"Mentre i fertilizzanti minerali fosfatici sono fondamentali per promuovere l'agricoltura sostenibile globale e la sicurezza alimentare, abbiamo riscontrato alti livelli di metalli tossici in molti fertilizzanti in tutto il mondo", ha affermato Avner Vengosh, presidente della divisione Scienze della Terra e del Clima presso la Nicholas School of the Environment della Duke University.

"Il nostro studio ha sviluppato un nuovo metodo per identificare le fonti e gli impatti di questi metalli sull'ambiente." Tali metalli includevano cadmio, uranio, arsenico, vanadio e cromo.

L’uso di fertilizzanti minerali – sostanze sintetiche o presenti in natura con nutrienti essenziali necessari per la crescita delle piante – ha contribuito ad aumentare i raccolti sostenibili in tutto il mondo. Ma fino a poco tempo fa la sua contaminazione da metalli tossici non era stata valutata sistematicamente. Questo nuovo studio analizza i fertilizzanti fosfatici globali provenienti dai principali paesi produttori di fosfati.

"Abbiamo misurato gli isotopi dello stronzio sia nelle rocce fosfatiche che nei fertilizzanti generati da quelle rocce per mostrare come l'impronta digitale degli isotopi dei fertilizzanti corrisponda alla loro fonte originale", ha affermato Robert Hill, autore principale dello studio e Ph.D. studente alla Duke University.

Gli isotopi sono variazioni di un elemento, in questo caso lo stronzio. L'analisi chimica di ciascun fertilizzante mostra una miscela isotopica unica che corrisponde alle rocce fosfatiche da cui proviene.

"Date le variazioni degli isotopi di stronzio nelle rocce fosfatiche globali, abbiamo creato uno strumento unico per rilevare il potenziale impatto dei fertilizzanti in tutto il mondo", ha affermato Hill.

Per scoprire se gli isotopi dello stronzio sono un indicatore affidabile degli oligoelementi nei fertilizzanti in tutto il mondo, i ricercatori hanno analizzato 76 rocce fosfatiche, la principale fonte di fertilizzanti fosfatici, e 40 fertilizzanti provenienti dalle principali regioni produttrici di rocce fosfatiche, tra cui Stati Uniti occidentali, Cina, India, Nord America. Africa e Medio Oriente. I ricercatori hanno raccolto campioni da miniere, fonti commerciali e dalla Tidewater Research Station, un campo sperimentale nella Carolina del Nord. Il gruppo di ricerca ha pubblicato i suoi risultati il ​​9 maggio 2024 in Environmental Science &Technology Letters .

I metalli presenti nel suolo e nelle acque sotterranee provengono sia da fonti naturali che da fonti artificiali.

"Gli isotopi dello stronzio sono essenzialmente un'"impronta digitale" che può rivelare la contaminazione nelle falde acquifere e nel suolo di tutto il mondo", ha affermato Vengosh. Il suo gruppo di ricerca ha utilizzato anche isotopi di stronzio per tracciare la contaminazione ambientale nella lisciviazione delle discariche, nell'estrazione del carbone, nelle ceneri di carbone, nei fluidi di fracking e nelle acque sotterranee che vengono portate in superficie con l'estrazione di petrolio e gas naturale.

"L'isotopo è un proxy per identificare la fonte di contaminazione", ha detto Vengosh. "Senza questo strumento, è difficile identificare, contenere e rimediare alla contaminazione legata ai fertilizzanti."

I fertilizzanti utilizzati nello studio hanno mostrato diverse concentrazioni di oligoelementi, con livelli più elevati osservati nei fertilizzanti provenienti dagli Stati Uniti e dal Medio Oriente rispetto a quelli provenienti da Cina e India. Di conseguenza, i ricercatori concludono che i fertilizzanti fosfatici provenienti dagli Stati Uniti e dal Medio Oriente avranno un impatto maggiore sulla qualità del suolo a causa delle loro maggiori concentrazioni di uranio, cadmio e cromo rispetto ai fertilizzanti provenienti da Cina e India, che hanno concentrazioni più elevate di arsenico.