Nanoplastiche facilitano il trasporto del piombo attraverso la sabbia

This study examines the interaction between nanoplastics (NPs), lead (Pb), and natural porous media, evaluating the hypothesis that NPs may act as facilitating carriers for the transport of heavy metals into groundwater. Using geochemical modeling with PHREEQC, the competitive adsorption of Pb²⁺ between the sand surface and that of the NPs was analyzed. The simulations, validated with literature data, demonstrated that the partitioning of the contaminant is strongly controlled by the density of active sites and the surface chemical affinity: an increase in NP reactivity leads to the complete mobilization of plastic-associated lead, removing it from the retention of the sand matrix. The simulation results highlight how nanoplastics, especially when degraded or functionalized, represent a critical risk factor for the mobilization of inorganic pollutants, overcoming the natural geochemical barriers of aquifers. Column transport experiments have highlighted the effect of pH on the mobility of Pb²⁺ in pure quartz sand at both acidic and neutral pHs (typical of groundwater). Breakthroughs rapidly reach equilibrium at acidic pHs, as expected, and show a slowdown in Pb²⁺ transport at pH levels around neutral due to its adsorption onto the sand. It is under these latter conditions that NPs can act as carriers by adsorbing Pb²⁺ onto their surfaces, accelerating its mobility even under conditions favorable for slowing down.

Questo studio esamina l’interazione tra nanoplastiche (NPs), piombo (Pb) e mezzi porosi naturali, valutando l’ipotesi che le NPs possano agire da vettori facilitanti per il trasporto di metalli pesanti nelle acque sotterranee. Attraverso la modellazione geochimica con PHREEQC, è stato analizzato l’adsorbimento competitivo del Pb²⁺ tra la superficie della sabbia e quella delle NPs. Le simulazioni, validate con dati di letteratura, hanno dimostrato che la ripartizione del contaminante è fortemente controllata dalla densità dei siti attivi e dall’affinità chimica superficiale: un aumento della reattività delle NPs porta alla completa mobilizzazione del piombo associato alla plastica, sottraendolo alla ritenzione della matrice sabbiosa. I risultati delle simulazioni evidenziano come le nanoplastiche, specialmente se degradate o funzionalizzate, rappresentino un fattore di rischio critico per la mobilizzazione di inquinanti inorganici, superando le barriere geochimiche naturali degli acquiferi. Gli esperimenti di trasporto in colonna hanno evidenziato l’effetto del pH sulla mobilità del Pb²⁺ in sabbia di quarzo pura a pH acidi e neutri (tipici del acque di falda). Le breakthrough che raggiungono rapidamente l’equilibrio a pH acidi, come aspettato, e mostrano un rallentamento del trasporto del Pb²⁺ a pH intorno alla neutralità dovuto all’adsorbimento di questo sulla sabbia. É in queste ultime condizioni che le NPs possono agire come vettore adsorbendo il Pb²⁺ sulla loro superficie andando ad accelerare la sua mobilità anche in condizioni favorevoli per un rallentamento.