Effetti dell’irrigazione con acque reflue non trattate sull’accumulo di plastificanti su olivo

La scarsità di acqua dolce rappresenta una delle sfide globali più pressanti del XXI secolo. Circa quattro miliardi di persone vivono attualmente in condizioni di carenza idrica, con l’agricoltura che assorbe oltre l’85% del consumo globale di acqua dolce, principalmente a causa dell’espansione delle superfici irrigue. In questo contesto, il riutilizzo delle acque reflue trattate o parzialmente trattate in agricoltura si configura come una strategia promettente per mitigare il deficit idrico, riducendo al contempo l’inquinamento ambientale generato dagli scarichi civili e industriali. Tuttavia, questa pratica comporta potenziali rischi per l’ambiente e la salute umana, poiché le acque reflue possono veicolare sali, metalli pesanti e contaminanti organici, tra cui i plastificanti, che si accumulano nel suolo e vengono assorbiti dalle colture.

Tra i plastificanti più diffusi, gli esteri ftalici sono ampiamente utilizzati per conferire flessibilità ai polimeri plastici come il PVC, trovando impiego in cavi, pellicole agricole, imballaggi alimentari e dispositivi medici. La loro elevata persistenza ambientale, unita alla capacità di interferire con il sistema endocrino umano, ha spinto l’introduzione di plastificanti alternativi non ftalici, come il tereftalato di di(2-etilesile), e di composti come il bisfenolo A, anch’esso riconosciuto come potente disruptore endocrino. Nonostante i progressi normativi, residui di queste sostanze sono stati rilevati in numerose matrici ambientali e alimentari. Mentre la contaminazione di suoli e colture annuali è relativamente ben documentata, il destino di questi inquinanti nei sistemi arborei perenni, come gli oliveti, rimane ancora poco studiato, nonostante la longevità di queste piante possa favorire l’accumulo di contaminanti nel tempo.

Materiali e metodi dello studio sperimentale

La ricerca è stata condotta nel governatorato di Mahdia, nella Tunisia centro-orientale, presso un campo situato adiacente a un macello e stabilimento di trasformazione avicola. Quarantacinque giovani piante di olivo della varietà Chemlali sono state suddivise in tre parcelle sperimentali. La prima parcella è stata irrigata con acque reflue avicole non trattate, la seconda con acque reflue diluite al 50% con acqua di rubinetto, mentre la terza parcella di controllo ha ricevuto esclusivamente acqua di rubinetto. L’irrigazione è stata effettuata con sistema a goccia per un periodo di due anni, da settembre 2018 a novembre 2020, con frequenza variabile in base alle precipitazioni.

Sono stati prelevati campioni di acqua, suolo a due profondità (0-20 cm e 20-40 cm), radici e foglie di olivo. L’analisi dei sette contaminanti target – cinque ftalati (dietilftalato, diisononilftalato, di-butilftalato, benzilbutilftalato e bis(2-etilesil)ftalato), un plastificante non ftalico (tereftalato di di(2-etilesile)) e bisfenolo A – è stata condotta mediante gascromatografia accoppiata a spettrometria di massa, previa estrazione in fase solida per le acque e dispersione in matrice solida per i campioni di suolo e vegetali. Il metodo analitico è stato validato in termini di linearità, limiti di rilevamento e quantificazione, recupero e precisione, mostrando eccellenti coefficienti di correlazione e recuperi compresi tra l’83% e il 105%.

Assenza di plastificanti nelle acque reflue avicole

Le analisi gascromatografiche hanno rivelato che nessuno dei sette contaminanti ricercati era rilevabile nei campioni di acqua reflua avicola, né in quelli di acqua di rubinetto o di miscela diluita. Questo risultato appare sorprendente, considerando che studi precedenti avevano documentato la presenza di microplastiche nelle deiezioni avicole e che gli imballaggi dei prodotti a base di carne di pollo sono spesso realizzati in materiali plastici. La spiegazione più plausibile risiede nelle pratiche operative adottate dall’industria, che prevedono una separazione efficace di sangue, grasso, feci e contenuti intestinali prima dello scarico dell’effluente. Inoltre, la moderata salinità delle acque reflue potrebbe aver ridotto il tasso di lisciviazione dei plastificanti dai materiali plastici. È anche possibile che i plastificanti, caratterizzati da elevati coefficienti di ripartizione ottanolo-acqua, siano fortemente adsorbiti alle particelle solide sospese presenti nell’effluente, risultando pertanto non rilevabili nella fase acquosa dopo la filtrazione preliminare dei campioni.

Contaminazione del suolo preesistente e fonti di plastificanti

I campioni di suolo prelevati prima dell’inizio dell’esperimento hanno mostrato concentrazioni misurabili di tutti i contaminanti indagati, a conferma della loro diffusione come inquinanti ambientali ubiqui. Le concentrazioni totali nei suoli variavano da 0,468 a 5,736 microgrammi per chilogrammo di peso secco. Il bis(2-etilesil)ftalato e il diisononilftalato sono risultati i composti predominanti in tutti i campioni, riflettendo il loro ampio utilizzo come plastificanti primari nei materiali in PVC e la loro ridotta mobilità nel suolo, dovuta all’elevato peso molecolare e alla bassa solubilità in acqua. Al contrario, il dietilftalato e il benzilbutilftalato, caratterizzati da minore peso molecolare e maggiore volatilità, hanno mostrato concentrazioni decisamente inferiori.

La distribuzione verticale degli inquinanti ha evidenziato pattern differenziati: il bis(2-etilesil)ftalato, il diisononilftalato e il di-butilftalato tendevano a concentrarsi nello strato superficiale, mentre dietilftalato, benzilbutilftalato, tereftalato di di(2-etilesile) e bisfenolo A mostravano concentrazioni maggiori nello strato più profondo. L’analisi di correlazione ha rivelato una debole associazione positiva tra la concentrazione totale di plastificanti e la conducibilità elettrica del suolo, mentre è emersa una correlazione negativa significativa con il contenuto di sostanza organica, suggerendo che quest’ultima possa favorire la degradazione o la mobilizzazione di tali composti.

Le fonti potenziali di questa contaminazione preesistente includono i prodotti plastici agricoli, come i tubi per l’irrigazione e i raccordi in PVC, la cui degradazione per esposizione a temperature elevate o radiazioni ultraviolette può rilasciare plastificanti. Sebbene nel sito sperimentale non fossero presenti pellicole di pacciamatura plastica, queste sono ampiamente utilizzate nei campi agricoli circostanti, con possibile trasporto dei contaminanti mediante ruscellamento. Anche i pesticidi e i fertilizzanti chimici, talvolta contaminati da plastificanti durante il processo produttivo o a causa degli imballaggi plastici, rappresentano una fonte potenziale. Infine, la vicinanza a una strada principale e a siti di smaltimento e incenerimento di rifiuti industriali e municipali suggerisce un contributo significativo della deposizione atmosferica.

Assorbimento e traslocazione negli olivi

Le concentrazioni di plastificanti nelle foglie e nelle radici degli olivi sono risultate complessivamente basse, comprese tra 0,046 e 2,465 microgrammi per chilogrammo di peso fresco. Anche in questo caso, il tereftalato di di(2-etilesile) e il bis(2-etilesil)ftalato hanno mostrato i livelli più elevati, mentre il bisfenolo A non è stato rilevato in alcun tessuto vegetale, nonostante fosse presente nel suolo. Quest’assenza è attribuibile alla forte affinità del bisfenolo A per la sostanza organica del suolo, che ne limita la biodisponibilità, nonché alla sua natura idrofobica che riduce la mobilità all’interno del sistema vegetale.

Un dato particolarmente significativo è che le radici hanno accumulato concentrazioni di plastificanti circa tre volte superiori rispetto alle foglie, indicando una traslocazione limitata dalle radici agli organi aerei. I coefficienti di bioaccumolo, calcolati come rapporto tra la concentrazione nel vegetale e quella nel suolo, sono risultati compresi tra 0,06 e 0,07 per le foglie e tra 0,18 e 0,20 per le radici. Questi valori sono molto inferiori a quelli riportati in letteratura per altre specie vegetali, suggerendo una ridotta capacità degli olivi di assorbire e accumulare questi contaminanti. Il fattore di traslocazione, ovvero il rapporto tra la concentrazione nelle foglie e quella nelle radici, si è attestato intorno a 0,32-0,34, confermando una limitata mobilità dei plastificanti verso l’alto.

È interessante notare che non sono state osservate differenze significative nei coefficienti di bioaccumulo tra le piante irrigate con acque reflue e quelle del gruppo di controllo, a ulteriore conferma che la contaminazione rilevata nei tessuti vegetali derivava principalmente dai residui presenti nel suolo prima dell’inizio dell’esperimento, piuttosto che dall’acqua irrigua.

Confronto con i limiti normativi e implicazioni pratiche

I livelli di plastificanti riscontrati nei suoli oggetto dello studio sono risultati ampiamente al di sotto dei limiti di sicurezza adottati negli Stati Uniti e in Ontario, Canada, che fissano concentrazioni massime ammissibili per il dietilftalato, il bis(2-etilesil)ftalato e il benzilbutilftalato rispettivamente a 70, 4350 e 1200 microgrammi per chilogrammo. Anche il confronto con studi condotti in altre regioni del mondo, come Cina, Stati Uniti, Paesi Bassi, Serbia, Francia e India, ha evidenziato che le concentrazioni misurate in Tunisia sono decisamente inferiori, verosimilmente a causa delle diverse fonti di contaminazione, proprietà del suolo, pratiche agricole e condizioni climatiche.

Nonostante la presenza di contaminanti nei tessuti degli olivi, le concentrazioni risultano basse e non rappresentano un rischio immediato per la salute dei consumatori, anche considerando che lo studio è stato condotto su piante giovani e che i frutti non sono stati analizzati. Tuttavia, la rilevazione di plastificanti in un sistema agricolo dove la fonte primaria di irrigazione non ne conteneva quantità misurabili solleva un importante allarme: i suoli agricoli possono fungere da serbatoio di contaminanti organici persistenti per periodi prolungati, indipendentemente dalla qualità delle acque irrigue utilizzate. Questo aspetto è particolarmente critico per le colture arboree perenni, che possono accumulare contaminanti nel corso di decenni di attività produttiva.