Fattori determinanti sull’accumulo di cadmio, piombo, rame, zinco nel suolo agricolo e nei prodotti della pianura della Cina settentrionale

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 7429 (2023) Citare questo articolo

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L’accumulo di metalli pesanti nei terreni agricoli preoccupa la sicurezza alimentare. Utilizzando il rilevatore geografico, questo studio ha studiato l'influenza di sei tipi di fattori (undici fattori) sull'accumulo di Cd, Pb, Cu, Zn nel suolo agricolo e nei prodotti della pianura della Cina settentrionale e ha confermato il fattore dominante. I risultati hanno mostrato che i metalli pesanti si erano accumulati nei terreni agricoli regionali e che l’accumulo di cadmio era grave. L’accumulo di metalli pesanti è stato significativamente influenzato da fattori politici (gestione e riduzione dell’uso di fertilizzanti e pesticidi), fattori di fertilizzazione (applicazione di fertilizzanti organici e chimici), fattori pesticidi (applicazione di erbicidi e insetticidi) e fattori di deposizione atmosferica (applicazione pesante di concentrazione di metalli nella deposizione atmosferica). Il fattore politico ha dominato gli altri tre tipi di fattori. La deposizione atmosferica e l'uso eccessivo di fertilizzanti e pesticidi portano direttamente all'accumulo di metalli pesanti. A causa delle elevate concentrazioni di metalli pesanti e delle abbondanti quantità applicate, i fertilizzanti organici hanno contribuito con elevati livelli di metalli pesanti ai terreni agricoli. Questo studio suggerisce che la fertilizzazione formulata e i piani d’azione per la riduzione dei pesticidi potrebbero effettivamente ridurre l’accumulo di metalli pesanti nei terreni e nei prodotti agricoli nell’area di studio.

Per quanto riguarda la sicurezza dei prodotti agricoli, l’inquinamento da metalli pesanti nei terreni agricoli ha ricevuto molta attenzione in Cina. Un comunicato basato sulla prima indagine nazionale sullo stato di inquinamento del suolo dal 2005 al 2013 è stato emesso dal Ministero della Protezione Ambientale e dal Ministero del Territorio e delle Risorse della Cina1. Il comunicato ha mostrato che il 13,3% del suolo nazionale era contaminato da metalli pesanti, e che i metalli pesanti tipici nei terreni arabili contaminati erano Cd, Ni, Cu, As, Hg e Pb. Lo studio2 ha condotto una revisione delle ricerche sull’inquinamento del suolo dei terreni agricoli in Cina dal 2000 al 2018, rivelando che la concentrazione media di Cd nei terreni agricoli era di 0,86 mg kg−1. Il valore medio ha superato la soglia di screening del rischio (0,6 mg kg−1) per la contaminazione del suolo nei terreni agricoli cinesi3. Uno studio separato4 ha indicato che i terreni agricoli situati all’interno del perimetro del centro cittadino nella regione settentrionale della pianura della Cina settentrionale fungevano da zona primaria per l’arricchimento di metalli pesanti. I metalli pesanti potrebbero inibire la crescita dei raccolti5, riducendo così i raccolti. Inoltre, i metalli pesanti presenti nei prodotti agricoli si accumulerebbero nel corpo umano, provocando effetti tossici. Il superamento dei limiti relativi ai metalli pesanti nelle colture alimentari è risultato più comune nella Cina meridionale che in altre regioni6. Ciò è dovuto in parte all’elevata fitodisponibilità di metalli pesanti causata dall’acidificazione del suolo7. La Cina possiede solo l’8,2% della terra arabile mondiale, ma ospita circa il 18,1% della popolazione mondiale. L’inquinamento da metalli pesanti nei terreni coltivabili è un problema importante per la sopravvivenza del popolo cinese.

I metalli pesanti nei terreni agricoli provengono da due tipi di fonti: naturale e antropica. Le fonti naturali sono associate ai tipi di suolo e al materiale madre del suolo8. Ad esempio, il Cr e il Ni nel suolo sono stati influenzati principalmente dai materiali parentali di Weifang, Cina9, mentre Cu e Zn erano di origine geogenica nei terreni agricoli di Sialkot, Pakistan10. Le fonti antropogeniche, piuttosto che le fonti naturali, contribuiscono con la maggior parte dei metalli pesanti ai terreni agricoli. La fusione dei metalli ha fortemente influenzato Cu, Pb, Zn e As nel suolo agricolo della valle di Shangdan, nel nord-ovest della Cina11. Gli scarichi dei veicoli rappresentano una delle principali fonti antropiche di metalli pesanti nei terreni agricoli delle autostrade in Giordania12. La deposizione atmosferica è stata la fonte di elementi dominante di metalli pesanti, tra cui Cd, Hg, As, Cu, Pb, Zn, Cr e Ni, nei terreni agricoli di Heilongjiang e Zhejiang, Cina13,14. Le attività di produzione agricola hanno avuto grandi effetti anche sull’apporto di metalli pesanti nei terreni agricoli. L'accumulo di metalli pesanti nel terreno agricolo dell'impianto di Shouguang, in Cina, era correlato all'applicazione di fertilizzanti organici, fertilizzanti fosfatici e fertilizzanti composti15. I pesticidi sono stati suggeriti come una delle importanti fonti antropiche di metalli pesanti nei terreni agricoli16. È stato dimostrato che il ritorno della paglia porta direttamente a un notevole accumulo di Cd nei terreni agricoli della pianura di Jianghan nella Cina centrale17. L’acqua per l’irrigazione era la principale fonte di metalli pesanti (As, Cd, Cu e Hg), contribuendo per il 60-71% agli input totali dei terreni agricoli nel delta del fiume Yangtze, in Cina18. Inoltre, anche l’applicazione di biosolidi, l’irrigazione delle acque reflue e lo smaltimento dei rifiuti hanno influenzato l’accumulo di metalli pesanti nei terreni agricoli8.