Implications of maize fertigation with treated domestic wastewater on soil heavy metal contamination and health risks

In molte parti del mondo, l'acqua dolce sta diventando sempre più difficile da trovare, mentre il bisogno di produrre cibo continua a crescere. Una soluzione pratica che agricoltori e urbanisti stanno esplorando è il riutilizzo delle acque reflue domestiche trattate per l'irrigazione. Quest'acqua, che è passata attraverso sistemi di trattamento per rimuovere patogeni nocivi e rifiuti organici, contiene ancora nutrienti come azoto e fosforo di cui le piante hanno bisogno per crescere. Tuttavia, questo riutilizzo comporta una preoccupazione nascosta: l'acqua domestica spesso trasporta tracce di metalli pesanti provenienti da prodotti quotidiani come detergenti, cosmetici e componenti dell'impianto idraulico. Sebbene questi metalli siano presenti in quantità minuscole, essi non si degradano. Nel tempo, possono accumularsi nel suolo e passare nelle colture che mangiamo. La domanda centrale per gli scienziati è se l'uso di quest'acqua su colture base come il mais crei un nuovo pericolo, o se i rischi siano già presenti nell'ambiente indipendentemente dalla fonte dell'acqua.

Un ricercatore dell'Università di Ardhi a Dar es Salaam, in Tanzania, si è posto l'obiettivo di rispondere a questa domanda coltivando mais in condizioni controllate. Voleva vedere se l'irrigazione con acque reflue domestiche trattate avrebbe causato un maggiore accumulo di metalli pesanti nel suolo o nei chicchi di mais rispetto all'uso di acqua potabile pulita. Per farlo, ha piantato il mais in una serra protetta per evitare che la pioggia interferisse con i risultati. Ha diviso i lotti in due gruppi: un gruppo riceveva le acque reflue trattate, mentre l'altro riceveva acqua potabile pulita. Entrambi i gruppi venivano irrigati con un sistema a goccia per garantire che le piante ricevessero quantità costanti. Il ricercatore ha poi misurato attentamente i livelli di sei metalli pesanti specifici — piombo, cromo, cadmio, rame, zinco e nichel — nel suolo a diverse profondità e nei chicchi di mais raccolti. Ha inoltre calcolato quanto di questi metalli potrebbe consumare una persona mangiando il mais e ha stimato i potenziali rischi per la salute sia per gli adulti che per i bambini.

Lo studio ha rivelato un quadro complesso in cui la fonte dell'acqua non era il principale motore della contaminazione. Quando il ricercatore ha analizzato il suolo, ha scoperto che le acque reflue trattate non aumentavano significamente la quantità di metalli pesanti rispetto all'acqua pulita. Infatti, per alcuni metalli come il cadmio e il nichel, il suolo irrigato con le acque reflue presentava concentrazioni inferiori rispetto ai lotti di controllo. Tuttavia, il suolo mostrava segni di moderato arricchimento con rame, zinco e cromo, e c'è stata un'anomalia sorprendente con il piombo. I livelli di piombo erano bassi vicino alla superficie, ma sono aumentati drasticamente negli strati più profondi del suolo nei lotti con le acque reflue, suggerendo che il metallo si stesse spostando verso il basso attraverso il profilo del suolo in modi che non sono ancora del tutto compresi. Nonostante queste variazioni, i livelli complessivi di inquinamento nei lotti trattati non erano statisticamente diversi da quelli dei lotti con acqua pulita, indicando che le acque reflue non erano la causa principale dell'aggiunta di nuove tossine al terreno.

La situazione era diversa quando il ricercatore ha esaminato i chicchi di mais stessi. Indipendentemente dal fatto che il mais fosse irrigato con acque reflue trattate o con acqua potabile pulita, i chicchi contenevano livelli pericolosi di diversi metalli pesanti. I livelli di piombo nel mais erano mediamente di 2,21 milligrammi per chilogrammo, ben al di sopra del limite di sicurezza di 0,2 milligrammi per chilogrammo stabilito dalle organizzazioni sanitarie internazionali. Anche il cromo e lo zinco superavano le soglie di sicurezza in entrambi i gruppi. Questa scoperta suggerisce che la contaminazione fosse già presente nell'ambiente o nel suolo prima dell'inizio dell'esperimento, piuttosto che essere stata introdotta dall'acqua di irrigazione. Le piante stavano assorbendo questi metalli dal suolo indipendentemente dalla fonte dell'acqua. L'unico metallo che il mais non ha assorbito in quantità significative è stato il cadmio, che è rimasto inavvertibile nei chicchi.

Il ricercatore ha anche osservato quanto facilmente le piante assorbissero questi metalli dal suolo, un processo noto come bioaccumulo. Ha scoperto che, per la maggior parte dei metalli, le piante non trasferivano molto della contaminazione dal suolo al chicco edibile. L'eccezione è stata lo zinco, che il mais assorbiva facilmente, mostrando un alto potenziale di accumulo. Ciò significa che, sebbene il suolo possa trattenere molti metalli pesanti, lo zinco si sposta facilmente nel cibo che mangiamo. Quando il team ha calcolato i rischi per la salute associati al consumo di questo mais, i risultati hanno indicato una chiara vulnerabilità: i bambini. Poiché i bambini hanno corpi più piccoli ma consumano spesso quantità simili di cibo in relazione alle loro dimensioni, affrontano un apporto giornaliero di questi metalli molto più elevato rispetto agli adulti. Lo studio ha rilevato che il piombo e il nichel erano i maggiori contributori ai rischi per la salute non legati al cancro, mentre il nichel e il cromo rappresentavano la maggiore minaccia per i rischi di cancro a lungo termine.

Forse la conclusione più sorprendente dello studio è che il mais coltivato con acqua potabile pulita comportava rischi per la salute uguali o addirittura superiori rispetto al mais coltivato con acque reflue trattate. I punteggi di rischio totale per i bambini che consumavano mais dai lotti con acqua pulita erano più alti rispetto a quelli dei lotti con acque reflue. Ciò indica che l'inquinamento di fondo nel suolo e nell'ambiente generale è il vero problema, non il riutilizzo delle acque trattate. Le acque reflue trattate non hanno peggiorato la situazione; in alcuni casi, sembravano essere leggermente più sicure dell'alternativa. Lo studio suggerisce che i metalli pesanti trovati nel cibo provengano da altre fonti rispetto all'acqua di irrigazione, possibilmente dalla geologia naturale dell'area o da altre forme di inquinamento ambientale.

In definitiva, questa ricerca evidenzia che, sebbene il riutilizzo delle acque reflue trattate sia una strategia valida per la conservazione dell'acqua, non risolve il problema più ampio della contaminazione da metalli pesanti nella catena alimentare. La presenza di metalli pericolosi in colture base come il mais è un problema sistemico che esiste indipendentemente dall'acqua utilizzata per coltivarle. I risultati invitano a spostare l'attenzione dal dare la colpa alle acque reflue al trattamento delle fonti sottostanti di inquinamento nel suolo e nei sistemi idrici. Proteggere la salute pubblica, specialmente per il gruppo più vulnerabile, i bambini, richiederà un monitoraggio integrato della qualità dell'acqua e del suolo, insieme a sforzi mirati per bonificare l'ambiente. Lo studio conferma che la fonte dell'acqua non è l'unico determinante della sicurezza e che è necessario un approccio globale per garantire che il cibo che mangiamo rimanga sicuro per tutti.