Potenzialità fitoestrattive di Odontarrhena argentea e Noccaea rotundifolia (Brassicaceae): valutazione della capacità di iperaccumulo di metalli pesanti mediante l'analisi di esemplari dell'Herbarium Pedemontanum e studio dell'attuale consistenza di alcune popolazioni piemontesi

Phytoremediation is a biological environmental remediation activity with sustainability advantages compared to traditional treatments, which has been gaining increasing attention over the years. Phytomining is a technique that involves using plants as a potential source for extracting metals for economic purposes. In both of these fields, hyperaccumulator plants can be useful—these are species capable of accumulating exceptionally high concentrations of one or more heavy metals, even up to thousands of micrograms per gram of dry weight. Herbarium collections can be used to discover new hyperaccumulator species and/or to assess intraspecific variability in hyperaccumulation, allowing for the identification of populations that can be used for phytoremediation and phytomining. This is especially true when using the non-destructive chemical analysis technique XRF (X-ray fluorescence), which preserves the integrity of the samples and their scientific value. The thesis work focused on the use of XRF analysis on samples of Odontarrhena argentea and Noccaea rotundifolia (Cruciferae) from the Herbarium Pedemontanum section of the University of Turin's herbarium, with the aim of evaluating their metal content, with particular attention to nickel. For O. argentea, filed surveys were also conducted in the areas of Balme, Monte Musiné and Monte San Giorgio (Province of Turin) to estimate the size of several exsiting populations of this regionally protected species. The potential for use in phytoremediation and phytomining projects was assessed, considering as a possible reference the area of the former chrysotile mine of Balangero and Corio, where the use of native plants from serpentine areas to support revegetation processes remains largely unexplored. The investigation used a portable XRF analyzer, model THERMO Niton XL3T GOLDD (East Greenbush, NY), to measure metal content in 62 specimens of O. argentea and 93 of N. rotundifolia from Piedmont and the Aosta Valley. The collected analytical data were examined in relation to the information on the herbarium sheet labels, correlating them with aspects such as collection location, substrate geology, collection period, and plant size. Overall, O. argentea returned an average of 2500 µg/g of nickel, with significantly higher concentrations in specimens collected in May and those from Piedmont compared to the Aosta Valley. N. rotundifolia showed an average of 102.39 µg/g of Ni, with significantly higher concentrations in plants collected on serpentine soils (average of 692.73 µg/g) and in those from the Aosta Valley compared to the provinces of Piedmont. The presence of substantial populations of O. argentea, numbering around a thousand individuals at each of the surveyed locations, suggests that these populations could serve as a source for the propagation of this nickel-hyperaccumulating species from seeds. Additionally, they could potentially be utilized in the Balangero area, which is close to the valley outlet stations of the Susa Valley and the higher altitude populations in the Lanzo Valleys (Balme), where nickel accumulation has been quantified.

La fitoestrazione è un’attività di bonifica ambientale di tipo biologico con vantaggi in termini di sostenibilità rispetto ai trattamenti tradizionali, che sta quindi ottenendo negli anni sempre più attenzione. Il phytomining è una tecnica che prevede di utilizzare le piante come possibile sorgente per l’ottenimento di metalli a scopo economico. Per entrambi questi ambiti possono diventare utili le piante iperaccumulatrici, ovvero specie in grado di accumulare tenori eccezionalmente elevati di uno o più metalli pesanti, anche dell’ordine delle migliaia di microgrammi per grammo di peso secco. Gli erbari sono strumenti utilizzabili per scoprire nuove specie iperaccumulatrici e/o saggiare la variabilità intraspecifica nell’iperaccumulo, così da individuare popolazioni utilizzabili per fitoestrazione e phytomining, in particolare grazie all’utilizzo della tecnica di analisi chimica non distruttiva XRF, che consente di preservare l’integrità dei campioni e il loro valore scientifico. Il lavoro di tesi si è concentrato sull’utilizzo dell’analisi XRF sui campioni di Odontarrhena argentea e Noccaea rotundifolia (Cruciferae) appartenenti alla sezione Herbarium Pedemontanum dell’Erbario dell’Università di Torino, finalizzato alla valutazione dei loro tenori di metalli, con attenzione principale per il nichel. Per O. argentea sono state inoltre effettuate indagini in campo, nelle zone di Balme, Monte Musiné e Monte San Giorgio (provincia di Torino) per quantificare la consistenza di alcune popolazioni attuali della specie, protetta a livello regionale. È stata così valutata la potenzialità per l’utilizzo in progetti di fitoestrazione e phytomining, considerando come possibile riferimento il territorio della ex miniera di crisotilo di Balangero e Corio, dove l’impiego di piante autoctone delle aree serpentinitiche per sostenere il processo di rivegetazione è ancora poco esplorato. L’indagine ha previsto l’utilizzo di un analizzatore portatile XRF modello THERMO Niton XL3T GOLDD (East Greenbush, NY), con il quale sono stati misurati i tenori in metalli per 62 esemplari di O. argentea e 93 di N. rotundifolia provenienti da Piemonte e Valle d’Aosta. I dati analitici raccolti sono stati esaminati in relazione alle informazioni riportate sui cartellini dei fogli d’erbario, correlandoli con aspetti quali località di raccolta, geologia del substrato, periodo di erborizzazione e dimensione della pianta. Complessivamente, O. argentea ha restituito una media complessiva di 2500 µg/g di nichel, indicando tenori significativamente maggiori per i campioni raccolti a maggio e per quelli raccolti in Piemonte rispetto alla Valle d’Aosta. N. rotundifolia ha restituito una media di 102,39 µg/g di Ni, mostrando tenori significativamente maggiori per le piante raccolte su suoli serpentinitici (media di 692,73 µg/g) e per quelli raccolti in Valle d’Aosta rispetto a quelli delle provincie piemontesi. La disponibilità di popolazioni consistenti di O. argentea, dell’ordine del migliaio di esemplari per ciascuna delle località esplorate, suggerisce che queste possano essere sorgente per la moltiplicazione di questa specie iperaccumulatrice di Ni a partire da semi e per un suo possibile utilizzo nell’area di Balangero, prossima alle stazioni dello sbocco vallivo della Valle di Susa e alle popolazioni a maggiore quota delle Valli di Lanzo (Balme) per cui l’accumulo di Ni è stato quantificato.