Bioremediation di un suolo contaminato da composti organici ed inorganici: valutazione dell' efficacia di diverse specie vegetali

Il presente lavoro di tesi è stato svolto nell’ambito di un progetto di collaborazione tra il CNR-ISE di Pisa ed il Comune di S.Giuliano Terme (Pisa) relativo al monitoraggio e recupero ambientale, attraverso la tecnica della fitorimediazione, di un terreno contaminato da metalli pesanti, idrocarburi e policolrobifenili (PCB). I lavori di preparazione dell’area, situata nel comune di San Giuliano Terme (Pisa), hanno avuto inizio nell'Ottobre 2008 con la rimozione del suolo fino al substrato argilloso (1 metro circa) e rimozione manuale e tramite setacciamento dei rifiuti ingombranti. Dopo la verifica dell’assenza di contaminazione nel fondo argilloso, il terreno rimosso è stato miscelato e ricollocato all'interno dello scavo. I trattamenti di bioremediation hanno previsto la somministrazione di sostanza organica (letame equino), alla dose di 20 t/Ha, su tutta l'area con lo scopo di migliorare le caratteristiche chimiche (permeabilità e contenuto di nutrienti) e biologiche del suolo, creando quindi un ambiente adatto alla crescita delle piante. Nel Febbraio 2009 l’area è stata suddivisa in 5 lotti uguali, di circa 1000 m2 ciascuno, quattro dei quali sono stati piantumati con quattro diverse specie vegetali: Paulownia tomentosa (Paulonia), Cytisus scoparius (Ginestra dei carbonai), Populus nigra (Pioppo nero), Populus alba (Pioppo bianco). Il lotto non piantumato, ma trattato con sostanza organica, è stata predisposto per valutare il solo effetto delle piante. I campioni di suolo sono stati periodicamente (ogni sei mesi circa) prelevati dall'area sperimentale alla profondità di 0-30 cm e 30-60 cm. Questo lavoro di tesi si basa sull’analisi dei campioni prelevati nel febbraio 2011 (18 mesi dalla piantumazione) e nel settembre 2011 (26 mesi dalla piantumazione). Sui campioni di suolo prelevati si è proceduto a: a) Valutare il livello di inquinamento mediante la determinazione dei metalli pesanti (Cr, Cu, Ni, Cd, Pb,e Zn), degli idrocarburi totali (TPH) e dei policlorobifenili (PCB); b) Determinare i parametri chimico-agronomici convenzionali (carbonio e azoto nelle loro forme totali e disponibili e fosforo totale); c) Determinare i parametri biochimici non convenzionali considerati marcatori specifici dei processi biologici in evoluzione. Tra i parametri biologici, è stata valutata l’attività dell’enzima deidrogenasi, indicatore dell’attività microbica totale, e l’attività degli enzimi idrolitici legati al ciclo del carbonio (β-glucosidasi), dell’azoto (ureasi) e del fosforo (fosfatasi). La valutazione di questi parametri chimico-nutrizionali e biologici fornisce importanti informazioni sul processo di bioremediation, sia sull'efficacia nella rimozione e/o degradazione dei contaminati sia sulla riattivazione del substrato dal punto di vista agro-ecologico. Dopo più di due anni di monitoraggio, tutte le specie vegetali utilizzate si sono dimostrate capaci di crescere adeguatamente sul substrato inquinato. Nel loro insieme i dati dimostrano che le piante, attraverso l’apparato radicale, hanno raggiunto anche lo strato profondo (30-60 cm) attivando nei due orizzonti i sistemi biologici e migliorato le caratteristiche chimiche del terreno, che sono fattori di controllo dei processi biologici di degradazione e mineralizzazione della sostanza organica incluso gli inquinanti. La diminuzione degli idrocarburi, dei PCB e dei metalli pesanti nel tempo conferma l’efficacia della tecnica di fitorimediazione. In particolare, il pioppo nero si è dimostrato generalmente la specie vegetale più efficace nella rimozione dei contaminanti (PCB e metalli). Inoltre, è stato effettuato uno studio di proteomica mediante la tecnica di SDS-PAGE, che permette di determinare il pattern proteico del suolo, consentendo di identificare gli effetti degli inquinanti e delle diverse piante sulla composizione proteica del suolo. I dati preliminari hanno messo in evidenza come le differenti specie vegetali hanno determinato un differente pattern proteico del suolo rendendolo particolarmente differente da un suolo di controllo contaminato non sottoposto al processo di fitorimediazione