Effetti del piombo sull’ambiente

di Deni Greene

Questo articolo è estratto dal rapporto provvisorio (“Revising Australian Guidelines for Lead”, luglio 1993) al NHMRC, del team di consulenza RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology), di cui Deni Greene è il ricercatore senior. Il rapporto finale dovrebbe uscire alla fine di luglio ’93.

Il piombo si muove dentro e attraverso gli ecosistemi. Il piombo atmosferico si deposita nella vegetazione, nel terreno e nelle superfici d’acqua. Le proprietà chimiche e fisiche del piombo e i processi biogeochimici all’interno degli ecosistemi influenzano il movimento del piombo attraverso gli ecosistemi. Il metallo può influenzare tutti i componenti dell’ambiente e può muoversi attraverso l’ecosistema fino a raggiungere un equilibrio. Il piombo si accumula nell’ambiente, ma in certi ambienti chimici sarà trasformato in modo da aumentare la sua solubilità (per esempio, le formazioni di solfato di piombo nei terreni), la sua biodisponibilità o la sua tossicità. Gli effetti del piombo a livello di ecosistema sono solitamente visti come una forma di stress (US EPA 1986).

In generale, ci sono tre modi conosciuti in cui il piombo può influenzare negativamente gli ecosistemi. Le popolazioni di microrganismi possono essere spazzate via a concentrazioni di piombo nel suolo di 1.000 parti per milione (ppm) o più, rallentando il tasso di decomposizione della materia. Le popolazioni di piante, microrganismi e invertebrati possono essere colpite da concentrazioni di piombo da 500 a 1.000 ppm, permettendo a popolazioni più tolleranti al piombo della stessa specie o di specie diverse di prendere il loro posto. Questo cambierà il tipo di ecosistema presente. A tutte le concentrazioni atmosferiche ambientali di piombo, l’aggiunta di piombo alla vegetazione e alle superfici animali può impedire il normale processo biochimico che purifica e ripurifica il pool di calcio negli animali al pascolo e negli organismi decompositori (UNEP 1991).

Vie di esposizione del piombo nell’ambiente

Le principali fonti di piombo che entrano in un ecosistema sono il piombo atmosferico (principalmente dalle emissioni delle automobili), scaglie di vernice, munizioni usate, fertilizzanti e pesticidi e batterie piombo-acido o altri prodotti industriali. Il trasporto e la distribuzione del piombo dalle principali fonti di emissione, sia fisse che mobili, avvengono principalmente attraverso l’aria (UNEP 1991). Mentre la maggior parte del piombo scaricato nell’aria cade vicino alla fonte, circa il 20% è ampiamente disperso. Gli studi hanno dimostrato che le misurazioni di piombo in Groenlandia sono aumentate e diminuite con l’aumento e il declino dell’uso di benzina alchilica negli Stati Uniti, Eurasia e Canada nel secolo scorso (Prove isotopiche per la fonte di piombo nelle nevi della Groenlandia dalla fine degli anni ’60; K. J. R. Rosman, W. Chisholm, C. F. Boutron, J. P. Candelone & U. Görlach; Nature 362, 333 – 335; 25 marzo 1993). La dimensione delle particelle di piombo determinerà quanto lontano si muovono dalla fonte.

Effetti del piombo sul suolo

È noto che il piombo si accumula nel suolo, in particolare nel suolo con un alto contenuto organico (US EPA 1986). Il piombo depositato sul terreno è trasferito agli strati superiori della superficie del suolo, dove può essere trattenuto per molti anni (fino a 2000 anni). In ecosistemi indisturbati, la materia organica nello strato superiore della superficie del terreno trattiene il piombo atmosferico. Nei terreni coltivati, questo piombo è mescolato al terreno fino ad una profondità di 25C1ll (cioè all’interno della zona delle radici). Il piombo atmosferico nel terreno continuerà a muoversi nelle catene alimentari dei microrganismi e dei pascoli, fino a quando non si raggiunge un equilibrio.

Data la chimica del piombo nel terreno, l’US EPA (1986) suggerisce che la distribuzione non uniforme del piombo negli ecosistemi può spostare altri metalli dai siti di legame sulla materia organica. Può ostacolare la decomposizione chimica dei frammenti inorganici del terreno e il piombo nel terreno può diventare più solubile, quindi più facilmente disponibile per essere assorbito dalle piante.

Effetti del piombo sulle piante

Le piante sulla terra tendono ad assorbire il piombo dal terreno e ne trattengono la maggior parte nelle loro radici. Ci sono alcune prove che il fogliame delle piante può anche assorbire il piombo (ed è possibile che questo piombo sia spostato in altre parti della pianta). L’assorbimento del piombo da parte delle radici della pianta può essere ridotto con l’applicazione di calcio e fosforo al terreno. Alcune specie di piante hanno la capacità di accumulare alte concentrazioni di piombo (UNEP, OMS e ILO 1991).

I pori delle foglie di una pianta lasciano entrare l’anidride carbonica necessaria alla fotosintesi ed emettono ossigeno. L’inquinamento da piombo ricopre la superficie della foglia e riduce la quantità di luce che la raggiunge. Questo provoca l’arresto della crescita o l’uccisione delle piante riducendo il tasso di fotosintesi, inibendo la respirazione, incoraggiando un allungamento delle cellule vegetali che influenza lo sviluppo delle radici; causando un invecchiamento prematuro. Alcune prove suggeriscono che il piombo può influenzare la genetica della popolazione. Tutti questi effetti sono stati osservati in cellule isolate o in piante coltivate idroponicamente in soluzioni di circa 1-2 ppm di piombo nell’umidità del suolo, per esempio i livelli di piombo sperimentati dagli ecosistemi vicino alle fonderie o ai bordi delle strade).

Il piombo nell’aria può essere trasferito alle piante direttamente attraverso la ricaduta o indirettamente attraverso l’assorbimento dal suolo. Il modello e il grado di accumulazione del piombo sono largamente influenzati dallo stato di crescita della vegetazione; cioè, periodi di crescita attiva in primavera rispetto a periodi di bassa crescita durante l’autunno e l’inverno.

Effetti del piombo sui microorganismi

Esistono prove che dimostrano che il piombo alle concentrazioni trovate occasionalmente vicino ai bordi delle strade (cioè, 10.000 – 40.000 ppm di peso secco), può spazzare via popolazioni di batteri e funghi sulle superfici delle foglie e nel terreno. Questo può avere un impatto significativo, dato che molti di questi microrganismi sono una parte essenziale della catena alimentare in decomposizione. Le popolazioni di microrganismi colpite saranno probabilmente sostituite da altre della stessa specie o di specie diverse, anche se queste potrebbero essere meno efficienti nel decomporre la materia organica. L’evidenza suggerisce anche che i microrganismi possono rendere il piombo più solubile e quindi più facilmente assorbito dalle piante. Cioè, i batteri trasudano acidi organici che abbassano il pH nelle immediate vicinanze della radice della pianta.

Effetti del piombo sugli animali

Il piombo colpisce il sistema nervoso centrale degli animali e inibisce la loro capacità di sintetizzare i globuli rossi. Concentrazioni di piombo nel sangue superiori a 40 µg/dl possono produrre sintomi clinici osservabili negli animali domestici. Il calcio e il fosforo possono ridurre l’assorbimento intestinale del piombo (US EPA 1986). Il rapporto US EPA generalizza che una dieta regolare di 2-8 mg di piombo per chilogrammo di peso corporeo al giorno, per un lungo periodo di tempo, causerà la morte nella maggior parte degli animali. Gli animali da pascolo sono direttamente colpiti dal consumo di foraggio e mangimi contaminati dal piombo trasportato dall’aria e in qualche modo indirettamente dall’assorbimento di piombo attraverso le radici delle piante. Gli invertebrati possono anche accumulare piombo a livelli tossici per i loro predatori.

Le pallottole di piombo e il peso del piombo possono colpire gravemente gli organismi individuali e minacciare gli ecosistemi (WHO 1989). Dopo tre-dieci giorni di ingestione di pallini di piombo da parte degli uccelli acquatici, il veleno raggiunge il flusso sanguigno e viene trasportato agli organi principali, come il cuore, il fegato e i reni. Dal 17° al 21° giorno l’uccello cade in coma e muore. In seguito all’ingestione di pallini di piombo, la tossicosi da piombo è stata osservata in oche gazza, cigni neri, diverse specie di anatre (tra cui anatra nera e anatra muschiata) e specie Hardhead (OECD 1993).Il piombo organico è assorbito molto più facilmente da uccelli e pesci (WHO 1989). Gli organismi acquatici assorbono il piombo inorganico attraverso un trasferimento di piombo dall’acqua e dai sedimenti; questo è un processo relativamente lento. Il piombo organico è rapidamente assorbito dagli organismi acquatici dall’acqua e dai sedimenti. Gli animali acquatici sono colpiti dal piombo a concentrazioni d’acqua inferiori a quelle precedentemente ritenute sicure per la fauna selvatica. Queste concentrazioni si verificano spesso, ma l’impatto del piombo atmosferico su siti specifici con alti livelli di piombo acquatico non è chiaro (US EPA 1986).