Contaminazione ambientale da Cromo esavalente, tesina

Contaminazione

Tesina ambientale da

dell’Esame di

Stato Cromo

esavalente

Speciazione del Cromo, biorisanamento e meccanismi di resistenza e metabolismo di un microrganismo riduttore

Andrea Moro

ITIS “SILVIO DI PRETTO”

Classe 5^E – indirizzo Chimica,

Materiali e biotecnologie

Ambientali

Sommario

Introduzione............................................................................................................... 1

Il cromo....................................................................................................................... 1

Episodi di contaminazione locale........................................................................2

Concentrazioni soglia di contaminazione.........................................................2

Speciazione del cromo.............................................................................................. 3

Cromo (VI)................................................................................................................. 4

Biorisanamento....................................................................................................... 6

Fattori che influenzano la riduzione microbica..............................................7

Meccanismi di resistenza e riduzione del Cr(VI)...................................................9

Pseudomonas corrugata.................................................................................... 11

Conclusioni............................................................................................................... 13

Bibliografia e sitografia......................................................................................... 14

Introduzione

Il presente lavoro tratta la contaminazione ambientale da Cromo esavalente, o Cr(VI), che si è rivelato un problema preoccupante a causa della forte mobilità nell’ambiente di questo inquinante estremamente tossico e cancerogeno.

Seguendo questo filo conduttore vengono approfondite in una prima parte le modalità previste per la determinazione chimica della concentrazione di questa sostanza nelle matrici suolo e acqua, conoscendo i valori limite stabiliti per legge; in seguito si illustrano i metodi di bonifica dei siti inquinati, con particolare attenzione alle modalità di biorisanamento e ai fattori che ne condizionano la fattibilità. Nella seconda parte si discute dell’impiego di un ceppo batterico, Pseudomonas corrugata, in opere di bonifica biologica del cromo esavalente, soffermandosi sulle capacità di resistenza e di versatilità metabolica di questo microrganismo.

Il cromo

Il cromo (numero atomico 24) è un elemento metallico di transizione considerato un metallo pesante. Può esistere in diversi stati di ossidazione (da -2 a +6) ma la forma trivalente e quella esavalente sono quelle più stabili nell’ambiente. Il Cr(III) non è considerato tossico per gli organismi viventi, anzi rappresenta un micronutriente essenziale, necessario per il corretto metabolismo degli zuccheri e dei lipidi nel corpo umano. Infatti, esso funge da cofattore per l’attivazione della cromodulina, una proteina in grado di amplificare il segnale chimico dell’ormone insulina (che riduce il contenuto di glucosio ematico). Degli studi recenti hanno inoltre confermato il meccanismo

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di trasporto del Cromo nell’organismo dei mammiferi e la sua funzione come cofattore.

Il Cr(VI) è invece un composto altamente tossico, con attività mutagena dimostrata e classificato come cancerogeno per l’uomo, che forma composti altamente ossidanti.

Le attività antropiche hanno portato ad un aumento significativo del contenuto di cromo nel suolo (e conseguentemente, spesso, nelle acque sotterranee), essendo uno dei metalli pesanti più utilizzati nell’industria. Attività come industria galvanica, verniciatura, metallurgia e conciatura hanno contribuito pesantemente all’immissione del cromo nell’ambiente, in seguito ad una gestione non corretta dei processi di lavorazione e dello smaltimento dei residui industriali. Il Cromo esavalente comporta quindi un elevato pericolo per la salute umana nell’esposizione professionale, che si estende anche ad un’importante fascia della popolazione attraverso l’ingestione di acque contaminate.

Episodi di contaminazione locale

L’attività dell’industria galvanica Tricom, operativa dagli anni ’70 fino al 2003 a Tezze sul Brenta in provincia di Vicenza, ha causato la contaminazione da Cr(VI) di una falda freatica che si estende nei comuni di Cittadella, Fontaniva e Tezze sul Brenta. Nel 2001, a causa degli elevati livelli di Cr(VI) misurati nelle acque di falda, è stato vietato il consumo di acqua prelevata dai pozzi nel comune di Cittadella.

Un episodio simile si è verificato molto recentemente a Zanè, dove a maggio di quest’anno si è scoperto che la ditta Isea Baggio, ora fallita, ha abbandonato rifiuti chimici di vario genere nell’area circostante. Nella zona, che è ad alta vulnerabilità, sono state rilevate quantità importanti di cromo esavalente nel suolo, che può espandersi anche nella falda sottostante. Servirà un piano di caratterizzazione del sito per definire le matrici inquinate e stilare un progetto di bonifica. Non si è comunque ai livelli di Tezze sul Brenta.

Concentrazioni soglia di contaminazione

I limiti per quanto riguarda la concentrazione degli inquinanti nelle matrici ambientali, sono specificati nel D.lgs. n. 152/2006, “Norme in materia ambientale”. In particolare, nell’Allegato 5, sono indicate le concentrazioni soglia di contaminazione nel suolo, sottosuolo e acque sotterranee (CSC). Il superamento delle CSC definisce un sito come “potenzialmente contaminato” e in questo caso occorre eseguire una caratterizzazione delle matrici e un’analisi dei rischi sito-specifica.

I valori sono i seguenti:

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Speciazione del cromo

La forma trivalente del cromo risulta molto stabile nel suolo. Il Cr(III), infatti, tende a formare composti insolubili (come Cr(OH)₃) e complessi poco solubili con gli acidi umici. Il Cr(VI) invece, in competizione con altri anioni presenti nel suolo (SO₄^2-, HCO₃^-), tende a non legarsi molto con le superfici minerali e ciò lo rende estremamente mobile, assieme alla sua alta solubilità: tutto questo implica che una contaminazione da Cr(VI) nel suolo può spesso comportare anche una contaminazione della falda sottostante.

È quindi importante, al fine di una determinazione corretta, tenere presente le proprietà che il Cr presenta nelle sue diverse forme. Molti campioni richiedono inoltre un pretrattamento, operazioni preliminari atte a portare l’analita (contenuto nel campione) nella sua forma più “determinabile”, ovvero la sua forma più adatta per le tecniche di determinazione. Questo accade ad esempio per campioni di suolo, acque reflue o anche sotterranee/superficiali, in cui le matrici possono essere complesse e variabili.

Cromo totale

Pretrattamento

- EPA 3050b (frazione assimilabile): Il metodo 3050 B prevede due diverse procedure alternative, la prima per l’analisi del Cr totale mediante spettroscopia di assorbimento atomico a fiamma (FAAS) o mediante spettroscopia di emissione a plasma ad accoppiamento induttivo (ICP-AES), e la seconda da utilizzare prima dell’analisi mediante AAS con fornetto di grafite (GF-AAS).

Questa metodica non è una digestione totale (per la maggior parte dei campioni): è una digestione acida vigorosa, che solubilizza solamente la componente che può proposito, quindi, gli elementi legati alle diventare disponibile nell’ambiente. Di strutture silicee non vengono generalmente solubilizzati con questa procedura poiché non sono solitamente mobili nel suolo.

Digestione del campione: il campione essiccato (circa 1 g) viene trattato con aggiunte ripetute di HNO₃ e perossido di idrogeno (H₂O₂) a caldo.

FAAS (AAS a fiamma): si aggiunge HCl al digestato e lo si riflussa; il digestato finale viene diluito fino a un volume di 100 mL. Segue la determinazione.