Cd, Cr, and Pb concentrations increase in maturing compost while the metal inventory does not: implications for compliance sampling and digestion protocols
Questo studio dimostra che gli apparenti aumenti delle concentrazioni di Cd, Cr e Pb durante la maturazione del compost sono artefatti dovuti a un miglioramento del recupero analitico da una matrice umificante piuttosto che a un effettivo accumulo di metalli, rendendo necessario che il campionamento di conformità sia legato a criteri di maturità indipendenti e utilizzi protocolli di digestione quasi totale per evitare falsi superamenti.
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Il composto è spesso chiamato "oro nero", un ricco e scuro ammendante del suolo fatto di materia vegetale in decomposizione e scarti animali che aiuta i giardini e le fattorie a crescere. Ma prima che questo materiale possa essere spalmato in sicurezza sui campi per nutrire le colture, deve essere controllato per individuare pericoli nascosti. Nello specifico, i regolatori cercano piccole quantità di metalli pesanti come cadmio, piombo e cromo. Questi metalli non si decompongono né scompaiono; rimangono nel terreno per sempre. Se si accumulano troppo, possono avvelenare il cibo che mangiamo. Il modo standard per controllare questi metalli è prelevare un campione del compost finito, scioglierlo in un acido forte e misurare ciò che resta. Per decenni, scienziati e regolatori hanno operato su un'ipotesi semplice: che la quantità di metallo in un cumulo di compost sia un numero fisso. Credevano che, mentre il cumulo si rimpicciolisce e si asciuga durante le settimane di decomposizione, i metalli si siano semplicemente più ammassati, come persone in una stanza che si restringe, ma che nessun nuovo metallo appaia e nessun vecchio metallo scompaia.
Questa ipotesi è la base di come decidiamo se il compost è sicuro da usare. Gli agricoltori mescolano la lettiera di pollame, che è ricca di nutrienti ma contiene anche metalli provenienti dal mangime dei polli, con scarti di verdura per diluire il pericolo. Si affidano all'idea che, se mescolano la giusta quantità di scarti vegetali con il letame di pollo, il prodotto finale rimarrà al di sotto dei limiti legali di sicurezza. Ma un nuovo studio mette in discussione tutto questo modo di pensare. I ricercatori hanno monitorato un cumulo di compost per novanta giorni, prelevando campioni ogni poche settimane per vedere come cambiavano i livelli di metallo. Hanno scoperto che, mentre alcuni metalli si comportavano esattamente come previsto, diventando leggermente più concentrati man mano che il cumulo si rimpiccioliva, altri si comportavano in modo sorprendentemente diverso. I livelli di cadmio, cromo e piombo non sono solo aumentati leggermente; sono schizzati alle stelle, aumentando talvolta di oltre venti volte il loro importo originale.
I ricercatori hanno cercato di capire perché questo accadesse. Sapevano che in un cumulo chiuso, nessun nuovo metallo può entrare dall'esterno e nessun metallo può uscire nell'aria. Quindi, se la concentrazione di un metallo aumenta, deve essere perché il cumulo ha perso peso o perché il modo in cui il metallo viene misurato è cambiato. Il team ha prima verificato se il cumulo avesse semplicemente perso così tanta acqua e materia organica da rendere i metalli naturalmente più ammassati. Hanno calcolato che anche se il cumulo avesse perso metà del suo peso, che è molto per un cumulo di compost, ciò potrebbe spiegare solo un raddoppio della concentrazione di metallo. Ma per il cadmio, il cromo e il piombo, l'aumento è stato molto superiore. Il cumulo non aveva perso abbastanza peso da causare un salto così massiccio nei numeri. Hanno anche controllato se fosse stata mescolata terra dal terreno durante il rivoltamento del cumulo, il che avrebbe potuto aggiungere metalli extra. Hanno usato il ferro come tracciante per questa terra, poiché il ferro è abbondante nel suolo ma non nelle materie prime. I livelli di ferro sono rimasti quasi invariati, provando che nessuna quantità significativa di terra esterna era entrata nel cumulo per aumentare i conteggi dei metalli.
Questo lasciava un'unica spiegazione: il metallo era sempre stato lì, ma si nascondeva. Nei primi giorni del compostaggio, il letame di pollo e gli scarti di verdura sono ancora pieni di fibre vegetali dure e resistenti e strutture minerali. Quando gli scienziati usano il test acido standard per misurare i metalli, l'acido non riesce a raggiungere il metallo intrappolato all'interno di queste strutture dure. È come cercare di assaggiare una spezia che è chiusa dentro un guscio duro; il guscio ne tiene nascosto il sapore. Man mano che il compost matura durante i novanta giorni, i batteri e i funghi nel cumulo decompongono quelle fibre dure e le trasformano in materia organica morbida e spugnosa. Questo processo, chiamato umificazione, apre le strutture che precedentemente nascondevano i metalli. Quando il compost è completamente maturo, lo stesso test acido può raggiungere il metallo che prima era invisibile. Il metallo non è apparso dal nulla; il test è semplicemente diventato più bravo a trovarlo.
I ricercatori hanno scoperto che questo cambiamento nel modo in cui il test funziona segue un modello prevedibile, impiegando circa quarantanove giorni per raggiungere il suo pieno effetto. Questa tempistica è cruciale perché significa che il risultato di un test di sicurezza dipende interamente da quando si effettua il campione. Un cumulo di puro compost di letame di pollo potrebbe sembrare perfettamente sicuro se testato dopo soli quindici giorni, mostrando bassi livelli di cadmio. Ma se lo stesso cumulo viene testato dopo novanta giorni, una volta che il compost è completamente maturo, il test mostrerà livelli di cadmio più del doppio del limite legale. Il cumulo non è cambiato; l'inventario dei metalli non è cambiato. Solo la capacità del test di trovare il metallo è cambiata. Ciò crea un pericoloso vuoto normativo dove un produttore potrebbe testare il proprio prodotto in anticipo, ottenere un voto positivo e venderlo come sicuro, solo perché il metallo verrà rivelato più tardi, quando il compost viene effettivamente utilizzato nelle fattorie.
Lo studio ha anche esaminato quanto letame di pollo possa essere mescolato in sicurezza con gli scarti di verdura. Hanno scoperto che, poiché il cadmio è il metallo più pericoloso in questa miscela, esso detta i limiti di sicurezza. Se gli agricoltori mescolano più del trentasette percento di letame di pollo con scarti di verdura, c'è un rischio significativo che il compost finale superi il limite di sicurezza per il cadmio, anche se il test viene eseguito correttamente sul compost maturo. Se utilizzano meno letame di pollo, il rischio diminuisce drasticamente. Tuttavia, c'è un problema: le miscele con meno letame di pollo sono molto più salate e acide, il che può danneggiare le piante sensibili. Ciò significa che gli agricoltori non possono semplicemente eliminare il letame di pollo per essere sicuri; devono trovare un equilibrio attento per evitare sia l'avvelenamento da metalli pesanti che il danno da sale alle loro colture.
Forse il risultato più importante è che l'attuale modo di testare il compost è difettoso. Lo standard test acido usato dai regolatori non è un conteggio totale reale di tutti i metalli nel campione; è un conteggio "pseudo-totale" che dipende da quanto il compost sia morbido o duro. Poiché il compost diventa più morbido con l'invecchiamento, il test trova più metallo con il passare del tempo. I ricercatori sostengono che le regole di sicurezza debbano cambiare. Il compost non dovrebbe essere testato finché non è completamente maturo, e il metodo di test dovrebbe essere aggiornato per utilizzare un acido più forte che possa sciogliere le strutture dure e nascoste fin dall'inizio. Finché questi cambiamenti non avverranno, la sicurezza del compost rimarrà un obiettivo mobile, dove il verdetto su un cumulo sia sicuro o pericoloso può cambiare semplicemente a causa del giorno in cui è stato campionato. Questa scoperta non significa che il compost sia insicuro, ma significa che lo abbiamo misurato con un righello che cambia lunghezza man mano che il compost invecchia, e abbiamo bisogno di uno strumento migliore per garantire che la nostra catena alimentare rimanga pulita.
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