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Tracciare i metalli pesanti nelle acque di superficie

Le attività umane hanno profondamente modificato i cicli biogeochimici degli elementi metallici in tracce (MTE, metallic trace element) aumentando i loro flussi verso e tra gli ambienti di superficie. Nuovi dati isotopici hanno favorito migliori modelli di fonti, trasferimento e reattività in sistemi dinamici e con fonti multiple degli MTE, come necessario per dirigere strategie regolate dalle emissioni per combattere origini e conseguenze della contaminazione da metalli.
Tracciare i metalli pesanti nelle acque di superficie
Lo spartiacque e l’estuario della Gironda (Francia) sono serviti come banco di prova per il progetto ISOGIRE finanziato dall’UE. Il team di ricerca ha studiato gli isotopi pesanti stabili di rame (Cu), zinco (Zn) e argento (Ag) per comprendere la loro reattività biogeochimica, le fonti e l’evoluzione nel tempo in questo sistema fluviale-estuarino interessato da intensa produzione vinicola, urbanizzazione e resilienza della contaminazione causata da attività di raffinazione dei metalli nel passato. L’argento era interessante perché gli studi isotopici su di esso sono limitati ma potrebbero essere utili per affrontare le concentrazioni di Ag in aumento nelle acque di superficie e negli organismi. Questo fenomeno potrebbe forse essere collegato al maggiore utilizzo di nanoparticelle di Ag nei beni di consumo, rendendo l’argento una sostanza inquinante in crescita.

I risultati di ISOGIRE hanno rivelato segnali isotopici transitori del Cu nella zona con acqua dolce dell’estuario connessi a un arricchimento di Cu e ad un assorbimento preferenziale degli isotopi leggeri da parte del fitoplancton, con possibile trasposizione di segni distintivi di Cu antropogenico. La mineralizzazione della materia organica nell’estuario porta a una continua aggiunta di Cu disciolto caratterizzato dal rilascio di isotopi pesanti nella soluzione, in seguito a un processo di Rayleigh. Al contrario, lo Zn ha mostrato un forte adsorbimento sulle particelle della massima torbidità estuarina, caratterizzata da un arricchimento di isotopi pesanti di Zn nella fase disciolta. Vista la stessa tendenza nei dati fluviali in tutto il mondo, l’adsorbimento sulle particelle potrebbe essere il principale fattore della composizione isotopica dello Zn disciolto su scala globale.

Le firme isotopiche dei metalli nelle ostriche nella bocca dell’estuario hanno fornito nuove limitazioni per il loro utilizzo in studi di biomonitoraggio. Nello specifico, le firme isotopiche di Cu, Zn e Ag che non cambiano in un periodo di tempo superiore a 30 anni, suggeriscono che per spiegare le composizioni isotopiche dei metalli bioaccumulati nello spartiacque della Gironda sia preponderante la reattività biogeochimica estuarina invece delle evoluzioni temporali delle fonti ambientali.

Infine, lo studio è stato in grado di distinguere tra fonti naturali e antropogeniche di Cu e Zn sulla base delle firme isotopiche nello spartiacque e ha mostrato contrastanti reattività biogeochimiche e meccanismi di frazionamento isotopico nelle acque estuarine. Tuttavia, essi hanno anche evidenziato l’uso limitato di Ag isotopico per tracciare nano-Ag a questo punto, a meno che l’industria non sia incoraggiata a etichettare le nanoparticelle con uno degli isotopi Ag pesanti o leggeri.

Nuovi dati isotopici su Ag, Cu e Zn sono riusciti a portare a nuovi modelli per interpretare le variazioni geochimiche e isotopiche nei sistemi fluviali ed estuarini e negli organismi locali. Questi modelli supporteranno migliori valutazioni dell’inquinamento costiero e politiche più efficaci per ridurre la contaminazione e le minacce all’ambiente e alla salute pubblica.

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Keywords

Elementi metallici in tracce, estuario, isotopi pesanti stabili, fitoplancton, particolato