Applicazioni di tecniche naturali per la decontaminazione di sedimenti marini di dragaggio

L’obiettivo principale del lavoro di tesi riguarda la bonifica di sedimenti marini di dragaggio provenienti dal porto di Livorno (Toscana-Italia) mediante l’impiego di tecniche biologiche di disinquinamento (bioremediation). Nel corso dei 12 mesi di sperimentazione è stata verificata l’efficacia di tre trattamenti di bioremediation: a) piante, b) lombrichi (Eisenia foetida) e c) associazione piante e lombrichi, campionando e analizzando sia le piante che i sedimenti con cadenza trimestrale. La caratterizzazione iniziale dei sedimenti ha evidenziato alcune problematiche di tipo fisico-strutturale, chimico fisico e biologico: 1) una struttura fisica compatta, poco porosa e asfittica per la presenza di materiale fine limo-argilloso; 2) la presenza di metalli pesanti, idrocarburi ed elevata salinità; 3) la carenza di sostanza organica. Studi precedenti, con test di laboratorio in vaso (microcosmo), hanno evidenziato la necessità di miscelare il sedimento con del materiale strutturante poroso (terreno di scarto edilizio) in rapporto 5:1 in peso secco e di applicare uno strato superficiale di compost, così da migliorare le caratteristiche bio-fisiche della miscela sedimento terra di scarto e rendere l’ambiente adatto alla vita di piante e lombrichi. Durante gli studi preliminari è stata inoltre valutata l’adattabilità di specie vegetali a questo suolo artificiale (tecnosuolo). Come piante test sono state usate specie vegetali notoriamente resistenti alla salinità e agli ambienti asfittici argillosi: il Paspalum vaginatum e la Tamarix gallica. Per quanto concerne l’utilizzo dei lombrichi, la specie Eisenia foetida ha mostrato un buon adattamento. Il ruolo dei lombrichi nel processo di bioremediation è quello di favorire: a) l’aerazione del mezzo con i canali lasciati dai lombrichi, b) lo sviluppo delle biomasse microbiche con la deposizione di casting (escrementi) e enzimi e c) l’apporto di nutrienti (N, P) biodisponibili (mineralizzazione); tale condizionamento fisico-chimico e biologico permette alla pianta di crescere e sviluppare il suo apparato radicale. In queste condizioni si ha un duplice effetto: la fitoestrazione dei metalli pesanti da parte delle piante e la degradazione degli inquinati organici da parte dei microrganismi. Sulla base dei risultati ottenuti negli esperimenti di laboratorio, è stata predisposta una prova su scala pilota (mesocosmi) su colonne di 80 litri di volume preparate con le stesse proporzioni dei materiali usati nei test di laboratorio. Per aumentare la solubilità dei metalli pesanti legati alla frazione colloidale del sedimento, e quindi facilitare così una maggiore assimilazione da parte delle piante, a due mesi dalla fine della sperimentazione, sono state somministrate, ai trattamenti con le sole piante, sostanze umiche dalle note proprietà chelanti. Le sostanze umiche sono state applicate a giorni alterni per un mese alla concentrazione di 1000ppm/d (circa 0.4 mg/d) mediante un piccolo nebulizzatore. Dal confronto con i valori di concentrazione limite imposti dal D.lg. 152/2006 per la bonifica dei siti inquinati da destinare ad uso commerciale ed industriale (uso B), emerge come tutti i valori ottenuti (Ni, Pb, Cu, Cr, Cd, Zn) siano al di sotto dei limiti prestabiliti. Inoltre le concentrazioni di Pb, Zn, Cu, Ni, Cr assumono nel tempo per tutti i trattamenti valori inferiori a quelli stabiliti dallo stesso DM per la destinazione a verde pubblico, privato e residenziale (uso A). L’andamento dei parametri biochimici dimostra inoltre l’instaurarsi di caratteristiche favorevoli allo sviluppo della biomassa microbica. Infatti, i valori dell’enzima deidrogenasi, che è indicativo dell’attività microbica globale, sono risultati notevolmente aumentati, soprattutto nel trattamento che ha previsto l’utilizzo dei lombrichi. Anche la concentrazione degli idrocarburi totali, misurata all’inizio e alla fine della sperimentazione, è risultata diminuita a seguito dei trattamenti biologici. La fitorimediazione assistita può quindi rappresentare un’ipotesi operativa sostenibile nel caso di riutilizzo dei sedimenti come materiali di riempimento di cave abbandonate, in opere di riforestazione e ripristino ambientale e non è escluso anche l’impiego come substrato artificiale di crescita nel vivaismo, in sostituzione delle torbe naturali