A Preliminary Demonstration of ATR-FTIR Spectroscopy of Red-wattled Lapwing (Vanellus indicus) Eggshells for Environmental Chemical Screening, Suggesting Microplastic-Associated Contamination, Indore, India
Questo studio dimostra che la spettroscopia ATR-FTIR è un metodo fattibile e non distruttivo per lo screening dei gusci di uova di Procobucco in Indore, India, per una potenziale contaminazione da microplastiche, rilevando segnali C–H alifatici costanti accanto alla struttura dominante del calcite.
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L'inquinamento da plastica è stato a lungo considerato un problema degli oceani, dove soffoca la vita marina e vaga in vasti vortici. Tuttavia, la realtà sulla terraferma è altrettanto pervasiva. Il vento e l'acqua trasportano minuscoli frammenti di plastica dalle città, dalle fattorie e dalle strade nel suolo e nella polvere degli ambienti quotidiani. Queste particelle non rimangono semplicemente lì; possono attaccarsi ad altri inquinanti ed entrare nella catena alimentare. Gli scienziati hanno trovato queste plastiche nei visceri degli uccelli e nei tessuti degli uccelli marini, ma una domanda cruciale rimane: questa contaminazione raggiunge l'inizio stesso della vita di un uccello? Gli uccelli depongono le uova, e i gusci di queste uova sono fatti di un minerale duro e stabile che può intrappolare sostanze chimiche provenienti dall'ambiente o dalla madre. Poiché i gusci vengono spesso abbandonati dopo la schiusa dei pulcini, essi offrono un modo raro e non invasivo per controllare l'inquinamento senza danneggiare un animale vivente. Se gli scienziati riusciranno a leggere la firma chimica di un guscio d'uovo, potrebbero essere in grado di vedere se l'habitat di un uccello è saturo di rifiuti plastici.
In India centrale, i ricercatori si sono dati all'opera per testare se una specifica tecnica di scansione potesse leggere la storia chimica dei gusci d'uovo del Cuculo rullatore (Red-wattled Lapwing), un comune uccello che nidifica a terra. Questi uccelli depongono le uova in semplici incavi sul terreno nudo, il che significa che i gusci restano a diretto contatto con il suolo e la polvere del loro ambiente circostante. Il team ha raccolto gusci abbandonati in due località nel distretto di Indore: una cittadina periurbana chiamata Rau e un villaggio semi-rurale chiamato Jamli. Entrambi i siti sono stati scelti perché sono vicini a discariche informali, luoghi dove i rifiuti plastici sono spesso sparsi ed esposti agli agenti atmosferici. I ricercatori volevano vedere se potessero utilizzare un metodo chiamato spettroscopia ATR-FTIR per scansionare questi gusci. Questa tecnica proietta luce infrarossa su un campione per identificare i tipi di legami chimici presenti, agendo come un lettore di impronte digitali per i materiali. L'obiettivo non era provare definitivamente la presenza di plastica, ma vedere se i gusci mostrassero segnali chimici che potessero indicare una contaminazione da plastica, giustificando test ulteriori e più costosi.
Il processo è iniziato con estrema cura per evitare di aggiungere nuova plastica ai campioni. I ricercatori, indossando abiti di cotone e guanti, hanno raccolto solo frammenti di gusci che erano già nati o chiaramente abbandonati. Hanno lavato i gusci con acqua pura, rimosso la membrana interna che contiene il proprio materiale organico e macinato il guscio rimanente in una polvere fine. Questa polvere è stata poi posta sotto lo scanner a infrarossi. I risultati sono stati immediati e chiari. Ogni singolo guscio, sia della città che del villaggio, mostrava un segnale dominante di calcite, il minerale che costituisce la struttura dura dell'uovo. Ciò ha confermato che i gusci erano intatti e che il metodo di scansione funzionava in modo affidabile su questo tipo di materiale biologico.
Sotto il forte segnale del minerale, lo scanner ha rilevato un segnale debole e costante in tutti i quindici gusci. Questo segnale proveniva da legami carbonio-idrogeno, un tipo di connessione chimica presente sia nelle proteine naturali dell'uovo che in molte plastiche sintetiche come il polietilene e il polipropilene. Poiché il segnale era molto debole e poiché poteva derivare dall'uovo stesso, i ricercatori non potevano affermare di aver trovato la plastica. Tuttavia, la presenza di questo segnale in ogni guscio, unita al fatto che il suolo e la polvere circostanti contenevano fibre e frammenti visibili che sembravano microplastiche, suggeriva che i gusci stessero effettivamente assorbendo qualcosa dal loro ambiente. I ricercatori sono stati attenti a escludere altre possibilità; hanno controllato i loro bianchi strumentali e li hanno trovati puliti, dimostrando che il segnale proveniva dai gusci e non dal laboratorio. Hanno anche identificato una banda specifica nello spettro che potrebbe sembrare un segno di plastica degradata, ma che si è rivelata essere una vibrazione naturale del minerale calcite, evitando un falso allarme.
Quando il team ha confrontato i due siti, ha scoperto qualcosa di interessante su come la contaminazione fosse distribuita. La quantità media del segnale carbonio-idrogeno era quasi la stessa nella città e nel villaggio, suggerendo che l'inquinamento da plastica non è solo un problema urbano ma è presente anche nelle aree rurali. Tuttavia, la costanza del segnale differiva notevolmente tra i due luoghi. Nel villaggio, il segnale era molto uniforme da un guscio all'altro. Nella città, il segnale variava ampiamente; alcuni gusci mostravano un segnale molto più forte di altri. Questo schema suggerisce che nell'area in via di urbanizzazione l'inquinamento è a macchia d'olio, probabilmente perché i rifiuti vengono scaricati in modo non uniforme e il vento o l'acqua trasportano la plastica verso alcuni nidi ma non altri. Il sito rurale, al contrario, sembrava avere un livello di base di esposizione più uniforme.
Lo studio conclude che scansionare i gusci d'uovo con questa tecnica a infrarossi è un modo fattibile e pratico per monitorare gli uccelli selvatici per la presenza di sostanze chimiche ambientali senza disturbarli. Sebbene i risultati attuali non provino che la plastica sia presente sui gusci, forniscono un forte indizio che potrebbe esserci. I ricercatori sottolineano che questa è una scoperta preliminare, un indizio che deve essere seguito con strumenti più avanzati in grado di identificare tipi specifici di plastica. La variazione nei risultati della città offre un indizio sul fatto che l'esposizione all'inquinamento può essere altamente localizzata, anche su brevi distanze. Trattando il guscio d'uovo come un registratore passivo del proprio ambiente, questo lavoro apre una nuova porta per monitorare come l'inquinamento da plastica si diffonda sulla terra, influenzando anche gli uccelli più legati al suolo.
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