Utilizzo dei fanghi di depurazione in agricoltura: influenza della qualità del suolo monitorata mediante parametri biologici

I fanghi di depurazione, provenienti dal trattamento dei reflui civili, sono considerati rifiuti speciali e, quindi, devono essere smaltiti tramite procedure specifiche. L’invio in discarica o l’incenerimento a scopi energetici comporta notevoli problematiche sia di tipo economico sia ambientale, quali l’utilizzo di suolo da adibire a discarica oppure l’immissione di gas serra da combustione del materiale. L’utilizzo in agricoltura dei fanghi di depurazione si presenta come valida alternativa in quanto il materiale possiede buone caratteristiche agronomiche, come l’elevato contenuto in sostanze nutritive utili alle coltivazioni oppure l’elevato contenuto di sostanza organica, in grado di migliorare le caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche dei suoli. Occorre, tuttavia, prestare particolare attenzione ai possibili aspetti negativi che può comportare lo sversamento dei fanghi, legati soprattutto alla presenza di contaminanti quali i metalli pesanti. Il presente studio ha riguardato la valutazione degli effetti indotti dall’applicazione di due dosi di fanghi di depurazione mediante il monitoraggio delle attività di alcuni tra i principali enzimi (deidrogenasi, catalasi, fosfatasi, ureasi, proteasi, arilsolfatasi e β-glucosidasi). Inoltre sono state seguite l’attività e la biodiversità della biomassa microbica ed è stato esaminato l’impatto dei materiali sulla qualità del suolo attraverso indicatori di natura biologica. La sperimentazione è stata effettuata con l’applicazione di una dose di 22,5 quintali e una di 45 quintali di fango di depurazione, confrontate con il terreno tal quale e con terreno sottoposto a una concimazione a base di urea nella dose di 120 kg/ha. Le analisi sono state eseguite a diversi stadi di incubazione: all’inizio (T0), a 21 giorni (T1), a 41 giorni (T2), a 55 giorni (T3), a 80 giorni (T4) e a 120 giorni (T5). I risultati ottenuti nel presente lavoro di tesi indicano che l’apporto dei fanghi ha causato un generale incremento delle attività enzimatiche in entrambe le tesi rispetto al controllo e alla concimazione a base di urea. Questo andamento è attribuibile alla stimolazione dell’attività biologiche del terreno indotto dall’apporto di substrato organico biodegradabile. Nel corso del tempo si è registrato un calo delle attività enzimatiche, probabilmente dovuto a uno scompenso del rapporto C/N oppure all’esaurimento dei substrati organici specifici. Tali risultati appaiono confermati sia dall’andamento del contenuto di biomassa microbica che dall’attività respiratoria specifica che, in seguito allo sversamento dei fanghi, ha suggerito un aumento dei processi respiratori per unità di carbonio legati ai processi degradativi. Anche gli indici esaminati (BIF, GMea, MP, qCO2 e attività enzimatica specifica) hanno confermato la capacità dei fanghi di stimolare l’attività biologica rispetto alle tesi di controllo. Durante la sperimentazione è stata osservata una tendenza alla diminuzione nei valori degli indici biologici, attribuibile alla stabilizzazione della sostanza organica apportata con i fanghi. L’analisi del Biolog Ecoplate ha messo in evidenza un lieve incremento della diversità microbica nelle tesi trattate con i fanghi, e l’assenza di fenomeni negativi a carico della funzionalità biologica. I risultati indicano anche che la concentrazione dei metalli pesanti dei fanghi di depurazione utilizzati nella sperimentazione, ampiamente inferiori ai limiti previsti dalla normativa concernente l’applicazione dei fanghi in agricoltura, non era tale da inibire i processi biologici del suolo. In conclusione questo lavoro ha dimostrato che i fanghi, applicati all’interno dei limiti consentiti dalla legislazione, non provocano effetti negativi sulla qualità del suolo

Biological activity and functional diversity of agricultural soil amended with sewage sludge.

The biological effects of applying sewage sludge (SS) to agricultural soil (at a low rate of 22.5, LRS, and a high rate of 45 t ha-1 dry basis, HRS) were monitored over a 120-d experimental period. The biological activity was monitored by dehydrogenase, catalase, urease, protease, alkaline phosphatase, arylsulphatase and β-glucosydase activities. Selected characteristics also included soil microbial biomass carbon (MBC) and community level physiological profiling (CLPP), indicating the microbial functional diversity of soil (catabolic potential) and assessed using Richness (R) and Shannon–Weaver (H) indexes. All the enzyme activities were strongly affected by both rates of SS applications. After a rapid increase in the early phases of the experiment, enzyme activities decreased sharply and remained almost stable during the last stages of the trial period. Microbial biomass carbon was also influenced by SS addition, however during the incubation period of 120 days, it remained at high levels only at HRS. The H index increased significantly with the increasing SS applications. Differences in the functional diversity of soil microbial communities were found. For both doses, there was an increase in biodiversity over time, reaching about 9% compared to the control