POTENTIALLY TOXIC ELEMENTS ALONG SOIL PROFILES IN AN URBAN PARK, AN AGRICULTURAL FARM, AND THE SAN VITALE PINEWOOD (RAVENNA, ITALY) ELEMENTS POTENTIELLEMENT TOXIQUES LE LONG DES PROFILS DU SOL DANS UN PARC URBAIN, UNE EXPLOITATION AGRICOLE ET DANS LA PINE

Abstract

Abstract Potentially toxic elements (PTEs) abundances in top soil and along the soil profiles from areas affected by different anthropogenic inputs were investigated.. The study area is located within the Ravenna Municipality, a complex territorial system highly affected by industrial (a large petrolchemical complex) agricultural activities. Three zones with distinct environmental features were identified: the San Vitale Pinewood affected by atmospheric deposition pollutans from the industrial complex (PW1, PW4, PW6 and PW8 soil profiles); a public garden within the Ravenna city center, mainly affected by traffic pollution (GP1 soil profile); the "Luigi Perdisa" farm located immediately northwards Ravenna was selected due to the use of fertilizers as well as atmospheric deposition (PER2 soil profile). The total concentration of PTEs (Ba, Cr, Cu, Cr, Ni, Pb, Zn) was determined by X ray fluorescence spectrometry (XRF), and the pseudo-total concentration with aqua regia digestion (AR) and ICP-OES quantification in order to evaluate the extractability of the elements. Results showed a significant increase of some PTEs (Cu, Pb, Zn) in the top soil compared to the pedological substrate. In the Ravenna urban park (GP1 station), Pb and Zn concentrations exceeded the threshold values established by current Italian laws for soils from "public, residential and private areas" (D. Lgs 152/2006). The correlation between top soil and the subsoil highlighted that some PTEs, such as Cu, Pb and Zn, are anthropogenic and they are mainly associated to the deposition of airborne pollutants, whereas other elements (Cr and Ni) are lithologenic. Key-words: heavy metals; enrichment factor; soil profiles; Pinewood San Vitale; ICP-OES;XRF Résumé Le but de cette étude est d'évaluer le taux de concentration d'éléments potentiellement toxiques (EPT) dans les horizons supérieurs et le long du profil de sols intéressés par les différents impacts anthropiques. Les études ont été conduites dans la zone qui englobe la commune de Ravenne, caractérisée par un système territorial complexe en raison de la présence d'un pôle pétrochimique mais aussi d'une agriculture très productive. Trois zones avec des impacts différents pour l'environnement ont été identifiées : la Pinède de San Vitale touchée par des dépôts atmosphériques dérivant de l'activité de l'industrie pétrolochimique (profils pédologiques PW1, PW4, PW6 et PW8) ; un jardin public qui se trouve dans le centre historique de la ville de Ravenne et qui subit une pollution due à la circulation automobile (profil pédagogique GP1). Pour finir, l'entreprise agricole "Luigi Perdisa" située immédiatement au nord-est de Ravenne a été choisie aussi bien à cause de la contamination possible par des produits chimiques utilisés en agriculture que pour les différents types de dépôts atmosphériques (profil pédologique PER2). Les études ont permis de déterminer les concentrations totales en spectrométrie de fluorescence aux rayons X (XRF) mais aussi pseudo-totales avec solubilisation dans l'eau régale (AR) de certains métaux lourds (Ba, Cr, Cu, Cr, Ni, Pb, Zn), à la suite de quoi a eu lieu la lecture en ICP-OES dans le but d'évaluer dans quelle mesure ces éléments peuvent être extraits. Les déterminations effectuées démontrent un enrichissement significatif de certains EPT (Cu, Pb, Zn) dans les horizons de surface par rapport au substrat pédologique. Riassunto Scopo di questo studio è la valutazione del grado di anomalia di elementi potenzialmente tossici (EPT) negli orizzonti superficiali e subsuperficiali di suoli soggetti a differenti iuput antropogenici. L'area di studio ha interessato il comune di Ravenna, caratterizzata da un sistema territoriale complesso per la presenza di un polo petrolchimico, ma anche soggetta ad un'attività agricola intensa ed altamente produttiva. Sono state identificate tre zone potenzialmente impattate da differenti attività antropiche: la Pineta di San Vitale interessata da deposizioni EQA -Environmental quality/Qualité de l'Environnement/Qualità ambientale, 2 (2009) 1-14 DOI: 10.6092/issn.2281-4485/3822 3 atmosferiche derivanti dall'attività dell'industria petrolchimica (profili pedologici PW1, PW4, PW6 e PW8); un giardino pubblico presente nel centro storico della città di Ravenna, interessato da inquinamento da traffico veicolare (profilo pedologico GP1); l'azienda agricola "Luigi Perdisa" collocata immediatamente a nord-est di Ravenna scelta sia per la possibile contaminazione da prodotti chimici usati in agricoltura sia per i diversi tipi di deposizioni atmosferiche (profilo pedologico PER2). Di alcuni metalli pesanti (Ba, Cr, Cu, Cr, Ni, Pb, Zn) sono state determinate sia le concentrazioni totali in spettrometria di fluorescenza a raggi X (XRF), sia quelle pseudo totali con solubilizzazione in aqua regia (AR) e successiva lettura in ICP-OES con lo scopo di valutare il livello di estraibilità di tali elementi. Le determinazioni effettuate mostrano un significativo arricchimento di alcuni EPT (Cu, Pb, Zn) negli orizzonti di suolo superficiale rispetto al substrato pedologico; nel parco urbano di Ravenna (GP1), le concentrazioni di Pb e Zn sono superiori ai limiti previsti dalla legislazione italiana (D. Lgs 152/2006) per le aree residenziali e di verde pubblico. La correlazione tra i valori di concentrazione di alcuni EPT, quali Cu, Pb e Zn, riscontrati negli orizzonti superficiali e di profondità evidenzia chiaramente la loro origine antropica per lo più dovuta a deposizioni di contaminanti presenti in atmosfera, mentre per altri elementi (Cr e Ni) la loro provenienza risulta litologenica. Parole chiave: EPT; fattore di arricchimento; profili del suolo; Pineta di San Vitale; ICP-OES; XRF