Studio italiano documenta la presenza di microplastiche in grotte carsiche e acquiferi alluvionali, evidenziando la loro ingestione da parte della fauna sotterranea e il coinvolgimento di ricercatori di università e istituti di ricerca nazionali ed europei.
Un team multidisciplinare di ricercatori italiani ha portato a termine lo studio più completo mai condotto sulla presenza di microplastiche in tre corpi idrici sotterranei italiani.
La ricerca rappresenta la prima indagine sistematica che documenta l’ingestione di microplastiche da parte della fauna che abita questi ambienti.
I risultati sono stati pubblicati nella rivista scientifica internazionale Sustainability nel marzo 2024.
Microplastiche nelle acque sotterranee: primo rilevamento nella fauna cavernicola italiana
Lo studio ha analizzato campioni di acqua e invertebrati da due grotte carsiche e due pozzi di monitoraggio di un acquifero alluvionale saturo.
La scoperta della contaminazione da microplastiche rappresenta una nuova sfida per la conservazione delle acque sotterranee.
La concentrazione di microplastiche nei campioni acquei
Le analisi chimiche dei polimeri presenti hanno utilizzato la spettroscopia infrarossa con trasformata di Fourier in modalità imaging 2D.
I risultati mostrano concentrazioni di microplastiche variabili da 18 a 911 particelle per litro nei diversi siti esaminati.
La stragrande maggioranza delle microplastiche identificate era costituita da fibre, rappresentando il 91% del totale.
Le dimensioni medie oscillavano tra 100 micrometri e 1 millimetro.
Per quanto riguarda i colori dominanti, le microplastiche nere, rosse e blu costituivano il 30%, 25% e 19% rispettivamente.
L’analisi della composizione polimerica ha evidenziato che la cellulosa artificiale e tessile risultava il polimero più abbondante, con una percentuale del 65% del totale.
Il polietilene tereftalato (PET) rappresentava il secondo polimero rilevato con una quota del 21%.
Questi dati dimostrano che le fonti di contaminazione da microplastiche nei sistemi sotterranei sono molteplici e provengono da diversi processi di degradazione plastica.
La presenza di microplastiche nella fauna sotterranea
L’analisi della fauna invertebrata degli ambienti sotterranei ha applicato un approccio combinato di microscopia a fluorescenza e spettroscopia infrarossa.
Tutti i taxa di invertebrati acquatici sotterranei esaminati presentavano microplastiche nel loro apparato digerente.
Le particelle di microplastiche ritrovate negli organismi erano per l’87% costituite da pellet di piccole dimensioni. Tuttavia, i frammenti mostravano dimensioni medie superiori, con valori prossimi ai 26 micrometri.
La cellulosa risultava il polimero più abbondante negli invertebrati sotterranei, rappresentando il 51% del totale dei polimeri ingeriti.
La stygofauna, cioè la fauna caratteristica dei corpi idrici sotterranei, include specie invertebrate e vertebrate obbligatoriamente acquatiche, adattate agli ambienti ipogei.
Questi organismi si sono evoluti sviluppando depigmentazione completa, perdita degli occhi e allungamento degli organi sensoriali.
Vivono in piccole popolazioni isolate e rappresentano specie filogeneticamente antiche con distribuzioni molto ristrette.
I rischi ecologici per gli ecosistemi sotterranei
Gli esperti sottolineano che le comunità di invertebrati sotterranei sono caratterizzate da scarsa resilienza ambientale.
Questi ambienti presentano bassa abbondanza, ridotta diversità alfa e alta diversità beta.
La fauna sotterranea fornisce servizi ecosistemici essenziali, inclusa la rimozione di organismi patogeni dalle acque destinate al consumo umano.
Le microplastiche possono agire come vettori di sostanze chimiche nocive. Fiamma ritardanti, bisfenolo A (BPA), ftalati e metalli pesanti si accumulano sulla superficie dei polimeri. Inoltre, plastificanti, stabilizzanti UV e pigmenti possono essere liberati direttamente dalle particelle di microplastica negli ambienti acquatici.
La ricerca mette in evidenza una lacuna critica nel nostro corpo di conoscenze. Studi precedenti su organismi acquatici bentonici hanno documentato effetti negativi legati all’ingestione di microplastiche, inclusa la riduzione dell’alimentazione, lo stunted growth (ritardo della crescita) e l’induzione di tossicità. Sono stati osservati livelli elevati di stress ossidativo negli organismi esposti alle microplastiche.
Le implicazioni per i servizi ecosistemici
Gli invertebrati sotterranei svolgono funzioni critiche nel riciclaggio del carbonio organico negli ambienti ipogei.
Attraverso il loro movimento e il rilascio di escrementi, contribuiscono al rimescolamento e all’ossigenazione dei sedimenti.
Questa attività mantiene aperti gli spazi interstiziali, facilitando il passaggio dell’acqua e la diluizione degli inquinanti.
Se questi organismi dovessero sostituire la loro alimentazione naturale con microplastiche, potrebbe verificarsi una grave interruzione di questi servizi ecosistemici essenziali.
La compromissione della funzionalità biologica della fauna sotterranea comporterebbe un deterioramento generalizzato della salute degli ambienti ipogei.
Le microplastiche rappresentano una minaccia poco conosciuta ma potenzialmente devastante per le acque sotterranee.
Implicazioni per il rifornimento idrico umano
Le acque sotterranee costituiscono la più grande riserva di acqua dolce del pianeta.
Forniscono acqua potabile a oltre 2 miliardi di persone distribuiti nei paesi sviluppati e in via di sviluppo. Rappresentano la fonte primaria per usi domestici, irrigazione agricola e applicazioni industriali.
Le microplastiche raggiungono questi ambienti attraverso molteplici percorsi di contaminazione.
La migrazione dal suolo per ruscellamento superficiale, la lisciviazione da discariche e impianti di trattamento delle acque reflue, e la sedimentazione atmosferica rappresentano i principali vettori di trasporto.
I fattori idrogeologici sono decisivi nel determinare il trasporto di microplastiche negli ambienti sotterranei.
Nei sistemi alluvionali, i pori del suolo creano canali continui che permettono alle particelle di attraversare il materiale poroso.
Nelle formazioni carsiche, le fratture e i condotti di dissoluzione facilitano il rapido trasporto verticale delle contaminazioni.
Prossimi sviluppi della ricerca
Gli autori dello studio evidenziano l’urgenza di ulteriori indagini per valutare l’impatto ecologico potenziale delle microplastiche sulla fauna residente in questi ecosistemi sensibili.
La scoperta rappresenta un primo passo fondamentale nella comprensione della contaminazione da microplastiche negli ambienti sotterranei italiani.
La comunità scientifica internazionale sostiene che questi risultati devono fungere da catalizzatore per nuove ricerche dedicate agli ecosistemi ipogei.
Le microplastiche, grazie alla loro piccola dimensione, presentano un’elevata biodisponibilità e la loro ampia distribuzione negli ecosistemi le rende una sostanza potenzialmente pericolosa.
Chi sono i ricercatori e le istituzioni coinvolte
La ricerca è stata condotta da un gruppo multidisciplinare di scienziati italiani ed europei con competenze in chimica ambientale, biologia, speleologia e idrogeologia. Tra i principali autori:
Laura Sforzi, Serena Benedetta Cabigliera, Marco Laurati, David Chelazzi, Tania Martellini e Alessandra Cincinelli – Department of Chemistry “Ugo Schiff”, Università di Firenze.
Agostina Tabilio Di Camillo e Diana Maria Paola Galassi – Department of Life, Health and Environmental Sciences, Università dell’Aquila; Tabilio Di Camillo è anche affiliata all’ISET CNR di Firenze.
Tiziana Di Lorenzo – Research Institute on Terrestrial Ecosystems (IRET) del CNR e altre istituzioni ambiental-ecologiche europee.
Valentina Balestra – Politecnico di Torino.
Leonardo Piccini – Department of Earth Sciences, Università di Firenze.
Samuele Ciattini – Centro Interdipartimentale di Cristallografia, Università di Firenze.
Il gruppo include anche membri affiliati a centri di ricerca come il National Biodiversity Future Center di Palermo e l’Emil Racovi?? Institute of Speleology di Cluj-Napoca (Romania), nonché il laboratorio di ricerca sul carsismo della Bossea Cave in Piemonte.
Aree di studio: grotte e acquiferi monitorati
Lo studio ha esaminato tre corpi idrici sotterranei italiani con caratteristiche diverse:
Grotta di Bossea (Piedmont) – sistema carsico noto e frequentato a scopo di ricerca speleologica. Grotta di Buca del Vasaio (Toscana) – cavità carsica analizzata per le acque sotterranee nel contesto geologico locale. Acquifero alluvionale in Toscana – monitorato tramite due pozzi in un deposito alluvionale saturo, utili per confrontare condizioni carsiche e non carsiche.
Questi siti rappresentano ambienti ipogei sia in condizioni vadosi carsiche sia in falde acquifere alluvionali.
Risultati sull’inquinamento da microplastiche
Presenza nelle acque sotterranee
Le analisi delle acque mostrano che le microplastiche sono presenti in tutti i campioni, con concentrazioni comprese tra 18 e 911 particelle per litro.
Le particelle identificate sono in maggioranza fibre (91%), prevalentemente di colore nero, rosso e blu, con dimensioni tra circa 100 µm e 1 mm.
Polimeri più comuni
I principali materiali riscontrati sono:
Cellulosa artificiale e tessile (65%) PET (21%)
Questi risultati indicano l’ingresso nelle acque sotterranee di componenti derivanti da attività antropiche, come tessuti e prodotti di consumo.
Microplastiche nella fauna ipogea
Le microplastiche sono state trovate all’interno degli organismi acquatici sotterranei analizzati in tutti i siti studiati.
Tra le particelle ingerite:
Pellet – il tipo più abbondante nelle analisi (87% in media). Frammenti – meno frequenti ma di dimensioni maggiori (circa 26 µm). Cellulosa – polymer predominante tra le particelle ingerite (51%).
Questa evidenza costituisce la prima documentazione diretta di ingestione di microplastiche da parte di fauna sotterranea.
Impatti ecologici e prospettive di ricerca
Gli organismi ipogei rappresentano componenti chiave degli ecosistemi sotterranei e contribuiscono all’elaborazione dei nutrienti e al mantenimento delle funzioni idrologiche.
La loro esposizione a microplastiche potrebbe influenzare processi trofici e servizi ecosistemici legati alla qualità delle acque sotterranee.
I risultati sottolineano l’urgenza di approfondire le ricerche sulla presenza, trasporto e effetti delle microplastiche negli ambienti sotterranei, con monitoraggi più estesi e valutazioni ecotossicologiche mirate.
Fonte:
(Micro-)Plastics in Saturated and Unsaturated Groundwater Bodies: First Evidence of Presence in Groundwater Fauna and Habitats” by Sforzi et al. (2024) published in Sustainability, 16(6), 2532 (DOI: 10.3390/su16062532
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