Emilia-Romagna
Suolo Contenuto di metalli nel suolo
Commento

La conoscenza della concentrazione e distribuzione geografica dei metalli pesanti nel suolo è migliorata negli ultimi anni a livello regionale: una fonte di informazioni, limitatamente all’orizzonte superficiale (0-30 cm) dei suoli, è presente negli archivi provinciali di Arpae Emilia-Romagna (tabella 1). Nella tabella, aggiornata al 2003, sono presentati i dati disponibili per le province emiliane, di Ravenna e di Forlì-Cesena. Le analisi sono state eseguite con il metodo dell’attacco in acqua regia rappresentativo del contenuto pseudototale.
A partire dal 2005, dapprima con uno studio sperimentale nel Foglio 181 “PARMA”, la Regione ha attivato il Progetto “Carta Pedogeochimica della pianura emiliano-romagnola”, che è stato a tutt’oggi completato relativamente a 8 metalli (Cr, Ni, Zn, Cu, Pb, Sn, As, V). Per la realizzazione della cartografia sono stati prodotti e analizzati 1.534 campioni complessivi, tra profondi e superficiali. Le analisi sono state eseguite con il metodo della fluorescenza ai raggi X (rappresentativo del contenuto totale) per Cr, Cu, Ni, Pb, Zn, V per tutti i campioni. Per i soli campioni superficiali a questa determinazione è stata associata l’analisi con il metodo dell’attacco con acqua regia (UNI/EN 13346 - Metodo C) e lettura ICP-MS (Mass Spectroscopy) secondo la metodica EPA 6020. Per 100 campioni di questi, nell’area parmense, è stato utilizzato il metodo ME-MS41, che consiste nell’attacco in acqua regia, riscaldamento in fornetto a grafite e lettura ICP-MS, e i campioni sono stati analizzati presso il laboratorio ALS CHEMEX di Vancouver che, all’epoca delle analisi, non era accreditato agli standard EPA, ma era accreditato ISO9001. Per circa 660 campioni superficiali sono stati determinati anche As, Cd, Sn e V.



Valore di fondo naturale di Cr, Ni, Zn, Cu, Pb, V
Per questi metalli non è fornito un unico valore a scala regionale, ma valori diversi a seconda degli ambiti geografici identificati in base ai fattori che principalmente influenzano il contenuto naturale nei suoli, ovvero provenienza del parent material (roccia o sedimenti in cui si forma il suolo), tessitura e grado evolutivo.
Cromo (figura 1) e nichel (figura 2): il fattore genetico determinante, nei suoli a basso e moderato grado evolutivo, è la provenienza del parent material e questo motiva la presenza di elevate concentrazioni nei suoli dei bacini idrografici con rocce ultrafemiche (Trebbia, Nure, Taro, Po e Arda, seppure con tipologie mineralogiche diverse), con valori spesso superiori ai limiti di legge in modo significativo (particolarmente nei settori piacentino, parmense e in gran parte della provincia di Ferrara). Nei suoli a elevato grado evolutivo, localizzati nel margine appenninico, il segnale di provenienza si perde a seguito dell’impoverimento dei minerali contenenti i metalli di interesse.
Zinco: i fattori genetici determinanti sono la tessitura del suolo e, secondariamente, la provenienza del parent material; l’arricchimento in zinco nei sedimenti del Fiume Po è verosimilmente legato a un tipo di argille di derivazione ofiolitica, arricchite di questo metallo. Le concentrazioni sono infatti significativamente inferiori nei suoli a tessitura grossolana e aumentano all’aumentare del contenuto in argilla, ma il limite di legge viene superato solo in alcune aree del vecchio delta del Po in provincia di Ferrara, corrispondenti ai suoli delle aree inter-distributrici. Nei suoli a elevato grado evolutivo, localizzati nel margine appenninico, si rileva un leggero impoverimento indipendentemente dalla tessitura. Anche in questi suoli il contenuto naturale è sempre al di sotto del limite di legge.
Rame: il rame non mostra di avere un fattore genetico nettamente dominante, che ne influenza il contenuto nei suoli; il fattore più significativo è il livello evolutivo del suolo, anche se con grado trascurabile, tanto che si è scelto di non delineare nella carta ambiti particolarmente arricchiti o impoveriti. Il contenuto naturale è sempre al di sotto del limite di legge.
Piombo: il fattore genetico determinante per il piombo è noto essere la provenienza del sedimento che origina il suolo (Segatta G., Genthe W., 2008), ma la tipologia di rocce che ne influenza il contenuto è praticamente assente in Emilia-Romagna e, quindi, non sono delineati dalla carta ambiti particolarmente arricchiti o impoveriti e la concentrazione risulta pressoché uniforme per l’area finora indagata. Il contenuto naturale è sempre al di sotto del limite di legge.
Vanadio: il fattore genetico dominante per il vanadio è la tessitura; fattori secondari sono il contenuto di sostanza organica e la provenienza del sedimento che origina il suolo con un ordine di importanza non ancora ben chiarito sebbene entrambi siano noti in letteratura. In Emilia-Romagna il contenuto di fondo naturale è prevalentemente al di sopra del limite di legge.

Anomalie geochimiche
Come è stato detto in precedenza, l’andamento generale dell’arricchimento superficiale dei singoli punti dà indicazioni sullo stato di salute dei suoli sui metalli di interesse.
Cromo e nichel: a fronte di un elevato contenuto naturale, non si segnala uno stato di contaminazione diffusa per questi metalli. L’Indice di Geoaccumulo rimane nell’ambito dello stato di non contaminazione per la maggior parte dei siti indagati e, anche laddove aumenta, spesso si tratta di arricchimenti naturali legati alla diversa provenienza del parent material o alla tessitura contrastante degli orizzonti superficiali rispetto a quelli profondi.
Zinco: per lo zinco, a fronte di un contenuto di fondo naturale basso, ci sono segnali di scarsa contaminazione sparsi tra le varie province.
Rame: il rame mostra, a fronte di un contenuto di fondo naturale basso, uno stato di moderata contaminazione diffusa, particolarmente accentuato nelle province di Modena, Reggio Emilia e Ravenna; la provincia di Ferrara mostra gli arricchimenti più significativi ai limiti della fascia costiera. Il segnale è comunque diffuso nella pianura emiliano-romagnola e probabilmente legato alla gestione agricola.
Piombo: il piombo mostra, a fronte di un contenuto di fondo naturale basso, un segnale di scarsa contaminazione, diffuso in modo uniforme un po’ su tutto il territorio regionale considerato.
Relativamente allo stato di salute dei suoli, le carte delle anomalie geochimiche di cromo, rame, zinco, piombo e nichel segnalano, complessivamente, una situazione non particolarmente compromessa per i metalli in questione, a parte per il rame, per il quale la gestione agricola ordinaria sembra aver influito più marcatamente.
Vanadio: il vanadio mostra, a fronte di un contenuto di fondo naturale piuttosto elevato, un segnale di scarsa contaminazione, concentrato prevalentemente nella fascia costiera delle province di Ravenna e Ferrara, dove però sono presenti anche suoli con contrasto tessiturale tra il topsoil e il subsoil di origine genetica che origina "false" anomalie geochimiche di origine prevalentemente naturale.

Valore di fondo naturale-antropico

L’integrazione e il confronto delle informazioni descritte precedentemente con quelle presenti nelle Carte del fondo naturale-antropico, per quanto queste siano elaborate con dati ottenuti con un diverso metodo analitico, oltre a trovare sovente conferma della distribuzione areale, contribuiscono a individuarne la causa.
Cromo (figura 3) e nichel (figura 4)  superano il limite di legge nelle aree di pertinenza del Po e nella provincia di Piacenza (nelle conoidi del Trebbia e del Nure), confermando l’andamento del contenuto naturale e il fatto che le anomalie geochimiche non segnalano fenomeni di contaminazione. Il rame risulta arricchito in superficie nelle stesse aree in cui il contenuto di fondo naturale-antropico supera il limite di legge, ovvero nelle province di Reggio, Modena, parte della provincia di Ravenna e nell’area della piana a meandri del Po, tra Reggio e Parma. Lo zinco presenta un diffuso leggero arricchimento, che però non comporta, se non molto localmente (pianura reggiana), il superamento del limite di legge per quanto riguarda il contenuto di Fondo naturale-antropico. Il piombo, pur essendo arricchito in superficie, non presenta, in pianura, aree con valori superiori al limite di legge.
Per quanto riguarda arsenico (figura 5) non è attualmente possibile effettuare il confronto con dati profondi, ma sostanzialmente presenta valori oltre il limite di legge solo in un piccolo areale nella provincia di Ferrara, e il contributo antropico nell'orizzonte superficiale è prevalente legato all’uso, sebbene pregresso, di fitofarmaci. Per il vanadio, di cui nel 2015 è stata redatta la Carta del fondo naturale, il confronto tra l'andamento del contenuto naturale e quello naturale antropico mostra delle leggere differenze; queste sembrano legate, in parte, al maggiore contenuto di sostanza organica nell'orizzonte superficiale dei suoli e, in parte, alle forti differenze di determinazione tra il metodo analitico XRF e quello con estrazione in acqua regia, che fanno ricadere le medesime aree in classi diverse di concentrazione.

I dati riguardanti gli orizzonti superficiali dei suoli della pianura emiliano-romagnola, prodotti nell’ambito del progetto regionale “Cartografia Pedogeochimica” (tabella 2), sostanzialmente confermano il trend individuato dai dati Arpa storici (tabella 1). A parte cadmio e piombo, i valori massimi superano per tutti i metalli il limite di legge; i valori corrispondenti al 75° percentile sono invece al di sotto di esso, tranne rari casi.
Lo stagno merita un discorso a parte (tabella 3), in quanto a livello regionale su 616 dati il 95,13% supera il limite presente nel DLgs 152/2006, successivamente modificato con la recente Legge 116 del 11/08/20141. In Emilia-Romagna la presenza di stagno nei suoli, in particolare negli orizzonti superficiali, è dovuta alla deposizione atmosferica o, in modo associato, all’uso di alcuni fitofarmaci, in particolare gli organo-stannici utilizzati come fungicidi nella barbabietola da zucchero o come acaricidi per gli alberi da frutta; essendo stati revocati da diversi anni, la concentrazione negli orizzonti superficiali è dovuta a un utilizzo passato e, infatti, osservando l’andamento della concentrazione superficiale nella “Carta del contenuto naturale-antropico dello stagno”, si vede come le province maggiormente interessate da valori alti siano quelle che storicamente hanno avuto la maggiore diffusione di coltivazioni di barbabietola da zucchero, ovvero Ferrara, Ravenna e, in parte, Bologna e Modena.
Nei suoli regionali non si prevedono anomalie legate alla provenienza del parent material, poiché non sono presenti in regione bacini idrografici da cui provengono i sedimenti alluvionali, con rocce contenti minerali di stagno: scarsissimi sono i dati relativi agli orizzonti profondi, quindi non sono possibili valutazioni sull’entità dell’arricchimento superficiale, che sicuramente c’è stato, come si desume confrontando i dati con quelli di altre regioni limitrofe (Veneto, Piemonte).

 

 [1] Con Legge 116 del 11/08/2014 Allegato "Modificazioni apportate in sede di conversione al Decreto Legge 24 giungo 2014 n. 91" il limite di legge per lo stagno è sostituito dal limite, di ugual valore, per l'insieme dei composti organo-stannici

 

NOME DELL'INDICATORE

Contenuto di metalli e metalloidi nel suolo (Cr, Ni, Zn, Cu, Pb, Sn, As, V)

DPSIR

S

UNITÀ DI MISURA

Milligrammi/chilogrammo

FONTE

Regione Emilia-Romagna

COPERTURA SPAZIALE DATI

Regione

COPERTURA TEMPORALE DATI

2016

LIVELLO DI DETTAGLIO GEOGRAFICO

Provincia

AGGIORNAMENTO DATI

RIFERIMENTI NORMATIVI

DLgs 99/92, DLgs 22/97-DIM 27 luglio 1984, DLgs 152/06 e s.m.i., DM 161/2012, DGR 2773/2004 e s.m.i., DGR 297/2009

AREE TEMATICHE INTERESSATE

METODI DI ELABORAZIONE DATI

Statistica descrittiva; geostatistica

Altri metadati
Descrizione

Nel suolo, dal punto di vista chimico, oltre ai macroelementi fondamentali per la crescita dei vegetali, sono presenti altri elementi in concentrazioni trascurabili (elementi in traccia); alcuni di loro, con peso atomico superiore a 55, sono chiamati “metalli pesanti”. La loro presenza in termini di apporti naturali può derivare dalla disgregazione del materiale originario del suolo (rocce) sommata ai processi pedogenetici, mentre gli apporti antropici sono principalmente legati all’uso di:
• fertilizzanti chimici,
• distribuzione di fitofarmaci,
• acque di irrigazione,
• distribuzione dei reflui organici (zootecnici, fanghi di depurazione, compost e ammendanti),
• residui della combustione del carbone e dei prodotti petroliferi,
• o derivanti dal fall out atmosferico dovuto a vari fonti (emissioni auto, emissioni industriali).
L'accumulo in quantità significative nei suoli, anche per quelli non identificati come cangerogeni, è potenzialmente tossico sia per le piante, sia per l’uomo e gli altri utilizzatori primari e secondari. La potenziale pericolosità dei metalli nei suoli deriva principalmente dalla loro capacità di venire adsorbiti dalle radici delle piante ed entrare quindi nella catena alimentare; tale caratteristica varia al variare delle condizioni chimiche del suolo. Non è da trascurare poi la trasmissione dei metalli maggiormente mobili dai suoli alle acque delle falde superficiali.
Per tali ragioni, associate alla lunga persistenza che reitera la loro azione nel tempo, i metalli rappresentano una delle principali fonti di contaminazione sia diffusa, che localizzata, alla quale si deve far fronte nelle azioni di protezione del suolo.

Scopo

Conoscere la concentrazione dei metalli nei suoli e la loro distribuzione geografica è una conseguenza dettata da diverse normative legate sia all’uso dei fanghi di depurazione urbana (DLgs 99/92), che del compost (DLgs 22/97) nelle aree agricole, nonché dal DLgs 152/06 relativamente ai siti inquinati; dall’agosto 2017 è inoltre entrato in vigore il DPR 120/2017 che semplifica e disciplina la gestione delle terre e rocce da scavo.
Quest’ultimi due decreti, in particolare, introducono il concetto di valore di fondo come valore che quantifica il contenuto naturale e/o naturale-antropico di alcuni elementi nei suoli, sulla base del quale si determina lo stato di contaminazione; questo valore può divenire, quindi, sostitutivo del valore limite tabellare. In particolar modo il DPR 120/2017 definisce un “ambito territoriale con fondo naturale” come un territorio geograficamente individuabile in cui per fenomeni naturali legati alla pedogenesi o alla litologia si riscontrano valori superiori alle concentrazioni soglia di contaminazione, rimandando così alla necessità di avere una visualizzazione cartografica dello stesso.


Dal punto di vista della protezione ambientale, il valore di fondo garantisce una maggiore rappresentatività territoriale rispetto al concetto di “bianco”, in quanto deriva da una trattazione statistica di una popolazione di dati relativa ad un’area omogenea dal punto di vista pedologico: la norma ISO/DIS 19258, 2005 “Soil Quality-Guidance on the determination of background values” suggerisce come valore il 90° percentile, dopo aver rimosso gli eventuali valori anomali e verificato la distribuzione dei dati; attualmente è spesso utilizzato anche il 95° percentile (Veneto e Piemonte). Sempre in accordo con la medesima norma, si ritiene che il valore del fondo naturale nei suoli, salvo particolari usi, sia rappresentato dalla concentrazione dei metalli a 90-140 cm, mentre il valore di fondo naturale-antropico sia quello riferito alla concentrazione dei metalli a 20-30 cm di profondità o, comunque, entro l’orizzonte lavorato (Ap) nei suoli agricoli.
Il contenuto naturale (o pedogeochimico) è determinato dalle caratteristiche dei suoli e da dotazioni naturali delle rocce, che forniscono il materiale di partenza (ad esempio le rocce ultramafiche per Cromo e Nichel). Il contenuto naturale-antropico è dovuto sia ai fattori citati in precedenza, che alle pratiche legate all’uso del suolo e alle deposizioni atmosferiche (fall out). La Regione Emilia-Romagna ha elaborato una serie di cartografie nell’ambito del progetto “Cartografia Pedogeochimica” in essere dal 2005 al 2013 per la rappresentazione a scala 1:250.000 del contenuto di metalli pesanti nei suoli ad uso agricolo. In accordo con lo standard ISO 19258 sono state redatte a tale scopo tre cartografie:
1) la “Carta del Fondo Naturale” di Cr, Ni, Zn, Cu, Pb, V (seconda edizione, 2016) elaborata sulla base della carta dei suoli, che rappresenta la distribuzione areale della concentrazione dei metalli nell’orizzonte profondo dei suoli agricoli (profondità di campionamento 90-140 cm);
2) la “Carta delle anomalie geochimiche” di Cr, Ni, Zn, Cu, Pb e V (seconda edizione, 2016) che permette la valutazione qualitativa di eventuali fenomeni di contaminazione diffusa o puntuale fornita dal confronto, nello stesso sito, dei dati determinati alle due profondità (20-30 e 90-140), attraverso l’Indice di Geoaccumulo di Mueller (1979), il quale fornisce uno schema classificativo che ne definisce “lo stato di salute”; l’andamento generale dei siti descrive a sua volta lo stato dell’areale;
3)  la “Carta del Fondo naturale-antropico” di Cr, Ni, Zn, Cu, Pb, Sn, As e V (2013), elaborata su base geostatistica, che rappresenta la distribuzione areale della concentrazione dei metalli nell’orizzonte lavorato dei suoli agricoli (profondità di campionamento 20-30 cm).

Box1: Carta delle anomalie geochimiche (Cr, Ni, Zn, Cu, Pb)

Box 2: Carta del contenuto naturale-antropico (Cr, Ni, Zn, Cu, Pb, Sn, As, V)