Contamination of Soil and Groundwater with Toxic Heavy Metals near Lapite Dumpsite in Ibadan, Nigeria

Sintesi Tecnica: Contaminazione del suolo e delle acque sotterranee da metalli pesanti tossici presso la discarica di Lapite a Ibadan, Nigeria

Definizione del problema
La gestione dei rifiuti solidi urbani (RSU) nelle nazioni in via di sviluppo, in particolare a Ibadan, Nigeria, presenta significative sfide ambientali a causa di pratiche di smaltimento incontrollate. La discarica di Lapite, una struttura aperta e non impermeabilizzata che serve una popolazione urbana in rapida crescita, manca di misure di contenimento adeguate. Di conseguenza, esiste un alto rischio che i percolati contenenti metalli pesanti tossici percolino attraverso la matrice del suolo verso gli acquiferi sottostanti e l'acqua dei pozzi residenziali vicini. Sebbene studi precedenti abbiano identificato la contaminazione da metalli pesanti in tali ambienti, vi era la necessità di valutare l'impatto specifico dei processi di combustione e dell'accumulo a lungo termine sia sui profili del suolo (a diverse profondità) che sulla qualità delle acque sotterranee nell'arco di un decennio.

Metodologia
Lo studio ha impiegato un'analisi comparativa di campioni di suolo e acqua raccolti dalla discarica di Lapite e da un sito di controllo (un giardino botanico con terreno vergine).

• Cronologia del campionamento: I dati sono stati raccolti nel maggio 2010 e nuovamente nel luglio 2020 per valutare le variazioni temporali nelle concentrazioni di metalli.
• Campionamento del suolo: Dieci località casuali presso la discarica sono state campionate a tre profondità (0–15 cm, 15–30 cm e 30–45 cm) utilizzando una sonda per il suolo. I campioni di controllo sono stati prelevati da due località presso il giardino botanico.
• Campionamento dell'acqua: L'acqua del pozzo è stata raccolta da otto nuclei familiari in prossimità della discarica.
• Procedure analitiche:
  • Fisico-chimica: Il pH del suolo è stato misurato elettrometricamente e la distribuzione della dimensione delle particelle è stata determinata tramite il metodo dell'idrometro di Bouyoucos.
  • Digestione: I campoli di suolo sono stati digeriti con HNO3-HCl (1:3, v/v) seguendo il metodo US EPA 3050B. I campioni d'acqua sono stati digeriti con acido nitrico concentrato.
  • Quantificazione: Le concentrazioni di Cromo (Cr), Cadmio (Cd), Piombo (Pb), Nichel (Ni), Zinco (Zn), Rame (Cu) e Manganese (Mn) sono state analizzate utilizzando uno spettrofotometro ad assorbimento atomico a fiamma Shimadsu AA-6200.
  • Analisi statistica: Sono state utilizzate statistiche descrittive (media ± DE) e coefficienti di correlazione di Pearson per stabilire le relazioni tra i livelli di metalli nel suolo e nell'acqua. L'indice di geoaccumulazione ($I_{geo}$) è stato calcolato per quantificare i livelli di inquinamento.

Risultati chiave

• Caratteristiche del suolo: Il suolo della discarica di Lapite è prevalentemente sabbioso (73,2–87,2%), il che riduce la sua capacità di trattenere i contaminanti disciolti rispetto ai suoli ricchi di argilla. Il pH del suolo variava da 6,0 a 6,5, indicando condizioni acide simili al sito di controllo.
• Concentrazioni di metalli pesanti nel suolo (2020):
  • Lo studio ha riscontrato livelli elevati di metalli pesanti nel suolo della discarica rispetto al sito di controllo. La tendenza delle concentrazioni è stata Mn > Zn > Cu > Pb > Cr > Ni > Cd.
  • Le concentrazioni medie specifiche per il 2020 includono: Mn (1580 ± 21 µg/g), Zn (1520 ± 10 µg/g), Cu (710 ± 12 µg/g), Pb (120 ± 5 µg/g), Cr (30,1 ± 4,3 µg/g), Ni (28,4 ± 3,6 µg/g) e Cd (2,14 ± 1,1 µg/g).
  • Tendenze temporali: Nel periodo di dieci anni, i livelli di metalli sono aumentati con percentuali variabili: Cr (19,4%), Cd (50,7%), Pb (7,5%), Ni (18,8%), Zn (1,33%) e Mn (3,0%).
  • Distribuzione in profondità: In generale, le concentrazioni di metalli erano più elevate nello strato superficiale (0–15 cm) e mostravano variazioni complesse con la profondità, sebbene alcuni metalli (Cr, Pb, Ni) mostrassero concentrazioni più elevate a 15–30 cm nel 2010, potenzialmente a causa del rimescolamento biologico (attività di bruchi/larve) o dei modelli di lisciviazione.
• Contaminazione delle acque sotterranee:
  • I campioni di acqua del pozzo vicino alla discarica contenevano concentrazioni elevate di Cr, Pb, Ni, Zn, Cu e Mn, eccedendo le linee guida dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS).
  • Il cadmio è stato l'unico metallo al di sotto del limite di rilevamento (0,001 µg/mL) nei campioni d'acqua.
  • È stata osservata una significativa correlazione positiva tra i livelli di metalli pesanti nel suolo e i corrispondenti livelli nell'acqua del pozzo per la maggior parte dei metalli, tranne che per il Piombo (Pb).
• Indicizzazione dell'inquinamento: L'indice di geoaccumulazione ($I_{geo}$) ha indicato che il suolo era "altamente contaminato" con Zinco e Rame, "moderatamente contaminato" con Cadmio e Piombo, e "non contaminato o moderatamente contaminato" con Manganese.

Significato e affermazioni
L'articolo afferma che la discarica di Lapite è una fonte confermata di inquinamento da metalli pesanti che colpisce sia il profilo del suolo locale che le acque sotterranee utilizzate dai residenti vicini. Lo studio evidenzia come la combustione incontrollata dei rifiuti e la mancanza di contenimento presso la discarica abbiano portato alla lisciviazione di metalli tossici negli acquiferi.

Gli autori concludono che l'uso continuato della discarica senza una gestione adeguata comporta effetti deleteri sulla salute umana e sull'ambiente. Nello specifico, la contaminazione delle acque sotterranee le rende non igieniche per scopi potabili. La ricerca sottolinea l'urgente necessità di sorveglianza attorno alle discariche nei paesi in via di sviluppo per prevenire il trasferimento di metalli pesanti dal suolo all'acqua e, successivamente, al sistema umano attraverso l'ingestione. I risultati fungono da base critica per comprendere la degradazione ambientale a lungo termine causata dai rifiuti solidi non gestiti a Ibadan.