Impacts of trace element pollution on sewage sludge and soil-plant systems: developing remediation techniques and assessing plant uptake prevention measures

Trace Elements (TEs) pollution is a significant environmental concern due to its toxic effects on human and ecosystem health and its potential to bioaccumulate in the food chain and to threaten species survival, leading to a decline in biodiversity. Urban areas, industrial and mining activities, agricultural practices, all contribute to the release of TEs into the environment posing a significant risk to human health and ecosystems. Several techniques have been developed to control TEs into the environment. This work presents the findings of three-year PhD program that focused on research on TEs pollution. The study discusses three fundamental aspects related to this topic from the perspective of sustainable development, environmental and human health. (1) High levels of TEs contamination prevent the use of sewage sludge (SS) as a fertilizer in agriculture, despite its potential as a soil amendment. Developing effective techniques to manage TEs contamination in SS is critical to ensure its safe use in agriculture and promote resource efficiency through sludge reuse. Another purpose of the study was to evaluate different strategies to limit the TEs uptake by horticultural crops (specifically, Cucumis Melo L.). This study addressed the effect of seasonality, Trichoderma inoculation and clinoptilolite application on chromium (Cr), copper (Cu) and lead (Pb) content of early- and late-ripening cultivars of Cucumis Melo L.. Finally, the accumulation of copper and the effect of its bioavailable fraction on bacterial and fungal communities in the rhizosphere soil of two vineyards, featuring two different varieties of Vitis vinifera grown for varying lengths of time, were evaluated.

High temporal resolution insights into early life histories: integrating histomorphometric, trace element and isotopic analyses of dental hard tissues in archaeological populations from Italy

Teeth, with their high mineralisation, incremental growth, and lack of remodelling, serve as biological archives that document an individual's development. This project aims to utilise the potential of teeth in bioarchaeological studies to achieve three primary objectives: 1) to investigate the application of histological and histochemical methods in reconstructing developmental bio-chronologies and early life histories; 2) to refine the temporal precision of isotopic analysis of dentine collagen by developing a novel protocol that integrates micro-sampling techniques with high-resolution histomorphometrics; and 3) to synthesise data from enamel and dentine for a comprehensive understanding of early life development and dietary transitions. This study adopts an integrated multidisciplinary bioarchaeological approach, conducting histomorphometric analysis on enamel and dentine across deciduous and permanent dentitions. It applies high-temporal resolution trace element analysis to enamel using LA-ICPMS and δ13C and δ15N isotope analyses through sequential micro-sampling to dentine of permanent teeth. Samples were selected from diverse archaeological contexts across the Italian peninsula, covering the Upper Palaeolithic, Copper Age, and Early Medieval periods, providing insight into diachronic variations in infant development and life history. Findings highlight the efficacy of histological and histochemical techniques in accurately determining growth rates, physiological stress, dietary shifts (particularly timing of weaning), and age at death in infant remains. The consistency and comparison between enamel and dentine underscores the enhanced insight obtained from integrating information from both tissues. Importantly, the newly proposed protocol significantly improves the temporal accuracy of dentine collagen analysis, facilitating precise chronological placement of the results over broad developmental associations. This study reaffirms the significance of teeth as valuable bioarchaeological instruments. By introducing and testing multidisciplinary methods, it provides deeper insights into early life history and cultural practices across diverse chronological contexts, highlighting the importance of advanced methodologies in extracting detailed, accurate, and nuanced information from past populations.

Age constraints on the late cretaceous alkaline magmatism on the West Iberian margin

Cretaceous Research 30 (2009) 575–586

Contribuição para o conhecimento petrográfico e geoquímico do maciço ígneo de Benavila (Avis)

The igneous rocks of Benavila area consist predominantly of granodiorite and monzonitic granite. Chemically they exhibit typical calco-alkaline differentiation trends and appear to represent a co-magmatic series on the basis of major - and trace - element geochemistry. There is a lot of somewhat more basic igneous enclaves.

Sedimentological and Geotechnical Studies of Coastal Sediments of Central Kerala.

All over the world, several Quaternary proxy data have been used to reconstruct past sea levels, mainly radiocarbon or OSL dating of exposures of marine facies or shore line indicators (e.g. Carr et al., 2010) as well as paleoenvironmental indicators in lagoon or estuary sediments (e.g. Baxter and Meadows, 1999). Estuaries and deltas develop at river mouths during transgressive and regressive phases, respectively (Boyd et al., 1992). In particular, the postglacial Holocene sea-level rise has contributed importantly to the estuary-to-delta transition (Hori et al. 2004). By analyzing radiocarbon ages of the basal or near-basal sediments of the world’s deltas, Stanley and Warne (1994) showed that delta initiation occurred on a worldwide scale after about 8500–6500 years BP and concluded that the initiation was controlled principally by the declining rate of the Holocene sea-level rise. Worldwide there were different regional sea-level changes since the last glacial maximum (LGM) (Irion et al., 2012). Along the northern Canadian coast, for example, sea level has been falling throughout the Holocene due to the glacial rebound of the crust after the last glaciation (Peltier, 1988). This is comparable to the development in Scandinavia (Steffen and Kaufmann, 2005) where sea level drops today. From about Virginia/USA to Mexico there is a constant sea-level rise similar to the Holocene sea-level development of the southern North Sea (e.g. Vink et al., 2007). From the border of Ceará/Rio Grande do Norte down to Patagonia, indicators of Holocene sea level point to a level that was up to 5 m higher than today's mean sea level (Angulo et al., 1999; Martin et al., 2003; Caldas et al., 2006a, b)

Ordovician A-type granitoid magmatism on the Ceara Central Domain, Borborema Province, NE-Brazil

We present field relationships, major and trace element geochemistry and U-Pb SHRIMP and ID-TIMS geochronology of the A-type Ordovician Quintas pluton located in the Ceara Central Domain of the Borborema Province, in northeastern Brazil. This pluton presents a concentric geometry and is composed mainly of syenogranite, monzogranite, quartz syenite to quartz monzodiorite, monzogabbro and diorite. Its geochemical characteristics [SiO2 (52-70%), Na2O/K2O (1.55-0.65), Fe2O3/MgO (2.2-7.3), metaluminous to sligthly alkaline affinity, post-collisional type in (Y + Nb) x Rb diagram, and A-type affinity (Ga > 22 ppm, Nb > 20 ppm, Zn > 60 ppm), REE fractioned pattern with negative Eu anomaly] are coherent with post-collisional A(2)-type granitoids. However, the emplacement of this pluton is to some extent temporally associated with the deposition of the first strata of the Parnaiba intracratonic basin, attesting also to a purely anorogenic character (A(1)-type granitoid). The emplacement of this pluton is preceded by one of the largest known orogenesis of the planet (Neoproterozoic Pan-African/Brasiliano) and, if it is classified as an A(2)-type granitoid, it provides interesting constraints about how long can last A(2)-type magmatic activity after a major collisional episode, arguably triggered by disturbance of the underlying mantle, a topic extensively debated in the geoscience community. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Sedimentary rocks of the Internal Hellenides, Greece: age, source, and depositional setting

Ziel der vorliegenden Dissertation war die Untersuchung der Liefergebiete und Ablagerungsräume sedimentärer Gesteine aus ausgewählten Gebieten der inneren Helleniden Griechenlands. Die untersuchten Sedimente Nordgriechenlands gehören zu den Pirgadikia und Vertiskos Einheiten des Serbo-Makedonische Massifs, zu den Examili, Melissochori und Prinochori Formationen der östlichen Vardar Zone und zur Makri Einheit und Melia Formation des östlichen Zirkum-Rhodope-Gürtels in Thrakien. In der östlichen Ägäis lag der Schwerpunkt bei den Sedimenten der Insel Chios. Der Metamorphosegrad der untersuchten Gesteine variiert von der untersten Grünschieferfazies bis hin zur Amphibolitfazies. Das stratigraphische Alter reicht vom Ordovizium bis zur Kreide. Zur Charakterisierung der Gesteine und ihrer Liefgebiete wurden Haupt- und Spurenelementgehalte der Gesamtgesteine bestimmt, mineralchemische Analysen durchgeführt und detritische Zirkone mit U–Pb datiert. An ausgewählten Proben wurden außerdem biostratigraphische Untersuchungen zur Bestimmung des Sedimentationsalters durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit sind von großer Bedeutung für paläogeographische Rekonstruktionen der Tethys. Die wichtigsten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die ältesten Sedimente Nordgriechenlands gehören zur Pirgadikia Einheit des Serbo-Makedonischen Massifs. Es sind sehr reife, quarzreiche, siliziklastische Metasedimente, die auf Grund ihrer Maturität und ihrer detritischen Zirkone mit ordovizischen overlap-Sequenzen vom Nordrand Gondwanas korreliert werden können. Die Metasedimente der Vertiskos Einheit besitzen ein ähnliches stratigraphisches Alter, haben aber einen anderen Ablagerungsraum. Das Altersspektrum detritischer Zirkone lässt auf ein Liefergebiet im Raum NW Afrikas (Hun Superterrane) schließen. Die Gesteinsassoziation der Vertiskos Einheit wird als Teil einer aktiven Kontinentalrandabfolge gesehen. Die ältesten biostratigraphisch datierten Sedimente Griechenlands sind silurische bis karbonische Olistolithe aus einer spätpaläozoischen Turbidit-Olistostrom Einheit auf der Insel Chios. Die Alter detritischer Zirkone und die Liefergebietsanalyse der fossilführenden Olistolithe lassen den Schluss zu, dass die klastischen Sedimente von Chios Material vom Sakarya Mikrokontinent in der West-Türkei und faziellen Äquivalenten zu paläozoischen Gesteinen der Istanbul Zone in der Nord-Türkei und der Balkan Region erhalten haben. Während der Permotrias wurde die Examili Formation der östlichen Vardar Zone in einem intrakontinentalen, sedimentären Becken, nahe der Vertiskos Einheit abgelagert. Untergeordnet wurde auch karbonisches Grundgebirgsmaterial eingetragen. Im frühen bis mittleren Jura wurde die Melissochori Formation der östlichen Vardar Zone am Abhang eines karbonatführenden Kontinentalrandes abgelagert. Der Großteil des detritischen Materials kam von permokarbonischem Grundgebirge vulkanischen Ursprungs, vermutlich von der Pelagonischen Zone und/oder der unteren tektonischen Einheit des Rhodope Massifs. Die Makri Einheit in Thrakien besitzt vermutlich ein ähnliches Alter wie die Melissochori Formation. Beide sedimentären Abfolgen ähneln sich sehr. Der Großteil des detritischen Materials für die Makri Einheit kam vom Grundgebirge der Pelagonischen Zone oder äquivalenten Gesteinen. Während der frühen Kreide wurde die Prinochori Formation der östlichen Vardar Zone im Vorfeld eines heterogenen Deckenstapels abgelagert, der ophiolitisches Material sowie Grundgebirge ähnlich zu dem der Vertiskos Einheit enthielt. Ebenfalls während der Kreidezeit wurde in Thrakien, vermutlich im Vorfeld eines metamorphen Deckenstapels mit Affinitäten zum Grundgebirge der Rhodopen die Melia Formation abgelagert. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Subduktion eines Teiles der Paläotethys und die anschließende Akkretion vom Nordrand Gondwanas stammender Mikrokontinente (Terranes) nahe dem südlichen aktiven Kontinentalrand Eurasiens den geodynamischen Rahmen für die Schüttung des detritischen Materials der Sedimente der inneren Helleniden im späten Paläozoikum bildeten. Die darauf folgenden frühmesozoischen Riftprozesse leiteten die Bildung von Ozeanbecken der Neotethys ein. Intraozeanische Subduktion und die Obduzierung von Ophioliten prägten die Zeit des Jura. Die spätjurassische und frühkretazische tektonische Phase wurde durch die Ablagerung von mittelkretazischen Kalksteinen besiegelt. Die endgültige Schließung von Ozeanbecken der Neotethys im Bereich der inneren Helleniden erfolgte schließlich in der späten Kreide und im Tertiär.