RENDICONTI Società /t..U..n .. di Mlner.. /o"l.. e PeIT%Vi", J8 12): pp. 803-816

ComunIcazIone presentata alla Riunione della SJMP In Abano (Padova) Il 3 giugno 1982

DISTRIBUZIONE E CIRCOLAZIONEDEGLI ELEMENTI IN TRACCIA NEI SUOLI

STUDIO DI UNA ZONA AGRICOLA DEL CHIANTI

CLAUDIO BINI

Istituto di Geopedologia e Geologi! Applicata della Facoltà di Agraria,Piauale Cascine 15, 50144 Firenze

MARIO DAll'AGLIO, ROBERTO GRAGNANI, VINCENZO PAPAGNI

ENEA· Laboratorio Geochimica Ambientale· PAS·SCAMB . C.R.E. Casaccia· c.P. 2400 Roma

RIASSUNTO. _ TI'1l l'istituto di Ceopodologia eGeologia Applicata della Facoltà di Agraria del·l'Università di Firenze ed il Laboratorio di Geo­chimica Ambientale dell'ENEA è stata intrapresauna collaborazione scientifica con lo scopo di pro­grammare ed auuare un progetto di rice.rca sulladistribuzione degli e1emenli in traccia nei suoliitaliani, con la specifica finaliuazione alla prote·zione ambientale ed agli studi pedogenetici.

In questa sede vengono presentati e discussi irisultati ottenuti nella prima fase della collabora·zione che ha riguardato lo studio della disnibuzionedegli elementi Fe, Mn, Pb, Zn, Cu, Cd, Ni, Co,Cr e V e delle caratteristiche pedologiche e chimico­fisiche in alcuni profili di suoli di una zona agricoladel Chianti. Sono stati presi in esame sia profilidi suoli .. indisturbati • (bosco), che suoli coltivati.

Al fine di ottenere un quadro generale, anche seforzatamente incompleto, dell'area studiata, sonostati esaminati campioni di acque superficiali e sedi­menti del torrente Virginio e del fiume Pesa, nonchècinque profili pedologici compleli.

Alcuni elementi, quali Fe e Mn, e subordinata·mente Ni e Cr, mostrano un aumento di tenorepassando dalla superficie all'orizzonte B. Aliti e1e·menti come ClI, Zn, Cd e Pb, che sono contenutiin concentrazioni considerevoli in prodotti impie­gati in agricoltura (anlicrillogamici e fertilizzanti)o provenienti da contaminazione atmosferica, ma­suano in genere tenori decrescenti dall'alto versoil basso.

ABSTRACT. - A joint research program dealingwith the study of trace. element distribution initalian sails, specifically focused on evironmentaland pedogenetic purpose, has been undertakenbetween Ihe Geopedology and Anolied GeologyInSlitute of Agricultural $ciences of Florence Uni·versity and the ENEA's Environmental GeochemistryLaboratory.

In the paper the results obtained on the di·stribUlion of Fe, Mn, Pb, Zn, Cu, Cd, Ni, Co.Cr and V and on pedological features of five soilprofiles from the Chianti area (Florence, Italy) arepresented and discusse<!.

Soil studied are ftom undisturbed area .(forest)as well as from agricultural areas,

Water and stream sediment samples from Viroginio creek and Pesa River have been alsa collectedand analyzed in arder to gather informalion aboutthe geochemical background values of the traceelements taken into account,

In (he forest sai! Fe and Mn, and partially Niand Cr, show an increasing content from the surfacelO the B horizon. Cu, Zn and Cd, which arecontained in relevant amount in pesriddes andfertilizers, show higher conteni in cultivated soilswith respect lO undisturbed sail and, in generaI,increasing content from B horizon to the surface.

I. Introduzione

Le ricerche sulla distribuzione e circola.zione degli elementi in traccia nell'ambientehanno visto nell'ultimo decennio una straor·dinaria crescita di interesse da parte di di­scipline diverse e con finalità diverse, dallostudio della contaminazione ambientale allericerche tossicologiche e nutrizionali.

I risultati di tutte queste complesse ed ar­ricolate ricerche permettono di avere un qua­dro, valido nelle linee generali, sulla circo­lazione in natura e sui cicli geochimici glo·bali di molti elementi in traccia, pur se per­mangono ampie zone d'ombra nella cono·scenza in termini quantitativi dei flussi e deitempi di residenza di alcuni elementi in par·ticolari sfere geochimiche (specie idrosferaed atmosfera) (DALL'AGLIO e FORNA5ERI,

1981).Questo rinnovato interesse per le ricerche

sulla circolazione degli elementi in traccianei diversi mezzi ambientali ha generalmente

04 c. BlNl, M. DALL'AGLIO, R. GRAG ANl, V. PAPAGNI

• ACQUE E SEDIMENTI FLUVIALI

OaUOLI

Fi . 1. - Mappa di campionamenro dei uoli, ddJeacqu.e e sedimenti fluviali del F. Pesa e delT. irginio.

trascurato quel particolare sistema naturaleche è il suolo; e questa constatazione è par­ticolarmente valida per il nostro Paese.

el parlare di suolo, superando l'u o ta­lora ambiguo di tale espressione, occorre fareriferimento a quell'entità formatasi a spesedi una certa roccia, otto un certo clima, inun particolare paesaggio, ed in continua evo·luzione per cause naturali ed antropich . Inultima analisi, il suolo è il risultato di unaserie di reazioni chimico-fisiche e biologicheche conducono a modificazioni della rocciamadre di intensità e direzioni diverse a se·conda del tipo e della quantità di energiaapplicate al sistema nel tempo, ed a secondadell'influenza che i vari fattori po sono eser­citare (pedogenesi attuale), o hanno potutoe ercitare nel pas ato (paleopedogenesi).

00 è agevole individuare le cause sto­riche e scientifiche della relativa arretratezza

conoscitiva in campo pedologico anche per.chè a partire dalla fine de li anni '}O erastato intrapreso in Ru sia un sistematico ecolossale piano di ricerca sull distribuzionedei più importanti elementi in traccia neisuoli dell'intera Russia, con il duplice obiet­tivo di ottenere informazioni ull'esistenza digiacimenti minerari metallici, anche sepolti,e sulle capacità nutrizionali e produttive deidiversi tipi di suolo (VrNOGRADOv, 1959).

Come dato di fatto, le attuali conoscenzecienti6che non solo non con entono di di­

sporre di dati attendibili sul tenore di alcunielementi nei uoli (ad es. Cd.), ma non sonoinoltre capaci di chiarire quali sono i pro­cessi più importanti cbe governano la circo­lazione e la distribuzione degli elementi neisuoli e tra i diversi orizzonti, l cinetica egli equilibri delle diverse possibili reazioni,i tempi di resistenza dei diversi elementi, ecc.

Uo approfondimento delle conoscenze re­lative alla problematica accennata appareessere utile per le finalizzazioni seguenti.

a) La conoscenza sulla di tribuzione de­gli elementi minori ed in traccia negli oriz­zonti del uolo può fornire informazioni suiprocessi pedogeoetici che hanno portato allaformazione dei diversi suoli. È noto infattiche la distribuzione degli elementi maggiorioei suoli noo conserva memoria delle di·verse origini litologiche; la composizionechimica foodamentale dci diversi orizzontitende, abbastanza velocemente (ordine dellamigliaia di anni), a convergere verso deter­minati valori che sono dettati dalle condi·zioni climatiche, e subordinatamente geo­morfologiche, anche a partire da tocce deltutto diverse, come ad esempio rocce cristal·line e carbonatiche. Gli elementi in tracciasono invece capaci di conservare memoriadella diversa roccia madre di origine; l'ap­plicazione dei metodi di prospezione pedo­geochimica si basa proprio u tale coosta·tazione. Anche se a nostra conoscenza oonsussistono indicazioni dirette è ipotizzabileche ogni importante evento pedogeneticoabbia lasciato un fenomeno rilevabile nelladistribuzione degli elementi minori ed intraccia lungo il profilo del suolo.

b) olti elementi in traccia nci suolisvolgono il ruolo di elementi critici, nelsenso che il loro tenore deve es ere come·nuto in un preciso campo di concentrazione

DISTRIBUZIONE E CIRCOLAZIONE DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA ETC. 805

TABELLA l

T~nori di COJlitu~n/i magglOn, minori ~d in Iraccia n~i campioni di acqua d~l T. Virginio~ Pna. T~nori di F~, Mn, Zn, Cu, Pb, CT, Ni, Co, V ~ Cd n~i r~lalivi udim~nli fluviali

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per garantir~ una produttività ouimal~ d~l

t~rr~no agricolo ~ per fornire alim~ntazion~

non dannosa agli animali ~d all'uomo. Con.c~ntrazioni molto bass~ non sono suffici~nti

a sopportare i processi metabolici delle pian­le n~i quali essi sono coinvolti, mentre tenoriel~vati possono causare fitotossicità ~/o laproduzione di alim~nti potenzialm~nte tOS­sici. Una programmazion~ dell'utilizzazioneottimale dei diversi suoli presuppone la co­noscc=nza della dimibuzione di tutti gli ele·menti essenziali e critici nei più impon:mtitipi di suolo.

e) u nuove installazioni energetiche pre­viste in tuni i paesi industrializzati pongonoproblemi di contaminazione ambiental~. Inparticolare alcune fonti alternative al petro­lio, come ad ~sempio il carbon~, causanoemissioni di considerevoli quantità di so­Stanze potenzialmente tossiche (particolato,SOx, NOx, Metalli Pesanti, etc.). I suoli el'attività agricola in genere possono subireeffetli apprezzabili da parte di tali sostanzeem~~ nelJ'atmosfera dalle installazioni ener­getiche, sostanze che, dopo un tempo e/ouno spazio più o meno lungo dalla loro im­missione e dopo aver subito trasformazionichimico-6siche anche complesse, vengono de·positate sulla superficie terrestre. Tnt I~ ca­tegorie di sostanze che possono causare mo­dificazioni delle caratteristiche dei suoli siricordano in particolare gli elementi paten·

zialmente tossici (As, Cd, U, Th, ~IUPo, Pb,Zn, Cu, etc.) e le piogge acide.

Salvo rare encomiabili eccezioni (BEL­LANCA et al., 1980), il nOStro paese non havisto il fiorire di ricerche sulla distribu2ionedegli elementi in traccia nei suoli che sonostate avviate in altri paesi (LAG, 1980;

McKEAGUE and WOLlNETZ. 1980).

In termini più gen~rali l'I talia è uno deipochi Paesi nel mondo a non avere un pro­prio Servizio del Suolo ed un proprio siste·ma di classificazione del suolo, e l'unica sin­tesi cartografica a livello nazionale è la Cartadei Suoli d'Italia in scala l: 1.000.000, editada MANCINt e ColI. nell'ormai lontano 1966.

Nel nostro Paese il nuovo Piano Energe­tico Nazionale, approvalO di recente dalCIPE e dal Parlamento, prevede un massic·cio ricorso nel medio termine alle centralielettriche a carbone, e gli effetti di tale fonteenergetica possono risultare apprezzabili anoche per quel che riguarda i suoli. I suoli co­stituiscono un mezzo oon capacità tamponan­te moho elevata sia per quel che riguarda lepiogge acide che il tntsferimt:nto degli ele­menti potenzialmente IOssici alle piante daun lato ed alle falde acquifere sotterraneedall'altto, che costituiscono le du~ vie criti·cbe indirette più importanti verso l'uomo.~ pertanto necessario ed urgente acquisire

informazioni sperimentali affidabili sulle con­dizioni attuali dei suoli italiani al fine di

806 C. BINI, M. DALL'AGLIO, R. GRAGNANI, V. PAPAGNI

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TABELLA 2

Descrizione del profilo del suolo n. 6

Il bacino del Virginio-Pesa SI e Impostatoe sviluppato sui sedimenti pliocenici del cicloneogenico che caratterizza, in tutta la To­scana a sud dell'Arno, la fase distensiva del­l'orogenesi appenninica.

Questi sedimenti, costituiti da conglome-

2. ]otluadramento geolietlologico dellazona 8tutliata

luata anche sulla base delle nuove installa­zioni energetiche previste dal PEN.

I dati che vengono presemati e discussiin questa sede si riferiscono alla ptima fasedel programma avviato. L'area prescelta perquesta prima fase è situala ncl bacino delfiume Pesa, affiuente di sinistra dell'Arno,a valle di Firenze: una zona sufficientementerappresentativa delle condizioni litologìche,climatiche, di vegetazione ed uso del suolodi ampie aree dell'Italia centrale. Essa inol­tre è caratterizzala da un elevato dinamismodelle forme e soggetta ad intensa attività an­tropica, ed i processi pcdogenetici (pedoge­nesi attuale e fossile) ed antropogenici (es­senzialmente l'atlività agricola) conduconoa differenti modelli evolutivi.

Precedenti studi in quest'area hanno af­frontato problemi di geologia (CANUTI et aL,1966; SESTINt, 1970), geomorfologia (CA­NUTI ed aL, 1979 a, bl, idrologia (AMINTIet al., 1975; BILL! c TACCONI, 1981), pedo­logia (LULLl et al., 1980), agronomia(CHI SCI, 1979; LULLl ed ARRETlNI, 1979).

Più in particolare, la zona in studio siestende da Tavarnelle V.P. verso nord - nord­ovest, seguendo lo spartiacque fra il bacinodella Pesa ed il suo tributario di sinistraVirginio (la cui sorgente è proprio nei pressidi Tavcrnelle Val di Pesa), ed ampliandosipoi nel bacino del T. Virginio, fino al suotratto intermedio .

In questa zona è stato condono un rileva­mento geopedologico seguendo le principaliunità di passaggio. Sono stati campionati deiprofili-tipo effettuando quindi l'analisi dellecarattreistiche chimico·fisiche e mincralogi­che c degli clementi Fe, Mn, Pb, Zn, Cu,Cd, Ni, Co, Cr e V.

Per avere dei punti di riferimento e perconferire maggiore complctezza alle ricerchesono stati campionati ed analizzati le acqueed i sedimenti fluviali della Pesa e del Vir·ginio.

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potere disporre in futuro di termini di rife­rimento sicuri per effettuare ricerche e con­trolli sulle eventuali modificazioni indottedalle attività umane in genere e dalle instal­lazioni energetiche in particolare.

Per colmare almeno in pane le lacune co­noscitive esistenti è stata avviata una colla­borazione scientifica tra l'Istituto di Geo­pedologia e Geologia Applicata dell'Univer­sità di Firenze e l'ENEA. Tale collaborazio­ne si propone di approfondire le conoscenzedi base e le finalizzazioni applicative suc­cintamente esposte in precedenza, mediantelo studio dei più rappresentalivi lipi di suolopresenli nel nostro Paese. La scelta dellearee da sottoporre ad indagine verrà eflet-

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DISTRIBUZIONE E CIRCOLAZIONE DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA ETC.

TABELLA 3

Caratlt!rirtich~ fisich~ ~ chimiche e dirtribuzioM di Fe, Mned el~menti in traccia del profilo n. 6

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rati, sabbie: 00 argille in serie: strntigrafica,si sono depositati, durante: il Pliocene:, inambieme marino, ma verso i margini ddbacino si assiste a frequenti passaggi ve:rsol'ambie:nte fiuvio-de!tizio, come sembrano in­dicare alcune strutture di conoidi, prevalen­temente cioltol~ (CANUTI e:t aL, 1966). Inparlicolare: per la zona studiata (territoriodi Tavernellel, vicina alla linea di coslapliOttnica, si osservano passaggi laterali everlicali tra conglomernri e sabbie.

Movimenti tellonici p:>5I-orogenelici han­no suCttSSivameme determinato la disloca·zione dei sc=dimenri secondo struflure: tipohorst·graben; contemporaneamenie la reteidrografica ha assunto l'atlUale direzione ap­penninica (NW·SE) ed antiappenninica(NE-SW). Alluvioni recenti ed attuali (010­cene) marcano i fondivalle: dellc vie d'acquaprincipali.

Pcr quanto attiene la provenienza dei ma·teriali sedimentati, fra i ciotlolami preval­gono dementi calcareo-marnosi della forma­zione: dell'Alberese e subordinatame:nte ele­memi arenacei del tipo della Pielraforle:entt1lmbe queste formazioni affiorano pocoad est di Tavernelle, ed è probabile: che taliaffiornmenti costituiscano le: «roca: madri ..dei deposito pliocenico più grossolano.

La matrice dei ciotlolami, e le Stesse sab­bie marine cm: contengono una elevata per­centuale di granuli di quarzo, potrebberoavere origine invece dal disfacimc=nto della

formazione del Macigno (CANUTI, 1966)(affiorante più ad est, nella dorsale dei M.tidel Chianti, e a nord nella dorsale del MonteAlbano), nOloriamente facilmente alterabiJe:per la natura argilloso<arbonatica del suocemento, specialmente in condizioni clima­tiche aggressive.

Dal puntO di vista geomorfologico, nel­l'ambiente consideralO possiamo distingueretre formc= fondamentali, con un diverso dina­mismo: le antiche superfici spianale o sub­pianeggianti delle quole: più alte, quelle diversante: e le recenti superfici pianc= del fon­dovalle.

Sulle superfici più alte, prevalentementecionolose (che caratlerizzano ad e:sempio lospaniacque Virginio-Pesa), ha potuto svilup­parsi ed evolversi per lungo tempo, forseaddirittura dal Pliacene superiore (LULLI e:tal., 1980), il suolo. Certo è che i suoli cheattualmente caratterizzano queste superficipresentano una evoluzione molto spinta,frutto probabilmente di più cicH pedoge:ne­tici succedutisi o alternatisi in condizioniclimatiche: differenti: si hanno cioè degliAI.6suoli.

La messa a cohura di alcune di queste: su­perfici ha de:terminato (CANUTI et aL, 1979)il rimescolamento e la parziale asportazionedegli orizzonti più super.6.cial.i, e le prnticheagricole favoriscono certamente fenomeni dierosione idrica, anche su pendenze deboli.Per tale motivo, nell'ambito del presente

808 C. BINI, M. DALL'AGLIO, R. GR AGNA I, V. PAPAGNI

Le acque naturali ono tate analizzate se­condo le procedure me e a punto presso ilLab. di Geochimica Ambi ntale dell ENEA(M. BRONDI et al. 1981). Oltre aU'analisi di

studio sono stati scelti due suoli caratteristicidi questo ambiente, uno attualmente copenoda un bosco mi to « naturale» e) (profi­lo 6) ed uno coltivato a vigneto in formaspecializzata e) (profilo 38).

Sulle superfici di ver ante, prevalentemen­te sabbioso-Iimo e la dinamica delle formeè il principale fattore di di1Ierenziazione delsuolo: dove il proces o erosivo è esteso, isuoli sono empre alle prime fa i di evolu­zione e gli effetti della pedogen i sono an­nullati dal continuo rin iovanimento del pro­filo; dove l'ero ione è minore, la pedogenesiha porutO esplicar i per più lungo tempo,dando suoli ben differenziati.

el primo caso i ha la formazione diEntisuoli a profilo poco differenziato e cheri entono fonemente dei caratteri della roc­cia madre (profilo n. 39).

et secondo caso la differenziazione puòcondurre a tipi di uolo as ai diversi (LULLI,1980) come i olli uoli particolarmente ric­chi di o tanza organica in uper6de, o gliInceprisuoLi (profilo n. 40).

Sulle uperfici del fondovaJle, pur trat­tando i di aree morfolo icamente assai sta­bili, anzi con fenomeni di apporto di mate­riale dai versanti, la pedo ene i e l'evoluzio­ne del suolo è a ai lenta e prevalgono suolipoco differenziati (Enrisuoli) (profilo n. 30).

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TABELLA 4Descrizione del profilo del suolo n. 38

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naliti h3. Pro dur

(' l È improprio parlar di veg tazione naturale,poichè in questo ca o l'intervento dell'uomo si èesplicato nel rimbo chi mento del querceto mesofilocon conifere, e nell'introduzion di specie esotiche.

('l La specializzazion delJe colture più tipichedella zona, vigneto ed oliveto, ha avuto grandediffusione negli ultimi 20 anni, con il superamentodel rapporro di lavoro a mezzadria e colonia cheper decenni aveva caratterizzato l'agricoltura colli­nare toscana (coltura promiscua olivo-vite; semina­rivo arborato e non, per la produzione di grano,mais e foragg re; piccola alfivuà zootecnica; appez­zamento di bosco ceduo). La peciaiizzazione badeterminato sen ibili modificazioni nel paesaggionell'equilibrio idrolo ico e nella stabilità dei ver­santi come messo in luce da CHI Ct (1979).

tutti i più importanti co. titu ntl inorganIcImaggiori e minori disciolti, sono stati deter­minati i seguenti elementi in traccia: Fe,Mn, Li, V, Pb, Zn, Cu e Cd. In particolarela determinazione dei Metalli Pe anti è tatacondotta mediante una prima e trazione deiditizonati in cloroformio a pH = 9,3 effet­tuata sul posto stesso di campionamento.L'estratto organico co ì ottenuto è tato ot­roposto in laboratorio a riestrazione dei me­talli in fase acquosa e succes ivamente i èproceduto alla loro anali i mediante fornettodi gra6te in spettrofotOmetria di a orbimen­to (HGA 500 e Mod. 5000 della PerlcinElmer).

DISTRIBUZIONE E CIRCOLAZIONE DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA ETC.

TABELLA 5Caral/eristiche fisiche t chimicht e distribu:ziont di Fe, Mn

ed elementi in Ir(lccia nel profilo n. 38

809

............ 1 ,.ISICK& I CItllOlOlI

r..-.r_id C_l .. al ""Ialt'CW'a..... U .. .. .- "'111.01 .. s.o.~ M:_t• .- --t. S.'"r."l_ e.t;OInu.""'. ••_.- ---~. • U .• H.' n .• '.' ,.U .." n.o ... ".a~. • H.' 21 •• .... ... I ••0 t.n •••• ... H.'... .. 1$.' 21 •• ... -, ••• 0.11 o.n "., ••• ".0... H Il .• n .• o .• ••• O ..., 0.71 Is.a ••• 71.0

'" •• Il .• Il•• .,.. ••• 0.21 '.d '4.0 '.' ...,~ror_l<'

EU>oII~TI IlO TIlACCIA_'a<lt

pl'Olav_n.o ,.- Cd _ In - ~- ••• ~- .. - ,.-'"- .-• ... .. ." .. '.3' ... .. .. .. .... .. .. .. 3." ..00 .. .. '" .... .. ... .. .. 4.11 327' .. .. .. ..... .. ... " .. 4.1' 3304 .. .. " ..

Per l'analisi degli elemenli minori ed inIraccia nei campioni di suoli ~ stato decisodi prendere in esame la frazione inferiore a100 1-1, pur se in letteratura esistono ancheindicazioni diverse; più precisamente alcuniAA. consigliano di prendere in esame lafra2ione inferiore a 2 mm ed ahri quella in­feriore ai 75 IJ.. Quest'uhima indicazione,anche se corretta dal punto di vista mine­ralogico e granulometrico percM viene presain esame la frazione più sottile, sihosa edargillosa che è la maggiore responsabile ditutti i processi di scambio (adsorbimento de­sorbimento) con le soluzioni circolanti, portaad una non lieve complicazione operativaperc~ non risulta semplice, con sistemi disetacciatura da rcutine, ottenere delle sepa­razioni efficienti e con scaN;a probabilità dicontaminare il campione.

La separazione della frazione inferiore al100 IJ. risulta invece molto più agevole e lasua signjficatività geochimica è analoga aquella della frazione inferiore ai n IJ..

I campioni di suoli e di sedimenti Ruvialisono stati essiccati a 400 C e quindi setae­dati. Dopo eventuale inquartamento circalO g sono stati macinati in molini e palle diagata a meno di 200 mesh. 100 mg sonostati attattati in bomba di teRon con 2 ccdi HNO, cone. a 1600 C per l ora. Dopoquesto attacco la soluzione risultante ~ stataportata con acqua uhrapura a 100 cc_ Glielementi Cu, Zn, Pb, Cd, Fe, Mn, Ni, Co,Cf e V sono stati analizzati portando diret-

tamente un'aliquota variabile, a seconda delleesigenze, da lO a 50 J..l.l alla determinazionein spettromettia di assorbimento atomicomediante fornace di grafite (Modelli HGA500 e 5000 della Perk.in Elmer rispettiva­mente).

Per l'analisi della granulomelrùl è statoimpiegato il metodo della pipetta. Il cam­pione disperso con soluzione di esameta·fosfato di sodio e di carbonato di sodio, vieneagitato tre ore previa diminazione ddla s0­

stanza organica con acqua ossigenata. I li­miti dimensionali adottati sono (U.S.D.A.,1975),

sabbia da 2 a 0,05 mmlimo da 0,05 _ 0,002 mmargilla infer. _ 0,002 mm

La determinazione del pH è stata effet­tuata mediante misura potenziometrica dellasospensione suolo-acqua in rapporto l: l, po­tenziometro Metrohom, sensibilità 0,05 uni­tà di pH.

Il carbonio organico e la sostanza orga­nica sono stati determinati mediante il me­todo Walkley-Black. Attacco con bicromatodi potassio ed acido solforico concentrato.Titolazione con solfato ferroso ammonico.

ta capacitò di scambio cationico ~ statadeterminata secondo il metodo Cecconi­Polesello. Saturazione del terreno con Ba";il Ba" viene scambiato poi con Mg" inpresenza di ioni SO.; , e l'eccesso di ma­gnesio viene titolato complessometricamenre(suoli privi di carbonati sono saturati con

810 C. BI I, M. DALL'AGLIO, R. GRAGNANI, V. PAPAGNI

4. Presentazione e discussione dei dati

La percentuale di suturazione in basi vie­ne calcolata tramite il rapporto fra la capa­cità di scambio e la somma della capacitàe dell'acidità di scambio:

ese

TABELLA 6Descrizione del profilo del suolo n. 40

Loc.Ut": s.s. C••• i., km 269.700 • T.""'rnelle V.P.Ouot.a 11230: eepoll&lone ,.: pel\Q""U 40$,l'hlloj;raf'ia: p ...:rt" -cdi. di verltllnte,Dre-naaa:1o superficiale buono: eroalone ldricB .c.. r ... :Pietro.itl .e4llT'11II.;Su.bàt.t'lltO: argille .ahbioae con ~iot.toll, d.el PllOC8nt!1,

Uso del Il.lOlot Incolto produttivo con rinnovll~lone di quer'IClaed erbacee vaJ'le:

Dc.crl~lon.: C.Dini. Z,.tO.19-80:ClaJlll!dCic,*ziot'lc (U.S.D.A •• 197~): Typic Xerochrept arsi 11010

fine. ",ieto (cAlcllreo), .~

lico.

% Sat. =ese + Ac. Sco

X 100

BaCb; suoli con carbonati sono saturati conBa-acetato }.

L'acidità di scambio è stata determinatacon il metodo PEECH et al. Estrazione consoluzione di cloruro di bario e tretànolaminaa pH 8,Oj titolazione con HCI 0,2 N.

I carbonati sono stati determinati secondoil metodo gasvolumetrico con HCl 6 N. Cal­cimetro di Scheibler.

l :;o'(f:i~~c:\.~uic~nUff~~·l~:~taJ~~~~e~~o;, 1~:~Oi~~~~~ ~~g~~i~~:B~\~~~~cs:~:.·r--golare fine; Cacce d~ prea.ionCl e acivola­llIento co.uni: patine di Fe-Mn co-uni: pori.CAratl Wlldo. poco resl.t..nt.e: pluUco.adeaivo; I!Icheletro •••ente) concrezioni ••senti; drCl-naU~o i ..pedil;Q con tr.çce di idrOlllOr­riai Aubalcalino, eff!lrvellcen:r.a HCl debole;-

Orizzonte Ali

Orolzz.onte "12

Orizzonte 8le.

Orizzonte U eg

Orh.z.ontf!' ~n C :e •

CIII l-O: lettiera MOlto Icar••• a prevalen...z. di .;:r_inacee poco d.ccompo.te;

C.III O/17-iZO; limit.e inflllriore JradUolll.le; '::0­

10l"e UIIIido bruno ';lal1al!!III::ro .curo (ICI "fR4/4): fra I:'rail1010 e frllnea tu"11Uol!lloj .SIrcabione .ltr'u.lIIO$1It. .\!Id.la. \!Ividenu: poriçomuni, piccoli •••dil u.ddo, poCO re...i-• tentel poco plaatico, poco _d••lvo: .çhç_letro .c..rIlO, pl,.cçQlo Il IIICdio, provillente­IIlcnt:.e calcarso: concrezioni .-lIienti i d.renag,iO liberoi lIubacldo .. nflutro: r.dici comu­ni. erbacee, .ubvertte.li l

c. 17_20/38_40: limite inr~rlore ondulato.neu.o; colore bruno glallutro (10 VR 5/4):Cranço 1illl050 argil101ll.0, lI..UH!;gazlone poLi!.dI'le. a"Solare llledill " 51'OIIIUI. lI!I ..... idént.l!!; pg,ri scarst i Wlido. poeo relllaUlnte: pllllltico.POCO ad~.Jyo; scheletro co-une, calcareo;concrezioni allllenti ~ drll!.paulo libero; neu­tro a lIub.lcaUno; effervellçenZolil HCI rorte;radiçi IIcar.e;

ca J8-40/80-85; lillllte infef"IOr" Ir.duàlelcolore bn.mo li.ll .... tro (lO YR !!l/S); tra ~11110.0 lilllO.o • tra..u:o 11t11ollo arai 110.0;asllrega:E-ione poliedrica .ub.~olar4! tlne emedl .. , debole: port 8c..r.1 ~ lJ.IIIid.). pocarelliatente, plaatic:o, ..d.eAivù; IIcttt:llet1'Oa••cntc: concrcltioni CaC0

3com~n.l, dure.

J:t'O.ae '" ..edjt!; cirenaUio rallentato: .ubale.Uno "cl ,Ile.lino: etterveaCfln:t8 ",lo-­lenta; radici .....entil

c. ao-S!/120_130: 1l.lt~ inf'eriore dlf't'u­ilO, laterale netto; colore bruno 11&11&­.t.ro chiaro (2,5V 4/S): ara:llloso li1llQ80;ag,."es&a.tone polledrlea "ubanaolarc lItedia,debolel pori sc.r.i, piccotJ; ...".ido, poc:.oreatate.nte; plaatico, raolt.o adeat ...o; .che!:let.ro ILluent",. conc.-.z.1Qonl CaCO) d:ure, g;O!ae e .edlt!l, cOllluni (abb()ndant:i oltre i 100cm)) .oderatOtDcntc ale-al ino i ef'r(lrveacen~.

violentai r.cHet "lIt!1.l'\tl;

cm 120/130 fino oltre 180: lIllIite in.feriore• conoeciut.o: çolore i:lalio-bruna.strO (lOYR 6/6):.r.-i 110.01 rriAbi h:: pori .ear.i. ulIIoldo. pocore.tatf!'.ntel pl..tlco, ade.l .....o; IIchel4!ltro ace.!:

;:~l:·~c;~:~4!1~D;:;:~l:~~a~;~:~ :~:;=:~~_lt& HCl vlo lt:!nt.ll_

ACQUE E SEDIMENTI FLUVIALI DEL T. VIR­GINIO E DEL F. PESA

Nella fig. l è riportata la mappa di cam­pionamento relativa ad acque, sedimenti flu­viali e suoli .

Nella tab. 1 sono riportati tutti i risultatianalitici ottenuti sui campioni di acque edi sedimenti fluviali del T. Virginio e delF. Pesa.

Per quel che riguarda i costituenti mag­giori e minori disciolti nelle acque, le con­centrazioni riscontrate nei due corsi d'acquaindicano che i processi fondamentali sonoquelli della normale lisciviazione di rocce se­dimentarie del tipo di quelle affioranti neibacini considerati. Da segnalare il tenore diNHM e di NO:! del T. Virginio (0,14 e0,1 O mmolifl rispettivamente) che sonoascrivibili a probabile contaminazione.

Anche i tenori di elementi in tracciasono del tutto normali per acque naturaliincontaminate di questo tipo con la parzialeeccezione dello Zn; il tenore di 3 !J.g/I ri­scontrato nelle acque del T. Virginio tendea confermare un leggero grado eli inquina­mento eli questo torrente, in accordo conquanto indicato dai costituenti maggiori eminori.

I tenori degli elementi analizzati nei sedi­menti non indicano alcuna particolarità de­gna di rilievo; essi sono del tutto normaliper sedimenti di questo tipo. Si sottolineacomunque il tenore estremamente basso diCd riscontrato in entrambi i campioni di se·dimenti.

SUOLI

I suoli studiati sono stati scelti per sin­gole unità di paesaggio ed alla luce dell'in­quadramento ambientale presentato in pre­cedenza. In particolare per le superfici som­mitali sono stati scelti due profili; il primo(n. 6) che ospita un bosco «naturale» edil secondo (n. 38) coltivato a vigneto. Sono

DISTRIBUZIONE E CIRCOLAZIONE DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA ETC. 811

2I

4 % Fe!

o lO %5.0.

I !

lO 30 %5-L-APROFILO

o\! / A

A2

ppm Mn!

200!

1000!

Eu

" ,_, Bl_. ",

\"'-' '-" ""-'"

5'CC~

C B2tZOILO

r/ 1\Il:Q.

lO Cxg

11111111111111111111111111111111S.O. .

Pb Co Cu 5 A L

Fig. 2. - Suolo n. 4. Distribuzione lungo il profilo di sostanza organica, frazioni granulometriche (sabbia,limo e argilla), Fe, Mn ed elementi in traccia. Pcr l'interpretazione dello schema del profilo vedasi la tab. 2.

3 % Fe 4I 1

/~

I \1 Cg

Ap3

PROFILO

11111111111111111111111111111

._._ .. ~p_' _Ap2

S A

30%S-L-A

5 % S.O.!

L

10

, l

5.0.

oI

o

Feo

Mn

2I

o o o

Ct Zn Ni

ppb CdI I

100

oI

)

100

Fig. 3. - Suolo n. 38. Distribuzione lungo il profilo di sostanza organica, frazioni granulometriche (sabbia,limo e argilla), Fe, Mn ed elementi in traccia. Per l'interpretazione dello schema del profilo vedasi la tab. 4.

812 C. BINI, M. OALL'AGLlO, II.. GRAGNANI, V. PAPAGNI

TABELLA 7

Caratteristiche fisiche e chimiche e distribuzione di Fe, Mned elementi in traccia nel profilo n. 40

'rof<»'ldi ..'~l •.ca. ••

cap""l" diS.O.S ...... ,,, c••.

_q/10011

Acidi<' diae_blo_1l00s

..'''....one•,~o.'

'" o 32.0 J? .3 ", .., S.n " "

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n. " .. " " 3.20 2670 .. ".,

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TABELLA 8

Descrizione del profilo del suolo n. 39

c , .. li.". ln< no"o. " ...... ,c.. , o!lv. co, lO.' y "'Ol, "O'!'0•• Il , """.le. _"""12,..... "n•• _., ,.' _l, , ..... 1 ' .,.. lico '.0' .......on", c lonl , " -... , '."',c.lino, .rt "". v••, ,.... 'cl .

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0...._ •• C

ristiche che meritano un esame più appro­fondito.

A differenza di quanto potrebbe esserededotto in termini generali e di quanto dinorma osservato, la distribuzione del Fe edel Mn sono sostanzialmente diverse l'unadall'altra. In particolare il Fe subisce un ra-

"'" 0/0.-", "_,,••n<..'o.......",•• , c.'n_... _ ""'" .u" 12.' "/'1, .""'0'.'_ , , ,,"" .-"' ,..~t., , c--"Il _ ' , P'!,"c•.•"",••• , ..n.,.' n,., e ~

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L"".U"" c '0 • Or'''' . to......". v.,.Q-.>o'•••u, , "." n•• _,".lo.r.".' par' Ilo_•• <O v....,.t.,.roft""O ......d.d.,.' _ to, ."""0'" ''','c. _,,,,,.,"'.''''''''~' .e '"'b.""'o, "_'. C"" cl."." ...., .,,"".-,".0 , .~.,., '0 c •• " t.,.....c , c .•••,. H ,

Cl ••• 'rlc.. ' '" lO?Sl, 'W~'~',.~.,"~'~"i.,' ",_0t,••. • '.'0. Ic.'c,,,,."....1<0.

Suoli su superfici sommitaliIl suolo che ospita il bosco «naturale»

è un Alfisuolo, in particolare Fragie Haplo­xeralf.

La descrizione del profilo è riportata nellatabella 2; i risultati analitici relativi alle ca­ratteristiche 6siche e chimiche nonchè alladistribuzione degli elementi in traccia lungoil profilo del suolo sono riportati nella ta­bella 3.

Nel1a 6g. 2 è presentato il diagrammadella distribuzione granulometrica e deglielementi esaminati lungo il profilo del suoloIn esame.

La distribuzione del Fe e del Mn lungo ilprofilo pedologico mostra peculiari carane-

stati inoltre studiati due "rofili (scavati sullesuperfici di versante) e con diverso gradodi evoluzione, il n. 39 che risente fortementedi fenomeni erosivi, facilitati dall'attivitàagricola ed il n. 40 che, non essendo soggettoa pratiche culturali, mostra di non esseresottopoSto ad intensi processi di erosionee mostra inoltre una maggiore evoluzione.

Un ultimo profilo preso in considerazio­ne (n. 30) è rappresentativo delle superficipianeggianti di fondovalle e mostra caratteridi evoluzione molto scarsa. Non ci si soffer­ma su questa unità per la sua scarsa rappre­sentatività areale e per lo studio evolutivofortemente limitato.

DISTRIBUZIONE E CIRCOLAZIONE DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA ETC. 813

TABELLA 9Ctlrtltluis/ich~ rHich~ ~ chimich~ ~ distribuz;on~ di Fe, Mn

ed el~men/; in trtlccia nel profilo n. 39

_1$1 P111CH11 • CHI.ICHI

c.paeUI .tI ""'I<litl <lo

Orlnontipror_116 .. .. .. plI1".01 .. 5.0.i .c_Io c.'.

_..S.t ..rul_ c-e:o~

Inl •. ca. _"'00. _!'DDs • •... o .... n .• .0.1 '" 0.11 1.13 Il.1 ••• .... '"... .. ".1 00.' 40.3 '" O... 0.19 ... 0 o•• .1.3 "., .. 11.' ~•• o H.l ••• 0.11 o •• , 6$,1 '"

IL&>CM"II 1M T ....CCIA

pror_1t1_h <Il ,.-~- ~- ~-

...~-

..-~- ,.-'-1'",1..._ ...... .. .» .. .. z." 0111 .. .. .. .... " .. " .. I." .... .. .. .. ".. .. " " '.' 0.55 ... » ••• " "pido incremento di tenore sino a circa 20 cmdi profondità (orizzonle BI) ed il suo tenore,resta poi sostanzialmente invariato sino al­l'orizzonle Cxg (ca. 110 cm); il Mn inv«e,a parte l'arricchimento risconlrare neIla let­tiera (orizzonle 0 1 + O:, cm + 2 - O) simantiene sostanzialmente costante sino al.l'orizzonte B: (ca. 45 cm), subisce quindi unmarCato incrementO nella parte inferiore delB~ ed in questo superiore del C, per poi di­minuire notevolmenle in corrispondenza delpassaggio dell'orizzonte C alla roccia madre.

Questa diHerenza nella distribuzione delFe e del Mn può essere attribuita ad unamobilizzazione seleniva del Mn rispetto alFe in conseguenza della pr~nza temporaneadi picrole falde idriche sospese a livello del.l'orizzonte indicato C. in corrispondenza del­la zona di oscillazione della frangia capillare.

Il Mn resta infatti aIlo stare ridotto, equindi geochimica mente mobile, anche percondizioni pH-Eh «di transizione. (valoridi Eh leggermente inferiori a quelli COrri­spondenti alla saturazione nei riguardi del­l'O:: atmosferico), mentre il Fe resta allostato ossidato - e quindi in condizioni diinsolubilità - anche in tale ambiente, eneassita di condizioni ancora più riducentiper passare allo stato di ossidazione Fe( I I)che risulta solubile.

Per quel che riguarda la distribuzionedegli elementi in traccia si nota in genere unprogressivo aumento dei tenori sino al1'oriz·

zOnle BI, ed una sostanziale loro persistenzasino al campione più profondo racrollo. Taleaccumulo è da porre in relazione con il pro­cesso pedologico della Iisciviazione indicatoda evidenze morfologiche e dell'accumulodi argille nell'ori7.zonte.

Da sottolineare le particolarità riscontratenella distribuzione del Pb e del Cd lungoil profilo pedologico. Il Cd in particolaredenuncia tenOri medi bassi (da' a 30 ppb)ed estremamente più bassi di quanto in ge­nere riportato in letteratura (A. CoTTENIE,1981). Il Cd denuncia inoltre tenori moltopiù elevati (800 ppb) neUa lettiera.

Analisi effettuate su resti di aghi di pinoprovenienti dal campione di lettiera hannodenunciato tenori in Cd di '00 ppb.

Il Pb mostra un andamento del lUttO si·mile, anche se con differenze meno marcate.

Questo arricchimento molto marcato deitenori in Cd, è molto suhordinatamente delPb e persino dello Zn, nella lettiera rispettoal suolo potrebbe essere attribuitO ad unapporto aeriforme di questi elementi da par­te di attività umane.

Il suolo coltivato a vigneto specializzato(n. 38) è un AJ6suoio in panicolare un TypieHtlplox~'all·

La descrizione del pro610, i risultati ana­litici ottenuti e la disrribuzione degli ele­menti lungo il profilo sono riportati nelletabelle 4 e :5 e nella 6g. 3.

La distribuzione degli elementi lungo il

C. BI I, M. DALL'AGLIO, R. GRAGNANI, V. PAPAG l

PROFILO

11I1111111I11

11111111I111111111111I1111111

--.--------NI

-.....--.--.

2 " F. 3I . I

100 ppb CdI

1000 2000 ppm ali" O ',0 "S.O., I I30 80 ppm Cr,V,Pb,c.., Zn,Ni lO " S-l-A 40

l A

100

E"

5'C...OZoI&.Oa:IL

~jg, 4. - uolo n. ~O. Distribuzione lungo il profilo di SOSI.allZa organi ,frazi ni granulometriche (sabbia,luno e argiUa), Fe, In ed clementi in traccia, Per l'interpretazione dello schem del pro@o vedasi la (Ab 6.

c

Ap2

Ap1

PROFILO

11I11I1111I1111I11111111111I1

l A

30'.'S-L-A

'.' S.O.oI

3'.'Fe,

r.Cu,Nì.Pb,V,Zn 101---'............-""................-'-.........-'-....

Fe

y 2,100 ppb Cd

I I ,

1000 ppm MnI

,20 60 ppm,Co,

O

CdPblco hln

Eu

~50

OZOIl.Oa::CL

10

Fig. S. - 0010 n. 39. Dislribuzione lun O il proffio di sosunza OIgania, frazioni granulometriche (sabbia,limo e rgilla), Fe, Mn ed e1emcnù in traccia. Per l'interpretazione dello schema del pro@o vedasi la ub. 8.

DISTRIBUZIONE E CIRCOLAZIONE DEGLI ELEMENTI IN TIlACCIA ETC. 81'i

profilo non presenta tulle le peculillritÌl os­servate nel suolo n. 6 che ospila il bosco« naturale _.

Si osserva comunque una sensibile dimi­nuzione dello Zn e dci Cu, elemenli cioèconlenuti in prodoui di largo uso nell'agri­collura, andando verso gli orizzonti più pro­fondi (parte superiore del C) ed un 2umenlO,invece, del Ni, Mn e Fe.

Suoli su supt'rfid Ji v~rsan/~

Il suolo rclalivamente evolulo (n. 40) èun Inceptisuolo, in particolare un T)'pie X~­

rOl:hr~pl. La descrizione dci profilo ed i ri­sultati analitici sono riporrali nelle tabeJle6 e 7; la distribuzione degli e1emenli lungoil profilo nella fig. 4.

L'and:1menlO degli elementi lungo il pro·filo presenta una certa persislenza ad ecce­zione del Cu per i motivi già addolli. Il cam­pione raccolto in corrispondenza della di·scontinuità lilOlogica mostra un marcalO in~

cremento per gli elementi ed in particolareper il Fe e Mn.

11 suolo poco evoluto (n. 39) è un Enti·suolo, in particolare un Typie Xuorlhmt.La descrizione dci profilo è riportalo in la­bella 8, i risultati analitici in tabella 9 ela distribuzione degli elementi esaminati lun­go il profilo nella fig. 5.

CoO(:luaioni

L'evoluzione del suolo come emerge dalloslUdio di profili tipo nella zona di Taver­nelle (Chianti, Firenze) e la distribuzione diFe e Mn ed elementi in traccia nei suoli con·5eOlOnO di trarre le conclusioni seguenti:

l. I processi pedogenetici consenlono didefinire il paesaggio pedologico secondo unasequenza morfologico·evolutiva, rispondenteallo schema qui riportato (LULLI et al.,1980; MAGALDI, 1979).

In particolare la distribuzione di Fe e Mnlungo il profilo 6 (Frogie Hllplo:urlllf) mo­stra andamenti diversificati amibuibili a fe­nomeni di rimobilizzazione seletliv!l del Mnnelle condizioni pH.Eh « di transizione _ chesi possono instaurare ncl suolo ncl corso diripelUii eventi pedogenetici.

2_ La distribuzione degli e1emenli inlraccia nel suolo «non dislUrbato _ n. 6mostra in genere un aumento di lenori nel­l'orizzonte iIIuvialO (B ;tr~iIlilico) in accordocon i consueli processi pedogenetici.

3. I suoli coltivali (n. 3S e 39) denun·ciano tenori medi di Cu e Zn ben più elevatidi qmlOto riscontrato nel suolo «non di­sturbato» n. 6. Anche se nell'orizzonte dilavorazione (Ap) si verifica una sostAnzialeomogeneizzazione, quesli due elementi, con·tenuti in prodotti di largo LISO in agricolotuTa, mostrano tenori decrescenli dall'altoverso il basso.

4. Vna particolare menzione merita ladistribuzione del Cd. I tenori riscontratinel presente studio sono in media significa.tivamente più bassi di quanto riportato inleneratura (LAG, 1980; CUTTENIE. 1981).l suoli coltivati. inoltre, presenlano lenorimedi marcatamente più elevati del suolonon disturbato. Ciò può essere attribuitoall'apporto in Cd anche da pane dei feni·lizzand. Va infine rimaTCalo il lenore mollopiù elevato (SOO ppb) risconmlto nella let­tiera del suolo n. 6. Ciò potrebbe indicareun appono antropico aeriforme.

5. Il rischio di contaminazione dei suolo,ed in genere ambientale. è destinato ad au·menlare in modo irreversibile, in panicolareper la programmata utili~zazione delle cne~·gie alternative al petrolio (come ad es. IIcarbone); Se, As, Cd ed altri elementi intraccia se da una parte sono essenziali perla bio~fera, risultano potenzialmente tossici

Superfici~ Tipo di suolo Foàes peJog~"~tico PeJogenesi(ordini V.S.O.A.)

sommilale alfisuoli bisialli tiZ7.azione paleopedogenesianlica da interglaciale

a poslglaeiale

di versante inceptisuoli bisialli I izzazione rettn le-postglacialerettnte

fondo valle enti suoli attuale alluale

816 C. BINI, M. DALL'AGLIO, R. GRAGNANI, V. ?APAGNI

per le piante e gli animali se le concentra·zioni naturali vengono significativamente au­mentate dalla contaminazione ambientale. Irisultati presentati e discussi in questo la­voro indicano che per alcuni elementi SI

sono già verificati aumenti apprezzabili deitenori naturali.

Pubblicazione n. 7-1 del Centro di Studio per lagenesi e classificazione e cartografia del suolo delC.N.R. di Firenze.

Ringraziamenti. _ Gli autori ringraziano il prof.F. ht~NCINI che ha incoraggiato i'iniziativa ed èstato prodigo di informazioni scientifiche e di con·sigli per la programmazione e la conduzione dellericerche.

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