggio ionico numero di cariche etc 19 Gli ioni che generalmente vanno a neutralizzare i siti negativi costituenti la CSC sono calcio Ca magnesio Mg potassio sodio Na alluminio AI idrogeno H30 1 10 1 3 La granulometria La granulometria o tessitura rappresenta il rapporto percentuale tra le diverse frazioni del terreno grossolana sabbiosa limosa e argillosa La distinzione fatta unicamente dal punto di vista dimensionale Belsito Fraticelli Salisbury amp Ross 1991 L importanza di questo parametro sia di natura chimica che fisica infatti pu influenzare sia propriet come porosit e capillarit con conseguenze sui rapporto terreno acqua aria che fenomeni legati allo sviluppo dei solidi costituenti Sequi 1989 Tabella 1 2 Classi granulometriche del terreno secondo International Society of Soil Science ISSS e United States Department of Agriculture USDA Classificazione ISSS Classificazione USDA Diametro mm Diametro mm Frazione Frazione compreso fra compreso fra Sabbia molto grossa 2 0e1 0 Sabbia grossa 2e0 2 Sabbia grossa 1 0e0 5 Sabbia media 0 5e0 25 Sabbia fine 0 2 e 0 02 Sa
108. nox la profondit raggiunta dallo strumento stata di 20 cm I campioni prelevati nei mesocosmi ospitanti Medicago sativa L e Vetiveria zizanioides L sono stati raccolti in modo casuale sia sulla superficie coltivata che su quella incolta Cos distinti sono stati posti su di un telo di plastica atto alla miscelazione del terreno in modo da rendere omogeneo il campione Una volta miscelato il terreno stato posto in sacchetti di plastica ca 500 g opportunamente etichettati e trasportati nel laboratorio del Dipartimento di Scienze Chimiche Qui stato sottoposto alla setacciatura con setaccio a maglia 2 mm e conservato in congelatore in attesa delle analisi I risultati analitici di ciascun campione vanno considerati come valori medi di ciascuna condizione sperimentale La scelta di tale metodo di raccolta da ricondursi alle seguenti considerazioni e riduzione dei costi in quanto il numero delle analisi cos effettuate si riduce e diminuzione dei tempi e rappresentativita maggiore dell area di studio rispetto alla scelta di campionare in un singolo punto 100 D altro canto questo approccio presenta degli svantaggi e il risultato dell analisi un valore medio del lotto Non possibile stimare la variabilit del dato all interno dell area campionata e non possibile individuare outlier essendo il campione il risultato di un omogeneizzazione di pi prelievi II campionamento in serra cons
109. nsiderazione delle informazioni tratte dalla letteratura sulla scarsa biodegradazione degli IPA pesanti a seguito della scarsa biodisponibilit Johnsen 2005 e dell assenza di evidenze di degradazione nell esperimento condotto in serra cap 2 3 su un terreno caratterizzato da una contaminazione da IPA invecchiata un ulteriore sperimentazione stata volta a valutare se gli IPA che paiono scarsamente aggredibili dai microorganismi degradatori rizosferiali risultino biodisponibili per organismi che vivono a intimo contatto col suolo quali i lombrichi della specie Eisenia andrei in compresenza di Medicago sativa L L ipotesi era volta a verificare se la contaminazione da IPA sia biodisponibile per queste specie edafiche e conseguentemente trasferibile ad altri organismi stata scelto come bioindicatore Eisenia andrei in quanto la bibliografia mondiale riporta la particolare attitudine di questo organismo ad accumulare inquinanti e considerate le caratteristiche biologiche rapporto con il suolo sensibilit all esposizione da contaminanti rappresenta un ottimo indicatore per la nostra sperimentazione disporre di un suolo naturale con contaminazione invecchiata un interessante aspetto dello studio in quanto generalmente la bibliografia propone studi con suoli artificiali 85 2 4 1 Eisenia andrei Pi dell 80 della totalit degli invertebrati negli ecosistemi terrestri rappresentata dai lombrichi che svolg
110. ntali coltivato verde incolto marrone In tutti i casi gli IPA al secondo campionamento non evidenziano differenze significative di concentrazione tra suolo con pianta e terreno nudo Se si considera la percentuale di attenuazione della contaminazione tra il tempo iniziale ed il primo campionamento 1 vetiver mostra una riduzione di concentrazione degli IPA totali tra 80 e 100 65 100 80 60 40 20 0 P B a A B b k F B a P Figura 2 13 Attenuazione della concentrazione degli IPA nel lotto sperimentale di Vetiveria zizanioides L tra il tempo iniziale TO ed il primo campionamento T1 dopo due mesi dalla messa a dimora della pianta Si evidenzia la distinzione tra suolo coltivato verde suolo incolto marrone 2 2 9 3 Componente microbica Esaminando i dati della componente microbica totale contrariamente a quanto ci si attendeva e a quanto stato osservato per Medicago sativa L la porzione incolta riporta un valore pi elevato 496 ug rispetto al suolo coltivato con vetiver 396 ug Anche l analisi che stabilisce l attivit enzimatica totale sembra confermare il dato riportando valori superiori anche se minimi nella parte incolta 4 63 ug h rispetto alla porzione coltivata 3 59 ug g 1 Nel considerare le variazioni della componente microbica tra suolo seminato ed incolto opportuno considerare i fattori che naturalmente portano a determinare degli stress alla po
111. o delle fitotecnologie volta all ottimizzazione di barriere verdi per particolato atmosferico ed IPA L ipotesi di scarsa mobilit attribuita a contaminazioni invecchiate di IPA pesanti stata confutata nel caso considerato dal test bioaccumulo con Eisenia andrei Disporre di dati sul contenuto totale della contaminazione di un suolo non sufficiente per valutare il rischio ecologico che queste sostanze possono comportare La disponibilit di una sostanza dipende dalle condizioni chimico fisiche del terreno es pH contenuto di argilla capacit di scambio cationica quantit di materia organica e dalle caratteristiche del composto Per valutare l effettivo stato di contaminazione di un suolo in relazione alla sua potenziale pericolosit per gli esseri viventi devono essere utilizzati dei test biologici che permettono di valutare l effettiva tossicit dei contaminanti Loureiro Soares amp Nogueira 2005 AI fine di stabilire limiti ragionevoli sulla contaminazione dei suoli per definire parametri di legge o per rispondere ad una pianificazione lungimirante del territorio necessario comprendere appieno tutti i processi che portano al sequestro o al rilascio dei contaminanti EPA 2004 II fitorimedio appare una promettente tecnologia per dare risposta a stati alterati dell ambiente Si constatato che l approccio alla risoluzione dei problemi in campo ambientale deve esser considerato come un approccio multi
112. o dev std medio dev std 1 73 0 32 3 0 11 0 29 0 06 2 39 0 21 0 17 0 00 1 87 0 14 0 15 0 01 2 10 0 36 0 12 0 00 229 0 41 0 14 0 02 2 06 0 09 0 12 0 01 1 69 0 11 0 11 0 02 2 33 0 11 0 15 0 01 1 89 0 27 0 10 0 01 1 78 0 12 0 12 0 01 1 90 0 10 0 14 0 01 2 03 0 17 0 12 0 00 Dal rapporto C N si nota che i processi di mineralizzazione sono pressoch nulli ratio C N gt 11 l azoto della sostanza organica viene immobilizzato Quindi si sono verificati per lo pi processi di umificazione e di conseguenza una sottrazione di azoto minerale da parte dell attivit microbica 81 2 3 5 5 Biomassa microbica Bc Il contenuto della biomassa della microbica mostra che non vi sono differenze tra il suolo seminato e incolto durante tutti i sei mesi sperimentali valori di B variano in base all uso a cui viene sottoposto il suolo terreni arabili hanno un contenuto di biomassa microbica inferiore ai terreni forestali che a loro volta hanno un contenuto inferiore di quelli a prato Nannipieri 1993 Il suolo impiegato per la sperimentazione probabilmente stato alterato durante le fasi di preparazione ed allestimento dei vasi Le condizioni a cui stato sottoposto hanno sicuramente influito sull ecosistema suolo e forse i sei mesi sperimentali non sono stati sufficienti perch la popolazione microbica si accrescesse e adattasse sufficientemente Figura 2 21 Biomassa microbica totale mg C kg ss nelle due con
113. o di stabilit verificando l esistenza di potenziali superfici di scivolamento complesse eseguito col Metodo dei Conci utilizzando la nota trattazione analitica di Jambu Le verifiche di stabilit eseguite hanno individuato una superficie critica di scivolamento con fattore di sicurezza pari a 1 05 inferiori ai valori minimi di legge quindi stata confermata la stabilit del versante 2 1 6 Caratteristiche meteo climatiche I dati meteorologici sono stati forniti dalla stazione dell Osservatorio Meteorologico Regionale OSMER FVG di Trieste L arco temporale considerato va dal 1994 al 2010 Temperatura mesi nei quali vengono registrati i valori minimi assoluti della temperatura dell aria tra il 1994 e il 2010 sono dicembre e gennaio Il valore pi basso misurato valore pari a 6 8 C stato rilevato nel dicembre 1996 valori massimi invece si osservano nei mesi di luglio e agosto Il valore pi alto riportato pari a 38 1 C e il mese in cui lo stesso stato registrato agosto del 1998 Vento fenomeni ventosi di maggiore intensit si manifestano nei mesi di novembre e dicembre La bora pu raggiungere picchi di intensit pari a i 180 Km h 41 Precipitazioni I mesi meno piovosi negli ultimi 10 anni risultano essere febbraio marzo e aprile contrariamente quelli che riportano una precipitazione pi abbondante sono agosto settembre e novembre Per l anno 2010 i dati medi di preci
114. o pu essere passivo o attivo Questi processi sono gli stessi che osserviamo nel meccanismo di fitoestrazione Dato che questi ultimi elementi non sono essenziali per la pianta la loro presenza pu determinare un potenziale tossico che dipende dalla sensibilit della stessa La pianta dispone anche di vari meccanismi per sequestrare o stabilizzare queste sostanze inorganiche estranee ed impedirne il trasporto nei tessuti pi sensibili della pianta Tali meccanismi sono rappresentati nei processi di fitosequestrazione e in alcuni processi di fitostabilizzazione 1 8 Evapotraspirazione L Evapotraspirazione ET una grandezza fisica usata in agrometeorologia che viene definita come la quantit d acqua riferita all unita di tempo che dal terreno passa in atmosfera allo stato di vapore per effetto della traspirazione ad opera delle piante e dell evaporazione diretta dal terreno Questi processi fanno parte dei meccanismi di fitoidraulica che verranno descritti in seguito Il processo di evapotraspirazione Figura 1 3 viene influenzato in modo determinante dalla vegetazione che in grado di captare una quota d acqua attraverso l apparato fogliare e intercettare ci che viene trasferito nel suolo grazie al sistema radicale per poi trasferirla in atmosfera Viessman Lewis amp Knapp 1989 15 Inizio della precipitazione Durante la precipitazione Dopo la precipitazione s snerimento della d
115. olore viola a volte sul fusto dettaglio di legume semi fonte Centro Ricerche colorati con tinte di bianco L impollinazione incrociata ad Produzioni Animali opera di insetti pronubi frutti legumi spiralati contengono 2 7 semi reniformi di colore giallo bruno Esigenze colturali Le temperature ideali richieste da Medicago sativa L si stimano entro un range di 20 25 C in quest intervallo le rese di fotosintesi e azoto fissazione sono massime La temperatura minima e massima richiesta per la germinazione di 5 35 C sotto questo valore Medicago sativa L arresta la sua crescita Ha notevoli capacit di adattamento anche se predilige i terreni profondi di medio impasto o argillosi Il pH ottimale tra 6 5 e 8 non tollera i terreni acidi Infatti con valori di pH sotto i livelli ottimali la simbiosi rizobica si instaura con difficolt una pianta che soffre per condizioni di ristagno idrico si adatta con scarso successo a terreni sciolti Bonciarelli amp Bonciarelli 1989 48 Preparazione del terreno E una pianta che dovrebbe venir piantata all inizio della primavera o fine estate opportuna sarebbe una concimazione con fosforo nel pre impianto bene eseguire la semina non appena terminato il periodo delle gelate USDA 2007 Come visto in precedenza Medicago sativa L una pianta che teme i ristagni idrici da qui la necessit di eseguire della lavorazioni che consentano il d
116. on TOC in soils and sediment EPA Semple K Doick K Jones K Burauel P Craven A amp Harms H 2004 Defining Bioavailability and Bioaccessibility of Contaminated Soil and Sediment is Complicated Environmental Science and Technology Sequi P 1989 Chimica del Suolo Bologna Ed Patron Shuxiu Peijun L Zonggiang G Wanxia R amp H 2008 Promotion of pirene degradation in rhizosphere of alfalfa Medicago sativa L Chemosphere 71 1593 1598 Singh O amp Jain R 2003 Phytoremediation of toxic aromatic pollutants from soil Applied Microbiology Biotechnology 63 128 135 Smiley E Fraedrich B amp Martin T 1999 Phytophthora Root Rot and Collar Rot of Landscape Plants Bartlett Tree Soleimani M Afyuni M Hajabbasi M A Nourbakhsh F Sabzalian M R amp Christensen J H 2010 Phytoremediation of an aged petroleum contaminated soil using endophyte infected and non infected grasses Chemosphere Volume 81 Issue 9 November 2010 1084 1090 Taiz L amp Zeiger E 1991 Plant Physiology 3rd ed Sinauer Associates Tan K H 2003 Humic Matter in Soil and Environment Principle and Controversies University of Georgia Anthens U S A Ed Marcel Dekker Inn 126 Teng Y Shen Y Luo Y Sun X Sun M Fu D et al 2011 Influence of Rhizobium meliloti on phytoremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons by alfalfa in an aged contami
117. on fanno distinzione tra le fonti Schumacher 2002 A 2 7 Valutazione del contenuto di sostanza organica La determinazione della sostanza organica un fattore essenziale nella caratterizzazione di un sito per valutare come i composti chimici reagiscono nel suolo Il suo valore stato determinato per via indiretta sulla base del contenuto di carbonio organico si ottiene il valore della sostanza organica utilizzando il fattore di Van Bemmelen pari a 1000 580 1 724 che si fonda sull assunto che il carbonio rappresenta mediamente il 58 ossia 580 g Kg della composizione elementare della sostanza organica del suolo Jackson 1964 105 A 3 Analisi microbiche del suolo Visto il ruolo fondamentale delle componente microbica nel suolo e il contributo che questa fornisce per la degradazione dei contaminanti organici si voluto effettuare delle osservazioni quantitative in merito I campioni che sono stati sottoposti a queste analisi sono quelli derivati sia dalla sperimentazione in campo ottobre 2008 che in serra 2009 A 3 1 Determinazione della biomassa microbica Vista l estrema vulnerabilit di questa componente il terreno per la determinazione della biomassa microbica in situ stato campionato ad ottobre mese in cui le condizioni di umidit e temperatura del suolo sono piuttosto stabili le variazioni di questi due parametri sono contenute e quindi favorevoli allo sviluppo della biomassa microbica I
118. on metodi diversi e a diversi gradi di efficacia trattamenti di bonifica possono venir suddivisi in e trattamenti in situ che vengono condotti direttamente sul sito e non prevedono l asportazione di terreno e trattamenti on site che prevedono l asportazione della matrice contaminata ed il trattamento generalmente avviene in loco e trattamenti off site che consistono nel prelievo e trasporto del terreno contaminato in un impianto atto al trattamento possibile raggruppare in tre categorie i processi di bonifica 1 trattamenti chimico fisici come il lavaggio di terreno l estrazione elettrocinetica l ossidazione e riduzione chimica in situ la stabilizzazione solidificazione 2 trattamenti termici quali il desorbimento termico in ed ex situ l incenerimento la vetrificazione in situ 3 trattamenti biologici quali il fitorimedio la bioventilazione biopila land farming Nel caso di trattamenti in situ la scelta di una data tecnologia dipendente da molteplici fattori quali le caratteristiche chimico fisiche del suolo la granulometria del terreno il pH il contenuto di sostanza organica l omogeneit e la permeabilit della matrice Un altro fattore essenziale per la scelta della pratica di bonifica la tipologia di contaminazione A volte la presenza di contaminazione complessa quindi presenza di contaminanti organici ed inorganici condizione frequente nei siti contaminati spinge gli operatori amb
119. one Soxhlet con vantaggi sia economici che di impatto ambientale La quantit di campione impiegato limitata ca 1 g ed i tempi per l intero processo sono decisamente contenuti ca 45 min Fasi operative per l estrazione ASE e Preriscaldamento a 5 minuti e Temperature di estrazione a 140 C e Pressione a 100 atm e Cicli estrattivi 3 cicli della durata di 10 min a ciclo La quantit di solvente utilizzato ca 110 120 ml 110 e Lavaggio terminale con 20 ml di solvente L estratto cosi ottenuto stato quindi analizzato con un Gas Cromatografo Agilent 6890 accoppiato ad uno Spettrometro di Massa Agilent 5973 Inert dotato di un autocampionatore Gerstel MPS2 Per meglio comprendere le fasi che portano a compimento di un analisi possibile osservare lo schema seguente Iniezione miscela in esame alimentazione gas di trasporto carrier camera termostatata registratore integratore LA eventuale alimentazione gas per il rivelatore FID Figura 2 32 Schema essenziale di un GS MS 1 della soluzione risultante dal processo di estrazione viene iniettata tramite la siringa dell autocampionatore nell iniettore del gascromatografo con modalit splitless dove gli analiti vengono vaporizzati e trasportati da un flusso carrier di elio He 1 2mL min verso la colonna cromatografica Qui i vari componenti dell estratto si muovono a velocit diverse in funzione della loro
120. ono un importante ruolo nel suolo Vengono considerati buoni indicatori rispetto alla contaminazione del suolo e costituiscono un sistema precoce di allarme per segnalarne possibili alterazione Questo aspetto risulta interessante ai fini di effettuare una scrupolosa protezione degli ambienti naturali e della salute umana Eisenia andrei comunemente utilizzata come specie standard nell esecuzione di test di tossicit OECD 1984 ma anche nei test biologici per valutare la contaminazione del suolo Fleuren Jager Roelofs De Groot Baerselman amp Peijnenburg 2003 L efficacia dei lombrichi come bioindicatori dovuta all interazione che questi organismi hanno con grandi quantit di lettiera decomposta letame e altri materiali organici decomposti presenti nel suolo da tale interazione ne deriva la conversione in terriccio Alcuni studi hanno dimostrato che la pelle dei lombrichi in grado di captare i contaminanti quindi questi organismi sono potenzialmente vantaggiosi nella valutazione del rischio ecologico Yasmin amp D Souza 2010 Vi sono parametri dei suoli come ad esempio il pH il rapporto C N la capacit di scambio cationico il contenuto di materia organica il contenuto di argilla che hanno un effetto sulla sopravvivenza e vitalit dei lombrichi nei suoli Questi parametri i cui effetti non vanno confusi con gli effetti che le sostanze inquinanti hanno sui lombrichi vanno tenuti in considerazione nella reali
121. onti di Medicago sativa L Non vi sono dati per il metallo stagno e non vi alcun riferimento a Vetiveria zizanioides L Il valore fornito da EPA 2005 riferito ad un dato di tossicit medio sulla base di letteratura scientifica e tiene conto del pH del suolo e del contenuto di sostanza organica 57 Tabella 2 2 Livello di screening ecologico nel suolo per Zn concentrazione limite per osservare evidenze di tossicit su Medicago sativa L Materia organica Concentrazione pH del suolo mg kg ss Medicago sativa L 7 0 3 00 270 I livelli di contaminazione forniti dalla caratterizzazione preliminare corrispondono a 2 5 mg kg ss per lo stagno e 150 mg kg ss per lo zinco I limiti imposti dal D M 471 99 Tab 1 colonna A riferiti ai siti residenziali che corrispondono ai limiti riportati dalla Tabella 1 colonna A del D Lg 152 2006 in materia di siti contaminati sono 1 mg kg ss per stagno e 150 mg kg ss per zinco E dimostrata dalla bibliografia la tolleranza di Medicago sativa L alla contaminazione da metalli pesanti e per questo motivo viene impiegata come specie estrattrice per questi inquinanti Basse dosi di metalli pesanti sono in grado di stimolare l allungamento radicale e la germinazione mentre a concentrazioni superiori a 40 50 ppm di Cd Cu Ni Pb si riduce la capacit di germinare Chhotu amp Fulekar 2008 hanno dimostrato che Medicago sativa L in grado di germinare e crescere in modo effic
122. ore 17 alle 20 e la temperatura stata impostata a 20 C Figura 2 24 Vasi ospitanti Eisenia andrei Dopo 25 giorni i vasi seminati a medica si presentavano inverditi con una buona germinazione complessiva dei semi 2 4 2 3 Messa a dimora dei lombrichi I lombrichi sono stati messi a dimora dopo un mese dalla semina di Medicago sativa L Sono stati acquistati in un allevamento certificato Lombricoltura Compagnoni con sede a Lecco Considerata l attitudine dei vermi alla fuga i vasi sono stati avvolti da un materiale plastico di altezza 32 5 cm Per lo stesso motivo stata messa una rete esterna al vaso e fissata con un adesivo plastico ad alta tenuta 89 Sono stati selezionati per la prova sperimentale gli individui che manifestavano maggiore mobilita Sono stati pesati 20 g di lombrichi da porre in ogni vaso equivalenti a circa 35 esemplari di medie dimensioni lombrichi sono stati scelti e contati nel laboratorio del Dipartimento di Scienze Chimiche dell Universit di Trieste posti in un contenitore di alluminio e trasportati nella serra sperimentale dell Universit di Udine Giunti alla serra sperimentale UD i lombrichi sono stati puliti dal substrato terreno di coltura nel quale viaggiavano nuovamente pesati e messi a dimora nei vasi Per agevolare la penetrazione dei lombrichi soggetti molto sensibili agli ambienti umidi nel suolo stata somministrata una quantita di acqua pari a 200 ml posta nel sottov
123. ori al LOQ e Indeno 1 2 3 cd pirene e Dibenzo a h antracene che mostrano valori inferiori al LOD Dal confronto tra i lombrichi al tempo finali con i lombrichi al tempo iniziale si evince che la concentrazione di Pirene aumenta di pi del 400 Crisene Benzo a antracene e Benzo a pirene non sono presenti al To e sono invece presenti in quantit significativa al tempo finale il Benzo b k fluorantene e Benzo g h i perilene risultano assenti al tempo iniziale e presenti ma non quantificabili altempo finale non si osserva accumulo di Indeno 1 2 3 cd pirene e di Dibenzo a h antracene che riportano valori inferiori al LOD sia al tempo iniziale che alla fine Gli IPA monitorati sono caratterizzati dall avere un peso molecolare elevato sono costituiti da 4 6 anelli benzenici Sebbene le loro caratteristiche chimico fisiche li rendano poco disponibili e quindi tendano a rimaner adesi alla matrice suolo come dimostrato i lombrichi sono in grado di assumere anche questi composti organici dal suolo attraverso il contatto dermico e per ingestione E da sottolineare che l esperimento stata condotto utilizzando una matrice complessa ossia un suolo contaminato realmente e non come comunemente riportato in bibliografia con contaminazione artificiale stata presa in considerazione anche l ipotesi che la presenza di piante potesse influire sulla biodisponibilit dei contaminanti Dall elaborazione dei dati ottenuti si oss
124. ossibilita di risolvere stati alterati dell ambiente In uno dei suoi scritti 1789 1989 Abbiamo preso la Bastiglia disinquiniamola si legge le piante accumulano disagio ambientale ma vi sopravvivono esse non sono capaci di dire come stanno le cose ma di predirne come saranno se non saranno messi in opera quegli opportuni strumenti che deviando percorsi producendo schemi di intervento su schemi di combustione attenzione alle qualit degli scarichi possano prevenire quegli autunni troppo precoci o le primavere troppo brevi o permettere ai semi di diventare snelle piantine trasparenti Il Prof Puglisi descrive nel testo di piante s come sentinelle ambientali ma anche piante come soluzioni a problemi rilevanti determinati dall impatto antropico a seguito della lettura del succitato testo che prende inizio questo studio articolato su diversi piani di ricerca tutti volti a descrivere e cercare delle possibili indicazioni per la risoluzione di un problema di contaminazione pregressa Il sito che ha fornito il materiale per svolgere le sperimentazioni inserito nel parco che ha ospitato la principale struttura psichiatrica di Trieste oggi fortemente usufruita e di interesse collettivo e considerata polo culturale e dinamico Su questo sito sorgono dipartimenti universitari strutture ospedaliere e della pubblica amministrazione Un area di questo parco stata oggetto di contaminazione a seguito dello sver
125. pi urbanizzate e la gente conserva sempre di meno un contatto con il suolo che calpesta ogni giorno dimenticando l importanza dello stesso e che dalla cui cura dipende la salvaguardia sia ambientale sia umana Essendo l ecosistema mondiale strettamente interconnesso la domanda di spazio la disponibilit di terre lo sfruttamento del suolo in stretta relazione con una popolazione globale in forte aumento Il Bureaux of Census Dipartimento dello United States Department of Commerce l istituto che si occupa di censire la popolazione mondiale ogni dieci anni Nelle ultime stime da esso effettuate la popolazione mondiale attualmente stimata risulta essere di 6 873 000 000 dato in costante aumento Apparendo evidente che l aumento demografico porta una diminuzione della disponibilit del suolo risulta necessario migliorare la comprensione e la gestione del suolo per garantire alle generazioni future la possibilit di usufruire di questo bene indispensabile per la vita 1 1 Le funzioni del suolo L uomo dipende strettamente dalle funzioni del suolo Un suolo sano in grado di fornirci aria acqua pulite colture abbondanti flora e fauna Essenzialmente il suolo svolge cinque grandi funzioni 1 Ciclo dei nutrienti il suolo immagazzina dosa il rilascio e governa il ciclo di sostanze nutritive e altri elementi Durante i processi biochimici in analogia con il ciclo dell acqua le sostanze nutritive possono essere t
126. pitazione su scala annua sono stati di 1 328 mm 2 1 7 Osservazioni specie arboree Durante la fase di ricognizione di aree idonee alla realizzazione di un impianto sperimentale di fitorimedio sono state censite le specie arboree ed arbustive presenti all interno dell area interdetta Questo studio risultato necessario per individuare spazi sufficientemente aperti ed esposti al sole che rendesse possibile la crescita normale delle essenze erbacee considerate nella sperimentazione del fitorimedio effettuando uno screening iniziale e generalizzato rispetto alla vegetazione presente Le specie predominanti durante l osservazione sono state Laurus nobilis Euonymus japonicus Fraxinus excelsior Robinia pseudoacacia Fraxinus ornus Crategus monogyna Ostrya carpinifolia Sambucus nigra Ulmus campestris Celtis australis Quercus petrea Morus nigra Ailanthus altissima stata realizzata una rappresentazione cartografica utilizzando il programma AutoCAD 2007 nella quale vengono riportate le posizioni delle alberature 42 elok Tx LEGENDA superficie Parco ex O P P area interdetta ai sensi D Lgs 152 06 KS A 9 YW 7 7 YU Wy A SS A p SS CRI Nut Z d BQ PLY SD Sr AS A PNA p 9 DA fh Ap Y p Figura 2 4 Mappatura specie arboree 43 2 2 Rizodegradazione di IPA in situ imp
127. polazione presente con conseguente decrescita Per stabilire le cause effettive che determinano alterazioni della popolazione microbica del suolo sarebbe opportuno monitorare parametri come ad esempio fluttuazioni della temperatura dell umidit del terreno variazioni del pH disturbi fisici del suolo incremento dei predatori e antagonisti diminuzione dei nutrienti tutti parametri che possono determinare delle alterazioni in termini quantitativi Brookes 1995 66 2 2 9 4 Sostanza organica e rapporto C N E possibile determinare la sostanza organica per via indiretta sulla base del contenuto di carbonio organico moltiplicandolo per un fattore di conversione 1 724 fattore di Van Bemmelen Jackson 1964 E bene considerare questo parametro come valore indicativo in quanto la sostanza organica ha una grande variabilita all interno del suolo Nel lotto sperimentale ospitante vetiver la porzione non coltivata riporta valori di 12 1 g kg di carbonio organico e 20 9 g kg di sostanza organica Il suolo con pianta mostra valori maggiori 14 3 g kg di carbonio organico conseguentemente e 24 7 g kg di sostanza organica Jenkinson e Ladd 1981 hanno affermato che l accumulo di sostanza organica provoca generalmente un aumento della biomassa microbica indicando che il 2 valore medio del carbonio organico nel terreno dato dalla biomassa microbica La rotazione colturale pu avere effetti positivi sul contenuto di carbonio organico
128. r 24 ore a una temperatura di 24 C Passato il tempo necessario il CHCI stato completamente rimosso dall essicatore con l ausilio di una pompa a vuoto A ciascun campione stata aggiunta una soluzione di 750 0 5 mol l con rapporto suolo soluzione estraente di 1 4 campioni cos preparati sono stati posti in un agitatore meccanico per 30 minuti ed in seguito filtrati con filtri Whatman n 42 La procedura sopra descritta stata rispettata anche per i campioni non fumigati posti in essiccatore in assenza di CHCl II contenuto della biomassa microbica presente nei campioni di suolo calcolata per differenza secondo la formula Cp Cr Che Cg carbonio della biomassa microbica Cr carbonio estratto da campione fumigato Cyr carbonio estratto da campione non fumigato due valori sono stati ottenuti utilizzando un analizzatore di carbonio organico totale Total Organic Carbon Analyzer TOC della Shimadzu come differenza del carbonio organico disciolto Dissolved Organic Carbon DOC nei campioni fumigati e il DOC nei campioni non fumigati Il risultato viene riportato al peso secco del campione ed espresso in ug g Figura 2 29 Total Organic Carbon Analyzer 107 A 3 2 Quoziente microbico Il carbonio organico totale e quello della biomassa microbica costituiscono fattori chiave nella valutazione della qualit del suolo e sono correlati nel quoziente microbico rapporto tra C della biomassa microbi
129. radicale nel campione Lc lunghezza radicale nel controllo Vi possono essere condizioni dove l IG si presenta maggiore rispetto al controllo negativo che il metodo riporta sempre uguale a 100 In tal caso siamo in presenza di fenomeni di biostimolazione ossia la matrice suolo subisce detossificazione e si osservano sensibilmente eventi di allungamento radicale Nel caso contrario possiamo osservare fenomeni di inibizione della germinazione ossia il suolo contaminato ha effetti inibitori sulla crescita delle radici 120 Bibliografia Adriano D Bollag J Frankenberger W amp Sims R 1999 Bioremediation of Contaminated Soil Ed Agronomy Alef K amp Nannipieri P 1995 Methods in applied soil microbiology and biochemistry Academic Press Amato M Migliozzi A amp Mazzoleni S 2004 II sistema suolo vegetazione Napoli Ed Liguori Amori G Contoli L Nappi A 2008 Mammalia Erinaceomorpha Soricomorpha Lagomorpha Rodentia Milano Edizioni Calderini de Il sole 24 Ore Amorin M Rombke J amp Soares A 2005 Avoidance behaviour of Enchytraeus albidus Effects of Benomyl Carbendazin phenmedipham and different soil types Chemosphere 501 510 Arnold E amp Ovenden D 2003 Field Guide of Reptiles amp Amphibians of Europe Collins Ashing J amp Marquez E 2010 Dodder Cuscuta spp Biology and Management Guide A 615 NM State University Bagarello
130. rasformate in forme disponibili per i vegetali trattenute nel terreno o immesse nell aria o nell acqua 2 Regolazione delle acque il suolo condiziona i flussi di acqua e soluti con la possibilit di stoccarli e regolarne la velocit in dipendenza della sua capacit di ritenzione idrica Grazie ad un corretto funzionamento l acqua viene adeguatamente distribuita tra le falde acquifere e la quota necessaria per la sopravvivenza di piante e animali 3 Biodiversit e habitat il suolo supporta la crescita di piante superiori fornendo un mezzo per l ancoraggio degli apparati radicali e fornisce elementi nutritivi che sono essenziali per l intero sistema vegetale Le propriet del suolo spesso determinano la presenza di elementi vegetazionali e indirettamente il numero e il tipo di animali incluso l uomo 4 Filtraggio e Buffering il suolo funziona come un sistema naturale di riciclo Al suo interno i prodotti di scarto piante e animali deceduti sono assimilati e i loro elementi base vengono reimpiegati per nuove generazioni 5 Stabilit fisica e sostegno il suolo ha la capacit di mantenere la sua struttura porosa per consentire il passaggio di acqua e aria resistere a processi erosivi e fornire un supporto per gli apparati radicali delle piante Inoltre il terreno in grado di dar sostegno e ancoraggio alle opere umane Brady amp Weil 2008 Il suolo sottoposto a continue e sempre pi incalzanti pressio
131. razioni che si basa la scelta di questa esperienza di Dottorato che vede applicata la pratica del fitorimedio come risposta alla necessit di operare in situ in una situazione di contaminazione a tratti complessa 1 6 Concetti base di fisiologia vegetale In questo capitolo vengono introdotte alcune reazioni che tipicamente avvengono tra la pianta ed il suolo reazioni che normalmente sono coinvolte e determinanti nella pratica del fitorimedio Tipicamente le piante si accrescono penetrando le proprie radici nel suolo e producendo elementi funzionali quali foglie e fusto Per poter garantire una crescita di base le piante usano l energia solare per organicare il carbonio Taiz amp Zeiger 1991 La sintesi di sostanze organiche che avviene a partire da precursori inorganici con l aiuto della luce va sotto il nome di fotosintesi che un processo caratterizzato da una seria di reazioni chimiche il cui bilancio netto rappresentato dalla seguente equazione Longo amp Marzani 2005 66 2 gt CeH1206 6 O2 Le piante prelevano dal suolo l acqua e i nutrienti inorganici disciolti attraverso il sistema radicale Questa soluzione viene trasportata attraverso il sistema xilematico in tutti i comparti della pianta ora mentre i nutrienti vengono impiegati nei vari processi vitali l acqua viene traspirata attraverso le foglie sotto forma di vapore acqueo 13 Allo stesso modo i prodotti fotosintetici sono tr
132. re in due gruppi IPA a basso peso molecolare contenenti due o tre anelli aromatici ed IPA ad alto peso molecolare contenenti pi di tre anelli aromatici Questi composti possono avere uno o pi gruppi sostituiti agli anelli aromatici cambiandone le propriet e spesso alterandone l effetto tossico Irwin 1997 Considerata l elevata idrofobicit gli IPA tendono ad interagire con le fasi non acquose e la sostanza organica del suolo diventando potenzialmente disponibili per la degradazione microbica Poich la solubilit in acqua diminuisce in modo approssimativo logaritmicamente con l aumentare della massa molecolare gli IPA con alto peso molecolare indicativamente composti da cinque a sette anelli aromatici destano particolare preoccupazione in considerazione della bioaccumulabilit i composti pi pesanti hanno tale affinit per le componenti organiche del suolo che tendono a rimanere adese ad esso ed a non esser mobilizzati La letteratura riporta studi Johnsen Wick amp Harms 2005 in riferimento ai fattori che influenzano la degradazione microbica nel caso di IPA scarsamente biodisponibili evidenziando l ampiezza di studi condotti in condizioni controllate di laboratorio e la scarsit di studi in condizioni reali Johnsen Wick amp Harms 2005 Tabella 1 1 Proprieta chimico fisiche 16 IPA definiti priority pollutants Pressione Anelli Massa Solubilit divapore benzenici molare a 25 C a 25 C Log Kow Can
133. realizzazione di due parcelle sperimentali confinate con una superficie complessiva di 3 x 4 m 2 2 5 Fase progettuale Prima dell avvio dei lavori sono stati considerati tutti i criteri che potevano influire sulla realizzazione dell impianto 1 Piano di sicurezza Viste le caratteristiche problematiche del sito stato predisposto un piano che potesse garantire a tutti gli operatori di agire in assoluta sicurezza con l adozione di opportuni dispositivi di protezione individuale DPI 2 Superficie dei mesocosmi stato scelto di realizzare vasche di 3 x 4 m poich potevano rappresentare al meglio una situazione di riproducibilit con l ambiente circostante 3 Posizionamento dei mesocosmi Sono stati selezionati i punti nell appezzamento che presentavano le caratteristiche pi idonee per ospitare le vasche contenenti le piante 53 esposizione solare distanza da specie arboree superfici pianeggianti scolo dell acqua etc 4 Impianto di irrigazione AI fine di garantire alle piante una crescita adeguata e assicurare al sistema pianta suolo il giusto equilibro stato disposto un impianto di irrigazione costituito da due irrigatori a scomparsa a turbina Tale impianto si collegava ad un sistema di condutture presenti negli alloggi abitativi poco distanti Il sistema ha garantito il fabbisogno idrico anche in assenza di un operatore 2 2 6 Lavorazioni agricole La preparazione del terreno ha richiesto alc
134. renaggio Un aratura profonda 40 45 cm in tarda estate o autunno consente al gelo invernale di agire sulla struttura del terreno rendendolo pi sciolto Segue un erpicatura che consente di frantumare gli aggregati e di livellare il terreno Tutte queste lavorazioni devono esser accurate per garantire al seme un giusto contatto con il terreno La quantit di seme per impianto varia dai 30 40 ai 20 25 kg ha Con questi quantitativi di sementi e con terreni dalle condizioni appropriate si possono ottenere 300 400 piante m La profondit di semina deve rispettare l intervallo 1 1 5 cm Dopo aver praticato la semina bene eseguire una rullatura per favorire il contatto del seme con il terreno Bonciarelli amp Bonciarelli 1989 Concimazione La prima operazione necessaria per valutare l idoneit di un suolo per la messa a dimora della pianta l analisi del terreno per verificare i livelli di fosforo disponibile Le concentrazioni definite sufficienti sono di 15 20 ppm pari a 35 40 ppm di 2 5 Bonciarelli amp Bonciarelli 1989 Irrigazione Medicago sativa L una pianta con elevate necessit idriche ma grazie alla resistenza che dimostra alla siccit e al profondo apparato radicale in grado di far fronte a questo limite In caso di periodi di siccit prolungati in grado di rallentare o sospendere l attivit vegetativa Generalmente viene irrigata durante il primo anno di semina o in presenza di pe
135. riodi particolarmente siccitosi 49 Piante infestanti principali generi che causano problemi ai medicai in particolate durante il primo anno di impianto sono Convolvulus Ranunculus Portulaca Stellaria Rumex Amaranthus e Capsella bursa pastoris Tra tutti i generi citati quello che da maggiori problemi di controllo Cuscuta Ashing amp Marquez 2010 Ai fini del controllo di queste piante possibile intervenire con appropriate lavorazioni e concimazioni Queste due pratiche riescono a diminuire molto il rischio del propagarsi di infestanti Malattie Le malattie che solitamente colpiscono Medicago sativa L sono l avvizzimento della pianta causato da un battere patogeno Erwinia tracheiphila che causa problemi al sistema vascolare della pianta bloccando il sistema di trasporto dei soluti nel sistema xilematico Fusarium genere di fungo appartenente alla divisione ascomiceti Sono organismi fitopatogeni che danno luogo a marciumi radicali o alterazioni a carico dell apparato vascolare con conseguente appassimento dei germogli A livello radicale si nota una lignificazione della parte centrale del fittone di colore bruno giallastro Minerdi Moretti Gilardi Barberio Gullino amp Garibaldi 2007 Phytophthora un fungo appartenente alla classe degli oomiceti sintomi iniziali sono quelli dell ingiallimento e avvizzimento delle foglie basali segue una clorosi diffusa anche nelle foglie pi
136. ristic 2006 Vetiveria zizanioides L Caratteri morfologici Il suo apparato epigeo assume dimensioni che vanno dai 0 5 m ai 1 5 m di altezza considerata sterile fuori dal suo ambiente naturale quindi non invasiva Mickovski van Beek amp Salin 2005 51 Non ha rizomi stoloni e si propaga tramite divisione radicale per via agamica Ha un apparato radicale forte e finemente strutturato se il terreno idoneo allo sviluppo dopo un anno dalla messa a dimora pu raggiungere anche i 3 4 m Le notevoli profondit raggiunte rendono il vetiver una pianta estremamente resistente alla siccit Le nuove generazioni vengono originate dalla corona porzione legnosa sotterranea che rende la pianta resistente alle gelate al Figura 2 8 Apparato ipogeo di Vetiveria zizanioides L calpestio o ad eventuali incendi Truong Van amp Pinners 2008 Esigenze colturali una pianta che richiede minime cure di mantenimento inoltre foglie e radici hanno dimostrato una forte resistenza alle malattie Si adatta ad ambienti molto siccitosi cos come a situazioni di ristagno per lungo tempo The World Bank 1993 Il vetiver presenta un alta tolleranza alle variazioni di temperatura resiste ad intervalli che vanno da 15 C a 55 C In presenza di gelate la parte aerea interrompe la crescita ed entra in dormienza mutando il suo colore da verde a viola Risponde velocemente anche a stress da gelo siccit o livelli eleva
137. ristica del terreno che presenta acidi umici ben sviluppati Tan 2003 108 Tabella 2 13 Andamento dei processi di trasformazione della sostanza organica 5 Sbaraglia amp Lucci 1994 C N Classificazione Giudizio Destino N della S 0 lt 9 Basso Scarsa umificazione della S 0 e rapida Liberato mineralizzazione 9 11 Normale Situazione di equilibrio tra S O umificata e Stabile mineralizzata gt 11 Alto Processi di mineralizzazione pressoch nulli Immobilizzato A 3 4 Determinazione dell attivita enzimatica totale Per la determinazione dell attivita enzimatica totale stato impiegato il Diacetato di Fluoresceina 3 6 diacetylfluorescein FDA Il Diacetato di Fluoresceina idrolizzato da diversi enzimi come proteasi lipasi ed esterasi Il prodotto di questa conversione enzimatica la fluoresceina che pu venir rilevata da uno spettroflorimetro ed impiegata per un analisi quantitativa della popolazione batterica Schn rer Rosswall 1982 C I O HO a Hsc C O cia et Fluorescein Diacetate Fluorescein 2 CH C00H Figura 2 30 Equazione di reazione di Diacetato di Fluoresceina idrolizzato a Fluoresceina Schn rer amp Rosswall 1982 Il campione stato preparando pesando 1 g di suolo e posto in provette graduate di PoliPropilene con tappo Falcon da 50 ml con 20 ml di una soluzione tampone di sodio solfato Na S04 a pH 7 6 e 0 05 ml di soluzion
138. sa con metodi sostenibili in situ quali ad esempio il fitorimedio si mira anche a conseguire elementi per valutazioni associate al trasferimento dei contaminanti nell ambiente che tengano conto non soltanto della tutela della specie umana ma anche altri organismi nel contesto di una analisi di rischio ecologico 1 Introduzione Il 22 settembre 2006 la Commissione Europea ha adottato la Strategia Tematica sui Suoli COM 2006 231 ed una proposta per una Direttiva quadro sui suoli COM 2006 232 con l obiettivo di proteggere i suoli nell Unione Europea la proposta tuttavia non stata ancora approvata Commissione delle Comunit Europee 2006 In questa proposta il suolo viene definito come una risorsa non rinnovabile un sistema dinamico che svolge funzioni e fornisce servizi fondamentali alle attivit umane ed alla vita degli ecosistemi Dalle informazioni ad oggi disponibili emerge che negli ultimi decenni si registrato un aumento significativo dei processi di degrado dei suoli e verosimilmente senza la presenza di adeguati interventi volti a mitigare il succitato degrado le previsioni non risultano affatto rosee Ci sono elementi che confermano che in assenza di interventi tali processi continueranno ad aumentare La qualit del suolo determina l esistenza delle piante la capacit di sostenere la vita animale e il genere umano Le societ moderne formate da uomini e donne in costante movimento diventano sempre
139. samento di residui di combustione da impianti termici e inceneritori per molte decine d anni Lo scopo del presente lavoro stato valutare l applicabilit della pratica del fitorimedio per la mitigazione della contaminazione invecchiata e cronicizzata nel contesto del parco Si inteso affrontare uno studio in pieno campo per testare l efficacia di due specie erbacee Medicago sativa L e Vetiveria zizanioides L nella rizodegradazione di idrocarburi policiclici aromatici IPA in un area moderatamente contaminata In secondo luogo si voluto realizzare una sperimentazione con Medicago sativa L in condizioni maggiormente controllate riducendo la scala sperimentale e lavorando in serra ma affrontando un maggiore livello di contaminazione Essendo nota la scarsa biodisponibilit degli IPA in una terza parte della tesi si mirato a verificare se una contaminazione difficilmente aggredibile dalle tecniche di rizodegradazione possa essere bioaccumulata e mobilizzata da organismi viventi impiegando un animale che tipicamente si nutre ingerendo il suolo Nella sperimentazione sono stati impiegati lombrichi della specie Eisenia andrei facilmente allevabili e reperibili commercialmente Questi diversi approcci alla valutazione delle interazioni tra organismi viventi contaminanti e comparti ambientali mirano a sviluppare una conoscenza che consenta di mitigare la contaminazione del suolo risorsa non rinnovabile ed estremamente prezio
140. sativus L e una monocotiledone il sorgo Sorgum saccharatum Moench Figura 2 34 Fitotossicit Petri con semi in pre incubazione Nella corso della sperimentazione stata eliminata una specie il Sorgum saccharatum Moench in quanto non dava risultati apprezzabili La procedura seguita per il test la seguente e sono stati pesati 10 g di terreno precedentemente setacciato maglia 2 mm e sono state determinate percentuale di umidit U e capacit di ritenzione idrica WHC e il campione stato posto in piastre Petri distribuito uniformemente e portato al 100 della sua WHC inoltre sono stati aggiunti 5 ml di acqua demineralizzata e stato posto un filtro di carta per evitare il contatto dei semi con il terreno e sono stati distribuiti 10 semi per piastra Il numero di repliche per ogni campione pari a 4 119 E stato disposto un controllo negativo ottenuto sostituendo il suolo con una soluzione di acqua demineralizzata e nutrienti fosforo ed azoto Le Petri sono state chiuse in sacchetti di plastica etichettati e poste al buio per 72 ore alla temperatura di 25 C Al termine dell esposizione si contano i semi germinati e si misura la lunghezza dell apparato radicale quindi si calcola l Indice di Germinazione Percentuale IG L IG So 100 G numero di semi germinati nel campione Gc numero di semi germinati nel controllo L lunghezza
141. sferita in una bottiglia ASE e la beuta ripetutamente avvinata In totale si ottengono 60 ml di soluzione che vengono concentrati a 0 5 ml Purificazione Solid Phase Extraction Si pone 1 g di Florisil in una colonna cromatografica bagnandola con CH2Cl2 si pongono in seguito i 0 5 ml di campione concentrato riprendendolo sempre con CH gt Cl Si eluisce il tutto con 15 ml di CH2Cl facendo attenzione a pulire accuratamente la bottiglia ASE L eluato viene raccolto in una vial ambrata lo si concentra a circa 1 5 ml impiegando il Rotavapor e si aggiungono 100 pl di standard interno pirene D Aldrich 490695 La soluzione cos ottenuta viene trasferita in una vial ambrata da 2 ml sigillata con capsula dotata di setto e posta in congelatore a 18 C in attesa di esser analizzata con GC MS 118 A 5 Test di Fitotossicita A fianco delle indagini analitiche sui campioni per la sperimentazione in serra 2009 stato utilizzato un saggio di tossicit al fine di ottenere un quadro degli effetti della contaminazione sulla germinazione delle piante utilizzate per il test Il test di fitotossicit n 1651 UNICHIM 2003 si basa sull uso di semi di diverse specie vegetali al fine di determinare la potenziale tossicit dei campioni di terreno prendendo in considerazione la germinazione e l allungamento radicale Il metodo prevede l utilizzo di semi di due dicotiledoni il crescione Lepidium sativum L ed il cetriolo Cucumis
142. si ha una progressiva formazione di fosfati bi e tri calcici molto insolubili Vetiveria zizanioides L non richiede particolari condizioni tessiturali per svilupparsi ben documentata la sua resistenza a crescere in ambienti ostili sia dal punto di vista delle caratteristiche fisiche del suolo che considerando i livelli della contaminazione In Australia usata per stabilizzare suoli altamente salini o suoli alcalini pH 9 5 con elevato contenuto di carbone ed ancora suoli acidi pH 2 7 Xia 2004 Medicago sativa L sotto il profilo pedologico ha necessit di avere un terreno ben drenato per limitare il rischio di ristagno idrico Predilige una tessitura da franca ad argillosa anche se si adatta a terreni ricchi di sabbia purch sufficientemente dotati di calcare ed ossido di potassio Non tollera invece terreni con reazione acida con valori di pH inferiori a 6 6 5 la simbiosi rizobica si instaura con difficolt e viene compromessa la durata del prato Regione Emilia Romagna 2004 59 Dalle considerazioni fatte in riferimento ai dati ottenuti il sito OPP5 stato considerato idoneo per la realizzazione della sperimentazione Il terreno colturale stato opportunamente preparato per la messa a dimora della piante 2 2 9 2 La contaminazione del suolo L attenzione stata focalizzata come detto sulla degradazione degli idrocarburi policiclici aromatici IPA nel suolo da parte di Medicago sativa L e Vetiveria
143. sorbimento degli elementi nutritivi in parte dovuto all aumentare del tenore dei colloidi aumento degli ioni potassio calcio magnesio in virt dell elevata capacit di scambio cationico dell humus aumento della capacit di ritenzione del fosforo per adsorbimento anionico aumento della capacit di ritenzione degli elementi nutritivi per assorbimento biologico protezione dei microelementi dall insolubilizzazione grazie alla chelazione aumento del potere tampone Tra le funzioni ecologiche protezione dall erosione stimolazione dell attivita biologica in generale inattivazione per adsorbimento di molti composti organici ad azione biotossica sia di origine biologica che sintetica terreni ricchi di sostanza organica sono a tutti gli effetti sistemi di smaltimento che riducono i fenomeni di inquinamento Schumacher 2002 23 1 10 1 8 La biomassa microbica La biomassa microbica del suolo un bacino di vita che rappresenta 1 5 della materia organica del sistema edafico escludendo meso e macrofauna La determinazione della biomassa microbica pu indicare cambiamenti della materia organica prima ancora di poter essere rilevati attraverso la misurazione del carbonio totale del suolo rendendo possibile il suo utilizzo come indicatore precoce dei cambiamenti in atto De Polli Costantini Romaniuk amp Sampaio Pimentel 2007 1 10 1 9 Il Quoziente microbico Nei processi di formazione e degrada
144. ta nella parte a nord rientrante nell area 1 e come evidenziato nella Figura 2 5 porta la sigla OPP5 2 2 3 Le specie selezionate La base di partenza per la scelta delle specie da applicare nella sperimentazione nella fattispecie Medicago sativa L e Vetiveria zizanioides L stata una ricerca bibliografica sui casi di studio precedenti e sulle caratteristiche delle piante considerate Per l identificazione delle piante idonee stato utilizzato il processo suggerito da Plant Selection Process EPA 2000 A Considerazioni generali e resistenza ad agenti patogeni e tolleranza ad organismi fitofagi e parassiti e resistenza alla siccit 46 e tolleranza a composti chimici e tolleranza agli stress e tasso di crescita e effetti allelopatici e competitivit della specie e costo e reperibilit delle pianta e requisiti e pratica di coltivazione pretrattamenti del suolo tipo di semina manutenzione irrigazione concimazione requisiti per la raccolta B Considerazioni riguardanti la pratica del fitorimedio e struttura dell apparato radicale e profondit radicale e profondit dell inquinante scelta del tipo di impianto Vengono fornite in seguito le descrizioni delle piante selezionate per il processo di rizodegradazione riportanti le nozioni fondamentali per le gestioni in situ 2 2 3 1 Medicago sativa L L erba Medicago sativa L anche detta alfalfa tra le speci
145. taminato seminato Suolo contaminato incolto Suolo non contaminato seminato iche Repl Figura 2 15 Rappresentazione dei vasi nelle diverse condizioni sperimentali con le rispettive repliche A B C per ciascuna condizione suolo contaminato suolo incolto 2 3 3 Allestimento della serra sperimentale Ai fini sperimentali stata allestita una serra fredda 5 x 7 5m ubicata all interno del sito contaminato Tale struttura ospitava all interno banconi sui quali sono stati posizionati i vasi sperimentali E stata dotata di un impianto di irrigazione digitalizzato con una centralina computerizzata che garantiva l irrigazione nelle fasce orarie stabilite e di un sistema di rilevamento di temperatura e umidit relativa OM EL 2 LCD Questo sistema ancorato sotto uno dei banconi che sostenevano i vasi ha permesso di registrare in continuo la temperatura e l umidit dell aria all interno della serra durante tutto l arco della sperimentazione segnalando le criticit dovute ai picchi di temperatura stagionali A tal riguardo dal mese di giugno stato posizionato un telo ombreggiante sulla parte sommitale della serra per limitare l insolazione e le alte temperature evidenziate all interno della struttura 2 3 4 Piano delle analisi Ad ogni campionamento i vasi sono stati prelevati e trasportati ai laboratori del Dipartimento di Scienze Chimiche dell Universit di Trieste Il terreno e la pianta sono stati tra
146. tati tutti gli ioni nel range tra 35u e 450u che raggiungono il detector e riportati come somma 112 e Single lon Monitoring SIM vengono monitorati un numero molto limitato di ioni caratteristici degli IPA cercati Tabella 2 15 con conseguente incremento della sensibilita Lavorando con volumi non noti si deve usare lo standard interno Pirene D Aldrich 490695 a conc 20ug ml per riferire le quantita degli analiti a un volume esatto e quindi stabilirne la concentrazione Il software in grado di correggere automaticamente il responso strumentale degli analiti sulla base del responso effettivo del S I che deve essere riferito a quello impostato Le concentrazioni ottenute dallo strumento per ogni IPA sono state corrette considerando i recuperi dei relativi IPA D A 4 2 Contaminanti monitorati Durante questo lavoro sono stati considerati e determinati nel tempo esclusivamente gli IPA con peso molecolare pi elevato La concentrazione degli isomeri Benzo b fluorantene e Benzo k fluorantene espressa come la somma dei due in quanto la risoluzione dei picchi cromatografici risultata insufficiente a distinguerli Da evidenziare che il limite normativo secondo il D Lgs 152 2006 sia per Benzo b fluorantene che per Benzo k fluorantene 0 5 mg Kg s s Segue una tabella con IPA monitorati nelle diverse matrici con riferimento alle Concentrazioni Soglia di Contaminazione espresse nel D Lgs 152 2006 Viene osservata la
147. te dagli operatori in campo ambientale nell applicazione delle norme Nel D Lgs 152 2006 riconosciuto come Testo Unico Ambientale sono stati modificati alcuni concetti ponendo l attenzione non pi solo sulla tutela ambientale ma anche sulle conseguenze che la contaminazione pu arrecare all uomo Sono state corrette alcune concentrazioni limite ammissibili del D M 471 99 introducendo cos il concetto di Concentrazione Soglia di Contaminazione CSC Il superamento delle CSC obbliga il proprietario del sito alla caratterizzazione operazione questa che porta alla stesura dell analisi di rischio sito specifica necessaria per giungere alla distinzione tra sito non contaminato e sito potenzialmente contaminato L analisi di rischio sito specifica diventa uno strumento decisionale elemento imprescindibile di conoscenza oggettiva del luogo e pertanto delle operazioni che su di esso debbono essere compiute siano queste di bonifica o di messa in sicurezza Il raggiungimento di un valore inferiore alle Concentrazioni Soglia di Rischio CSR da determinare caso per caso con l applicazione della procedura di analisi di rischio diventa l obiettivo dell opera di bonifica Inoltre Il D Lgs 152 2006 introduce anche un altra operazione quest ultima da eseguire al momento stesso in cui si verifichi l emergenza la Messa in Sicurezza Operativa MISO questo intervento segue le indicazioni date dal D M 471 99 che distingueva tra Messa in Sic
148. temente Dal punto di vista spaziale la rizosfera definita come i pochi millimetri di suolo che circondano le radici della pianta e che sono influenzati 16 dalla loro attivit Il confine tra la rizosfera e la grande massa di suolo bulk soil di difficile individuazione Zerbi amp Marchiol 2004 Gli essudati radicali provvedono al nutrimento dei microrganismi che vivono in questa porzione di spazio definendo dinamiche di competizione tra questi per l ottenimento delle risorse nutritive In genere batteri azoto fissatori e funghi micorrizici migliorano la crescita e la sopravvivenza della pianta a differenza di funghi patogeni e organismi come ad esempio i nematodi che possono vivere a scapito di questa Pugnaire amp Vallandares 2007 La rizosfera non possiede come abbiamo appena visto dei confini esatti Basti considerare l estensione delle ife fungine che vivono nel terreno ma penetrano anche nelle cellule corticali esterne delle radici Russel 1986 o l impossibilit di tracciare una netta linea di demarcazione tra il suolo e l apparato radicale Le caratteristiche del suolo tessitura pH densit etc le propriet del sistema radicale lo stato nutrizionale della pianta le condizioni climatiche umidit temperatura etc possono ulteriormente influenzare il volume della rizosfera Dal punto di vista funzionale la rizosfera pu essere definita come un micro ambiente altamente dinamico sostenuto dall ener
149. ti di salinit in grado di tollerare un range di pH da 3 3 a 12 5 senza necessitare di correttivi Presenta un elevata tolleranza a substrati di crescita acidi alcalini sodici o ricchi di magnesio Truong Van amp Pinners 2008 Preparazione del terreno Come si comprende la vetiveria non ha particolari esigenze colturali ma vi sono alcuni accorgimenti che possono migliorare lo stato della pianta Se si decide di disporre le piante in filari opportuno scavare solchi profondi e larghi 15 20 cm e per assicurare l attecchimento bene posizionare piante che abbiano sviluppato bene 52 le radici al centro del solco e coprirle con 20 30 cm di terreno compattandolo di modo da dare robustezza alla pianta E consigliabile concimare con azoto e fosforo Truong Van amp Pinners 2008 Malattie In bibliografia non sono state riscontrate problematiche che affliggono questa pianta In alcune zone viene suggerita la recinzione per evitare che animali erbivori se ne possano nutrire 2 2 4 Piano sperimentale Il sito identificato per la sperimentazione posto in un appezzamento di terreno in piano con facilit d accesso Prima dell avvio della sperimentazione si presentava inerbito a prato Sono stati realizzati alcuni lavori di sistemazione nell anno 2006 A poca distanza 12 m dal sito di interesse posti a valle ci sono due nuclei abitativi che ospitano pazienti psichiatrici II progetto prevedeva la
150. tow UNIVERSIT gt DEGLI STUDI DI TRIESTE XXIII Ciclo del Dottorato di Ricerca in Metodologie di Biomonitoraggio dell Alterazione Ambientale Fitorimedio di Idrocarburi Policiclici Aromatici Studi di Rizodegradazione e Biodisponibilit Settore Scientifico Disciplinare CHIM 12 Dottoranda Coordinatore del Dottorato Michela Sesso prof Pierluigi Nimis Relatore dr Pierluigi Barbieri Anno Accademico 2009 2010 Indice INDICE DELLE ELGU RE big zii ria INDICE DELLE TAP EL e aa VIII ABBREVIAZIONI c ca nani enlarge Aaaah aaa eao Aasaa niae Taa iadaaa aaia X PREMESSA E SCOPO DELLA TESI ssasssasunnnunnnunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nannaa 1 1 INTRO DUZION Enina aAa aeon aariad daat aa dad i diaaa aada taai dadian 3 11 Le funzioni del 4 1 2 Lo stato delle conoscenze sulla contaminazione del suolo sccccsssscccsssseccsssccccsssccccecsececeseecceeseceeeesees 5 1 3 Evoluzione della normativa a tutela del SUOIO cccssscccssssccccsssccccsssscccecseccceesccccesesececseseceeseseceeseseeeeees 6 1 4 Gli idrocarburi policiclici aromatici IPA ssscccsssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssccssscssscsssscsscssssssssssssssseees 7 1 5 Introduzione alle pratiche di bonifica ssrrrrrrrrrreeeeee rene nic eee eee rice ne sese eee ene ce nice eee zi nici nieeeniznnite 11 1 6 Concetti base di f
151. ttati al fine di separare la matrice vegetale ed il suolo Quest ultimo stato setacciato con 72 setaccio a maglia 2mm e preparato per le analisi Le piante sono state pulite pesate lavate e sono stati raccolti i dati biometrici Ad ogni campionamento sono state eseguite le seguenti analisi e determinazione IPA nel terreno con pianta senza pianta e determinazione del carbonio e azoto totale e determinazione della biomassa microbica del suolo e determinazione delle attivit enzimatiche e test di fitotossicita annotazione delle misure biometriche lunghezza apparato epigeo ed ipogeo e peso e determinazione IPA nei tessuti di Medicago sativa L al tempo iniziale e finale 2 3 5 Risultati 2 3 5 1 La contaminazione del suolo In Figura 2 16 si riportano gli istogrammi con valori medi e deviazioni standard per le concentrazioni degli IPA considerati per i campionamenti effettuati nell arco della sperimentazione per il suolo seminato e per quello non seminato L esame dei dati non mostra alcun trend di decontaminazione significativo n alcuna influenza della pianta sui processi degradativi differenza tra concentrazioni per il suolo inerbito e non Per il suolo non inerbito uno solo dei congeneri Benzo g h i perilene costituito da sei anelli benzenici mostra una diminuzione significativa tra il tempo iniziale e l ultimo campionamento Tg Emerge nel complesso una variabilit piuttosto elevata nelle co
152. u 101 A 2 1 Determinazione del grado di reazione pH Il pH stato determinato per via potenziometrica all inizio della sperimentazione su campioni prelevati nel punto denominato OPPS Dopo aver tarato il pH metro con una soluzione tampone di riferimento avente pH simile a quello del campione si trasferiscono 10 g del campione di suolo in un becker da 50 ml al quale si aggiungono 25 ml di acqua ottenuta con un sistema integrale di purificazione milli Q rapporto in peso 1 2 5 Si lascia agitare la soluzione per un paio di ore La misura viene fatta dopo che le sospensioni si depositano sul fondo del contenitore valori ottenuti sono indicativi del grado di reazione del sistema suolo Violante 2000 A 2 2 Capacit di scambio cationica CSC Per la determinazione della capacit di scambio cationica sono stati impiegati bario cloruro BaCl e trietanolammina N CH CH 0H 3 Il terreno stato monosaturato con una soluzione di bario cloruro BaCl2 a pH 7 8 AI campione cos saturato viene aggiunta una quantit a titolo noto di magnesio solfato MgSO Dalla reazione conseguente si forma bario solfato BasO4 insolubile Calcolando la quantit di magnesio adsorbito corrispondente al bario scambiato si determina la capacit di scambio cationico Violante 2000 A 2 3 Determinazione della granulometria L utilizzo del granulometro laser Malvern 2000 ha consentito di determinare la granulometria dei campion
153. una correlazione e viene ritenuto meno sensibile alla tossicit esercitata dai campioni di suolo saggiati Considerando i dati bibliografici a nostra disposizione ci si attendeva che Medicago sativa L influisse sul suolo stimolando la degradazione e facendo verificare una riduzione sensibile della contaminazione dopo i sei mesi sperimentali Ci che emerso da questa esperienza che la realizzazione di studi di fattibilit in serra si sono dimostrati molto complessi sia sotto il profilo delle competenze che per effetti economici Sarebbe necessario allestire un sistema di osservazione dei parametri ad un livello superiore che tenga conto di molti pi fattori rispetto a quello considerati e ci sarebbe necessit di unire competenze nei diversi ambiti 84 per instaurare un sistema multidisciplinare Le condizioni di coltivazione non si sono dimostrate sufficientemente idonee allo sviluppo di Medicago sativa L Sarebbe stato opportuno dotare la struttura ospitante le piante di un sistema di filtraggio dell aria o di un deposimetro che raccogliesse le deposizioni contenenti IPA per valutare l entit del trasferimento della contaminazione dal comparto atmosferico al suolo Possibili migliorie si potrebbero apportare al sistema di irrigazione valutando la possibilit di realizzare un impianto a goccia piuttosto che l impiego di un sistema a pioggia pi impattante sulle colture 2 4 Bioaccumulo di IPA in Eisenia andrei In co
154. une operazioni agricole Come precedentemente detto l area si presentava inerbita a prato quindi sono stati realizzati i seguenti interventi preliminari e Eliminazione della cotica erbosa e Spietramento allo scopo di ridurre l eccesso di scheletro e Fresatura per sminuzzare il terreno e prepararlo alla semina e Diserbo manuale per eliminare la presenza di stoloni infestanti e Rullatura pre semina e Semina e Rullatura post semina Per la realizzazione delle vasche e per ogni operazione di sistemazione del terreno stato richiesto l intervento degli operatori della cooperativa Agricola Monte San Pantaleone TS La semina non ha riguardato la totalit della superficie delle vasche Ai fini di monitorare le condizioni del suolo in assenza di vegetazione una parte dell area avente superficie di 0 7 x 3 m stata mantenuta inerbita 54 Sia la semina di Medicago sativa L che la messa a dimora di Vetiveria zizanioides avvenuta a settembre del 2007 Figura 2 9 Rappresentazione dei contesti sperimentali La porzione destinata alla semina stata costantemente irrigata al fine di far germinare o attecchire nel caso del vetiver le piante Un piano di diserbo rigido stato effettuato con l obiettivo preventivo di riduzione del danno i generi di piante infestanti particolarmente presenti nel terreno circostante erano Ranunculus Portulaca Stellaria 2 2 7 Piano di campionamento A
155. urezza d Emergenza MISE Messa in Sicurezza Permanente MISP La MISO rivolta agli interventi da effettuare in via transitoria in attesa di eventuali ulteriori interventi da realizzarsi alla cessione dell attivit del sito predisponendo piani di monitoraggio 1 4 Gli idrocarburi policiclici aromatici IPA Particolare attenzione durante questo studio stata data agli idrocarburi policiclici aromatici IPA sostanze ubiquitarie generate da risorse naturali o antropogeniche Liu Luo Cao Wu amp Ding 2004 La loro formazione pu avvenire in seguito ad una combustione incompleta di materiali organici come carbone petrolio gas rifiuti o altre sostanze organiche Oltre che a queste tipologie di immissioni gli IPA possono anche venir immessi nell ambiente in seguito ad esalazioni vulcaniche incendi boschivi combustione di carbone o scarico delle automobili Le molecole di IPA sono costituite da due o pi anelli aromatici condensati fusi tra loro attraverso una coppia di atomi di carbonio condivisi La collocazione degli anelli pu dare forme lineari angolari o a cluster Gli IPA generalmente hanno elevati punti di fusione ed ebollizione e bassi valori di tensione di vapore Hanno una bassa solubilit in acqua poich sono molecole lipofile e sono chimicamente piuttosto inerti Bulder Hoogenboom Kan van Raamsdonk Traag amp Bouwmeester 2006 A seconda delle loro propriet fisiche e chimiche si possono divide
156. vece dotati ognuno di una centrale termica a carbone L intera struttura psichiatrica era disseminata di grandi e piccole centrali di combustione ciascuna con le proprie caratteristiche di portata Figura 2 2 La centrale termica del comprensorio ex OPP 38 Per lo smaltimento dei rifiuti veniva impiegato un inceneritore la cui documentazione rispetto alla costruzione non nota n presso l Amministrazione Provinciale n presso l archivio del Comune di Trieste Non c traccia di tale struttura neppure nel progetto originale del Braidotti 1902 e non compare nelle foto aeree del 1933 Luchesi 2004 Si ipotizza che lo scarico delle ceneri nel sito contaminato si sia protratto per un periodo presumibile di circa 70 anni 2 1 3 Cronistoria delle indagini ambientali Figura 2 3 L inceneritore del Le prime evidenze emersero nel 2004 della presenza di comprensorio ex OPP inquinamento nell area II Consorzio Ravennate delle Cooperative di Produzione e Lavoro con contratto Rep n 65975 dd 16 04 2004 assunse il progetto esecutivo per i lavori di ristrutturazione dell ex ospedale per lungodegenti E Gregoretti con il fine di realizzare un centro per anziani non autosufficienti Segu una campagna di analisi per la caratterizzazione chimico fisica e geologica dell area interessata al fine di individuare gli interventi volti alla sistemazione e al consolidamento della zona In seguito a t
157. zione della sostanza organica S 0 sono coinvolti fattori biotici ed abiotici Tra i fattori abiotici ricordiamo gli sbalzi termici del terreno gelo e disgelo delle soluzioni extracellulari che determinano la rottura della struttura del suolo la percolazione dell acqua piovana con trasporto di composti organici a basso peso molecolare l ossidazione spontanea della S O Amato Migliozzi Mazzoleni 2004 microrganismi del suolo svolgono un ruolo essenziale nei processi di formazione della sostanza organica Questi processi aumentano la qualit del suolo e sono in grado di rendere disponibili nutrienti per le piante che altrimenti rimarrebbero immobilizzati nella materia organica 1 10 1 10 L attivit enzimatica totale L attivit microbica totale dimostrata esser una buona misura per determinare il turnover della materia organica negli ambienti naturali Pi del 90 del flusso di energia passa attraverso i microrganismi decompositori 24 1 10 2 Meccanismi del fitorimedio meccanismi che stanno alla base del fitorimedio possono essere classificati in base al tipo di destino che subiscono i contaminanti EPA 2000 Di seguito vengono descritti e fitoidraulica e fitostabilizzazione e rizodegradazione e fitoestrazione e fitodegradazione e fitovolatilizzazione Spesso la tecnica del fitorimedio vede la copresenza dei distinti meccanismi 1 10 2 1 Fitoidraulica La vegetazione pu influenzar
158. zizanioides L specie per cui la letteratura riporta una attitudine a degradare composti organici come gli idrocarburi policiclici aromatici Sono state determinate le concentrazioni dei contaminanti nei mesocosmi ospitanti le due piante sia nella parte coltivata che nella porzione incolta I livelli di contaminazione riscontrati nel lotto OPP5 e forniti dalla caratterizzazione preliminare del sito CIGRA 2006 riportavano superamenti delle Concentrazioni Soglia di Comunicazione C S C riferite alla Tab 1 A Siti ad uso verde pubblico privato e residenziale dell Allegato 1 D M 471 99 per alcuni composti organici Tabella 2 4 Concentrazioni e superamenti degli IPA rispetto al limite di legge D M 471 99 CSC D M 471 99 Limite 1 A Conc OPP5 mg kg ss mg kg ss Conc CSC Pirene Crisene Benzo a antracene Benzo b k fluorantene Benzo a pirene Indeno 1 2 3 cd pirene Dibenzo a h antracene Benzo g h i perilene Le caratteristiche chimico fisiche del suolo oltre le condizioni logistiche del sito ci hanno spinto a considerare OPPS un idoneo terreno di prova per la sperimentazione del fitorimedio in situ Necessitavamo di un area che riportasse una contaminazione di specie organiche e come mostrato dalla Figura 2 5 OPP5 aveva i giusti requisiti 60 Il periodo di campionamento coincide per entrambe le specie Sono stati fatti complessivamente tre campionamenti che corrispondono ai mesi di aprile 2007 To giugno 2
159. zzazioni di test eco tossicologici Amorin Rombke Soares 2005 Il pH del suolo pu influenzare la sopravvivenza degli adulti e le condizioni di produzione del novellame stato osservato che lombrichi allevati in terreni con granulometria fine hanno un tasso di riproduzione inferiore rispetto ad individui allevati in terreni sabbiosi Amorin Rombke Soares 2005 Questo dato indica che la porosit del terreno influenza la mobilit dei lombrichi e gli scambi gassosi fattore questo che conseguentemente influenza anche la loro sopravvivenza 86 Un altro fattore molto importante la temperatura in quanto gli effetti di un contaminante possono variare enormemente al variare della stessa Ad esempio le temperature che si riscontrano ai tropici sembrano favorire la degradazione e la volatilizzazione delle sostanze chimiche presenti nel suolo D altro canto condizioni di elevate temperature e umidit potrebbero aumentare la tossicit di alcuni pesticidi rendendoli pi velocemente assorbibili e penetrabili attraverso la pelle degli animali Un obiettivo importante dell ecotossicologia quello di predire gli effetti delle sostanze chimiche dannose in situ sulla base di esperimenti di laboratorio L esposizione dei lombrichi ai contaminanti dipende molto dal grado di distribuzione che questi hanno sulla superficie del suolo dal comportamento dei contaminanti stessi e dalla distribuzione verticale dei lombrichi nel t

Fitorimedio di Idrocarburi Policiclici Aromatici

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