Caratteristiche dell’adsorbimento dello stronzio sui sedimenti acquatici nel Sud-Ovest della Cina

Perché questo metallo nel fango conta

Quando i metalli pesanti entrano in fiumi e laghi, non si disperdono semplicemente; molti finiscono legati al fango sul fondo. Uno di questi metalli è lo stronzio, che nel nostro organismo si comporta in modo analogo al calcio e può diventare pericoloso quando sono presenti forme radioattive. Questo studio esamina come i sedimenti di fiumi e laghi nel Sud-Ovest della Cina trattengono lo stronzio e come temperatura, chimica dell’acqua ed elementi concorrenti come il calcio determinano se quel metallo rimane bloccato nel fango o viene rilasciato di nuovo nell’acqua.

Fiumi, laghi e una rete di sicurezza invisibile

I ricercatori si sono concentrati su tre tipi di sedimenti acquatici raccolti da un fiume, un ruscello e un lago nell’area di Mianyang, nella provincia del Sichuan. Questi sedimenti fungono da rete di sicurezza invisibile: possono intrappolare stronzio disciolto dall’acqua sovrastante e dalle falde sotterranee. Il team ha misurato con cura le proprietà di base dei sedimenti, inclusa la loro alcalinità, il contenuto di materia organica e il numero di siti microscopici sulle loro superfici che possono legare particelle cariche positivamente. Questi siti superficiali, controllati in gran parte da particelle di argilla e materiale organico, determinano la capacità dei sedimenti di trattenere lo stronzio.

Come sono stati condotti gli esperimenti

Per sondare il comportamento dello stronzio, gli scienziati hanno eseguito test di laboratorio controllati noti come esperimenti di adsorbimento in batch. Hanno agitato piccole quantità di sedimento con acqua contenente diversi livelli di stronzio, quindi hanno misurato quanto metallo rimaneva nell’acqua e quanto si era trasferito nel sedimento. Hanno ripetuto le prove su un intervallo di temperature prossime a quelle naturali di fiumi e laghi e hanno aggiunto diverse quantità di sale di calcio disciolto per valutare quanto intensamente il calcio competesse con lo stronzio. Nel corso delle prove hanno monitorato attentamente le variazioni del pH dell’acqua, poiché anche piccoli spostamenti di pH possono inclinare l’equilibrio tra metalli attaccati ai sedimenti e metalli liberi nell’acqua.

Acqua più calda e fango più ricco trattengono più stronzio

I risultati hanno mostrato che l’adesione dello stronzio ai sedimenti seguiva schemi ben conosciuti usati dai chimici per descrivere come le superfici si rivestono. In termini pratici, all’aumentare della temperatura dell’acqua, il sedimento poteva trattenere più stronzio. Nell’intervallo di temperature testato, la quantità massima di stronzio che poteva aderire al sedimento è aumentata approssimativamente di 1–2 volte, a seconda del sito. Condizioni più calde hanno accelerato il moto dello stronzio disciolto e hanno facilitato il raggiungimento e l’occupazione dei siti di legame nel fango. Tra i tre siti, il sedimento lacustre, che presentava una superficie molto maggiore e più siti capaci di scambiare particelle cariche, immagazzinava la maggior quantità di stronzio per unità di peso.

Quando il calcio soppianta lo stronzio

Il calcio, un parente chimico vicino dello stronzio, si è rivelato un avversario potente. Quando i ricercatori hanno aggiunto più calcio all’acqua, i sedimenti hanno assorbito molto meno stronzio. Ai più alti livelli di calcio testati, la capacità di alcuni sedimenti di trattenere lo stronzio è diminuita quasi di venti volte. Ciò indica che lo stronzio è spesso trattenuto da forze elettrostatiche relativamente deboli che possono essere invertite quando sono presenti molti altri ioni positivi. Il gruppo ha inoltre rilevato che all’aumentare dello stronzio assorbito, l’acqua diventava leggermente più acida, suggerendo che ioni idrogeno venivano rilasciati mentre lo stronzio prendeva il posto sulle superfici dei sedimenti.

pH, efficienza di rimozione e cosa significa per la sicurezza

Anche entro l’esiguo intervallo di pH tipico delle acque naturali, l’acidità della soluzione ha fatto una differenza chiara. All’aumentare del pH iniziale negli esperimenti, da debolmente acido a debolmente alcalino, la quota di stronzio rimossa dall’acqua è aumentata, raggiungendo circa la metà del metallo rimosso nei casi più favorevoli. In ambiente reale questo significa che modesti cambiamenti nella chimica dell’acqua, come l’inquinamento che acidifica un fiume o l’afflusso di sali che aumenta i livelli di calcio, potrebbero causare il rilascio di stronzio precedentemente catturato dai sedimenti di nuovo nell’acqua. Complessivamente, lo studio mostra che i sedimenti possono agire come un importante deposito temporaneo per lo stronzio, ma la loro presa non è permanente. Conoscere come temperatura, calcio e pH alterano questo equilibrio aiuta scienziati e regolatori a prevedere meglio dove lo stronzio finirà e come progettare strategie di bonifica e protezione per acque contaminate.

Citazione: Luo, X., Zhang, D., Zhou, M. et al. Characteristics of strontium adsorption onto aquatic sediments in Southwest China. Sci Rep 16, 6948 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38190-7

Parole chiave: stronzio, sedimenti acquatici, inquinamento da metalli pesanti, qualità dell’acqua, contaminazione da radionuclidi