Potentially Toxic Elements (PTEs) in Cultivated Soils from Lombardy (Northern Italy): Spatial Distribution, Origin, and Management Implications

This work aims to quantify the contribution of agricultural practices to diffuse pollution in cultivated soils. Two samples (the first from the top layer and the second from a depth of about 100 cm) were retrieved from about 1000 soil profiles and analyzed for their potentially toxic elements (PTEs) content (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Mn). In addition, we collected dedicated soil profiles for three specific types of land use and agronomic practice, namely vine-, cereal- and rice-growing areas. Baseline concentrations and distribution maps were produced. Statistical data treatment, coupled with the results of the dedicated soil profiles, enabled the identification of precise pollution sources and processes. In cultivated soils, PTEs contents prove to be generally well below the Italian regulatory limits, with the exception of Cu in vineyard soils, due to the long-lasting use of Cu-based pesticides. South of Milan and in other urban areas, we attribute the top soil enrichment in Cd, Cu, Pb, and Zn to industrial activities and urban settlement. Ni sporadically exceeds regulatory standards, but its association with Mn and its depth distribution point to a natural origin, mostly due to the occurrence of serpentine. The project demonstrates that although agriculture, especially in the form of vineyards and of intensive cultivation, certainly contributes to pollution, such contribution is exceeded by that deriving from industry and road traffic

Analisi del contenuto in rame ed altri metalli nei suoli agricoli lombardi - RAMET

Il progetto RAMET, realizzato in sinergia col progetto “Bilancio geochimico di elementi in tracce d'interesse ambientale nei suoli agrari" del MIUR, ha acquisito conoscenze sullo stato di contaminazione diffusa da metalli pesanti dei suoli agricoli della pianura lombarda. L’indagine effettuata ha riguardato i seguenti metalli: cadmio, rame, nichel, piombo, zinco, e manganese. Utilizzando i campioni raccolti e successivamente conservati da ERSAF durante il “progetto Carta Pedologica a scala 1:50.000” realizzato in Lombardia tra la metà degli anni ottanta e i primi anni 2000, si è proceduto a determinare il contenuto in metalli dell’orizzonte superficiale e di un orizzonte profondo (profondità circa 100 cm) di oltre 1000 profili distribuiti nell’intero territorio regionale di pianura e prima collina. Il set di dati è costituito da • 1456 campioni appartenenti all’orizzonte superficiale • 981 campioni appartenenti all’orizzonte profondo • 810 profili per i quali è disponibile l’analisi del campione superficiale e del corrispondente campione profondo. Le analisi effettuate hanno fornito un quadro conoscitivo organico e complessivo di livello regionale, dal quale si evince che: • in generale il contenuto in metalli dei suoli agricoli è ampiamente inferiore alle soglie di riferimento previste dall’attuale normativa, con l’eccezione delle aree viticole dove gli accumuli di rame possono invece raggiungere livelli molto alti; • in alcune aree, tuttavia, soprattutto a sud di Milano e dei principali centri urbani della zona pedealpina e nella pianura centro orientale, si osservano significativi fattori di arricchimento per molti metalli riconducibili alla pressione antropica; • mentre l’arricchimento dei suoli in rame, zinco, piombo e cadmio è da ricondurre a cause di origine antropica, gli elevati tenori in nichel e manganese rilevati in alcune zone sono presumibilmente da attribuire a cause naturali; • un contributo dell’agricoltura all’origine antropica dei metalli senz’altro esiste, soprattutto nelle zone viticole e a zootecnia intensiva; tuttavia gli apporti correlabili all’attività industriale e al traffico veicolare appaiono chiaramente più consistenti. Nell’ambito del progetto sono state inoltre approfondite, attraverso il campionamento e lo studio di dettaglio di profili di suolo, tre situazioni specifiche rappresentative di altrettanti sistemi agricolo-gestionali presenti in Lombardia. Nelle aree viticole dell’Oltrepò Pavese sono stati indagati i processi di accumulo e trasporto verso le acque superficiali e sotterranee dei metalli. Le evidenze progettuali hanno confermato, in coerenza con quanto già emerso in altri studi effettuati in precedenza, l’esistenza di una relazione tra contenuto in rame dei suoli vitati e livelli in tale metallo presenti nei sedimenti solidi dei corsi d’acqua della zona ed anche nelle acque di prima falda. Nella zona risicola della Lomellina, dove si va estendendo -soprattutto nelle risaie coltivate “in asciutta”- l’uso di fanghi, le indagini realizzate hanno evidenziato che si tratta di agroecosistemi dove i suoli hanno un modesto potere tampone e sono soggetti a fortissimi processi di lisciviazione e dove, quindi, l’introduzione di quantitativi rilevanti di sostanze che apportano metalli dovrebbe in ogni caso ispirarsi a principi di massima cautela e precauzione. In un’area agricola del Cremonese a zootecnica intensiva, dove ad un uso sistematico e di lunga data di reflui organici si è aggiunto negli ultimi 10 anni un consistente ricorso alla distribuzione di fanghi di depurazione urbana, si sono in effetti osservati accumuli superficiali di metalli, ma le frazioni biodisponibili, tanto nello strato superficiale come in profondità, si sono rivelate essere percentualmente molto ridotte. I risultati del progetto RAMET costituiscono una base conoscitiva di riferimento sulla contaminazione diffusa dei suoli agricoli da metalli pesanti in Lombardia ma devono essere considerati un punto di partenza per impostare un sistema di monitoraggio a lungo termine della qualità dei suoli agricoli e del territorio rurale in genere che consenta di tenerne sotto controllo l’evoluzione nel tempo. I risultati del progetto sono pubblicati nella collana Quaderni della Ricerca (volume n° 61 “Analisi del contenuto in rame e altri metalli nei suoli agricoli lombardi”)

A regional survey on heavy metals content in cultivated soils from Lombardy (Italy): results from the RAMET project.

The RAMET Project aims at: - investigating heavy metal diffuse pollution in cultivated soils; - quantifying the input and the sustainability of agricultural practices; - providing a sound basis for long term monitoring of the soil quality in Lombardy (Italy)

Pollution and edaphic factors shape bacterial community structure and functionality in historically contaminated soils

Studies about biodegradation potential in soils often refer to artificially contaminated and simplified systems, overlooking the complexity associated with contaminated sites in a real context. This work aims to provide a holistic view on microbiome assembly and functional diversity in the model site SIN Brescia-Caffaro (Italy), characterized by historical and uneven contamination by organic and inorganic compounds. Here, physical and chemical analyses and microbiota characterization were applied on one-hundred-twenty-seven soil samples to unravel the environmental factors driving bacterial community assembly and biodegradation potential in three former agricultural fields. Chemical analyses showed a patchy distribution of metals, metalloids and poly-chlorinated biphenyls (PCB) and allowed soil categorization according to depth and area of collections. Likewise, the bacterial community structure, described by molecular fingerprinting and 16S rRNA gene analyses, was significantly different according to collection site and depth. Pollutant concentrations (i.e., hexachloro-biphenyls, arsenic and mercury), nitrogen content and parameters related to soil texture were identified as main drivers of microbiota assembly, being significantly correlated to bacterial community composition. Moreover, bacteria putatively involved in the aerobic degradation of PCBs were enriched over the total bacterial community in topsoils, where the highest activity was recorded using fluorescein hydrolysis as proxy. Metataxonomic analyses revealed the presence of bacteria having metabolic pathways related to PCB degradation and tolerance to heavy metals and metalloids in the topsoil samples collected in all areas. Overall, the provided dissection of soil microbiota structure and its degradation potential in the SIN Brescia-Caffaro can contribute to target specific areas for rhizoremediation implementation. Metagenomics studies could be implemented in the future to un-derstand if specific degradative pathways are present in historically polluted sites characterized by the co -occurrence of multiple classes of contaminants

A multi-element psychosocial intervention for early psychosis (GET UP PIANO TRIAL) conducted in a catchment area of 10 million inhabitants: study protocol for a pragmatic cluster randomized controlled trial

Multi-element interventions for first-episode psychosis (FEP) are promising, but have mostly been conducted in non-epidemiologically representative samples, thereby raising the risk of underestimating the complexities involved in treating FEP in 'real-world' services