Rimobilizzazione di microfibre sintetiche in ambienti acquatici poco profondi

La contaminazione da microplastica (MP) negli ambienti acquatici è diventata oggetto di crescente preoccupazione a livello globale, poiché la presenza diffusa di queste particelle in acque marine e dolci costituisce una significativa minaccia per gli ecosistemi acquatici e la salute umana (Andrady, 2011; Magester et al., 2021). La comprensione dei quantitativi di plastica intrappolati negli alvei fluviali o trasferiti dai fiumi al mare richiede la caratterizzazione chimico fisica delle MP e la conoscenza dei meccanismi di trasporto, deposizione e risospensione in acqua di queste particelle. Fra le numerose tipologie di MP le microfibre sintetiche (MF) costituiscono un caso di particolare interesse. Numerosi studi rivelano che le MF, derivanti principalmente dalle acque di scarico industriali e domestiche (Becucci et al., 2022; Magni et al., 2019) o dalla degradazione di reti da pesca (Liotta et al., 2024) siano la tipologia di MP più abbondante sia nelle acque interne (Ghinassi et al., 2023) che in quelle salate (Cofano et al., 2023; Olivieri et al., 2022). La forma allungata di queste particelle conferisce loro una mobilità lungo la colonna d’acqua differente dalle altre MP, modificandone in maniera significativa la velocità di sedimentazione sia in condizioni di acqua pulita (Francalanci et al., 2021) sia in presenza di sedimenti sospesi (Mancini et al., 2023). Inoltre, le MF sono considerate più pericolose per la salute degli organismi acquatici rispetto ad altre forme di MP (Priya et al., 2023; Qualhato et al., 2023), poiché si ritiene che siano capaci di alterarne i processi di crescita (Siddiqui et al., 2023). Nonostante l’importanza rivestita da questa categoria di particelle sintetiche, i meccanismi che ne influenzano il trasporto all’interno dei sistemi acquatici rimangono, ad oggi, ancora poco chiari. Se da un lato risulta difficile correlare il comportamento delle MF al variare delle condizioni al contorno di campo, dall’altro la modellazione matematica del loro comportamento risulta altrettanto incerta, principalmente a causa della flessibilità che ne modifica fortemente la forma anche in presenza di minima turbolenza (Engdahl, 2018). In quest’ottica la sperimentazione di laboratorio risulta quanto mai utile per studiare la dipendenza di quei processi (e.g. sedimentazione, risospensione, aggregazione) che risentono contemporaneamente dell’influenza di più parametri (e.g. forma, dimensione e densità delle particelle, idrodinamica, processi biologici). Nel presente lavoro, con l'obiettivo di fornire ulteriori conoscenze sulla mobilità delle MF negli ecosistemi acquatici poco profondi (e.g. lagune, ambienti intertidali, zone umide), è stato studiato il processo di risospensione delle MF applicando i principi della Oscillating Grid Turbulence (OGT), esaminando gli effetti dei principali parametri come la velocità di taglio, la lunghezza e il diametro delle fibre, il tipo di polimero e le caratteristiche del sedimento. ENGLISH VERSION Microplastic (MP) contamination in aquatic environments has become a growing global concern, as the widespread presence of these particles in both marine and freshwater systems poses a significant threat to aquatic ecosystems and human health (Andrady, 2011; Magester et al., 2021). Understanding the amount of plastic trapped in riverbeds or transferred from rivers to the sea requires both the physical and chemical characterization of MPs and a thorough knowledge of their transport, deposition, and resuspension mechanisms in water. Among the many types of MP, synthetic microfibers (MF) represent a particularly interesting case. Numerous studies show that MF—mainly originating from industrial and domestic wastewater discharges (Becucci et al., 2022; Magni et al., 2019) or from the degradation of fishing nets (Liotta et al., 2024)—are the most abundant type of MP found in both freshwater (Ghinassi et al., 2023) and saltwater environments (Cofano et al., 2023; Olivieri et al., 2022). The elongated shape of these particles gives them mobility in the water column that differs from other MPs, significantly affecting their settling velocity both in clean water conditions (Francalanci et al., 2021) and in the presence of suspended sediments (Mancini et al., 2023). Moreover, MF are considered more harmful to the health of aquatic organisms than other forms of MP (Priya et al., 2023; Qualhato et al., 2023), as they are believed to interfere with growth processes (Siddiqui et al., 2023). Despite the importance of this category of synthetic particles, the mechanisms that govern their transport within aquatic systems remain poorly understood. On one hand, it is difficult to correlate MF behavior with varying field boundary conditions; on the other hand, mathematical modeling of their behavior is equally uncertain, primarily due to the flexibility of these particles, which significantly alters their shape even under minimal turbulence (Engdahl, 2018). In this context, laboratory experimentation proves to be particularly useful in studying the dependence of processes (e.g., settling, resuspension, aggregation) that are simultaneously influenced by multiple parameters (e.g., particle shape, size, and density, hydrodynamics, biological processes). In the present study, aimed at providing further insight into the mobility of MF in shallow aquatic ecosystems (e.g., lagoons, intertidal areas, wetlands), the resuspension process of MF was investigated by applying the principles of Oscillating Grid Turbulence (OGT). The study examined the effects of key parameters such as shear velocity, fiber length and diameter, polymer type, and sediment characteristics.