Le acque sotterranee nelle zone rurali del Bangladesh contengono arsenico da 10 a 100 volte la quantità di livelli di consumo sicuri, ma viene consumata come acqua potabile dai pozzi e ha portato a casi di malattie cardiache e cancro. Tracce di arsenico si consumano anche attraverso il riso, un alimento base del paese densamente popolato.

Il professor Charles Harvey e la studentessa Brittany Huhmann, sia dal Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale (CEE) del MIT, viaggiato in Bangladesh durante le stagioni di crescita 2015 e 2016 per vedere come le acque sotterranee contaminate, depositati per irrigazione, influisce sulla resa del riso.

L'arsenico è un elemento naturale che si trova in tutto il mondo, ma alcune località hanno elevate concentrazioni di arsenico nelle acque sotterranee. È il caso del Bangladesh. Mentre bere l'acqua contaminata rimane un problema critico, l'acqua arricchita di arsenico ha anche un impatto sui raccolti se utilizzata per l'irrigazione in ambienti agricoli. Harvey e Huhmann hanno portato avanti questo studio per ottenere un'ampia comprensione di come l'arsenico influisca sui raccolti di riso in tutto il Bangladesh, e la potenziale grandezza di questo evento.

"La maggior parte delle persone [nelle zone rurali del Bangladesh] fa affidamento su acque sotterranee non trattate per l'acqua potabile. Non c'è molto trattamento centralizzato dell'acqua, soprattutto nelle zone rurali, "dice Huhmann, l'autore principale di un recente articolo che descrive la ricerca del team. "Quindi la maggior parte del tempo nelle aree in cui abbiamo lavorato, ogni famiglia avrebbe il proprio pozzo da cui bere, e molti di quei pozzi contengono arsenico, Sfortunatamente, e la gente può o non può sapere."

I risultati dello studio, condotto in collaborazione con ricercatori dell'Università di Dhaka in Bangladesh, Università Cornell, e la Columbia University, sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali .

Il riso è una coltura importante in Bangladesh, ed è la principale fonte di calorie nel paese di circa 160 milioni di persone. Gli agricoltori indipendenti coltivano principalmente due tipi di riso, che vengono raccolte a ciclo stagionale. Il riso Aman viene coltivato durante la stagione dei monsoni, da giugno a metà novembre, e utilizza le precipitazioni naturali per crescere nei campi allagati. Riso Boro, d'altra parte, viene coltivato durante la siccità, stagione invernale, e necessita di irrigazione. L'acqua utilizzata per irrigare i terreni agricoli proviene da falde acquifere attraverso pozzi, infine depositando vari livelli di arsenico nel suolo.

Nel 2015, Harvey, Huhmann ei loro collaboratori hanno intrapreso uno studio di due anni per documentare l'impatto dell'arsenico sui raccolti. A differenza di studi precedenti su questo problema, i ricercatori hanno condotto il loro studio sul campo piuttosto che in ambienti controllati, come le serre. Hanno anche spiegato una miriade di altri fattori studiando il suolo da un certo numero di risaie per ottenere una comprensione più completa degli impatti dell'arsenico sulla resa del riso in tutto il Bangladesh.

"Per fare progressi reali su questo tipo di problema difficile, devi davvero lavorare nella regione per un lungo periodo, " Dice Harvey. "Brittany ha condotto il tipo di studio richiesto:accurati esperimenti controllati sul campo che coprono vaste aree e diversi anni".

Per determinare l'impatto dell'acqua contaminata sulla resa del raccolto di riso boro, Harvey, Huhmann, ei loro collaboratori hanno lavorato con 16 coltivatori di riso locali per valutare i loro campi. Le diverse posizioni hanno permesso ai ricercatori di tenere conto di una varietà di condizioni del campo e livelli di arsenico. Il team ha selezionato le risaie studiate nel distretto di Faridpur in Bangladesh a causa della loro vicinanza a pozzi noti per avere alte concentrazioni di arsenico.

"Molti agricoltori erano davvero interessati [al progetto]. Non avevano pensato al fatto che l'arsenico potesse influenzare i loro raccolti, " dice Huhmann. "Alcuni di loro avevano sentito parlare dell'arsenico e dell'acqua potabile e di quanto fosse dannoso per loro, ma la maggior parte di loro non aveva pensato all'arsenico e all'acqua per l'irrigazione o ai problemi che avrebbero potuto causare. Erano interessati a partecipare perché volevano sapere cosa stava succedendo, e potremmo dare loro maggiori informazioni sui loro raccolti, e che tipo di cose stavano influenzando i loro raccolti."

Nello studio della contaminazione del suolo, il team di ricerca ha esaminato le concentrazioni di arsenico utilizzando uno spettrometro a fluorescenza a raggi X in ciascuno dei siti di campo. Queste misurazioni hanno fornito informazioni sui livelli di accumulo di arsenico in ciascuna risaia studiata, e si sono assicurati di poter confrontare accuratamente le misurazioni tra appezzamenti di terreno con quantità maggiori e minori di accumulo di arsenico nel suolo.

"Volevamo guardare non solo a un campo e a un agricoltore, ma in molti campi e molti agricoltori. Volevamo avere questo design in cui avessimo sia i grafici di controllo che quelli di intervento, in modo da poter confrontare trame che sono il più simili possibile in tutti i modi, tranne che per il loro contenuto di arsenico, "Spiega Huhmann.

I ricercatori hanno anche pesato e registrato il raccolto di riso dalle diverse risaie e hanno scoperto che la quantità di riduzione della produzione di riso dipende dalla quantità di arsenico nel terreno.

I ricercatori sono stati anche in grado di determinare che tra il 7,4% e il 26% della resa annuale del raccolto di boro è andato perso a causa dell'arsenico nel suolo.

"È una gamma piuttosto ampia, ma questo è il primo studio che ha effettivamente svolto un lavoro su una scala che può permetterci di fare questo tipo di stima, " Huhmann dice. "La nostra speranza è che gli studi futuri possano basarsi su questo e possiamo ottenere una migliore comprensione di quali tipi di impatti l'arsenico sta avendo sulla resa del riso".

Intanto, i ricercatori hanno scoperto che scavare e sostituire i primi strati di terreno con terreno incontaminato migliora temporaneamente la resa delle colture, un'indicazione promettente per potenziali soluzioni al problema agricolo.

"Abbiamo scoperto che l'arsenico nell'acqua di irrigazione sta causando significativi effetti negativi sulle risaie in Bangladesh, " Dice Huhmann. "Questo è qualcosa a cui le persone dovrebbero prestare attenzione e dovrebbero pensare a cosa fare al riguardo".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.