Investigating the toxicity and bioaccumulation of palladium black and palladium chloride in earthworms (Eisenia fetida)

Il terreno sotto i nostri piedi è raramente solo terra; è un sistema vivente e pulsante, popolato da vita microscopica e complesse interazioni chimiche. Tra i lavoratori più vitali in questo mondo sotterraneo figurano i lombrichi. Queste creature non si limitano a scavare gallerie; esse aerano il suolo, decompongono la materia organica e riciclano i nutrienti, agendo come ingegneri che mantengono sani gli ecosistemi terrestri. Quando sostanze tossiche entrano nel suolo, questi instancabili animali sono spesso i primi a risentirne, fungendo da segnale di allarme per la salute dell'intero ambiente. Negli ultimi decenni, un gruppo specifico di metalli noto come elementi del gruppo del platino si è accumulato costantemente nei suoli stradali. Questi metalli, tra cui il palladio, sono componenti essenziali dei convertitori catalitici presenti nelle automobili, dispositivi progettati per pulire i gas di scarico. Tuttavia, mentre i veicoli viaggiano e questi convertitori si usurano, minuscole particelle di questi metalli vengono disperse nell'ambiente. Sebbene gli scienziati abbiano da tempo monitorato la quantità di questi metalli presenti nel suolo, una domanda cruciale rimaneva senza risposta: la specifica forma chimica del metallo conta? Proprio come lo zucchero e un pezzo di zucchero candito sono entrambi fatti della stessa sostanza ma si comportano in modo molto diverso in acqua, diverse forme di un metallo possono avere effetti vastamente differenti sugli organismi viventi. Alcune forme potrebbero sciogliersi facilmente ed entrare nel corpo di un organismo, mentre altre potrebbero rimanere inerti e passare oltre senza essere assorbite.

Un team di ricercatori dell'Università di Melbourne ha intrapreso l'indagine proprio su questa questione utilizzando il comune lombrico, Eisenia fetida, come soggetto di studio. Volevano vedere se il modo in cui il palladio esiste nel suolo ne cambi la pericolosità per queste creature. Nello specifico, hanno confrontato due versioni molto diverse dello stesso metallo. Una era il cloruro di palladio, un sale solubile che si scioglie facilmente in acqua, rappresentando una forma che potrebbe muoversi agevolmente attraverso il suolo e nel corpo di un animale. L'altro era il "palladio nero", un metallo particolato solido che non si scioglie facilmente, rappresentando la polvere metallica grezza che cade dagli scarichi delle auto. Gli scienziati hanno inserito i lombrichi in un terreno contaminato con queste due forme a varie concentrazioni e hanno osservato cosa accadeva durante un periodo di ventotto giorni. Hanno monitorato se i lombrichi sopravvivevano, quanto peso perdevano e quanto del metallo si fosse effettivamente accumulato nei loro corpi.

I risultati hanno delineato un quadro chiaro di come la forma chimica del metallo ne determini la pericolosità. Quando i lombrichi sono stati esposti al cloruro di palladio solubile, il metallo si è rivelato piuttosto dannoso. Alla concentrazione massima testata, cinquanta milligrammi per chilogrammo di suolo, i lombrichi hanno perso significativamente più peso rispetto a quelli nel terreno di controllo pulito. In effetti, hanno perso circa il diciassette per cento di peso in più rispetto ai lombrichi che non erano stati esposti al metallo. Questa perdita di peso è un segno classico di stress nei lombrichi, indicando che i loro corpi stavano lottando per far fronte all'ambiente tossico. Al contrario, i lombrichi esposti al palladio nero solido alla stessa alta concentrazione non hanno mostrato tale disagio. Il loro peso è rimasto stabile e sono sopravvissuti esattamente come i lombrichi nel terreno pulito. La differenza era netta: la forma solubile causava danni, mentre la forma metallica solida no.

L'indagine su ciò che accadeva all'interno dei lombrichi ha rivelato il motivo di tale differenza. I ricercatori hanno misurato la quantità di palladio che si era accumulata nei tessuti dei lombrichi e hanno scoperto che la forma solubile era molto più facile da assorbire per le creature. Sia che la concentrazione nel suolo fosse di dieci o di cinquanta milligrammi per chilogrammo, i lombrichi esposti al sale solubile avevano livelli di palladio nel corpo significativamente più alti rispetto a quelli esposti al metallo solido. Ciò suggerisce che le particelle di palladio nero solido siano state ampiamente ignorate dai lombrichi, passando attraverso i loro sistemi digestivi senza essere assorbite. Il sale solubile, invece, veniva prontamente assorbito, probabilmente entrando nei lombrichi attraverso la pelle o quando ingerivano l'acqua del suolo. Questa differenza nell'assorbimento spiega perché la forma solubile fosse tossica mentre la forma solida non lo fosse: i lombrichi semplicemente non assumevano abbastanza del metallo solido da subire effetti negativi.

Questi risultati offrono una nuova prospettiva su come dovremmo valutare il rischio di inquinamento da metalli nel nostro ambiente. Lo studio suggerisce che misurare semplicemente la quantità totale di palladio nel suolo non sia sufficiente per comprendere il pericolo che esso pone. La forma chimica del metallo è importante tanto quanto la sua quantità. Mentre le particelle metalliche solide provenienti dagli scarichi delle auto potrebbero attualmente rappresentare un basso rischio per i lombrichi poiché non vengono assorbite facilmente, la situazione potrebbe cambiare se queste particelle si degradassero nel tempo. Se l'erosione ambientale trasformasse il metallo solido in una forma più solubile, il rischio per la vita nel suolo potrebbe aumentare drasticamente. I ricercatori hanno notato che anche a basse concentrazioni, dove i lombrichi non hanno perso peso, hanno comunque accumulato il metallo nei loro corpi. Questo accumulo è significativo perché i lombrichi sono una fonte di cibo per uccelli e altri animali; se il metallo si accumula nei lombrichi, potrebbe risalire la catena alimentare. In definitiva, questo lavoro evidenzia che il destino e la tossicità degli inquinanti dipendono fortemente dalla loro identità chimica, ricordandoci che nella complessa chimica del suolo, la forma che una sostanza assume può essere la differenza tra un granello innocuo e un veleno silenzioso.