Source Apportionment and Toxicological Risk of Potentially Toxic Elements in River Osun Ecosystem Within Ilesha Gold Belt

Sintesi Tecnica: Appartenenza alla Sorgente e Rischio Tossicologico di Elementi Potenzialmente Tossici nell'Ecosistema del Fiume Osun all'interno del Cinturone Aurifero di Ilesha

Problematica
Lo studio affronta i rischi ambientali e di salute pubblica associati agli elementi potenzialmente tossici (PTE) nell'ecosistema del fiume Osun, specificamente all'interno del cinturone aurifero di Ilesha, nello Stato di Osun, Nigeria. Le attività di estrazione dell'oro, in particolare quelle artigianali, sono identificate come fonti significative di contaminazione da metalli pesanti rilasciati nell'acqua e nei sedimenti attraverso processi industriali, fusione e smaltimento improprio dei rifiuti. La ricerca si concentra sulla caratterizzazione dei parametri fisico-chimici e delle concentrazioni metalliche in queste matrici per valutare i rischi ecologici e i potenziali pericoli per la salute umana derivanti dall'esposizione a lungo termine, specificamente per ingestione.

Metodologia
La ricerca ha impiegato un approccio multifasico che ha coinvolto campionamento sul campo, analisi di laboratorio e modellazione statistica:

• Campionamento: Campioni di acqua e sedimenti sono stati raccolti nel settembre 2024 in quattro località distinte all'interno del cinturone aurifero: due siti vicino a Ora (ORS1 e ORS2), uno a Oke-Ibode (OKS) e uno a Osogbo (OSS). Il sedimento è stato prelevato da una profondità di 0–25 cm utilizzando un dragaggio Ekman.
• Analisi Fisico-Chimica: Le misurazioni in situ sono state effettuate per pH, ossigeno disciolto, solidi totali disciolti, conducibilità elettrica e durezza totale utilizzando una sonda multiparametrica.
• Preparazione e Digestione dei Campioni: I campioni d'acqua sono stati digeriti con acido nitrico concentrato (HNO₃) e acido cloridrico (HCl) a 90°C. I campioni di sedimento sono stati essiccati all'aria, setacciati (2 mm) ed estratti utilizzando una miscela di HCl, HNO₃ e acido fosforico (H₃PO₄).
• Analisi Strumentale: Le concentrazioni di metalli pesanti sono state quantificate mediante Spettroscopia di Emissione Ottica con Plasma Accoppiato Induttivamente (ICP-OES) con un sistema Agilent 720-ES.
• Statistica e Valutazione del Rischio:
  • Appartenenza alla Sorgente: L'Analisi delle Componenti Principali (PCA) con rotazione varimax è stata utilizzata per identificare modelli, raggruppare elementi con tendenze geochimiche simili e distinguere tra processi geologici naturali e input antropici.
  • Rischio Ecologico: L'Indice di Rischio Ecologico (ERI) è stato calcolato sulla base dei fattori di contaminazione e dei fattori di risposta tossica (Hakanson, 1980).
  • Rischio per la Salute Umana: È stata condotta una valutazione del rischio non cancerogeno utilizzando i modelli dell'Agenzia per la Protezione dell'Ambiente degli Stati Uniti (USEPA, 2011). Ciò ha comportato il calcolo dell'Assunzione Giornaliera Cronica (CDI) e del Quoziente di Pericolo (HQ) per l'esposizione degli adulti tramite ingestione.

Risultati Chiave

• Concentrazioni Metalliche:
  • Acqua: Sono state osservate variazioni significative tra i siti. ORW1 ha mostrato concentrazioni notevolmente più elevate di Potassio (2,59 mg/L), Calcio (3,59 mg/L), Bario (4,59 mg/L) e Vanadio (5,59 mg/L) rispetto agli altri siti. Anche i livelli di Ferro (Fe) e Manganese (Mn) sono variati, con ORW1 che mostrava la più alta concentrazione di Fe (1,30 mg/L).
  • Sedimento: Il sito ORS1 ha presentato le concentrazioni medie più elevate per diversi elementi, tra cui Sodio (4,92 mg/kg), Magnesio (7,48 mg/kg) e Alluminio (1077,82 mg/kg). ORS2 ha mostrato livelli elevati di Argento (8,88 mg/kg) e Cadmio (0,38 mg/kg).
• Appartenenza alla Sorgente (PCA): Sono state identificate tre componenti principali.
  • La Componente 1 ha spiegato la maggior parte della varianza, raggruppando elementi come Na, Mg, K, Ba, V, Fe, Ni, Cu, Al, Se, Th e U, suggerendo un'origine geochimica o mineralogica comune.
  • La Componente 2 ha evidenziato variazioni nei metalli di transizione e nei composti ricchi di calcio (Ca, Mn, Fe, Co, Pb, Cd).
  • La Componente 3 era caratterizzata da Cr, Ag, Cd e Th, indicando distribuzioni specifiche di tracce metalliche potenzialmente legate a fattori industriali o ambientali. L'Argento (Ag) è stato identificato come un outlier, comportandosi diversamente dagli elementi raggruppati.
• Rischio Ecologico: L'Indice di Rischio Ecologico (ERI) ha indicato che il Cadmio (Cd) e il Piombo (Pb) hanno rappresentato rischi ecologici significativi, in particolare nei campioni di sedimento.
• Rischio per la Salute Umana:
  • L'analisi del Quoziente di Pericolo (HQ) ha rivelato che il Cadmio (Cd), il Piombo (Pb) e il Nichel (Ni) hanno rappresentato rischi significativi attraverso l'ingestione a lungo termine.
  • I valori specifici di HQ per l'ingestione di sedimenti hanno superato l'unità per diversi elementi, tra cui Cobalto (Co: 1,789), Nichel (Ni: 1,897), Rame (Cu: 1,765), Zinco (Zn: 1,876) e Uranio (U: 1,548), indicando potenziali rischi per la salute non cancerogeni per gli adulti esposti a tali sedimenti.

Significatività e Rivendicazioni
Lo studio stabilisce che le concentrazioni di metalli pesanti nell'acqua e nei sedimenti del cinturone aurifero di Ilesha mostrano vari livelli di contaminazione, con siti specifici (in particolare ORS1 e ORS2) che mostrano segni di contaminazione significativa o estrema. Gli autori concludono che le variazioni elementari osservate sono guidate da una combinazione di attività minerarie e processi geologici naturali.

La principale significatività del lavoro risiede nell'identificazione di specifici rischi tossicologici. I risultati suggeriscono che sono necessarie misure normative nelle regioni in cui si svolgono attività minerarie per proteggere la salute pubblica. Il documento richiede esplicitamente il monitoraggio continuo delle concentrazioni di metalli pesanti per mitigare i rischi ambientali e preservare la qualità dell'acqua. Inoltre, sostiene l'adozione di metodi di estrazione sostenibili e strategie appropriate di gestione dei rifiuti per ridurre i livelli di contaminazione associati alle attività di estrazione dell'oro nella regione. Lo studio non propone nuovi protocolli sperimentali o applicazioni future oltre a queste raccomandazioni di gestione e regolamentazione.