La valutazione dell’inquinamento da metalli pesanti del suolo e del rischio ecologico associato all’agricoltura ha dominato la metà

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11104 (2023) Citare questo articolo

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Le elevate concentrazioni di metalli pesanti nel suolo minacciano notevolmente la salute ecologica e umana. A tal fine, il presente studio valuta l’inquinamento da metalli e la sua minaccia per l’ecologia derivante dal suolo agricolo (char) della barra centrale del canale nel bacino del fiume Damodar, in India. A tale scopo, il fattore di contaminazione (CF), il fattore di arricchimento (EF), l'indice di geoaccumulo (Igeo), l'indice di inquinamento e l'indice di rischio ecologico (RI) sono stati misurati su 60 campioni di suolo in 30 stazioni (2 per ciascuna stazione, ovvero superficie e sottosuperficie) in diverse parti della barra centrale del canale. CF ed EF indicano che entrambi i livelli di suolo carbonizzato hanno una bassa contaminazione e quindi rappresentano un potenziale più elevato per un futuro arricchimento da parte di metalli pesanti. Inoltre, Igeo ritrae che i campioni di terreno sono da incontaminati a moderatamente contaminati. Inoltre, gli indici di inquinamento indicano che tutti i campioni (entrambi i livelli) non sono inquinati con una media di 0,062 per i suoli superficiali e 0,048 per i suoli sotterranei. Entrambi i livelli del char hanno un basso potenziale di rischio ecologico con un RI medio di 0,20 per i suoli superficiali e 0,19 per i suoli sotterranei. Inoltre, la Tecnica di preferenza dell'ordine per similarità alla soluzione ideale (TOPSIS) indica che i suoli sotterranei hanno un inquinamento inferiore rispetto ai suoli superficiali. La modellazione geostatistica rivela che la semplice tecnica del kriging è stata stimata come il modello di interpolazione più appropriato. La presente indagine dimostra che la riduzione dell’inquinamento da metalli pesanti è dovuta alla natura sabbiosa dei suoli e alle frequenti inondazioni. Tuttavia, l'inquinamento limitato si rivela dovuto alle pratiche agricole intensive sui salmerini fluviali. Pertanto, ciò sarebbe utile ai pianificatori regionali, agli ingegneri agricoli e alle parti interessate in un’area del bacino.

La contaminazione del suolo da metalli pesanti (HM) rappresenta un grave problema ambientale e di salute umana in diversi paesi non industrializzati e industrializzati1 poiché sono considerati gli inquinanti più gravi2. A causa dell’aumento delle attività geologiche e umane e dello sviluppo economico globale, l’inquinamento del suolo indotto da HM è un problema comune in tutto il mondo3,4,5. L'inquinamento del suolo o i problemi legati al suolo rappresentano una grande minaccia per la società umana poiché numerosi HM come l'arsenico (As), il rame (Cu), il cadmio (Cd), il piombo (Pb), il cromo (Cr), il nichel (Ni), il mercurio (Hg) e zinco (Zn) si accumulano e minacciano l'ambiente e la salute pubblica6. Gli HM e i metalloidi contaminano circa 5 milioni di siti nel suolo in tutto il mondo, con concentrazioni che superano i limiti consentiti7. La loro elevata concentrazione comporta numerosi rischi per gli ecosistemi e gli esseri umani a causa del danno alla catena alimentare, alla qualità degli alimenti e alla produzione agricola. La concentrazione di HM nel suolo ha un ruolo vitale nella fertilità del suolo e nello stato dei nutrienti8. Alcuni metalli come Cu, Zn e Se sono elementi cruciali che svolgono un ruolo fondamentale nella crescita regolare delle piante e degli organismi viventi, ma alte concentrazioni possono essere tossiche8. Le fonti naturali di questi HM nell'ambiente vengono mantenute attraverso diversi processi del suo ciclo naturale come l'erosione delle rocce e le eruzioni vulcaniche9,10. La concentrazione naturale di HM nel suolo tende a rimanere bassa (non tossica). Tuttavia, le attività antropiche modificano le caratteristiche di base del suolo (ad esempio, consistenza, capacità di scambio cationico o CEC, pH e densità apparente) causando la deposizione di HM nel suolo che porta a un elevato inquinamento4,11. Le principali attività antropiche legate all'inquinamento da HM comprendono l'estrazione mineraria, la fusione, la raffinazione del petrolio, la produzione di pesticidi, la produzione petrolchimica, l'uso di pesticidi e fertilizzanti e i fanghi di depurazione grezzi, ecc.4,12,13,14. Pertanto, l’elevata concentrazione di parametri pedochimici (PC) nel suolo indotta dall’uomo merita una valutazione scientifica per il ripristino della salute del suolo.

Al giorno d’oggi, le valutazioni dell’inquinamento da HM sono cruciali perché le persone sono preoccupate per il rischio di HM in tutto il mondo2. L'inquinamento da HM nel suolo influisce direttamente o indirettamente sulle colture e sulla salute umana ed ecologica a causa del suo accumulo negli ecosistemi terrestri e acquatici attraverso la catena alimentare8. Una maggiore concentrazione di HM nel settore agricolo porta all’inquinamento del suolo e dell’acqua poiché la loro concentrazione supera il livello soglia che ha un impatto diretto sulla salute delle colture e sulla produzione agricola a causa dell’effetto dello squilibrio microbiologico del suolo e della diminuzione della fertilità del suolo13. Influisce indirettamente anche sul biota acquatico perché gli effluenti agricoli vengono scaricati negli ecosistemi acquatici. Negli ultimi decenni, l’inquinamento da HM è stato una delle maggiori preoccupazioni in tutto il mondo poiché gli esseri umani sono molto più consapevoli della propria salute e della propria salute ecologica. L'inquinamento da HM porta a varie malattie come piede nero, disturbi gastrici, vomito, irritazione della pelle, mucose, problemi cardiaci, leucemia, anemia, ipertensione, disturbi cardiovascolari, asma, bronchite/enfisema e altre malattie respiratorie e persino cancro15,16. Al di sotto del limite consentito di HM, alcuni metalli come Cu, Fe, Zn e persino Cr (III) sono cruciali per la salute del biota umano e acquatico9. Tuttavia, alcuni metalli come Hg, As, Pb e Cd non sono biologicamente essenziali e sono molto tossici per l'organismo vivente15. Inoltre, la salute ecologica del fiume non dipende solo dalla quantità, qualità e tempistica del flusso d'acqua (cioè dal flusso ambientale), ma anche dalla garanzia di concentrazioni controllate di HM nei profili del suolo17.