Gli isotopi del Fe per la valutazione ambientale: applicazione allo studio del suolo e delle acque della Pineta di San Vitale (Ravenna)

La determinazione delle variazioni delle abbondanze degli isotopi stabili non tradizionali ha aumentato la conoscenza sui processi di interazione tra sfere geochimiche, in particolare tra geosfera, biosfera e idrosfera. In questo rispetto è d’interesse per il presente studio il ferro, che è un elemento maggiore nella geosfera, ove partecipa attivamente a molte reazioni chimiche sia inorganiche che mediate biologicamente.
La distribuzione dei quattro isotopi stabili del ferro (54Fe, 56Fe, 57Fe, 58Fe) in natura è influenzata dai frazionamenti isotopici che avvengono durante il ciclo biogeochimico dell’elemento. La sua sistematica isotopica è un argomento relativamente nuovo in letteratura e il laboratorio dell’Università di Roma “La Sapienza” è il primo in Italia a portare avanti questi studi; quello presente risulta pertanto il primo lavoro sul territorio nazionale relativo all’applicazione ambientale degli isotopi del ferro. Oltre ad essere innovativo sul territorio italiano lo studio rappresenta una novità anche a livello mondiale, poiché in letteratura sono stati pubblicati solo due lavori, uno per i suoli e uno per le acque. Ciò è dovuto a due motivi principali: la scarsa presenza di ferro in soluzione e l’intensa interazione dell’elemento con la sostanza organica nei suoli, fattori che complicano in genere sia la scelta del metodo di studio, sia l’interpretazione dei risultati. Inoltre, proprio i metodi analitici necessari per analizzare le piccole variazioni delle proporzioni isotopiche del ferro nei campioni naturali sono stati sviluppati solo alcuni anni fa. Per questo motivo, i dati disponibili sui frazionamenti isotopici in natura sono ancora molto limitati, nonostante l'intensa attività di ricerca attuale. Infatti, i meccanismi di frazionamento che governano il comportamento degli isotopi del ferro nelle reazioni biogeochimiche sono noti solo in parte. La maggioranza dei lavori presenti in letteratura riguarda approcci sperimentali su situazioni note; i risultati ottenuti forniscono comunque le basi per la verifica della funzionalità del metodo nell’applicazione ambientale.
La “firma” isotopica del ferro di un campione di suolo o di acqua offre preziosi informazioni sui processi e trasformazioni che subisce il ferro in natura. L'obiettivo di questa tesi è pertanto quello di utilizzare gli isotopi del ferro come strumento geochimico allo scopo di stabilire i legami tra i frazionamenti isotopici osservati e i processi naturali in atto nel sito in esame. Questa inoltre si propone di segnare l’inizio per la creazione di una banca dati per l’utilizzo della sistematica del ferro come tracciante dei processi ambientali.
La scelta della Pineta di San Vitale a Ravenna come zona di studio è dovuta ai complessi e numerosi fattori, antropici e idrogeologici, a cui è soggetta l’area. Sono infatti presenti diverse potenziali fonti d’inquinamento da ferro: industriale, veicolare e agricolo. Da tempo inoltre la comunità scientifica è concentrata sul problema della morte della Pineta per determinarne le cause e stabilire eventuali interventi di risanamento. Per l’approccio ambientale sono state scelte alcune acque superficiali di canali e “bassure”, quelle di alcuni piezometri situati nella parte meridionale della Pineta e un profilo di suolo a completamento di una campionatura la più rappresentativa possibile. La scelta dell’isotopia del ferro si spiega col fatto che, pur non essendo considerato elemento inquinante dalla normativa vigente, è comunque un indicatore della salute ambientale e di molti processi chimici. Oltre ad essere un nutriente essenziale per un grande numero di organismi infatti, esercita un controllo importante sul comportamento di altri elementi presenti nell'ambiente. Inoltre il ferro è un elemento molto dinamico nel suolo, ove le sue trasformazioni, determinate dalle condizioni geochimiche e pedologiche, rappresentano fattori fondamentali nei processi di formazione ed evoluzione del terreno.