Contaminazione da metalli pesanti: Verifica dell'efficacia di PRB in fibra di ginestra e valutazione degli effetti sul DNA

Il presente lavoro di tesi si inserisce nel contesto di ricerca di materiali naturali innovativi per la bonifica delle falde acquifere contaminate da metalli pesanti al fine di garantire una maggiore sostenibilità ambientale ed economica dei processi finalizzati alla tutela della risorsa idrica. Si è valutata l'efficacia di fibre naturali, ricavate dalla pianta della ginestra, nella rimozione dei metalli pesanti in acqua. Permeabilità e porosità delle fibre sono state ricavate da prove di caratterizzazione idraulica. Le capacità di adsorbimento della fibra sono state valutate mediante prove in colonna su quattro metalli pesanti (Cd, Pb, Zn, Cu). Le capacità depurative della fibra in presenza di cadmio (elemento ad alto grado di carcinogenicità) sono state valutate mediante un test di genotossicità condotto su una specie ittica bioindicatrice, lo zebrafish.
Sulla base dei risultati di tali prove si è determinata la costante cinetica di degradazione riferita ai singoli metalli analizzati. L'efficacia del trattamento è stata verificata mediante test di genotossicità per rilevare il danno genetico indotto, dopo l'esposizione alla soluzione contaminata, in organismi sentinella ovvero gli zebrafish.
Sulla base dei test effettuati sono state ricavate delle relazioni empiriche per calcolare il valore della conducibilità idraulica associata a un determinato valore della densità delle fibre in modo da poter stabilire il valore della densità che le fibre devono avere all'interno della PRB per ottenere un opportuno valore di conducibilità idraulica compatibile con quello dell'acquifero da bonificare.
La caratterizzazione chimica delle fibre ha evidenziato un maggiore abbattimento di specie chimiche quali Cu e Zn rispetto a elementi più pesanti quali Cd e Pb. L'efficacia della fibra nella rimozione di inquinanti inorganici è evidenziata anche dalle percentuali di rimozione dei contaminanti presenti in acqua che, per gli elementi analizzati, è risultata sempre superiore al 90%. Le concentrazioni in uscita dalla colonna hanno consentito di stimare la costante cinetica di degradazione che, per i contaminanti analizzati, ha un ordine di grandezza di 10-1 m3/(kg∙giorno). Il confronto tra i frammenti di DNA estratti dagli organismi esposti alla soluzione contaminata e quelli prelevati dai bioindicatori non contaminati ha permesso di valutare il danno genetico subito, in ciascun individuo, per i diversi tempi di esposizione esaminati. Le analisi effettuate hanno rivelato delle ridotte, se non nulle, mutazioni genetiche sul DNA dei soggetti esposti dopo il trattamento con fibre di ginestra evidenziando una buona capacità depurativa della fibra anche dal punto di vista ecotossicologico.
La caratterizzazione idraulica delle fibre ha evidenziato un'elevata permeabilità e porosità, simile a quella di un terreno costituito principalmente da sabbia e ghiaia. Questo permette di affermare che l'inserimento di tali fibre all'interno di una PRB potrebbe favorire il flusso del plume contaminato all'interno della barriera evitando eventuali problemi di aggiramento della zona reattiva che potrebbero ridurre la funzionalità dell'intervento di bonifica. Le buone proprietà chimiche e idrauliche, evidenziate dal presente lavoro di tesi, delle fibre di ginestra si sommano alla sostenibilità ambientale che l'utilizzo di tale mezzo reattivo naturale ed autoctono (per l'intero Bacino del Mediterraneo) può avere negli interventi di bonifica. L'estrema semplicità con cui è possibile reperire la ginestra in tutto il Bacino del Mediterraneo, sommandosi alle elevate percentuali di abbattimento dei contaminanti, rendono le fibre di ginestra un mezzo reattivo di tipo naturale e a basso costo e quindi caratterizzato da una buona sostenibilità ambientale ed economica che lo rendono altamente competitivo rispetto ai tradizionali mezzi reagenti impiegati per la bonifica delle falde acquifere contaminate garantendo una maggiore efficacia per la tutela e la salvaguardia della risorsa idrica esposta a diversi fenomeni di inquinamento.
Nel complesso, gli ottimi risultati raggiunti in termini di rapporto costi-benefici rendono decisamente auspicabile, l'utilizzo delle fibre di ginestra quale mezzo reagente da utilizzare per la bonifica delle risorse idriche contaminate da metalli pesanti.