Il selenio riveste un ruolo importante nella salute dell’uomo e della fauna, inoltre presenta un’importanza simile per altri organismi come batteri e alghe (Alina Kabata-Pendias, 2007). Nell’ambiente, tuttavia, vi sono diverse preoccupazioni
Dal 1983 le dinamiche di sviluppo delle ricerche scientifiche in entrambe le malnutrizioni, deficit o eccessi, arrivano a comprendere i diversi cicli biologici (Fig.12) del selenio e le proprietà salutistiche per umani ed animali. Il selenio è largamente distribuito, sebbene in modo discontinuo, sulla superficie della crosta terrestre. In ordine di abbondanza, questo elemento rappresenta, circa, il 70iesimo per abbondanza.
La concentrazione del selenio nella crosta terrestre è compresa comunemente tra il 0.05 e 0.5 mg/kg. Tuttavia, questo quantitativo è leggermente più concentrato nelle rocce femiche (o mafiche, associazione delle parole ferro e magnesio: indica quei componenti minerali nelle rocce magnetiche che sono ricchi di composti di questi elementi) raramente eccede i 0.1 mg/kg.
Figura 12: Le diverse interazioni ambientali del selenio attraverso i geocicli (Wood, 1975).
Tuttavia, alcune rocce sedimentarie non formate in epoca vulcanica sono comunque ricche in selenio, probabilmente a causa delle normali attività atmosferiche (Alina Kabata-Pendias, 2007). Elevate concentrazioni di selenio si riscontrano in rocce del cretaceo con valori che superano i 100 mg/kg, condizioni scaturite dai gas vulcanici e dalle polveri sedimentate grazie alle piogge nell'era cretacea. Casi di spiccato rilievo (al di sopra dei 1200 mg/kg) si osservano nelle
ardesie e carboni (Fordyce F., 2005). Terreni ricchi in selenio sono diffusi negli Stati Uniti, Canada, Sud America, China e Russia (Fairweather S.J. et al., 2011) e Irlanda (Fleming, 1962). Nel 2004, Plant et al., registrò la più alta concentrazione di selenio, 6500 mg/kg nei territori cinesi, esattamente presso alcune miniere di carbone.
Nei suoi diversi stati ossidativi, fatta eccezione per la valenza -2 (predominante nei composti organici), il comportamento del Se a livello geochimico è legato a quello dello zolfo, elemento più abbondante rispetto al selenio. In quest’ambito il selenio mostra diverse proprietà, come calcofilia e siderofilia. Questi effetti, nel loro complesso comportamento geochimico, sono il risultato delle variazioni del suo stato ossidativo (Alina Kabata-Pendias, 2007). Comunemente le specie selenite (Se+4) e selenato (Se+6 ) sono le più comuni nel suolo, presentano una mancata formazione a livello geologico di composti stabili e si riscontrano sotto forma di minerali, in particolar modo quelli argillosi, e, dagli ossidi e idrossidi del ferro e del manganese. Approssimativamente in natura sono conosciuti 60 minerali comprendenti il selenio (Conor, R. 2006).
Il comportamento del selenio nel suolo, grazie alle numerose sperimentazioni passate, è caratterizzato dall’influenza dei parametri di acidità (pH) e dal potenziale redox (Eh) che ne influenzano la forma chimica del selenio nel terreno. Tuttavia, altri parametri influenti sono da ricercare nei diversi ligandi organici, suoli argillosi, ossidi e idrossidi (Alina Kabata-Pendias, 2007). La mobilitazione del selenio è influenzata direttamente dal pH. Condizioni alcaline favoriscono la conversione del selenio inorganico (Se0) in selenato (Se+6 ), mentre in condizioni acide è favorita la conversione a selenite (Se+4) assorbito dalle argille, fissata fortemente dagli idrossidi di ferro (Combs G.F., 2001). La mobilitazione e il suo contenuto nel suolo stanno ricevendo una grande attenzione dal mondo accademico, specialmente nei Paesi dove è conclamata la malnutrizione per questo minerale traccia, sia per l’alimentazione umana che animale. Un esempio attivo nel migliorare le condizioni di salute è stato condotto in Finlandia nel 1984. E’ il programma di incremento delle concentrazioni nel suolo tramite
mg/kg con picchi di 15 mg/kg migliorandone la frazione solubile dopo 3 mesi dalla fertilizzazione (Vuori et al., 1994).
Il selenio è naturalmente emesso nell’atmosfera terrestre tramite dei composti alchilici (dimetil selenide e dimetil diselenide). Questi composti sono rilasciati principalmente dall’evaporazione delle acque marine, dalle eruzioni vulcaniche e dalle emissioni industriali, inoltre si riscontrano emissioni anche dal suolo, liquami e sedimenti come risultato delle attività fungine o microbiche. La concentrazione media del selenio nell’aria è di 0,2 ng/m3 di aria, ma il valore può raggiungere livelli di 4.0 ng/m3 se ci si trova in territori inquinati (Reimann e Cariat., 1998). Anche la flora influenza l’emissione del selenio nell’atmosfera, tanto che Terry e Zayed (1994), riportano le attività di colture specifiche di riso che possono rilasciare circa 1500μg Se/kg al giorno su base del peso secco. Nelle acque il selenio è presente in basse concentrazioni, di solito al di sotto di 1 μg/l per le acque potabili. Nelle acque marine si riscontrano livelli fino a 10 volte inferiori, invece, presso le rive di fiumi il cui percorso avviene presso territori selenio ferrosi, le concentrazioni di selenio risultano elevate, al di sopra di 1000 μg/l (Elkin, 1980).
Per quel che concerne il mondo vegetale, il contenuto di selenio per molte piante è correlato linearmente alla presenza del selenio nel suolo. Sebbene non venga considerato un nutriente essenziale per le piante (Terry et al., 2000), la privazione del selenio nelle colture porta ad un calo nello sviluppo delle piantagioni come: riso (Zhou, 1990) e grano (Peng et al., 2000).
Nel mondo si riscontrano vegetali con bassi contenuti di selenio, circa 25 μg/kg, eccedendo oltre i 100 μg/kg e raramente con livelli ben al di sopra dei 1000 μg/mg (Alina Kabata-Pendias, 2007). Questi variazioni dipendono da diversi fattori come il clima, parametri del suolo e capacità di accumulare selenio negli apparati vegetativi. L’umidità del suolo in condizioni di basse precipitazioni e bassa lisciviazione del suolo determina una maggiore disponibilità del selenio per le piante. Ciò significa che la disponibilità del Se nel suolo può essere influenzata da una gestione idrica con procedure come l'irrigazione, aerazione, calcinazione
Quando presente in forma solubile, il selenio è rapidamente assorbito, sebbene ci siano differenze anche molto pronunciate tra le varie specie vegetali (Ellis e Salt, 2003) (Tab. 9).
Tabella 9: Differenti contenuti di selenio in diverse specie vegetali, valori espressi in μg/kg
(ATSDR, 2002b).
Il contenuto di selenio nelle colture alimentari è importante per comprendere l’apporto nel livello nutrizionale, aspetto che sta ricevendo una attenzione sempre maggiore nella catena alimentare delle diverse nazioni nel mondo (Tab. 10).
Tabella 10: Livelli di selenio negli alimenti di diversi Paesi, valori espressi in μg/kg (Conor, R.
2006).
contengono più di 2 mg Se/kg (peso secco) se prodotti in USA, rispetto agli 0,11 mg Se/kg (peso secco) se prodotti in Nuova Zelanda e solo 0,005 mg Se/kg (peso secco) se prodotti in Cina (provincia dello Shaanxi) (Combs, 1986a). Ironicamente, su scala mondiale, le colture con il più basso e più alto contenuto di selenio si trovano in Cina, rispettivamente nelle provincie dello Shaanxi/ Sichuan e Hubei. Come per la fertilizzazione al selenio attuata nel 1984 in Finlandia, Gumpta e Gumpta, (2000) riportano una sperimentazione dove l’aggiunta di selenio nel suolo (10 g/ettaro) incrementa il contenuto del minerale traccia in orzo e avena rispettivamente: da 19 a 260 μg/kg ; da 32 a 440 μg/kg. In generale la concentrazione media di selenio nei grani è elevata nei territori a clima arido e in quelli con climi umidi.