RICERCA ITALIANA     

Metodi chimici, fisici e biologici innovativi per la caratterizzazione e il recupero di un suolo contaminato da metalli pesanti (MICROS)

Università degli Studi di Bari

Abstract

L'oggetto del presente programma di ricerca è lo studio di un sito incluso nel "Programma nazionale di bonifica e ripristino ambientale" (legge 179/2002) dell'Area industriale della Val Basento. Il sito è stato oggetto di una caratterizzazione mineralogica e chimica ai sensi del D.M. 471/99, che hanno permesso di accertare la presenza di metalli pesanti. in quantità superiori a quelle consentite dalla disposizioni legislative vigenti.
Per valutare l'impatto ambientale dei metalli pesanti verrà effettuata una specifica e puntuale caratterizzazione chimica, geochimica e biologica dei siti selezionati con lo scopo di localizzare le possibili sorgenti di inquinamento, di tracciare le distribuzioni degli elementi chimici e della popolazione microbica nel suolo cercando, anche, di individuare i percorsi e definire la mobilità geochimica degli inquinanti, valutando anche l'effetto della sostanza organica del suolo (DOM e sostanze umiche) su di essa, di valutare la qualità biologica dei suoli e le modifiche nella composizione e capacità metabolica della popolazione batterica e gli effetti di metallo-resistenza su di essi indotti.
La qualità delle informazioni che è necessario acquisire richiede l'adozione di metodi innovativi microanalitici che intercettino i metalli nelle diverse fasi del suolo e di biologia molecolare che valutino la risposta genotipica che le popolazioni microbiche hanno sviluppato per vivere in suoli inquinati. La speciazione dei metalli pesanti nel suolo sarà ottenuta combinando tecniche analitiche che impiegano raggi X di sincrotrone [fluorescenza (-XRF), micro diffrazione di raggi X (-XRD), e spettroscopia di assorbimento di raggi X (-XAS, -XANES, -EXAFS)].
Parte del progetto riguarda le caratteristiche biologiche e microbiologiche del sito inquinato. Verrà stabilita la relazione esistente tra la composizione della comunità batterica e il livello di contaminazione da metalli pesanti del suolo, mentre profili DGGE dei prodotti amplificati direttamente dal DNA del suolo verranno usati per determinare gli indici di diversità della popolazione e l'abbondanza relativa di gruppi batterici. Verranno anche individuati ceppi batterici metallo-resistenti e con capacità di detossificazione di xenobiotici organici e individuati marcatori molecolari per il monitoraggio ambientale di geni funzionali coinvolti nella metallo resistenza e nel catabolismo di composti aromatici.
Nello stesso tempo, verranno condotti sui suoli test di tossicità microbica mediante misure di biomassa carbonio e azoto, di azoto potenzialmente mineralizzabile, dell'attività respiratoria, del quoziente respiratorio, di numerose attività enzimatiche dei cicli biogeochimichi del C, N, P, S. Verrano individuati indici di qualità biologica del suolo e costruiti biosensori idonei alla individuazione della frazione biodisponibile. Test tossicologici di sensibilità ai metalli pesanti verranno sviluppati anche attraverso studi di germinabilità di semi di Lepidium sativum, Licopersicum esculentum o altre specie.
Combinando tutti i risultati del progetto, verranno sviluppati dei modelli (Surface Complexation models) che consentano di seguire il movimento dei contaminanti inorganici lungo il profilo del suolo contaminato e di prevedere una loro possibile migrazione nella falda.
Un'altra importante parte del progetto sarà quella di sviluppare, sulla base di alcuni dei risultati ottenuti, una strategia di risanamento chimico-fisico del suolo basata sull'impiego di miscele composite di composti inorganici normalmente utilizzati in processi di solidificazione/stabilizzazione (S/S). Il processo mira all'intrappolamento dei metalli pesanti in strutture microscopiche di neo-sintesi stabili. Le analisi biochimiche e microbiologiche dei suoli prima e dopo il processo di bonifica potrebbero essere in grado di discriminare suoli alterati e non alterati. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Pacifico RUGGIERO Università degli Studi di BARI

Obiettivo del Programma di Ricerca

L'Area industriale della Val Basento fa parte dei siti del "Programma nazionale di bonifica e ripristino ambientale" (legge 179/2002). La sua perimetrazione è stata definita con il D.M. 26/02/2003 e che comprende i Comuni di Ferrandina, Pisticci, Grottole, Miglionico, Pomarico e Salandra.
Il sito Val Basento è stato oggetto di una preliminare caratterizzazione mineralogica e chimica ai sensi del D.M. 471/99. Le indagini mineralogiche hanno permesso di accertare l'assenza di fibre di amianto nel top soil mentre le analisi chimiche hanno permesso di rilevare la presenza di inquinanti in quantità superiori a quelle consentite dalla disposizioni legislative vigenti: elementi chimici di elevata tossicità, come mercurio, piombo, cromo, zinco, sono presenti in concentrazioni da decine a centinaia di volte più elevate di quelle ritenute nocive per la salute umana. Purtroppo le anomalie chimiche finora rilevate non si limitano ai soli sedimenti ed alcuni elementi sono presenti nelle acque di falda in quantità superiori a quelle ammissibili.
E' pertanto opportuna una specifica e puntuale caratterizzazione chimica, geochimica e biologica dell'Area con lo scopo di localizzare le possibili sorgenti di inquinamento, di tracciare le distribuzioni degli elementi chimici e di individuare i percorsi e definire la velocità di migrazione degli inquinanti cercando, anche di valutare la qualità biologica dei suoli e le modifiche nella composizione e capacità metabolica della popolazione microbica e gli effetti di metallo-resistenza su di essi indotti.
Per valutare l'impatto ambientale dei metalli pesanti non è sufficiente determinare il loro contenuto totale, in quanto ugualmente importanti sono il loro comportamento in un dato mezzo e la loro capacità di mobilizzazione. Questi fattori dipendono dalla forma chimica del metallo nel suolo, cioè dalla loro speciazione. La strategia analitica da adottare non può essere quella che ricorre ai metodi tradizionali e routinari che non consentono di accedere alla qualità delle informazioni che è necessario acquisire. Il presente progetto, invece, in presenza anche di importanti collaborazioni internazionali, tende ad affiancare ai metodi tradizionali, metodi innovativi microanalitici che intercettino i metalli nelle diverse fasi del suolo e di biologia molecolare che valutino la risposta genotipica che le popolazioni microbiche hanno sviluppato per vivere in suoli inquinati.
Un modo per poter ottenere informazioni approfondite riguardo la speciazione di metalli pesanti nel suolo senza in alcun modo alterare o modificare le caratteristiche del campione da saggiare, è quello di combinare alcune tecniche analitiche che impiegano raggi X di sincrotrone, che consentono di poter rilevare con elevata sensibilità anche elementi presenti in concentrazioni estremamente basse (tracce) e di poter combinare ai fini analitici differenti fenomeni fisici come la fluorescenza, la diffrazione e l'assorbimento dei raggi X.
Nello specifico, l'analisi delle sezioni sottili di suolo di differente spessore mediante la micro fluorescenza di raggi X di sincrotrone (-XRF) consentirà di conoscere la distribuzione degli elementi in tracce nel suolo ed individuare punti di particolare interesse. L'analisi di questi punti con micro diffrazione di raggi X (-XRD) e spettroscopia di assorbimento di raggi X [-XAS: micro X-ray Absorption Near Edge Structure (-XANES) e micro Extended X-ray Absorption Fine Structure (-EXAFS)] consentirà di determinare a livello molecolare la speciazione del metallo in relazione al minerale identificato.
I dati ottenuti impiegando le diverse tecniche micro-analitiche potranno essere combinati fra loro per determinare le eventuali relazioni presenti fra diversi elementi e fra questi e le fasi minerali del suolo in modo da poter ottenere una visione completa e precisa delle forme geochimiche in cui il contaminante è realmente presente nel suolo. Questi risultati saranno quindi confrontati con i dati provenienti da esperimenti paralleli effettuati impiegando il metodo delle estrazioni sequenziali.
Il progetto prevede quindi uno studio della mobilità dei metalli anche in presenza di sostanza organica solubile (DOM) e dell'effetto che ammendanti organici umificati hanno sulla loro immobilizzazione..
La parte biologica del progetto affronterà l'analisi della struttura delle comunità batteriche lungo un gradiente di contaminazione da metalli pesanti nei suoli campionati, individuando anche le popolazioni batteriche associate ai differenti microambienti. Verrà stabilita la relazione esistente tra la composizione della comunità batterica e il livello di contaminazione da metalli pesanti del suolo. Profili DGGE dei prodotti amplificati direttamente dal DNA del suolo verranno usati per determinare gli indici di diversità della popolazione e l'abbondanza relativa di gruppi batterici. Verranno individuati ceppi batterici metallo-resistenti e con capacità di diossidrilazione di composti aromatici e individuati marcatori molecolari per il monitoraggio ambientale di geni funzionali coinvolti nella metallo resistenza e nel catabolismo di composti aromatici.
Nello stesso tempo, verranno condotti sui suoli test di tossicità microbica mediante misure di biomassa carbonio e azoto, di azoto potenzialmente mineralizzabile, dell'attività respiratoria, del quoziente respiratorio, di numerose attività enzimatiche dei cicli biogeochimichi del C, N, P, S. Combinando le proprietà del suolo con i dati biochimici si individueranno indici di qualità biochimica del suolo attraverso la costruzione di relazioni empiriche, basate su modelli di regressione multipla.
Lo scopo del progetto sarà anche quello di caratterizzare da un punto di vista quantitativo la frazione biodisponibile, sia organica, sia inorganica utilizzando sia biosensori sia passive sampler. Saranno utilizzati sia Rhizon Sampler e DGT, sia resine idrofobiche e ciclodestrine che permettono l'estrazione dei contaminanti organici ed inorganici dalla soluzione circolante del suolo. Verranno anche condotti tests di germinabilità di semi di Lepidium sativum, Licopersicum esculentum o altre specie da definire in funzione dello loro sensibilità ai metalli pesanti in presenza di estratti acquosi dei suoli inquinanti prima e dopo i trattamenti di risanament
Un'altra importante parte del progetto sarà quella di sviluppare una strategia di risanamento chimico-fisico del suolo basata sull'impiego di miscele composite di reattivi inorganici normalmente utilizzati in processi di solidificazione/stabilizzazione (S/S) quali coal fly ash, water glass, calce, soda, allumina, ossidi di Fe, etc., formulate in base alle caratteristiche del suolo ed alla speciazione dei metalli pesanti determinata nel suolo contaminato. Il processo di stabilizzazione, mirato all'intrappolamento dei metalli pesanti in strutture microscopiche di neo-sintesi, come ad esempio zeoliti o "geopolimeri", verrà monitorato nel tempo con le tecniche analitiche, microanalitiche, biochimiche e microbiologiche già descritte. Le analisi biochimiche e microbiologiche dei suoli prima e dopo il processo di bonifica potrebbero essere in grado di discriminare suoli alterati e non alterati.
Infine, verrano sviluppati Surface Complexation models (SCMs) di metalli sulla base dei risultati della estrazione sequenziale, delle caratteristiche chimico-fisiche, mineralogiche, geologiche e biologiche del sito e della ripartizione di soluti fra soluzione e superfici solide. Il modello permetterà di seguire il movimento dei contaminanti inorganici lungo il profilo del suolo contaminato e di prevedere una loro possibile migrazione nella falda.
Il presente Progetto non deve essere quindi considerato come parte integrante della Carta Geochimica d'Italia, bensì come un supporto per la corretta gestione territoriale in aree un tempo soggette ad una forte pressione antropica. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Negli ultimi anni, l'interesse della ricerca per i metalli pesanti nelle scienze agronomiche e ambientali è enormemente aumentato, soprattutto a seguito di un crescente interesse sociale sulla qualità degli ecosistemi. Lo sviluppo più significativo in questo settore di ricerca si è avuto nella scienza del suolo, poiché il suolo è considerato il comparto ambientale più importante in cui i metalli pesanti si accumulano. E' rilevante considerare che i metalli, al contrario delle sostanze tossiche di natura organica, non possono essere degradati, pertanto essi tendono ad accumularsi nel suolo ed entrare nelle catene alimentari o attraverso la fase liquida del suolo, essere trasportati sia superficialmente che nelle falde, causando seri pericoli per i diversi comparti ambientali e per la salute umana ed animale.
I metalli pesanti nel suolo sono distribuiti in pool o fasi diverse: la soluzione del suolo, la fase scambiabile, la fase adsorbita e legata alla componente organica, la fase legata ed occlusa in ossidi e minerali argillosi secondari ed, in modo residuale, all'interno dei reticoli cristallini dei minerali primari (Speir et al., 2003). Inoltre, i suoli presentano un complesso di micro e macropori in cui il soluto può essere adsorbito sulla superficie più prossima, può diffondere ed essere adsorbito dalle superfici interne, può diffondere verso e reagire con i siti intracristallini, può essere precipitato con qualche componente già presente nel suolo o può seguire il destino della fase liquida.
Poiché la potenziale migrazione e (bio)disponibilità dei metalli nel suolo dipende dalla loro forma chimica, sono stati sviluppati alcuni schemi di estrazione al fine di rimuovere selettivamente i metalli dalle varie forme geochimiche (Tessier et al., 1979; Ure, 1995, Quevauviller, 1998a,b, 2002). Mentre queste procedure non possono essere utilizzate per identificare la forma reale di un dato metallo in un suolo, esse si rivelano utili per raggruppare i metalli in diverse frazioni geochimiche e per differenziare fra il metallo proveniente dalla matrice minerale ed il metallo, per esempio, aggiunto al suolo con residui solidi di origine diversa. Numerose soluzioni estraenti (acqua, soluzioni saline, soluzioni di acidi e basi deboli, soluzioni ossidanti, agenti chelanti), da sole o più spesso in sequenza, sono state sviluppate sia per cationi che per anioni metallici.
Questi metodi, anche se si sono rivelati utili per classificare genericamente le diverse frazioni in cui un elemento può trovarsi nel suolo, non sono assolutamente in grado di fornire informazioni sulla forma chimica in cui l'elemento si trova speciato. Inoltre, sono spesso poco specifici e tendono ad alterare significativamente le caratteristiche del suolo facendo perdere, in gran parte, le informazioni sulla reale speciazione dei metalli pesanti (Ostergren et al., 1999; Klich et al., 1999b). Comunque, tali metodi rimangono insostituibili per poter ottenere informazioni su scala macroscopica, anche se è necessario che i loro risultati vengano valutati criticamente impiegando, in parallelo, tecniche più specifiche e dirette.
Lo sviluppo di tecnologie di bonifica che siano allo stesso tempo efficaci e convenienti (per l'ambiente e per la comunità) richiede, invece, una dettagliata conoscenza di come ed in quale forma chimica i metalli pesanti siano presenti nell'ambiente. Inoltre, una corretta valutazione dell'efficacia di un metodo di bonifica richiede, a sua volta, la determinazione della nuova forma geochimica dell'elemento tossico in seguito al trattamento, in modo da poter prevedere eventuali trasformazioni nel tempo tra forme chimiche diverse o perturbazioni chimico-fisiche che possano alterare il sistema e quindi controllare la mobilità di un elemento. Tutte queste informazioni sono assolutamente indispensabili per una corretta valutazione del rischio in un sito contaminato.
Un modo per poter ottenere informazioni approfondite riguardo la speciazione di metalli pesanti nel suolo senza in alcun modo alterare o modificare le caratteristiche del campione da saggiare, è quello di combinare alcune tecniche analitiche che impiegano raggi X di sincrotrone. I raggi X sono dotati di un'elevata capacità di penetrazione e possono essere focalizzati a dimensioni dei micron o dei sub-micron, impiegando particolari sistemi ottici di focalizzazione. Inoltre, l'impiego di raggi X di sincrotrone consente di poter rilevare con elevata sensibilità e senza alterare il campione, un numero maggiore di elementi (anche ad elevato peso atomico) anche presenti in concentrazioni estremamente basse (tracce) (Vincze et al., 2002; Vincze et al., 2004) e di poter combinare ai fini analitici differenti fenomeni fisici come la fluorescenza, la diffrazione e l'assorbimento dei raggi X.
Nello specifico, la micro fluorescenza di raggi X (-XRF) permette di poter localizzare e quantificare elementi in tracce all'interno di una matrice eterogenea (come ad es. il suolo) e di poter così determinare correlazioni fra elementi diversi presenti nel campione. La micro diffrazione di raggi X (-XRD) dà invece la possibilità di poter identificare la natura dei minerali cristallini presenti nel suolo in cui i metalli pesanti possono essere presenti. Infine, con la spettroscopia di assorbimento di raggi X (-XAS: micro X-ray Absorption Near Edge Structure (-XANES) e micro Extended X-ray Absorption Fine Structure (-EXAFS)) è possibile determinare a livello molecolare, il tipo di interazione fra il metallo ed il minerale a cui il metallo si trova legato.
L'impiego di queste tecniche microanalitiche ed in particolare della spettroscopia EXAFS ha permesso, negli ultimi anni, di fare luce su numerosi meccanismi di interazione dei metalli pesanti con le fasi solide del suolo e di aprire nuove frontiere nel campo dello studio di processi di "sorption" dei metalli sulle superfici dei minerali del suolo (Ford et al., 2001; Sparks, 2001; Sarret et al., 2004; Isaure et al., 2005).
L'emergenza posta dall'inquinamento inorganico di vaste aree industriali e l'esigenza da un lato di monitorare e, dall'altro, possibilmente di recuperare queste aree, hanno spostato l'attenzione più recentemente anche verso i metodi biologici. Le proprietà microbiche sono considerate più sensibili di quelle chimiche e fisiche ai cambiamenti delle condizioni ambientali. Le variazioni di composizione della microflora può essere determinante per l'integrità funzionale del suolo (Insam, 2001) e la diversità microbica rappresenta uno degli aspetti cruciali dell'emergenza del suolo per il ruolo che la diversità strutturale e funzionale dei microrganismi del suolo hanno nella fertilità, produttività e stabilità ecologica del suolo (Nannipieri et al., 2003).
Recenti ricerche sugli effetti dei metalli pesanti sul funzionamento dell'ecosistema microbico nel suolo considerano livelli diversi di struttura microbica: (i) comunità ed attività microbiche; (ii) microrganismi specifici o gruppi funzionali; (iii) markers biochimici specifici, e (iv) approcci più innovativi che comprendono la tecnologia del DNA e l'uso di geni lux (Giller et al., 1998; Nannipieri et al., 2003; Lynch et al., 2004). Inoltre, è opinione di Lynch et al. (2004) che in conseguenza dei rapidi progressi negli studi di ecologia microbica, in breve tempo gli strumenti molecolari in grado di marcare i geni funzionali saranno in grado di colmare il gap fra informazione, diversità-struttura e attività microbiche.
Test microbiologici possono essere utilizzati come discriminanti nella definizione di protocolli di qualità dei suoli. I test di tossicità microbica spesso utilizzati riguardano test su singole specie, misure di biomassa, trasformazioni di carbonio ed azoto, test enzimatici e test che misurano i cambiamenti della diversità microbica. Il confronto fra i diversi test può solo essere indicativo poiché la relativa sensibilità di ciascun test dipende dall'elemento tossico e dal suolo in esame. Più in generale, suoli con comunità microbiche diverse possono presentare sensibilità diverse alla tossicità verso i metalli (Giller et al. 1998) e la perdita di attività di uno o più enzimi può essere considerata una diminuzione della diversità microbica funzionale (Kandeler et al. 1996). Tuttavia, adattamento e tolleranza dei microrganismi ai metalli pesanti sono fenomeni comuni e frequentemente è stata osservata la presenza di specie fungine e batteriche tolleranti in ambienti inquinati.
Gli effetti negativi dei metalli pesanti sui processi microbici del suolo può potenzialmente avere conseguenze anche sulla bioremediation di inquinanti organici. L'influenza dei metalli pesanti sulla degradazione dei PAH nei suoli inquinati è stata evidenziata di recente (Baldrian et al., 2000: Sokhn et al., 2001). L'inquinamento da metalli pesanti può anche portare ad un aumento nell'abbondanza di batteri con capacità degradative relativamente comuni (Burkhardt et al., 1993) e influenzare le diossigenasi per l'ossidrilazione degli anelli aromatici (RHD), una classe di enzimi di rilevante importanza per il catabolismo/riciclo dei composti aromatici di origine antropica (Wenderoth et al., 2001).
I geni che codificano per funzioni cataboliche si sono adattati alle condizioni degli ambienti naturali, evolvendosi attraverso diversi eventi genetici, a formare un gruppo di sequenze geniche diverse ma altamente correlate. La famiglia degli enzimi RHD quasi certamente rappresenta un gruppo paralogo evolutosi per degradare un ampio spettro di composti aromatici (Yeates et al., 2000). In considerazione del gran numero di composti aromatici presenti nell'ambiente, ci si aspetta una significativa diversità in questa famiglia enzimatica. L'uso di geni catabolici è un mezzo molto interessante per analizzare la diversità delle popolazioni cataboliche di ambienti inquinati, anche se appare indispensabile un uso combinato con approcci diversi per una più puntuale identificazione di popolazioni importanti dal punto di vista funzionale.
L'analisi di un sito inquinato va anche focalizzata prevalentemente sulla determinazione della frazione di metallo "biodisponibile". La biodisponibilità dei contaminanti in suoli e sedimenti controlla il livello di trasferimento dei contaminanti dai sedimenti alle acque. Valutazioni del livello di contaminazione basate unicamente sul contenuto totale possono inoltre portare a sovrastimare il reale pericolo ed a condurre attività di risanamento quali la fitoremediation destinate a fallire se il contaminante non risulta essere biodisponibile, con ampie ricadute negative dal punto di vista economico.
Se le tecniche di studio della biodisponibilità forniscono una corretta stima della potenziale esposizione degli organismi, una corretta valutazione del rischio deve contemplare anche uno studio ecotossicologico degli effetti. Una delle tecniche ecotossicologiche più promettenti ed innovative è rappresentata dai biosensori: materiali biologici che esposti ad una sostanza chimica all'interno di una matrice ambientale forniscono un segnale misurabile con un appropriato trasduttore (van Der Leslie, 1994). I batteri bioluminescenti geneticamente modificati sono tra i biosensori oggi più utilizzati: la quantità di luce che essi emettono è una misura delle variazioni cellulari metaboliche indotte dai contaminanti.
Gli effetti fitotossici prodotti dai metalli pesanti nel suolo e la loro probabile riduzione a seguito di trattamenti di remediation possono essere anche valutati utilizzando test di germinazione di semi. Fuentes et al. (2004) hanno studiato l'effetto di strategie di stabilizzazione sulla fitotossicità di fanghi mediante prove di germinazione di semi e crescita della radice primaria in piante di orzo e di crescione caratterizzate da semplicità e rapidità.
Nel campo delle tecnologie di bonifica di siti contaminati, per la stabilizzazione dei metalli pesanti nel suolo è possibile elencare interventi diversi. Il sconfinamento fisico è certamente l'approccio meno costoso ma lascia i contaminanti sul posto senza alcun trattamento. Poiché i metalli nel suolo e nei sedimenti sono considerati relativamente immobili, i metodi di decontaminazione sono spesso focalizzati sui processi in fase solida, quali la solidificazione/stabilizzazione (S/S) e la vetrificazione, sebbene la stabilità a lungo termine della matrice solidificata/stabilizzata non è tuttavia nota. Tecniche elettrocinetiche e di soil flushing possono portare a promettenti ed interessanti risultati. Il flushing in situ si rivela particolarmente efficace per suoli permeabili, omogenei, sabbiosi e limosi. La phytoremediation è una tecnica di intervento in grande sviluppo adottabile tuttavia in aree a basso livello di inquinamento, che richiede tempi di trattamento lunghi.
La selezione di ciascuna tecnologia è sito-specifica. Nelle situazioni più frequenti, i suoli contaminanti da metalli sono trattati ex situ con tecnologie di bonifica del tipo "solidificazion/stabilization" (S/S), il cui impiego risulta essere spesso economicamente vantaggioso ed efficace anche in condizioni di elevata contaminazione, cioè laddove non è possibile ricorrere direttamente a tecnologie di risanamento basate sull'utilizzo di organismi viventi, come la "bioremediation" o la "phytoremediation". Nell'ambito delle tecnologie S/S, il trattamento di un suolo contaminato da metalli pesanti con agenti stabilizzanti di natura inorganica (cemento, fly ash, calce, etc.) in condizioni alcaline può portare alla stabilizzazione di questi elementi tossici all'interno di strutture solide di neoformazione di diversa struttura e dimensione, a seconda dei reattivi impiegati e delle condizioni realizzate (Van Jaarsveld et al., 1997; Klich et al., 1999a; Alpaslan and Yukselen, 2002; Polettini et al., 2004; Phair et al., 2004). In particolare, la sintesi in situ di zeoliti, in seguito al trattamento di un suolo con ceneri incombuste di carbone (coal fly ash) in condizioni altamente alcaline, si è dimostrato un processo potenzialmente efficace per la stabilizzazione di metalli pesanti all'interno di strutture cristalline stabili nel tempo (Terzano, 2005; Terzano et al., 2005).
Un processo di bonifica di un suolo contaminato da metalli pesanti non può ignorare il ruolo esercitato dai costituenti organici a basso ed ad alto peso molecolare presenti naturalmente nel suolo o aggiunti al suolo attraverso la pratica ampiamente diffusa della distribuzione di compost organici di origine diversa. Il ruolo dei composti organici a basso peso molecolare viene, in genere, trascurato nella ragionevole convinzione che essi vengano rapidamente decomposti dai microrganismi. Harter e Naidu (1995) hanno invece osservato che l'azione complessante di metalli da parte di questi ligandi organici può avere un ruolo importante nel controllo della solubilità dei metalli aumentandone la solubilità e la possibilità di un intervento di phytoremediation. Una funzione analoga può essere quella esercitata dalla sostanza organica solubile (DOM) che può competere con i metalli per i siti di adsorbimento sulle superfici minerali, aumentando quindi la loro potenziale biodisponibilità. Essa aumenta con il pH e amplia significativamente il pool di ligandi organici nella soluzione del suolo (Sauvé et al., 1998; Grafe et al., 2001). La formazione di complessi avviene attraverso meccanismi multipli che coinvolgono gruppi funzionali carbossilici e fenolici.
Più complesso appare il ruolo dei polimeri umificati del suolo, sia naturali che aggiunti come ammendanti organici, la cui presenza complica i modelli di solubilità. Gli acidi umici e fulvici, attraverso la reattività e la molteplicità dei gruppi funzionali e la complessità strutturale, variabile al variare del pH, agiscono da scambiatori, chelanti, immobilizatori di metalli, con affinità diverse, il cui effetto complessivo è una riduzione della solubilità dei metalli pesanti. <<<