I nanomicronscopici di "vetro" - I Radiolari

I Radiolari (Phylum Radiozoi) insieme ai foraminiferi, costituiscono l'Infraregno dei Rhizaria appartenente, a sua volta, al Regno dei Protisti.

Da sempre i Radiolari hanno affascinato gli studiosi e non, per il gran numero di forme dei loro microscopici gusci, spesso, trasparenti e spinosi.

I Radiolari o Radiozoi sono presenti sin dal Cambriano (Paleozoico) e sono organismi marini unicellulari eucarioti (ovvero che hanno un nucleo ben definito contenente DNA, ecc,) che vivono in quasi tutti i mari, dai poli all'equatore, e alle profondità più svariate anche se, una buona parte di loro predilige restare entro poche centinaia di metri sotto la superficie marina (zona fotica). Costituiscono buona parte dello zoopancton. 

Hanno uno scheletro costituito, prevalentemente, da Silice idrata SiO2 nH2O (opalina) oppure da Celestite SrSO4 e si distinguono dal resto dei Protisti per avere un Citoplasma suddiviso in una porzione interna definita Endoplasma e una porzione esterna chiamata Ectoplasma. A separare l'Endoplasma dall'Ectoplasma c'è una struttura definita Capsula centrale costituita da sostanza organica. All'interno della Capsula centrale abbiamo, oltre l'Endoplasma che avvolge il nucleo (si può avere più di un nucleo), i mitocondri e i Vacuoli (piccole gocce di lipidi che si ritiene siano utilizzate per la sintesi delle proteine). L'Ectoplasma, invece, contiene gli Alveoli. Essi sono disposti all'interno di una massa organica definita Calimna. Si ritiene che questi corpuscoli (Alveoli) fungano da "regolatori idrostatici" per la risalita, la discesa e la stasi dell'organismo ad una determinata profondità desiderata.

Un'altra funzione importante svolta dall'Ectoplasma è quella di ospitare, al suo interno, alghe simbionti ovvero “endosimbionti” le quali, come vedremo meglio in seguito, hanno la funzione di produrre energia per la cellula del radiolare.

I radiolari sono conosciuti per avere tutta una serie di estroflessioni di forma allungata ad andamento radiale chiamate genericamente Pseudopodi. Questi possono essere "rigidi" o "flessibili". Quelli rigidi sono costituiti da Silice amorfa idrata (opalina) o da Solfato di Stronzio (SrSO4) ovvero Celestite e costituiscono le cosiddette "Spine" (parti integranti dello scheletro). Quelli flessibili, invece, sono di due tipi. Un primo tipo, denominato Axopodi è costituito da estroflessioni che dall'Endoplasma, attraversando tutto l'Ectoplasma, fuoriuscono dalla "teca scheletrica" come sottili filamenti radiali. Il secondo tipo, invece, è costituito dai Filopodi, ovvero, filamenti flessibili che si dipartono direttamente dalla superficie più esterna dell'Ectoplasma.

Gli Axopodi hanno la funzione di "cattura" del cibo, incollandolo ad essi. Le prede sono, generalmente, batteri, diatomee, coccolitoforidi e microplancton. I Filopodi, invece, "intrappolano" la preda mediante il loro intrecciarsi a formare una sorta di "reticolo". Qualora i Filopodi dovessero terminare con una biforcazione apicale allora, prendono il nome di Rizopodi. Il cibo, una volta catturato e intrappolato, viene convogliato verso l'interno della cellula e, precisamente all'interno degli Alveoli, posti aldilà del Calimna, dove viene digerito. Un'altra "opzione" è quella per la quale, il cibo viene trasportato all'interno dell'Endoplasma e lì viene digerito e metabolizzato.

Fig.1; Sezione schematico-illustrativa di Radiolare.

Alla loro morte, gli scheletri di questi organismi cadono sul fondo (Piana Abissale, profondità da 2.000 a 6.000 m) dove subiscono i processi diagenetici che portano alla litificazione dei depositi da essi costituiti. Si formano così litotipi specifici come i "fanghi a radiolari" e le Radiolariti. Tali rocce sono estremamente "pure" in Silice (con assenza quasi totale di Carbonati). Il motivo risiede nel fatto che, alle profondità in cui si ha la deposizione degli scheletri dei radiolari (dai 4.000-5.000 m in giù) si supera. abbondantemente, il "Limite di Compensazione dei Carbonati", (profondità di circa 3.000 m) ovvero, quella profondità, a partire dalla quale, le acque oceaniche sono talmente sottosature in Carbonati che dissolvono qualunque guscio carbonatico, compreso quello dei Foraminiferi aventi areale distributivo, pressappoco, uguale ai Radiolari. Per questo motivo, in fondo (Piana Abissale) arrivano e si depositano solo i gusci e scheletri dei Radiolari e di altri organismi a guscio siliceo. Altre aree dove si ha una predominanza nella deposizione degli scheletri silicei dei Radiolari su quelli carbonatici dei Foraminiferi, sono le aree che ricadono nelle zone di Dorsale medioceanica. Infatti, le emissioni vulcaniche in esse presenti e aventi elevato tenore in Silice, favoriscono il proliferarsi dei Radiolari. Ma, tutto sommato, queste aree hanno una estensione piuttosto ridotta. In generale, tenendo conto del fattore Latitudine, procedendo dall'Equatore (acque calde e temperato-calde) ai Poli (acque più fredde) si assiste a una diminuzione (in una eventuale area "campione") di specie differenti di Radiolari ma, a un contemporaneo aumento degli individui appartenenti a ogni specie (questo rientra nel più vasto argomento sulla "Selezione delle specie").

Dalla presenza comune della Capsula centrale, il Phylum dei Radiolari fu considerato composto dalle seguenti 3 classi:

- Classe Phaeodaria;

- Classe Polycystina;

- Classe Acantharia.

Gli organismi che ricadono nella prima classe (Phaeodaria) hanno scheletro costituito da sostanza organica (dunque non producono fossili). Dall'analisi del DNA risulta, ormai certo che, gli organismi appartenenti a questa classe non fanno parte dei Radiolari, ma bensì, appartengono ai Cercozoi. Pertanto, nel presente articolo (Post) non verranno descritti.

Quelli appartenenti alla seconda classe (Polycystina) sono considerati i radiolari in senso stretto e hanno scheletro siliceo. Infine, per quanto riguarda gli Acantharia (ancora oggi considerati da alcuni studiosi “incertae sedis” anche se recenti test sul loro DNA li reimmette all'interno del Phylum Radiolari) hanno la particolarità di avere uno scheletro costituito da SrSO4 ovvero Celestite. Difficilmente, alla loro morte, i loro scheletri si conservano.

Cominciamo col descrivere i Radiolari della classe Polycystina:

La classe dei Polycystina è una classe appartenente al Phylum Radiozoi (ovvero Radiolari) e rientrano nell'Infraregno dei Rhizaria appartenente, a sua volta,  al Regno dei Protisti.

Questi organismi unicellulari marini eucarioti hanno uno stile di vita Planctonico e sono eterotrofi (eterotrofi sono quegli  organismi che si nutrono di altri per avere l'energia necessaria per la loro sopravvivenza) ma molte specie si possono considerare mixotrofe in quanto ospitano, in simbiosi, organismi capaci di fornire loro energia e Carbonio. Conducono, generalmente, un'esistenza "solitaria" ma si conoscono certe specie "coloniali" dove gli individui, insieme, sono immersi in una massa gelatinosa che può superare il metro di lunghezza.

I Polycystina sono presenti sin dal Cambriano (Paleozoico) e sono considerati i radiolari "strictu sensu". Come vedremo questa classe è suddivisa in due ordini:

- Ordine Spumellare;

- Ordine Nassellaria.

La cellula dei Polycystina è caratterizzata dall'avere una Capsula centrale che divide il Protoplasma in due porzioni:

- Endoplasma;

- Ectoplasma.

All'interno dell'Endoplasma e dunque della Capsula centrale troviamo uno o più nuclei (a seconda della specie gli "individui" possono essere mononucleati o multinucleati), i mitocondri, l'apparato del Golgi, ribosomi, lisosomi e il reticolo endoplasmatico. Dall'Axoplasto (organo situato dentro l'Endoplasma) si formano i "microtubuli" da cui hanno vita gli Axopodi costituiti da sottili estensioni citoplasmatiche che catturano le particelle di cibo. Sono presenti anche i cosiddetti vacuoli costituite da piccole gocce di lipidi che fungono come "riserva" alimentare.

La forma della Capsula centrale è fortemente "diagnostica" per distinguere le diverse specie. Essa è costituita da tectina o pseudotectina, è pigmentata e ha dei pori (dai quali fuoriescono gli Axopodi) che nei Spumellari sono distribuiti in maniera uniforme mentre, nei Nassellari , sono concentrati in una sola parte. La presenza della Capsula centrale, per molto tempo però, ha fuorviato gli studiosi in quanto portò a pensare che, anche gli Phaeodra facessero parte del Phylum dei Radiolari. Ma solo successivamente, l'analisi del DNA lo smentì.

L'Ectoplasma, invece, contiene gli alveoli con eventuali organismi endosimbionti (dinoflaggellati e Aptodi), i vacuoli digestivi e gli Pseudopodi. Gli Pseudopodi sono proiezioni esterne alla cellula e come detto in precedenza si dividono in Filopodi e Axopodi la cui funzione primaria è quella di catturare e trattenere il cibo.

Nel caso dei Polycystina, lo scheletro è da considerarsi a tutti gli effetti un "endoscheletro" in quanto non comprende al suo interno, tutta la massa dell'Ectoplasma. Un certo spessore di quest'ultimo resta fuori e protegge la struttura scheletrica dal diretto contatto con l'acqua marina sottosatura in Silice SiO2.

Lo scheletro dei Polycystina è costituito da Silice idrata SiO2 nH2O (opalina). Questa è una sostanza amorfa e dunque, da considerarsi isotropa. Il "materiale" fossilifero appartenente al Phylum dei Radiolari è costituito, essenzialmente, dagli scheletri silicei dei Polycystina.

Lo scheletro dei Polycystina è costituito (anche il più complesso) da una unità base formata dall'unione di tre elementi piuttosto semplici:

Abbiamo una "Barra mediana" cilindrica o subcilindrica (talora proprio appiattita), corta o lunga, dritta o curva e che porta in entrambe le sue due estremità altri elementi:

- La "Spina" che è un elemento aghiforme unito ad una estremità della Barra mediana;

- La "Spicola" che è, essenzialmente, una grossa barra (unita all'altra estremità della Barra mediana) che porta in entrambe le sue estremità spine ben sviluppate. La Spicola, da sola, può in certe specie, costituire l'intero scheletro dell'individuo.

L'intreccio di più Barre mediane da luogo ad una struttura forata (conosciuta anche come "Tessuto") . Lo scheletro poroso che ne deriva può essere di 3 tipi:

a) "Struttura a graticcio", ovvero, con maglie molto larghe che possono dar luogo ad ampi "pori" a contorno circolare o pseudo esagonale, molto ravvicinati:

b) "Struttura spugnosa" ovvero con maglie molto fitte che danno luogo a "pori" di piccolo diametro aventi contorno subcircolare o talvolta. totalmente irregolare;

c) "Struttura a parete planare perforata" costituita da una "parete sottile e tutto sommato "integra" (con pochi "pori" sparsi e distanziati.

Adesso, dopo aver visto come, l'intrecciarsi delle barre possa dar luogo a scheletri aventi struttura differente, vediamo le "Spine". Le "Spine" si dividono in 2 tipi:

1. "Spine" sottili e corte, sono quelle che determinano la "Spinosità diffusa" dello scheletro dei Polycystina;

2. "Spine" grosse e lunghe, meno diffuse rispetto a quelle sopra.

I Polycystina, come già detto in precedenza, si dividono in 2 Ordini, ovvero, "Spumellaria" e "Nassellaria". Questa suddivisione è stata operata considerando, soprattutto, le differenti caratteristiche morfologiche degli scheletri.

I Polycistina appartenenti all'ordine dei "Spumellaria" sono contraddistinti dall'avere uno scheletro a "simmetria radiale" intorno ad un punto centrale. Pertanto, si presentano di forma sferica, subsferica ma anche lenticolare, a cilindro, a dischi, a seconda dell'accorciamento o allungamento dell'asse di accrescimento. Addirittura, sono presenti forme ad "anello" il quale, si sviluppa ad una certa distanza dal centro dello scheletro. Da questo anello si possono irradiare "Spine" massicce e ben sviluppate. Queste forme particolari prendono il nome di "Saturnalini".

Talora, sempre negli "Spumellaria" si possono avere forme costituite da scheletri subsferoidali concentrici, con diametri decrescenti dalla periferia al centro. Ciascuno di tali scheletri è unito al precedente e al successivo tramite robuste "Spine radiali". La parte più esterna (la sfera più esterna) si definisce Scheletro o Guscio "corticale", quelle più interne (comprese dal Guscio corticale) prendono il nome di Gusci o Scheletri "Medullari". In alcune specie il Guscio Medullare più interno, ovvero, quello più piccolo, può ricadere all'interno della "Capsula centrale" della cellula. Solitamente, tali gusci sono a "Graticcio" o "Spugnosi" e, talvolta, all'interno di uno stesso individuo, si riscontrano insieme gusci a "Graticcio" e Gusci a struttura "Spugnosa".

Fig. 2; Scheletro "Spumellaria" con Spicole e Spine. 

I "Nassellaria" invece, sono costituiti da uno scheletro interno e da uno esterno.

Lo scheletro esterno ha una morfologia "conica" (talora anche cilindrica, a goccia, a campana o a elmetto) con "simmetria radiale" rispetto ad un asse longitudinale di accrescimento. Questo scheletro esterno è costituito, longitudinalmente, da "segmenti", "porzioni" dette "Camere".

Il primo "segmento" ha forma "conica" o "semisferica" e viene definito "Chephalis". I successivi "segmenti" formano il "Thorax", l'Abdomen" e il "Postabdomina" e hanno forma "anulare". La struttura di questo scheletro esterno può essere a "Graticcio" o "Liscia".

Invece, lo scheletro interno è sempre ubicato dentro il "Cephalis" ed è costituito dal "Tripode". Il "Tripode" è una particolare Spicola avente una Barra mediana dove, ad una estremità, si hanno 3 grosse Spine, invece nell'altra, le Spine sono 4. Talora, queste Spine fuoriescono anche dallo scheletro esterno. Spesso, queste spicole sono unite tra loro a dar vita a strutture "anellari", dette "Anelli saggittali".

La "consistenza" dello scheletro influisce anche sull'ecologia di questi organismi. Infatti, nelle parti più superficiali della colonna d'acqua si ha una prevalente presenza di "Spumellaria" mentre, nelle porzioni più profonde (aventi maggiori valori di Pressione e solubilizzazione della Silice maggiore) si ha un netto dominio dei "Nassellaria" (che hanno scheletri più "robusti").

    

Fig.3; Scheletro di "Nassellaria".

Invece, per quanto riguarda i Radiolari appartenenti alla classe Acantharia hanno dimensioni molto piccole (da 20 a 800 micrometri) e pertanto, sono parte integrante del plancton o meglio zooplancton.

La loro diffusione può essere definita "globale" in quanto sono presenti a tutte le latitudini e profondità e addirittura nelle acque di falda. Comunque, sembrano prediligere le acque superficiali oligotrofiche (ovvero carenti in nutrienti) della fascia equatoriale e di quelle tropicali, ma al contempo, sono generalmente eterotrofi "pascolatori" (con i loro Axopodi), e si nutrono di una gran quantità di specie. Nella acque superficiali, superano abbondantemente, in numero sia i Foraminiferi che i Polycistynea e quando sono in fioritura possono raggiungere anche i 500.000 individui per metro quadro di acqua.

Alcuni di essi ospitano (nell'Endoplasma) degli organismi endosimbionti fotosintetici (microalghe eucariotiche intracellulari) e, per questo motivo, queste specie sono da considerarsi Mixotrofe ovvero specie che hanno diverse fonti di approvvigionamento di energia e di Carbonio. Ciò fa si che gli Acanthara siano considerati, al contempo, consumatori di una gran quantità di prede ma, anche come produttori primari (per merito delle microalghe simbionti) di energia e nutrienti per l'ambiente batipelagico.

Queste microalghe endosimbionti, contrariamente per quanto capita nei foraminiferi e persino negli altri radiolari, non solo vengono ospitate nell'Endoplasma (che è il vero citoplasma della cellula) ma rimangono lì permanentemente. Mediante 'uso del microscopio elettronico si è visto che, all'interno (nel citoplasma) di un singolo individuo, possono coesistere anche un centinaio di microalghe.

Intorno agli anni 70 (secolo scorso) si è visto, mediante microscopia elettronica che, gli endosimbionti presenti più di sovente, appartenevano o ai Dinoflagellati, dei quali non si è riuscita a individuare la specie, oppure alle microalghe Aptofite (in Genere Phaeocystis). Per quanti riguarda queste ultime, sono stati riscontrati solamente in tre specie ospiti della Classe Acanthara, ovvero, la Lithoptera muelleri, la Acanthometra pellucida e la Amphilonche elongata e la specie presente è ancora una volta il Genere Phaeocystis. Comunque, nel complesso, l'identità delle microalghe endosimbionti, nella loro totalità, rimane piuttosto generica (soprattutto per quanto riguarda, come detto in precedenza, la classificazione delle specie di Dinoflagellati ospitate).

Gli elementi distintivi dei radiolari appartenenti alla classe Acanthara sono lo scheletro (interno) costituito da Solfato di Stronzio SrSO4 ovvero Celestite (ma è presente anche il Bario), ha una caratteristica forma di "Stella". Tale scheletro è costituito da una serie di "Spine" (ognuna delle quali è costituita da un singolo individuo cristallino di Celestite prodotto da opportuni "vacuoli" presenti nell'Ectoplasma e aventi una disposizione ben precisa (secondo la legge geometrica di Muller che vedremo più avanti) e una cellula ameboide eucariota che in età adulta diventa multinucleata.

Più precisamente, la cellula degli Acanthara, oltre al nucleo, è costituita da un protoplasma diviso in due compartimenti, ovvero, l'Ectoplasma e l'Endoplasma, L'Ectoplasma (che, tra le altre cose, è il compartimento responsabile della cattura e digestione delle prede) è delimitato, verso l'esterno, da una membrana definita "corteccia periplasmatica" mentre, l'Endoplasma e l'Ectoplasma risultano separati dalla "parete capsulare".

Inoltre, posseggono ampi Axopodi e mioneni contrattibili che costituiscono i filamenti colleganti la corteccia periplasmatica con la punta di ciascuna Spina. Questi filamenti contrendosi e rilassandosi fanno variare il volume della cellula che in questa maniera modula le variazioni di galleggiabilità dell'individuo.

Lo Stronzio Sr e il Bario Ba sono gli elementi più pesanti contenuti nelle acque marine e dunque, questo garantisce una elevata velocità di deposizione, creando cosi un flusso verticale di Carbonio, Stronzio e Bario notevole. Tale flusso diventa di maggiore entità, quando l'organismo produce, in fase riproduttiva, una serie di pesanti cisti che vanno rapidamente a fondo. Si pensa che lo Stronzio Sr sia coinvolto nella biomineralizzazione del Carbonato di Calcio dei gusci dei Gasteropodi, dello scheletro dei coralli, ecc.).

A causa della povertà nelle acque oceaniche dello Stronzio Sr, i loro gusci, dopo la morte dell'organismo, si dissolvono rapidamente e pertanto, non ci sono pervenute testimonianze fossili degne di nota.

Per quanto riguarda la classificazione tassonomica degli Acantharia questa, si basa sia sulle caratteristiche morfologiche (il modo con cui le Spine sono unite al centro della cellula) e sull'analisi dell'RNA con la quale è possibile raggruppare tutte quelle specie che hanno un progenitore comune e che vanno a costituire un Clade.

Il confronto tra queste due metodologie di osservazione (quella morfologica e quella ribosomica) ha dato buoni frutti nel senso che, i due metodi portano allo stesso risultato, ovvero alla identificazione e attribuzione di una specie a un raggruppamento piuttosto che ad un altro.

Partendo dall'osservazione morfologica possiamo distinguere scheletri composti da dieci Spine diametrali o scheletri costituiti da venti Spine radiali. le Spine diametrali attraversano il centro della cellula mentre quelle radiali terminano solamente nel centro della cellula e generalmente sono debolmente attaccate. Esse sono, (assieme a quelle radiali di certe specie) facili a staccarsi e a formare così piccole cisti.

In definitiva distinguiamo:

- Holachantida: 10 spicole diametrali senza giunzione centrale (semplicemente incrociate)

capaci dunque, di incistamento;

- Chaunacanthida: 20 Spine radiali, debolmente attaccate, capaci di incistamento;

- Synphiacanthida: 20 Spine radiali, con giunzione stretta;

- Arthracanthida: 20 Spine radiali con giunzione stretta.

Per quanto riguarda la classificazione molecolare (suddivisione in Cladi in base all'analisi dell' RNA) questa è pressoché concordante con quella morfologica appena descritta e dunque abbiamo, gli Holacanthida sono polifiletici e includono 3 Cladi ovvero i Cladi A, B,D (dunque sembrano essersi evoluti per primi). I Chaunacanthida che includono solo il Clade C e poi gli Arthracanthida e i Symphacanthida che avendo gli scheletri più complessi, sembrano essersi evoluti per ultimi e includono i Cladi E e F.

Ad ogni modo, a tutt'oggi, l'Ordine degli Achantaria è considerato una incertae sedis (fonte Database WoRMS "World Register of Marine Species").

Comunque sia, riaprendo il discorso sulla costituzione e sulla classificazione degli Acantharidi, lo studioso Muller, sulla base delle osservazioni microscopiche effettuate su individui appartenenti alle specie Acanthometra multispina  e Plhyllostaurus siculus (entrambe le specie appartenenti alla Clade F) vide che, gli Acantharia sono costituiti da 20 Spine radiali, ciascuna delle quali è costituita (come già detto) da un singolo cristallo di celestite e che si dipartono, appunto, radialmente da un punto centrale costituito dall'intrecciarsi delle radici flessuose di dette Spine. Queste radici sono commiste a fibre di materiale citologico contrattibile. L'insieme delle radici e di tali fibre che si intrecciano su esse prende il nome già detto di "miomene" e, le radici costituiscono l'endoscheletro degli Acantharidi. Sempre Muller osservò che, in queste specie la distribuzione spaziale delle Spine radiali presentava un assetto ben ordinato. Questo assetto, geometricamente ordinato delle Spine radiali costituisce la "Legge geometrica di Muller, 1859". Quindi, dall'osservazione al microscopio congiuntamente a quello che era visibile ai raggi x, si osservò che sul piano equatoriale dello scheletro, era presente un "set" ordinato di 4 Spine costituenti un "quartetto". Poi, erano presenti altresì, 2 quartetti ciascuno su uno dei due piani tropicali inclinati (inclinazione 60°) e infine 2 quartetti polari, per un totale di 20 Spine. Dalle angolazioni combinate delle Spine radiali equatoriali, delle Spine radiali tropicali e di quelle polari, veniva a formarsi una sfera (scheletro sferico).

Fig.4; "Struttura schematica di un Radiolare Achantaria.

La classe Acantharia, attualmente comprende 50 generi e 150 specie, raggruppate in 18 famiglie.

Per quel che concerne il "Ciclo Vitale" (riproduzione compresa) di questi microrganismi, esso non è conosciuto nella sua completezza. Quello che si sa per certo è che, gli individui adulti di quasi tutte le specie, diventano multinucleati e, quelli appartenenti al gruppo Holochanthida e Chaunacanthida ad un certo punto, perdono le Spine e al loro posto, formano delle pesanti cisti che vanno a depositarsi sul fondo facendo fuoriuscire delle cellule "sciamatiche" dalle quali avranno vita nuovi individui. Quegli individui, appartenenti a specie che non producono incistamenti, si dirigono essi stessi verso il fondo a liberare le cellule "sciamatiche".

Le Microplastiche e loro inquinamento

 

Le microplastiche sono piccole particelle di materiale plastico aventi dimensioni comprese da 5 mm a qualche micron. Queste particelle sono principalmente costituite da materie plastiche derivate dal petrolio quali polietilene (PE), polipropilene (PP), polistirene (PS), polietilene tereftalato (PET), cloruro di Polivinile (PVC) ed altre.

Le materie plastiche sono ampiamente utilizzate in tutto il mondo, con una produzione globale che, secondo recenti stime, ha superato i 300 milioni di tonnellate delle quali il polietilene (PE) ricopre il 29,6%, il polipropilene (PP) il 18,9%, il cloruro di polivinile (PVC) il 10,4%, il poliuretano (PUR) il 7,4%, il polistirene (PS) il 7,1% e infine, il polietilene tereftalato (PET) per il 6%.

Queste materie plastiche presentano legami carbonio-idrogeno stabili, commercialmente desiderabili per molte applicazioni, e resistono alla degradazione nell'ambiente e proprio a causa della loro persistenza, purtroppo, i rifiuti plastici costituiscono una fonte di inquinamento da non sottovalutare in quanto, tendono ad accumularsi sempre più nei suoli, nei fiumi, nei laghi e infine nei mari e oceani. Un recente rapporto pubblicato sulla rivista Science indica che circa 0,48-1,27 milioni di tonnellate di rifiuti di plastica finiscono negli oceani ogni anno e che l'introduzione di plastica negli oceani sta aumentando a un ritmo sorprendente, con un tempo di raddoppio stimato di 10 anni.

Pertanto l'inquinamento da microplastiche, ovvero particelle di plastica di dimensioni inferiori a 5 mm è diventato, in breve, un problema ambientale su cui porre la massima attenzione. La fonte primaria di queste particelle è l'immissione diretta di particelle di plastica di dimensioni micrometriche, come le microsfere, e il rilascio di frammenti di fibre di plastica dovuto all'usura durante l'uso. La fonte secondaria sono i detriti di plastica che alla fine si decompongono in mare e sulla terraferma a causa di una serie di processi fisici, biologici e chimici. Le microplastiche risultanti di PE, PP, PS, PVC, PET e vari poliesteri possono essere trasportate come particelle nell'oceano.

In particolare, le microsfere (microplastiche primarie ovvero prodotte intenzionalmente dall'uomo) sono microplastiche, tipicamente di dimensioni comprese tra 10 e 500 µm, e comunemente realizzate in PE, PP e PS. Negli anni '70 del secolo scorso, sono state brevettate come ingredienti per prodotti per la cura della persona da utilizzare in detergenti esfolianti per le mani, scrub per il viso e dentifricio. Negli anni '90, sempre del secolo scorso, le microsfere costituivano una componente non allarmante dell'inquinamento da plastica, ma ora sono diventate una fonte importante di detto inquinamento. Il rilascio di fibre di microplastica a seguito del lavaggio dei tessuti è un'altra fonte di microplastiche primarie contenenti poliesteri (PET, nylon, acrilico ecc.) e miscele di fibre naturali e sintetiche.

Invece, le microplastiche secondarie provengono dalla decomposizione da parte del moto ondoso e delle correnti di rifiuti e detriti di plastica più grandi finiti nei fiumi e negli oceani. Esse (le microplastiche secondarie) possono aver origine anche per decomposizione a causa dell'esposizione ai raggi UV o inoltre, dalla disgregazione in polvere di plastica generata dal traffico veicolare sulle strade.

Negli ultimi anni, i ricercatori hanno studiato l'impatto ecologico delle microplastiche. Poiché, in particolare, le microsfere possono assorbire e concentrare sostanze idrofobiche tossiche nelle acque locali e nelle acque reflue e sono soggette a trasporto a lungo raggio, fungendo da efficienti sistemi di trasporto degli inquinanti. Studi recenti, negli Stati Uniti, dimostrano che le microsfere non vengono completamente rimosse dalla fase acquosa durante il trattamento delle acque reflue e sono quindi presenti negli effluenti trattati e nei fiumi situati a valle degli scarichi. Questa rimozione incompleta da parte degli impianti di trattamento delle acque reflue, ha portato al rilascio di un gran numero di microsfere e di altre microplastiche nei mari e negli oceani.

Dopo il rilascio nell'ambiente marino, le microplastiche accumulano una vasta gamma di contaminanti organici tossici e persistenti, tra cui pesticidi, ritardanti di fiamma e persino PCB (Policlorobifenili) che hanno una tossicità paragonabile alle Diossine.

Il fitoplancton e lo zooplancton, alla base della catena alimentare, possono quindi ingerire queste microplastiche, che a loro volta diventano cibo per altri organismi come mitili, ostriche, gamberi, pesci e dunque, infine, “coinvolgendo” l'uomo. In Cina, sono state trovate microplastiche in mitili (Mytilus edulis) provenienti da 22 siti, per una lunghezza costiera di ben 12.400 miglia, Tali microplastiche sono state identificate come PET e poliestere. Un recente test di laboratorio, condotto negli Stati Uniti, ha suggerito che la riproduzione delle ostriche è stata influenzata dall'esposizione alle microplastiche PS (2 e 6 µm di diametro) le quali hanno raggiunto concentrazioni elevate (anche 0,023 mg/l) .

Le strategie per risolvere il problema dell'inquinamento da microplastiche dovrebbero concentrarsi sul controllo a monte, ovvero alla fonte relativa alla produzione stessa di detti inquinanti oppure sulla bonifica dei siti già inquinati.

Di seguito vengono affrontate le problematiche specifiche:

1) Eliminare le microsfere di plastica dai prodotti per la cura della persona. Nel 2015, il governo degli Stati Uniti ha introdotto il Microbead Free Waters Act che vieta la vendita di prodotti per la cura della persona contenenti microsfere di plastica, con effetto dal 2017. Altre stati, tra cui Canada, Australia nonché diversi paesi europei, stanno incoraggiando l'eliminazione graduale o il divieto di produzione delle microsfere di plastica.

2) Utilizzo di materiali biodegradabili. Plastiche biodegradabili/ biocompatibili come il polilattatide (PLA), i poliidrossialcanoati (PHA) e altre sono disponibili in commercio e possono sostituire le plastiche tradizionali in numerose applicazioni. Un esempio potrebbe essere la produzione di microsfere realizzate in PHA e PLA.

3) Miglioramento del riutilizzo, del riciclo e del recupero della plastica. Il miglioramento delle infrastrutture e della gestione dei rifiuti solidi ridurrà i detriti di plastica che finiscono nei fiumi e negli oceani, riducendo così il tasso di accumulo di microplastiche. Anche l'uso multiplo di prodotti in plastica può ridurre significativamente i rifiuti di plastica e la formazione di microplastiche. Il riciclo della plastica usata è un approccio efficace, ma il riciclo, ad esempio del polistirolo espanso usato rimane problematico, principalmente a causa dei costi. L'utilizzo di rifiuti di plastica come fonte di energia e il recupero di rifiuti di plastica, come materie prime sintetiche e prodotti di valore, ridurranno anche le fonti di microplastiche.

4) Miglioramento dell'efficienza di separazione negli impianti di trattamento delle acque reflue. Gli impianti di trattamento delle acque reflue esistenti dovrebbero essere potenziati al fine di rimuovere efficacemente le microplastiche e impedirne l'ingresso nelle acque superficiali, come fiumi e oceani. Modificare i filtri delle lavatrici sarebbe un modo semplice ed efficace per impedire alle fibre di microplastiche di entrare nelle fognature.

5) Altra strada da perseguire è la ricerca e lo sviluppo di tecnologie di bonifica e biorisanamento più avanzate quali, la biodegradazione microbica mirata a decomporre i prodotti plastici derivanti dal petrolio.

Piante "ProAmbiente"

 

DISTESA A NINFEE

 Le piante possono contribuire in maniera decisiva alla "salvaguardia" dell'ambiente in cui viviamo.

I problemi, per i quali, il nostro ambiente "soffre" possono derivare sia da cause naturali che da fattori antropici e, possono essere suddivisi in due categorie principali: "Dissesto Idrogeologico" e "Inquinamento ambientale dei suoli, dell'aria e delle acque incanalate e non".

Di seguito, menzioneremo quelle specie vegetali che l'uomo già utilizza e può utilizzare (in maniera sempre più decisiva) per "mitigare" (qualora non sia possibile "annullare" del tutto) le cause e/o gli effetti relativi alle due problematiche sopra riportate.

Pertanto, nella presente trattazione si distingueranno due paragrafi principali: 

a) "Dissesto Idrogeologico" e piante da utilizzare per la sua "prevenzione" e la sua "mitigazione";

b) Inquinamento ambientale dei suoli, dell'aria e delle acque (incanalate e non) e piante da utilizzare per l'abbattimento delle sostanze inquinanti.

Cominciamo a esporre la parte dell'argomento relativa al primo dei paragrafi sopra menzionati, ovvero. quello relativo al "Dissesto Idrogeologico" e alla capacità di alcune piante, di "ridurne" le cause e/o "mitigarne" gli effetti:

               a) "Dissesto Idrogeologico" e piante da utilizzare per la sua "prevenzione" e la sua "mitigazione"         

Per "Dissesto Idrogeologico" si intende: "Quell'insieme di fenomeni geomorfologici che agiscono in maniera destabilizzante sull'equilibrio della parte più superficiale, corticale della crosta terrestre".

Essi possono essere superficiali (come "l'Erosione del suolo") o giungere più in profondità, come per i "Fenomeni gravitativi di versante" ovvero le frane. In generale, possiamo dire che gran parte delle forme di dissesto deriva dal rapporto tra, l'interazione della "matrice suolo e sottosuolo" con quella delle Acque incanalate e non. Tale rapporto può essere più o meno positivo e può dipendere da situazioni naturali o fattori antropici riconducibili al disboscamento, alla cementificazione e alla sempre più eccessiva urbanizzazione ai quali è sottoposto il territorio di certi paesi "industrializzati" (Italia compresa).

Con riferimento al "Disboscamento" possiamo dire ché in Italia (negli ultimi anni) si è assistita ad una "lodevole" riduzione  delle superfici disboscate. Purtroppo, però, il motivo non sta nella riduzione del fabbisogno/consumo di legname degli italiani ma, risiede nel fatto che, sono aumentate di molto le importazioni dagli altri Paesi Europei. Dunque, è vero che in Italia si "disbosca" di meno ma tutto ciò è a discapito delle foreste del resto del continente europeo.

I fenomeni più catastrofici afferenti al "Dissesto idrogeologico" sono le frane e le inondazioni.

Già nel suo ultimo aggiornamento del 2017, l'ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale) affermava che, il 4% degli edifici italiani (oltre 550.000) si trovavano in aree a Pericolosità  frana da elevata a molto elevata e più del 9% di essi (oltre 1 milione) erano ubicati in zone potenzialmente alluvionabili.

Per quanto riguarda le prime (le frane), bisogna tener presente che le Piantumazioni di specie vegetali da scegliere devono sottostare a requisiti fondamentali afferenti a due fattori principali

- Peso della specie vegetale adulta che si vuole utilizzare;

- Tipologia dell' Apparato radicale della specie vegetale.

Il fattore Peso è importate in quanto conferire troppo peso (anche se si cerca di stabilizzare il versante) in un versante già in condizioni di instabilità, sia attuale (frana attiva) sia quiescente, non è assolutamente consigliabile un quanto questo "sovraccarico" può contribuire all'innesco di fenomeni di riattivazione;

Per quanto riguarda la Tipologia dell'Apparato radicale del tipo di piante da scegliere, riveste una  importanza notevole. Dunque, è possibile distinguere, all'interno dell'Apparato radicale di ciascuna pianta, Radici assorbenti e Radici di Ancoraggio.

Le prime svolgono la funzione di fornire acqua e sali minerali alla pianta mentre le altre, ovvero, le Radici di ancoraggio, si occupano della stabilità approfondendosi il più possibile nel terreno,

Ovviamente, più profonde esse sono, più forte è la capacità di bloccare il "carreggiamento" della massa franosa intercettandone la superficie di scorrimento "bypassandola", se è il caso.

Invece, se la pianta ha radici che si sviluppano, preferibilmente in senso areale, piuttosto che in profondità, al posto di intervenire direttamente nei confronti della instabilità del versante, andrà ad agire prevenendo l'erosione superficiale del suolo "imbrigliandolo" (come si dice in gergo) e, regimando le acque meteoriche le quali, per il fenomeno di Infiltrazione, potrebbero andare a "lubrificare", in profondità, superfici di scorrimento già esistenti o di neoformazione. 

A tal proposito, possiamo distinguere le radici (Apparati radicali) in "fittonanti" (ovvero con forte propensione a scendere, svilupparsi in profondità) e in "fascicolate", da ciò segue che le specie arboree che hanno le Radici di ancoraggio fittonanti (ovvero con propensione a scendere decisamente in profondità) sono le più indicate per contribuire a "sanare" direttamente in profondità il dissesto, in quanto le radici fungono come una sorta di veri e propri "pali" di consolidamento. Diciamo comunque, che la Piantumazione di un'essenza arborea può essere di grande aiuto nel fermare il "camminamento" verso valle di una certa porzione di versante ma, questo vale, purtroppo, fondamentalmente per quelle frane piuttosto superficiali, con superfici di scorrimento a profondità non superiori a una decina di metri o poco più. e, questo perché, la lunghezza delle radici, raramente arriva a profondità maggiori.

Un ulteriore beneficio, che certe piante arboree posso apportare all'ambiente, in materia di dissesto, viene svolto dalla "chioma" che con le sue foglie "Intercetta" le gocce di pioggia diminuendo l'energia di impatto delle stesse nei confronti del suolo che, altrimenti, verrebbe "scomposto" (Splash Erosion) con asportazione, delle sue particelle da parte delle acque dilavanti, impoverendolo e innescando un progressivo fenomeno di Erosione superficiale.  

Adesso vediamo, più da vicino, quali sono le piante più indicate a contrastare i fenomeni di Dissesto: 

Cominciamo con il fenomeno dell'Erosione superficiale e, più specificatamente con l'Erosione "fluviale" (laterale o di sponda) contro la quale, è possibile intervenire ricorrendo alla Piantumazione di alcune specie erbacee come la Gramigna, l'erba medica, qualche varietà di Rosmarino e, il Vetiver. Quest'ultima, appartiene al Genere Chrysopogon ed è conosciuta col nome di "Pianta Ingegnere" in quanto ha un Apparato radicale molto fitto e profondo (può arrivare ai 5,00 m di profondità) e, pertanto è ottima contro l'Erosione ai bordi di un corso d'acqua ma anche a consolidare i terreni in pericolo di instabilità fino alle piccole frane di riattivazione superficiale che si formano entro la superficie del corpo di frana principale. 

E' una pianta ad elevata adattabilità, sia dal punto di vista climatico (è originaria dei paesi bagnati dall'Oceano Indiano) sia dal punto di vista della natura del terreno di cui è costituita la scarpata oggetto si consolidazione. E' bene chiarire che, l'Erosione superficiale, soprattutto quella  "fluviale" (laterale o di sponda) con formazione di scarpate denudate chiamate "Ripe", congiuntamente, ai "tagli" del versante operati dall'uomo (per costruire una sede stradale oppure ferroviaria, o "gradonate" in zone di discarico delle miniere, nelle discariche, ecc.) non forma dei semplici "disturbi" all'assetto geomorfologico di un sito ma, cosa ben più grave, costituisce "tagli" che possono ripercuotersi a "monte" in quanto, provocano un'alterazione del "Profilo di Equilibrio" del versante da essi sotteso, con frequente innesco di movimenti franosi di neoformazione.

Comunque, in generale, la scelta di una pianta erbacea, come quelle menzionate (gramigna, Erba medica, Vetiver), al posto di una arborea, è dettata dagli spazi ridotti e dalla elevata pendenza delle scarpate da consolidare. Talora, invece, è possibile utilizzare specie come il Salice ripaiolo che con il suo Apparato radicale "avventizio" (per piante con radici "avventizie" si intendono quelle piante le cui radici hanno origine dalle parti più disparate del corpo vegetale e non solo dal bulbo radicale) riesce a proteggere le scarpate laterali dei corsi d'acqua, preservandole dall'erosione degli stessi, anche in condizioni di "piena". 

Esistono anche, piante utilizzate nelle situazioni alluvionali, per rallentare le ondate di piena, come la Lentiggine e il Cappello di Prete.

Altra pianta, invece, già utilizzata in oriente, per "arrestare" l'Erosione superficiale e prevenire le piccole frane superficiali, è quella del Bambù. Infatti, anche se le radici sono poco profonde (non superano i 50 cm di profondità), formano un tale "groviglio" che mantiene il terreno "imbrigliato" senza possibilità di movimento. 

Oggigiorno, la tecnologia in campo ambientale, mette a disposizione nuove tecniche, nelle quali, si fa ricorso alla semina di particolari specie vegetali, soprattutto erbacee, al fine di contrastare il processo di progressiva erosione delle scarpate naturali e antropiche (scarpate stradali, ferroviarie, gradini di discarica e di miniera o di cava, ecc.). Una di queste tecniche è quella conosciuta come "Prati armati" che, consiste nella semina di piante erbacee autoctone (appartenenti alla famiglia delle graminacee e delle leguminose) molto resistenti e adattabili alle più disparate condizioni climatiche e del substrato su cui vengono seminate. Si tratta di specie erbacee perenni con Apparato Radicale profondo e resistente, in grado di migliorare la "Geotecnica" di un determinato versante.

Inoltre, tali specie,  risultano idonee anche nell'assorbire ingenti quantitativi di anidride carbonica (CO2), (secondo i  criteri stabiliti dal protocollo di Kyoto).

Però, nel caso in cui, invece, si volesse intervenire per consolidare grandi e più profonde aree in frana è bene utilizzare le specie arboree, quali quelle appartenenti ai Tigli, ai Frassini e agli Eucalipti (oltre che alle Querce e alla Betulla) che hanno radici, non molto profonde ma, arealmente, ben sviluppante e salde. Comunque la pianta "principe", per eccellenza,  è l'Acero riccio in quanto, è dotato di un Apparato radicale profondo e molto "invasivo".

Invece, qualora ci trovassimo nella parte "altimetricamente superiore" del corpo di frana, che generalmente è anche la più acclive (nicchia di frana con relativo gradino) sarà bene utilizzare specie vegetali come la Ginestra (profondità radici circa 2,00 m), l'Hypericum hidcote, la Vite canadese, l'Hedera hibernica, l'Alloro (profondità radici più di 7,00 m), ecc.   

Infine, qualora ci trovassimo in ambiente litorale, le Tamaricee crescono bene nei "suoli" prettamente sabbiosi e risultano essere le più idonee per la difesa e la consolidazione degli apparati dunari.  

VETIVER

b) Inquinamento ambientale ovvero dei suoli, dell'aria e delle acque (incanalate e non) e piante da utilizzare per l'abbattimento delle sostanze inquinanti

Possiamo anticipare l'argomento da trattare, tenendo bene a mente che, non esiste una netta separazione tra le forme di inquinamento dei suoli, delle acque e dell'aria, in quanto i tre sistemi o matrici sopra menzionate, sono intimamente connessi tra loro e, dunque, per esempio, qualora ci trovassimo in una situazione di forte inquinamento di un suolo, prima o poi questo si proporrà, con molta probabilità, nelle acque, come quelle di falda che, a causa dell' infiltrazione delle acque meteoriche che, trascinerebbero in profondità (in soluzione), gli inquinanti, incontrati nel suolo contaminato. Oppure, ancora, un'altra "strada", che potrebbero seguire gli agenti inquinanti del suolo, sarebbe quella di raggiungere le acque incanalate, veicolati dalle acque di Erosione superficiale di tipo laminare. 

Ciò premesso, cerchiamo di trattare, in maniera più distinta possibile, l'inquinamento dei suoli, delle acque e dell'aria.

 

                              Inquinamento dei suoli

Il suolo è lo spessore più esterno della Litosfera e si forma per alterazione chimico-fisica di un substrato roccioso in precedenza affiorante.

E' un sistema complesso, entro il quale, sono presenti diversi "livelli" che testimoniano, ciascuno, un differente grado di pedogenizzazione della materia, sia essa di origine organica che inorganica.

In condizioni normali di Umidità, Temperatura, Natura del substrato roccioso e, Intensità degli agenti esogeni, lo spessore di questa coltre non supera i 2-3 metri.

In senso più esteso, il suolo costituisce un "sistema" composto sia da sostanza inorganica che da sostanza organica (infatti basti pensare che il suolo ospita circa il 20% delle specie viventi del nostro pianeta). In aggiunta a queste due componenti abbiamo anche l'aria e l'acqua che occupano i vari interstizi (vuoti, meati).

In definitiva, il suolo risulta essere una componente importantissima che consente alle acque, all'aria e al sottosuolo di interfacciarsi tra loro e con la Biosfera.

Si parla di "Inquinamento del suolo" quando si ha un'alterazione più o meno repentina del chimismo di tale "deposito" che si riflette, in maniera negativa, sugli esseri viventi che qui vivono e, sull'ambiente in generale.

Per fare un esempio, relativo all'importanza del suolo, nei confronti dell'equilibrio dei diversi "sistemi" componenti la Litosfera e la Biosfera, basti pensare che, se un suolo risulta essere oggetto di inquinamento, si ha come conseguenza primaria, una "moria" delle specie vegetali ospitate in esso, con immediato effetto sull'assetto idrogeologico dell'area in quanto, la funzione "imbrigliante" e drenante della parte radicale delle piante verrà meno e dunque, si incomincerà ad assistere all'incalzare dei processi di erosione, dapprima "laminare", poi a "solchi" fino al  "burronamento" e, infine, alla destabilizzazione delle pendenze dell'area con conseguenziale innesco di fenomeni franosi.

Altro esempio che si può fare (per comprendere l'importanza della matrice suolo) è che in presenza di un suolo inquinato (ovvero in cui sono presenti sostanze nocive di varia natura), le acque di precipitazione meteorica fungono da "vettore" per le sostanze inquinanti (che vengono in esse disciolte) infiltrandosi e, raggiungendo le acque sotterranee (acque di falda) e da esse quelle dei fiumi, ecc., avvelenando dunque, anche la Biosfera (uomo compreso).

L'inquinamento del suolo può essere dovuto sia a "cause naturali" che a "cause antropiche".

Esempi di cause naturali possono essere lo "smantellamento" (da parte degli agenti esogeni) di un substrato roccioso (abbondante in metalli pesanti o radioattivi) affiorante a breve distanza dalla porzione di suolo presa in considerazione o ancora, il cosiddetto "Fall-Out" delle emissioni gassose vulcaniche, ecc.

Altra causa naturale di inquinamento di un suolo può essere un "episodio alluvionale" con acque che portano "in carico" sostanze "estranee" potenzialmente nocive alla porzione di suolo considerato.

Per quanto riguarda, invece, le cause di natura antropica, esse sono riconducibili:

- Alle acque di scarico;

- Ai prodotti fitosanitari;

- All'uso di Fertilizzanti e Pesticidi;

- Al cattivo stoccaggio di materiali non biodegradabili;

- Agli idrocarburi (provenienti soprattutto dal lavaggio di "contenitori", taniche, ecc.);

- Alle diossine (prodotte per combustione di certe plastiche);

- Ai solventi organici e follanti (usati, prevalentemente, nell'industria tessile);

- Ai metalli pesanti (derivanti, soprattutto dagli scarichi delle automobili, ecc.).

Negli ultimi anni, al fine di "bonificare" certi suoli (eccessivamente inquinati) si sono cominciate ad "usare" determinate piante e, microrganismi ad esse associati (in prevalenza nei tubercoli delle loro stesse radici), sfruttando la proprietà che hanno alcune di esse, di adattarsi (per motivi evolutivi) a certi agenti inquinanti il suolo (Fito-risanamento).

Una tecnica di Fito-risanamento, molto utilizzata (soprattutto in caso di contaminazione da metalli pesanti) è la "Fito-volatilizzazione".

Questa consiste nella Piantumazione di essenze arboree quali, Salici e Pioppi che, hanno per loro natura, la capacità di assorbire dal suolo (mediante gli Apparati radicali) notevoli quantità di metalli pesanti, espellendoli (soprattutto dalle foglie) per evapotraspirazione.

Altra tecnica utilizzata è la Fito-degradazione. Si utilizzano piante, come il mais, che hanno la proprietà di secernere, dalle loro stesse radici, particolari sostanze che scompongono le macromolecole (prevalentemente idrocarburi provenienti dall'attività petrolchimica) in molecole più semplici e meno dannose per gli organismi viventi (uomo compreso). 

Comunque, purtroppo, queste tecniche sono ancora da perfezionare. Si è ancora in fase di sperimentazione per l'utilizzo, su "vasta scala", di quelle piante aventi un Apparato radicale denso e popolato dai microrganismi in grado di effettuare questa "scomposizione". I migliori  risultati, si hanno con le graminacee e con certe varietà di Pioppo.

DEGRADAZIONE SUOLO CON "MUDCRACKS"

                              Inquinamento dell'aria

Per "Inquinamento atmosferico" si intende: "Quella particolare forma di inquinamento dell'aria consistente nell'elevate concentrazioni nell'aria di particolari sostanze chimiche, fisiche e biologiche che, risultano dannose per gli esseri umani, per gli animali, per le piante e, più in generale per i materiali quali legno, metalli, pietra, ecc."

Tra le manifestazioni più evidenti abbiamo: Lo smog e l'effetto serra. 

Gli agenti (sostanze) inquinanti, presenti nell'atmosfera possono presentarsi sottoforma di gas oppure come particelle solide e possono essere di origine naturale o antropica.

I primi sono prodotti principalmente da incendi spontanei e, da eruzioni vulcaniche. 

Mentre quelli di origine antropica sono, sostanzialmente, prodotti dalla attività industriale, dall' utilizzo di motori "a scoppio" ma anche, dal riscaldamento domestico, ecc.  

A loro volta, gli inquinanti atmosferici sono suddivisi in primari e secondari.

I primari sono quegli inquinanti che vengono "immessi" nell'ambiente come sono stati prodotti dalla loro fonte. Un esempio per tutti è il Biossido di carbonio (CO2)

I secondari, invece, hanno origine dalla reazione chimica (che avviene nell'Atmosfera) tra due o più sostanze (da sole, potenzialmente inerti e innocue), che combinandosi, danno luogo ad Agenti Inquinanti. Questo è il caso dell'Ozono (O3), del Nitrato di ammonio (NH4NO3), ecc.  

Ritornando allo stato con cui si presentano si distinguono (come accennato in precedenza) in:

- Inquinanti gassosi;

- Inquinanti solidi.

Gli inquinati gassosi più comuni sono, essenzialmente, il Biossido di zolfo, detto anche Anidride solforosa (SO2), l'Ossido nitrico (NO), il Biossido di azoto (NO2) e ancora, il Monossido di carbonio (CO) e, in più, tutte le sostanze appartenenti alla categoria dei VOC (Volatile Organic Compounds) ovvero "Composti Organici Volatili". La prerogativa di tali composti (aventi varia origine) è quella di avere, un alto tasso di "Volatilità" ovvero, in condizioni normali di Temperatura e Pressione, evaporano con estrema facilità, andando a inquinare l'aria. Sono soprattutto composti "Aromatici" quali il Butano, Esano, Propano, Benzene, ecc.

Altre fonti di inquinamento atmosferico, dovuto a sostanze organiche, sono quelle ascrivibili alla classe degli IPA (Idrocarburi Policiclici Aromatici). Questi composti, (come presente nella definizione stessa), sono contraddistinti dall'avere, nella loro formula "bruta", due o più "anelli benzenici" o "aromatici" che dir si voglia.

Tali sostanze possono essere suddivise (in base al loro Peso Molecolare PM) in "leggere" o "pesanti". Quelle "leggere" sono facilmente veicolate, dai "fumi", nell'atmosfera, invece, quelle "pesanti" possono entrare facilmente in soluzione nelle acque di origine meteorica e, infiltrandosi nel terreno, raggiungere facilmente le falde idriche, contaminandole.

La genesi di determinati composti è da attribuire, principalmente, alla "combustione incompleta" delle sostanze organiche più disparate, come ad esempio, combustione parziale  di tutte le Biomasse, dei Rifiuti Solidi Urbani (RSU), dei combustibili fossili, ecc. 

Alcune di queste sostanze, sono considerate, fortemente cancerogene.

Altro Agente inquinante che si presenta in forma gassosa è la Formaldeide conosciuta anche come Aldeide Formica (CH2 O) ma anche come Formalina. Questa è una sostanza cancerogena molto comune "tra le mura domestiche".

Infine, restando in tema di inquinanti gassosi, un discorso a parte verrà fatto per l'anidride carbonica (CO2) la quale, è presente normalmente come componente dell'Atmosfera (0,04%) ma che, in concentrazioni elevate, è da considerare un inquinante gassoso a tutti gli effetti.

Invece, per quanto riguarda gli inquinanti solidi questi, rientrano nella categoria del Particolato atmosferico (PM). Esso è quello che è comunemente chiamato "Pulviscolo". Le dimensioni di tale prodotto, in sospensione nell'aria, sono variabili ma, sempre nell'ordine di qualche micron (quello più grossolano). Nel caso in cui le dimensioni, di questo prodotto in sospensione, siano molto piccole ( PM 0,1 ovvero diametro inferiore a 0,1 micron) allora, esso risulta particolarmente dannoso per la salute in quanto, attraverso l'inalazione, entra nei polmoni e, dagli alveoli polmonari più piccoli, "passa" nel sangue. Il Particolato, spesso, è costituito da spore vegetali, microrganismi ma anche, quel che è più pericoloso, da metalli pesanti (Pb, Hg, Cd) prodotti dalle attività industriali ma anche, dalle emissioni gassose di origine vulcanica.

Come già accennato in precedenza, tra le manifestazioni più evidenti, del grado di inquinamento dell'aria abbiamo:

- Lo smog;

- L'effetto serra.

Lo smog è una forma di inquinamento atmosferico  che si riscontra (sottoforma di nebbia o  foschia) negli strati più bassi dell'atmosfera (ben visibile nei centri urbani), in situazioni di particolare concentrazione di "Particolato" e/o altri inquinanti. Tra i composti inquinanti che maggiormente si riscontrano, abbiamo l'anidride solforosa (SO2) e l'anidride solforica (SO3) , provenienti dai gas di scarico delle automobili, da certe attività industriali, ecc.

Lo scorso anno (2024) è stato uno dei peggiori, per quanto riguarda lo Smog e l'inquinamento da PM10 (fonte Legambiente), con città come Frosinone (con "sforamento della soglia di legge di PM10" di 70 giorni ) seguita da Milano con 68 giorni e poi Verona con 66 e Vicenza con 64 e Padova con 61.

Esistono, comunque, piante in grado di "agire" nei confronti del Particolato soprattutto il PM10 (dove 10 sta per 10 micron) e dunque, abbassare il livello di smog. Queste sono:

L'Acero riccio (conosciuta come pianta mangia-smog) che, oltre "abbattere" il quantitativo di Particolato, agisce anche "catturando" ingenti quantitativi di anidride carbonica (CO2). Inoltre, è anche in grado di contribuire all'abbassamento delle temperature, nelle estati calde, all'interno dei centri urbani.

A pari merito (secondo dati della Coldiretti) si ha la Betulla verrucosa (considerata anch'essa pianta mangia-smog) in grado di "ridurre" le elevate concentrazioni di Particolato e di "fissare" quantitativi considerevoli di (CO2) (più di 3.000 Kg all'anno).

A seguire, altre piante arboree aventi, la doppia azione, di "contrastare" il Particolato e di "fissare" l'anidride carbonica (CO2), sono: il Ginko biloba, Il Bagolaro, l'Olmo nero e i Tigli in generale.

Per quanto riguarda, invece, le specie arbustive (anch'esse note come mangia-smog), abbiamo: l'Ilex, il Viburno e l'Alloro.

In alcune città industrializzate del Centro Europa, sono state "istituite", allo scopo di "abbattere lo smog", delle vere e proprie "Isole Biologiche" costituite, dalle specie vegetali sopra riportate.

Vediamo adesso, l'Effetto serra: "L'Effetto serra è quel fenomeno per il quale il calore della Radiazione solare viene intrappolato nella parte più bassa dell'Atmosfera (Troposfera) riscaldandola". Ciò comporta un vero e proprio "cambiamento climatico" con ripercussioni sulla vita nel nostro pianeta. C'è da dire che l'effetto serra è stato fondamentale, per la nascita e lo sviluppo della vita sulla terra, senza il quale, il nostro pianeta sarebbe un luogo "freddo" e "inospitale" per quasi tutte le specie, a tutt'oggi, viventi. Però, da qualche decennio, il progressivo aumentare delle temperature del "sistema" terra, sta diventando sempre più incompatibile con la sopravvivenza di un gran numero di specie, compreso l'uomo. Quindi, l'effetto serra è un fenomeno che necessita di essere costantemente monitorato e, laddove è possibile fermato.

Infatti, da studi effettuati già un ventennio fa (nel 2004) la concentrazione di anidride carbonica (CO2) in 1 kg di Atmosfera era di 377,1 ppm (ppm ovvero "parti per milione"). Nel 2024, in 1 Kg di Atmosfera, invece, sono stati riscontrati 420 milligrammi di (CO2), l'11,4% in più (42,9 ppm) rispetto a un ventennio prima. 

Ma come funziona più in dettaglio l'effetto serra? Durante le ore diurne, la radiazione solare conferisce calore al "suolo" (in senso lato) sottoforma di onde elettromagnetiche aventi, lunghezza d'onda (lambda) piccola. Questa radiazione viene "assorbita" e, durante le ore notturne viene rilasciata, questa volta con lunghezza d'onda (lambda) maggiore, verso l'alto, nella Atmosfera. Durante questo "viaggio" viene intercettata dalle nubi di alta quota che, in parte, la "assorbono" e, in parte la "respingono" (per riflessione) nuovamente, verso il basso, verso la superficie terrestre. Ciò comporta un "immagazzinamento" del calore con, conseguente innalzamento della temperatura della porzione inferiore dell'Atmosfera (Troposfera)  e di conseguenza della Biosfera. La situazione, che potrebbe essere definita "normale" (per i motivi spiegati in precedenza) diventa critica, quando nell'Atmosfera si "formano" ingenti concentrazioni di gas (definiti "gas serra") quali l'anidride carbonica (CO2) e il metano (CH4) i quali fungono da "schermo" (che si aggiunge al naturale "comportamento" delle nubi di "alta quota")  per la radiazione "notturna" in potenziale "uscita". Dunque, per limitare il progressivo innalzamento delle temperature per "schermatura", bisogna ridurre o, quantomeno limitare, le concentrazioni, nell'Atmosfera, di (CO2) e di (CH4) il cui "effetto barriera" si somma a quello naturale, svolto dalle nubi. 

Le fonti principali delle emissioni dei "gas serra" sono risalenti, in prevalenza, all'uso dei combustibili fossili e loro derivati (benzine, gasolio, ecc.).

Più nel dettaglio, l'anidride carbonica (CO2) si produce, oltre che, dall'utilizzo dei combustibili fossili (nonché da altre attività industriali) anche e, in misura maggiore di quanto si pensi, dalle emissioni gassose vulcaniche, dalla decomposizione della materia organica e, dalle stesse piante. Infatti, se durante il processo di Fotosintesi Clorofilliana, in presenza di luce solare (ma anche artificiale), le piante (con l'aiuto della clorofilla) utilizzano l'anidride carbonica (CO2) come reagente, insieme all'acqua (H2O) per formare glucosio (fondamentale per la sopravvivenza della pianta) più ossigeno (O2), durante le ore notturne si assiste al "capovolgimento" di tale processo con relativa produzione di anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O). Possiamo però dire che, nella sua totalità, tale processo (espresso dalla reazione seguente: 6CO2 + 6H2O + luce = C6H12O6 + 6O2 e prevede una preponderanza (per diversi fattori) nella produzione dell'ossigeno (O2) piuttosto che quella relativa all'anidride carbonica (CO2). 

Per quel che ci riguarda, con riferimento alle piante in grado di "sanare" o meglio "mitigare" l'inquinamento dell'aria, possiamo riconfermare, come molto efficaci, le specie arboree riportate sopra (in corrispondenza a quanto scritto per lo "smog").

Queste sono (secondo quanto riportato negli studi della Coldiretti): L'Acero riccio, la Betulla verrucosa e, il Ginko biloba (tutte con ottime capacità di assorbire anche l'anidride carbonica (CO2) nella misura di 3.000 e più Kg per anno). A seguire, abbiamo anche i Pioppi in generale, i Tigli e l'Olmo nero.

                                                  

ACERO RICCIO

               Inquinamento delle acque (incanalate e non)

Per "Inquinamento delle acque" si intende: "Quella particolare contaminazione dei corpi idrici (laghi, fiumi, mari, oceani e acque sotterranee) derivante principalmente da quelle attività antropiche che terminano il loro ciclo produttivo con, lo scarico diretto o indiretto (senza essere opportunamente pretrattate), di acque contenenti particolari particelle e sostanze chimiche, nocive per l'ambiente idrico considerato".

Normalmente, le acque, in modo superficiale e sbrigativo, vengono divise in: acque dolci e acque salate. Questa distinzione risulta essere molto riduttiva in quanto,  le acque sono suddivisibili,  anche sulla base di altre caratteristiche che, possono essere di tipo fisico (come la temperatura, la torbidità e il colore), di tipo chimico (ovvero contenuto salino, contenuto gassoso e di sostanze chimiche disciolte in esse) e infine, di tipo biologico (in base alla presenza di particolari microrganismi che ne costituiscono la "microfauna").

L'inquinamento si traduce proprio nell'alterazione delle caratteristiche sopra riportate.

Inoltre, a seconda delle Fonti di origine degli agenti inquinanti, si distinguono tre principali tipi di inquinamento:

- L'inquinamento civile: deriva dagli scarichi urbani che, arrivano nei diversi corpi idrici, senza essere opportunamente pretrattati;

- L'inquinamento industriale: costituito da sostanze chimiche di diversa composizione che, possono giungere, nel corpo idrico tramite, le acque reflue non opportunamente trattate o mediante piogge contaminate o ancora, per deposizione diretta di sostanze e particelle in sospensione;

- L'inquinamento agricolo: Questo è legato all'uso di pesticidi e fertilizzanti, ma anche ai liquami prodotti dall'industria zootecnica che, entrano facilmente, in presenza di acqua, in soluzione e, tramite gli interstizi, attraversano lo spessore del suolo, andando a riversarsi nelle acque di falda, contaminandole.

Una particolare forma di inquinamento, che interessa le acque marine, è quello causato dalle petroliere che, da sempre, ripuliscono i propri container, sversando a mare, ingenti quantitativi di petrolio. 

Un fenomeno, del quale si parla sempre più spesso, è quello dell'Eutrofizzazione delle acque. Esso è un processo, portato all'estremo, di arricchimento delle acque, di sostanze nutrienti quali il Fosforo e l'Azoto e, comporta una enorme proliferazione di alghe, causando lo squilibrio all'interno dell'intero ecosistema. Se da un lato l'apporto di sostanze nutrienti, come il Fosforo e l'Azoto è auspicabile, l'eccesso di questi (dovuto agli scarichi industriali e alla fertilizzazione selvaggia) è da ritenere, fortemente negativo, portando a considerare questi nutrienti alla stessa stregua degli Agenti inquinanti.

Abbiamo in precedenza individuato, negli scarichi di acque reflue non pretrattati, una delle più insidiose cause dell'inquinamento delle acque superficiali (fiumi, laghi e mari).

Uno dei parametri utilizzati, per valutare il carico organico inquinante (nitriti, nitrati, ecc.), è il cosiddetto BOD ovvero "Domanda Biochimica di Ossigeno". Più alto è il BOD delle acque reflue segue più alto è il carico di organismi e sostanze di derivazione organica contenuto in queste acque di scarico non trattate.

Detto ciò, dobbiamo constatare che, la capacità auto-depurante delle acque non riesce a far fronte ai grossi carichi di contaminanti presenti nelle acque reflue (non trattate), con conseguente degrado della qualità dell'acqua stessa.

Pertanto risulta necessario, trattare le acque di scarico prima che esse giungano nei fiumi, laghi o mari.

Le tecniche più utilizzate per far ciò, fanno capo a quella che è definita "Fito-depurazione" che consiste in un trattamento biologico che, utilizza determinate specie vegetali, come dei veri e propri "Filtri biologici" che rimuovono, dalle acque di scarico, nutrienti in eccesso e batteri per mezzo, di processi di filtrazione, adsorbimento e assimilazione effettuati dalle specie vegetali prescelte (per la "Fito-depurazione"). Tutto avviene all'interno di piccoli bacini artificiali, aventi l'aspetto di paludi, con presenza di piante acquatiche "macrofite igrofile" (ovvero piante che galleggiano sull'acqua o sono completamente sommerse)  dove il substrato, costituente il fondo (di questi bacini), è mantenuto costantemente saturo di materiale refluo e, in cui, l'attività fitodepurativa avviene, per opera, delle piante e soprattutto dalle comunità microbiche.

La Fito-depurazione è un processo decisamente "eco-compatibile" ma allo stesso tempo non è da considerare come un processo primario infatti, prima che le acque reflue vengano trattate in siffatto modo devono, necessariamente, essere sottoposte ad un trattamento di sedimentazione e depurazione tramite "fosse Imhoff". Inoltre, la Fito-depurazione è un sistema che può essere applicato a tutti i tipi di acque reflue, da quelle di origine domestica a quelle industriali e, agricole.

A prescindere dalle diverse tecniche utilizzate e, delle quali parleremo avanti, il processo di Fito-depurazione si avvale di determinate piante (piante palustri, ninfee, piante quasi del tutto sommerse e galleggianti) che catturano l'ossigeno contenuto nell'aria e lo convogliano giù, nelle radici e da lì nel loro substrato, dove vivono le colonie di "Batteri Aerobici" che innescano il processo di "Degradazione" con scomposizione, degli inquinanti e della sostanza organica, in sostanze inorganiche più semplici e, prontamente disponibili, per le piante.

Esistono tre tecniche principali:

- tecnica SFS-h (Subsurface Flow System-horizontal) ovvero "Sistema a flusso sommerso orizzontale che consiste nel creare bacini, riempiti con materiale inerte, dove le acque reflue, in condizioni di costante saturazione, scorrono in senso orizzontale. Le specie vegetali utilizzate per la degradazione sono "macrofite" con radici emergenti;

- tecnica SFS-v (ovvero Subsurface Flow System-vertical) dunque "Sistema a Flusso Sommerso verticale" che, utilizzano "grandi superfici forate" (con la stessa funzione dei "vagli forati") riempite con inerti, attraversati, dall'alto verso il basso e, in condizioni di saturazione alternata, dalle acque reflue. Anche in questo caso, le piante utilizzate, sono "macrofite" radicate emergenti;

-  tecnica FWS (Free Water Surface), "Sistemi a Flusso Libero" in cui le acque reflue si muovono all'interno di un bacino poco profondo che riproduce, il più possibile, le condizioni naturali di un acquitrino, di una palude con l'utilizzo di piante "idrofite" (radici nel mezzo acquoso) e "elofite" (ovvero, con radici piantate nel substrato costituente il fondo).

 

PICCOLO BACINO DI FITO-DEPURAZIONE