Metalli Pesanti nel Gange: Un Pericolo Nascosto nei Suoli che Coltiviamo

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di un argomento che mi sta molto a cuore e che tocca corde profonde, sia per la salute del nostro pianeta che per la nostra: l’inquinamento da metalli pesanti. Immaginatevi un grande fiume, vitale, quasi sacro per milioni di persone: il Gange. Ora pensate ai terreni che lo costeggiano, le cosiddette zone ripariali, e a quelli un po’ più a monte, gli “uplands”. Questi suoli sono fondamentali, non solo perché ci danno da mangiare (Obiettivo di Sviluppo Sostenibile 3, vita sana e benessere) ma anche perché sono la base degli ecosistemi terrestri (Obiettivo 15). Con una popolazione mondiale che sfreccia verso i 10 miliardi entro il 2050, avremo bisogno di produrre il 60-70% in più di cibo, il che significa più terre coltivabili. E dove le troviamo? Spesso, purtroppo, convertendo ecosistemi naturali, come le foreste e, appunto, le zone ripariali.

La Febbre della Terra: Suoli Contaminati

Questa corsa alla terra coltivabile si scontra con un problema gigantesco: la contaminazione del suolo. Pensate che oltre 20 milioni di ettari di terreno nel mondo sono inquinati da metalli pesanti, superando i livelli di sicurezza. In Cina, il 16,1% dei suoli agricoli è oltre i limiti per cadmio, arsenico, mercurio, piombo e cromo. E in India? Circa 22 milioni di ettari sono chimicamente degradati. Questo degrado colpisce oltre 3,3 miliardi di persone! Per far fronte alla fame di terra, si sta diffondendo la pratica di convertire i suoli ripariali naturali in campi agricoli, specialmente nei bacini fluviali transfrontalieri. Ma c’è un “ma” grande come una casa.

Le zone ripariali sono ecotoni unici, una specie di terra di mezzo tra il suolo e l’acqua, soggette alle piene stagionali. Sono delicatissime e la loro trasformazione in terreni agricoli quasi permanenti può portare a concentrazioni elevate di metalli pesanti, sconvolgendo il loro equilibrio naturale. E il guaio è che, data la loro vicinanza all’acqua, questi metalli possono facilmente finire nei fiumi e nei laghi, inquinando l’acqua, disturbando i cicli biogeochimici e minacciando la vita acquatica.

Il Nostro Viaggio nel Bacino del Gange

Proprio per capire meglio questa dinamica, abbiamo intrapreso uno studio nel bacino del fiume Gange, una regione che sta vedendo una rapida espansione e intensificazione dell’agricoltura. La nostra ipotesi? Che i suoli ripariali, per la loro posizione e per l’agricoltura intensiva, fossero più suscettibili all’accumulo di metalli pesanti e presentassero rischi maggiori per l’ambiente e la salute umana rispetto ai suoli più a monte.

Abbiamo raccolto 56 campioni di suolo (dallo strato superficiale, 0-20 cm) in cinque diverse tipologie di utilizzo del suolo:

• Zone montane (uplands): foreste indisturbate (che abbiamo chiamato CALref, il nostro riferimento “pulito”) e terreni agricoli convenzionali (CAL).
• Zone ripariali: vicino a bacini artificiali (RSRZ), vicino a fiumi (RRZ) e zone ripariali non coltivate (RZref, altro riferimento).

L’area di studio si trova nella regione Vindhyan del bacino del Gange, geologicamente dominata da arenarie e argilliti, con un clima tropicale monsonico. Qui, la scarsità di acqua sotterranea ha portato alla costruzione di dighe per l’irrigazione e l’acqua potabile, e la regione ospita anche industrie come cementifici, miniere e centrali a carbone.

Cosa Abbiamo Trovato Sotto i Nostri Piedi? La Mineralogia

Analizzando i minerali, abbiamo notato cose interessanti. Il quarzo era il minerale dominante ovunque, ma era molto più abbondante nei suoli forestali indisturbati (CALref), segno che erano più “maturi” e meno alterati. Invece, minerali come i feldspati e la muscovite aumentavano passando dalle zone montane a quelle ripariali. Questo suggerisce un’intensa alterazione chimica delle rocce madri o una deposizione successiva dovuta alle inondazioni periodiche nelle zone ripariali. La degradazione di feldspati e miche rilascia nutrienti, il che è positivo, ma non è tutto oro quel che luccica.
L’alta presenza di tormalina (un minerale pesante) nei suoli ripariali suggerisce possibili reazioni redox che influenzano la disponibilità di micronutrienti e il trasporto di contaminanti. La tormalina, tra l’altro, può “catturare” metalli traccia. Abbiamo anche trovato minerali evaporitici (gesso, celestite, ecc.) nei suoli ripariali, indicando microambienti ricchi di sali solubili che, a loro volta, influenzano la mobilità dei metalli. Insomma, i suoli ripariali sono mineralogicamente più “vivaci” e complessi, sia per cause naturali che per l’intervento umano. La conversione all’agricoltura, l’erosione e le inondazioni hanno portato a una riduzione del quarzo e all’accumulo di altre fasi minerali in queste aree.

Metalli Pesanti: La Classifica che Non Vorremmo Vedere

E veniamo ai metalli pesanti. Abbiamo misurato le concentrazioni di As (arsenico), Cd (cadmio), Cr (cromo), Cu (rame), Fe (ferro), Ga (gallio), Mn (manganese), Mo (molibdeno), Ni (nichel), Pb (piombo), Sn (stagno), V (vanadio), Zn (zinco) e Zr (zirconio).
Le analisi statistiche hanno urlato un messaggio chiaro: concentrazioni significativamente più alte di metalli pesanti nei suoli coltivati (CAL, RSRZ, RRZ) rispetto ai suoli di riferimento (CALref, RZref). Questo non ci ha sorpreso del tutto, dato l’uso intensivo di prodotti agrochimici (fertilizzanti e pesticidi) e l’alterazione del suolo dovuta all’aratura.
In generale, i suoli ripariali (RSRZ, RRZ e RZref) avevano concentrazioni di metalli pesanti maggiori rispetto a quelli montani (CALref e CAL). È interessante notare che lo zirconio (Zr) era più abbondante nei suoli di riferimento, suggerendo che il suo arricchimento è governato principalmente da processi naturali di alterazione della roccia. La sua scarsità nei suoli coltivati, invece, potrebbe indicare una sua maggiore mobilità a causa delle pratiche agricole.
Confrontando i nostri dati con i livelli di fondo della crosta continentale superiore (UCC), abbiamo visto che nei suoli CALref (foresta) solo Cd, Ga, Mo e Zr superavano questi livelli. Ma, spostandoci verso i suoli ripariali e coltivati, il numero di metalli che superavano i livelli UCC aumentava, indicando un apporto esterno, sia naturale che, soprattutto, antropogenico.

Indici di Inquinamento: Quando i Numeri Parlano Chiaro

Per quantificare l’inquinamento, abbiamo usato tre indici:

• Indice di Geoaccumulazione (Igeo): Per Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Sn, V e Zn, i suoli erano “non inquinati”. Ma per il Cadmio (Cd), i suoli coltivati montani (CAL) e ripariali (RSRZ e RRZ) erano “fortemente inquinati”.
• Fattore di Arricchimento (EF): Il Cd mostrava un arricchimento da “severo” a “molto severo”. L’Arsenico (As) e il Gallio (Ga) mostravano un arricchimento da “moderato” a “moderatamente severo” in tutti i suoli.
• Fattore di Contaminazione (CF): Anche qui, il Cd era il protagonista negativo, con valori molto alti (CF > 6) specialmente nei suoli RSRZ (CF: 22.41), indicando una contaminazione esterna.

Questi indici ci dicono, in sostanza, che i suoli ripariali sono più inquinati di quelli montani, e il Cadmio è il metallo più critico, seguito da Arsenico e Gallio. Sembra che le pratiche agricole ricorrenti nei mesi post-monsonici (novembre-maggio) siano una causa importante.

Rischio Ecologico: Un Ecosistema Sotto Scacco

Abbiamo poi valutato il rischio ecologico potenziale (PERI). Anche qui, un trend crescente dai suoli montani a quelli ripariali. I suoli agricoli montani (CAL) mostravano un rischio “considerevole”, mentre i suoli ripariali coltivati (RSRZ e RRZ) mostravano un rischio “elevato”. I suoli di riferimento (CALref e RZref) avevano un rischio “moderato”.
Il responsabile principale? Ancora lui, il Cadmio (Cd), che contribuiva per l’87-91% al rischio ecologico totale in tutti i tipi di suolo. L’arsenico (As) presentava rischi moderati solo nei suoli RSRZ. Quindi, il Cd è il cattivo numero uno per la salute dell’ecosistema lungo il continuum montano-ripariale nel bacino del Gange.

La Nostra Salute è in Gioco: Rischi Cancerogeni e Non

E per noi umani? Abbiamo valutato i rischi non cancerogeni (NCR) e cancerogeni (CR).
Per i rischi non cancerogeni, l’indice di rischio totale (THI) aumentava dai suoli montani a quelli ripariali. Per gli adulti, il rischio era accettabile (THI < 1) in tutti i suoli. Ma per i bambini, la storia cambia: rischio significativo (THI > 1) nei suoli CAL (agricoli montani), RSRZ (ripariali di bacino) e RRZ (ripariali di fiume). I bambini sono più vulnerabili per il loro basso peso corporeo, metabolismo più elevato, maggiore capacità di assorbimento e comportamenti come portarsi le mani alla bocca. I principali colpevoli del rischio non cancerogeno? Arsenico (As) e Cromo (Cr), seguiti dal Piombo (Pb). E come entrano nel corpo? Principalmente per ingestione (90-95% del rischio).

Per i rischi cancerogeni (valutati per As, Cd, Cr, Pb, Ni), l’ordine di pericolosità era Cr > As > Cd > Pb > Ni. Anche qui, il rischio totale (TCR) aumentava dai suoli montani a quelli ripariali. Per gli adulti, il rischio era sotto la soglia di allarme. Ma per i bambini, i suoli ripariali coltivati (RSRZ e RRZ) presentavano un rischio cancerogeno potenziale (TCR > 1.0×10⁻⁴). I bambini sono risultati circa 2 volte più vulnerabili al rischio di cancro rispetto agli adulti. I maggiori contributori al rischio cancerogeno? Di nuovo Cromo (Cr) e Arsenico (As). E la via di esposizione dominante? Ancora l’ingestione (88-94%).
Questi risultati sono un campanello d’allarme: convertire i suoli ripariali all’agricoltura porta a rischi per la salute maggiori rispetto ai suoli montani. Le zone ripariali coltivate diventano dei veri e propri “hotspot” di esposizione.

Da Dove Vengono Questi Veleni? Le Sorgenti dei Metalli

Per capire l’origine dei metalli, abbiamo usato l’analisi delle componenti principali (PCA). Abbiamo identificato tre “pacchetti” di cause:

1. PC1 (36.2% della varianza): Fonti antropogeniche miste. Caricata da As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn. Qui c’entrano attività minerarie, scarichi agricoli, uso di pesticidi e fertilizzanti, emissioni urbane, scarichi di rifiuti e deposizioni atmosferiche. L’alto contenuto di Cd, ad esempio, potrebbe derivare dalla combustione di carbone nelle industrie vicine (miniere, centrali termoelettriche, cementifici). As e Pb da scarichi minerari e pesticidi.
2. PC2 (26.5% della varianza): Origini geogeniche. Caricata da Co, Fe, Ga, Mn, Sn e V. Questo gruppo rappresenta le fonti naturali, principalmente l’alterazione della roccia madre durante la formazione del suolo.
3. PC3 (9.8% della varianza): Fonti specifiche agricole. Caricata da Mo e Sn. L’alto Mo potrebbe essere dovuto all’applicazione di fertilizzanti come il molibdato di ammonio.

Un Equilibrio Spezzato e le Conseguenze

Trasformare le zone ripariali in agroecosistemi ne sconvolge le funzioni biogeochimiche. L’aratura a lungo termine e l’uso di prodotti agrochimici peggiorano l’accumulo di metalli pesanti, trasformando queste zone da potenziali “filtri” a “sorgenti” di inquinamento. E i metalli pesanti sono testardi: persistono nel suolo a lungo, non sono biodegradabili e si bioaccumulano.
L’agricoltura nelle zone ripariali può anche facilitare il trasporto erosivo dei metalli, che finiscono nei sedimenti dei bacini, creando una riserva a lungo termine di contaminanti. Questo può danneggiare la biodiversità vegetale, l’attività microbica e l’intera catena alimentare ripariale. Per noi umani, l’esposizione può portare a disturbi neurologici, malattie cardiovascolari, problemi riproduttivi e cancro. I bambini che partecipano ai lavori agricoli senza protezioni sono particolarmente a rischio.
Mentre l’agricoltura ripariale offre terra aggiuntiva, può causare danni a lungo termine al suolo e all’acqua. Ripristinare questi ecosistemi al loro stato naturale può richiedere anni. Serve un approccio olistico: pratiche agricole sostenibili, creazione di fasce tampone ripariali e monitoraggio costante. L’India, a differenza dell’UE con la sua Politica Agricola Comune e la Strategia per il Suolo, non ha ancora una politica completa per garantire l’integrità ecologica dei suoli ripariali. È tempo di agire!

In Conclusione: Un Appello alla Consapevolezza

Il nostro studio ha mostrato chiaramente che la posizione nel paesaggio e le pratiche di utilizzo del suolo hanno un impatto enorme sulla composizione chimica dei suoli nel bacino del Gange. I suoli ripariali coltivati sono risultati i più contaminati, specialmente da Cadmio, Arsenico e Gallio. Questo comporta rischi ecologici elevati (principalmente a causa del Cd) e rischi significativi per la salute dei bambini (non cancerogeni e cancerogeni, dovuti soprattutto ad As e Cr, con l’ingestione come via principale di esposizione).
Le fonti sono un mix di attività industriali, scarichi agricoli, deposizioni atmosferiche, alterazione naturale delle rocce e input specifici come i fertilizzanti.
È cruciale capire che la deviazione dei suoli ripariali per l’agricoltura, insieme ad altri disturbi antropogenici, ha alterato profondamente il delicato equilibrio biogeochimico dei metalli pesanti, amplificando i pericoli ecologici e sanitari. Questo potrebbe avere conseguenze di vasta portata per l’integrità di questi fragili ecosistemi. C’è bisogno di più ricerca, certo, ma soprattutto di un cambio di rotta nelle pratiche e nelle politiche. La terra è preziosa, e la sua salute è la nostra.

Fonte: Springer