I “forever chemicals” accelerano e poi bloccano il ciclo del carbonio

Secondo uno studio cinese i PFAS non creano problemi solo dal punto di vista sanitario ma anche ambientale: nel lungo periodo compremettono le funzionalità dei sistemi pedologici, creando un deficit di carbonio e bloccando l’attività microbica

di Emanuele Isonio

 

I composti perfluoroalchilici (PFAS), noti come “forever chemicals” per la loro estrema persistenza ambientale, continuano a rivelare effetti inattesi sugli ecosistemi. Una ricerca condotta dalla Wuhan University of Technology aggiunge un tassello rilevante al dibattito scientifico: l’impatto di queste sostanze sul suolo non è lineare, ma segue una dinamica bifasica che potrebbe compromettere nel lungo periodo la funzionalità dei sistemi pedologici e il loro ruolo nel ciclo globale del carbonio.

La ricerca, firmata da Yulong Li e Lie Yang, si concentra su due tra i PFAS più diffusi, PFOA e PFOS, ampiamente rilevati nei suoli a livello globale. Se da tempo è noto che questi contaminanti alterano le comunità microbiche e le proprietà chimiche dei terreni, meno chiaro era il loro effetto sui processi chiave del ciclo del carbonio, in particolare sulla mineralizzazione della sostanza organica.

Sei mesi di esperimento

Per indagare il fenomeno, il team ha realizzato un esperimento controllato di incubazione della durata di 180 giorni. L’obiettivo era osservare come la presenza di PFAS influenzasse nel tempo la decomposizione del carbonio organico del suolo (SOC), un processo centrale per la fertilità e per la regolazione delle emissioni di CO₂.

I risultati mostrano una dinamica bifasica, descritta dagli stessi autori come un effetto di “priming” che cambia segno nel tempo. Nella fase iniziale (entro 30 giorni), PFOA e PFOS stimolano fortemente l’attività microbica.

Come evidenziato nello studio, “nel breve termine si è verificato un effetto di priming positivo”, con un incremento della mineralizzazione del carbonio fino al 127%.

Questo aumento è legato a un consumo accelerato del carbonio organico disciolto (DOC), la frazione più facilmente utilizzabile dai microrganismi. In altre parole, i PFAS innescano una sorta di “iperattività” biologica, che porta a un rilascio rapido di carbonio dal suolo verso l’atmosfera.

Dalla stimolazione al collasso

Ma questo effetto positivo è solo temporaneo. Già dopo 90 giorni, la tendenza si inverte. Come riportato dagli autori, “il tasso di mineralizzazione del carbonio organico è stato significativamente ridotto”, con cali tra il 58% e il 65% rispetto ai suoli non contaminati.

La causa non è una tossicità diretta sui microrganismi, bensì l’esaurimento delle risorse energetiche. Il consumo intensivo di DOC nella fase iniziale porta infatti a una carenza strutturale di carbonio disponibile. Lo studio chiarisce che questo squilibrio è alla base del collasso dell’attività microbica nel lungo periodo.

Un passaggio particolarmente significativo riguarda l’esperimento di supplementazione con glucosio: l’aggiunta di zuccheri ripristina rapidamente la respirazione microbica, dimostrando che il limite non è la presenza dei contaminanti in sé, ma la scarsità di substrati energetici. In questo senso, come sottolineano Li e Yang, “l’aggiunta di glucosio ha significativamente attenuato l’inibizione” della mineralizzazione.

Un microbioma che cambia

Oltre agli effetti sui flussi di carbonio, lo studio evidenzia profonde trasformazioni nella struttura delle comunità microbiche. L’analisi ad alta risoluzione mostra che PFOA e PFOS “hanno modificato la struttura delle comunità batteriche e fungine del suolo”, favorendo alcuni gruppi microbici a discapito di altri.

Questo rimescolamento del microbioma riflette un adattamento funzionale del suolo: le comunità si riorganizzano in risposta alla nuova disponibilità di nutrienti e alla pressione chimica dei contaminanti. Tuttavia, tale riorganizzazione non è neutrale: può ridurre la capacità complessiva del suolo di svolgere funzioni essenziali, dalla decomposizione della sostanza organica al ciclo dei nutrienti.

Effetti su clima e agricoltura

Le implicazioni sono rilevanti. Il suolo rappresenta uno dei principali serbatoi di carbonio del pianeta, e alterazioni nei suoi processi biogeochimici possono avere effetti a cascata sul clima. Un rilascio iniziale accelerato di carbonio, seguito da una riduzione della capacità di decomposizione, potrebbe modificare i bilanci di CO₂ nel medio-lungo periodo.

Sul piano agricolo, la perdita di efficienza nella mineralizzazione del carbonio organico può tradursi in una riduzione della fertilità e della resilienza dei suoli, soprattutto in contesti già sottoposti a stress.

Verso una nuova lettura dell’inquinamento da PFAS

Questo studio contribuisce a spostare l’attenzione da una visione puramente tossicologica a una prospettiva sistemica. I PFAS non agiscono solo come contaminanti persistenti, ma come fattori in grado di alterare profondamente il funzionamento degli ecosistemi.

Resta ora la sfida di verificare questi risultati in condizioni reali, attraverso studi in campo che tengano conto della complessità dei sistemi naturali. Ma il messaggio che emerge è già chiaro: i “forever chemicals” non si limitano ad accumularsi nei suoli, ne cambiano le regole di funzionamento, con effetti potenzialmente duraturi sul ciclo del carbonio e sulla stabilità degli ecosistemi terrestri.