Advancing the Sustainable Use of Plant Protection Products and Multidimensional Framework for Managing Risks under European Policies

The agrifood system represents a complex network of interdependent actors and sectors — spanning agricultural production, processing, distribution, and consumption — whose sustainability depends on the interplay of ecological, socioeconomic, and regulatory factors. Despite growing institutional commitment, no universally accepted definition of sustainability exists for food and agriculture systems, and assessment frameworks remain fragmented across objective metrics and subjective stakeholder perceptions. This thesis focuses on the initial stage of the agrifood supply chain — agricultural production — with particular emphasis on the sustainable use of Plant Protection Products (PPPs), specifically chemical fumigants employed to manage soil-dwelling pathogens, including plant parasitic nematodes, in economically important crops across Italy and Europe. While fumigants are essential tools for effective pest control, their use raises critical concerns regarding human health, environmental integrity, and regulatory compliance. Through a comprehensive literature review and state-of-the-art analysis, this work examines European policy frameworks — including the European Green Deal and the Farm to Fork Strategy — and the application of the One Health approach to agricultural risk governance. The analysis addresses three core dimensions of risk evaluation: regulatory complexity, hazard identification and characterisation, and exposure assessment. It further investigates risk mitigation measures, risk management strategies, and risk communication challenges associated with the sustainable use of fumigants and Integrated Pest Management (IPM) practices. The overarching aim is to contribute to the development of an integrated, multidimensional framework for the responsible management of PPPs, balancing pest control efficacy with human health protection, socio-economic and environmental sustainability. By fostering multi-stakeholder engagement and supporting evidence-based risk policies, this research seeks to advance a more resilient and sustainable agricultural sector in alignment with European climate neutrality objectives for 2050.

Il sistema agroalimentare costituisce una rete complessa di attori e settori interdipendenti — dalla produzione agricola alla trasformazione, distribuzione e consumo — la cui sostenibilità dipende dall'interazione di fattori ecologici, socioeconomici e normativi. Nonostante il crescente impegno istituzionale, non esiste una definizione universalmente accettata di sostenibilità per i sistemi alimentari e agricoli, e i quadri di valutazione restano frammentati tra metriche oggettive e percezioni soggettive degli stakeholder. Questa tesi si concentra sulla fase iniziale della filiera agroalimentare — la produzione agricola — con particolare attenzione all'uso sostenibile dei prodotti fitosanitari (PPP), e specificamente dei fumiganti chimici impiegati per il controllo di patogeni terricoli, tra cui i nematodi fitoparassiti, in colture di rilevanza economica in Italia e in Europa. Pur rappresentando strumenti essenziali per la difesa fitosanitaria, l'utilizzo dei fumiganti solleva criticità significative in termini di salute umana, integrità ambientale e conformità normativa. Attraverso una revisione sistematica della letteratura e un'analisi dello stato dell'arte, il lavoro esamina i quadri normativi europei — tra cui il Green Deal europeo e la Strategia Farm to Fork — e l'applicazione dell'approccio One Health alla governance del rischio in agricoltura. L'analisi affronta tre dimensioni fondamentali della valutazione del rischio: complessità regolatoria, identificazione e caratterizzazione del pericolo, e valutazione dell'esposizione. Vengono inoltre esaminati misure di mitigazione, strategie di gestione del rischio e sfide di comunicazione del rischio connesse all'uso sostenibile dei fumiganti e alle pratiche di Gestione Integrata (IPM). L'obiettivo generale è contribuire allo sviluppo di un framework integrato e multidimensionale per la gestione responsabile dei prodotti fitosanitari, bilanciando efficacia nel controllo, tutela della salute umana e sostenibilità socio-economica e ambientale, in linea con gli obiettivi europei di neutralità climatica al 2050.