Il suolo - chimica ambientale

Suolo

Costituisce lo strato superficiale della crosta terrestre ed è un miscuglio variabile di minerali, materiale organico, acqua e aria. Il suolo può essere definito come un sistema plurifasico costituito dallo strato superficiale roccioso alterato dalla crosta terrestre.

Fasi del suolo

• Fase solida: costituita da una frazione minerale (inorganica) e da una frazione organica (derivata principalmente dalla degradazione della biomassa)
• Fase liquida: costituita da acqua in cui sono sciolti nutrienti e minerali
• Fase gassosa: spazi d'aria intrappolati tra i vari strati di terra, prevalenza di CO₂ (in percentuali maggiori rispetto all'atmosfera) e di O₂ (anche se in percentuali minori rispetto a quello che possiamo trovare in atmosfera). Questo lo spieghiamo in base ai processi di degradazione che consumano ossigeno e producono anidride carbonica. In minima parte è presente anche azoto.

Il suolo accoglie batteri, funghi, micro/meso/macrofauna terricola, fondamentali per la decomposizione della sostanza organica e di sostanze tossiche come pesticidi. Si comporta come un filtro contro le sostanze inquinanti, come tampone e come sede di attività chimiche e biochimiche.

Formazione del suolo

Il suolo è la porzione più esterna e sottile della crosta terrestre e si differenzia in livelli sovrapposti, detti orizzonti.

• Orizzonte O: è formato da un accumulo di materiale organico indecomposto o parzialmente decomposto. Il suo spessore dipende dalla quantità della vegetazione e dalla presenza o meno di microrganismi decompositori (batteri, protozoi, funghi).
• Orizzonte A: accumulo di materiale decomposto (humificato), è uno strato che acquista e perde costantemente acqua, sostanza organica e radiazioni solari. Il suo colore dipende dalla quantità di sostanza organica e dall'intensità e dal tipo di processi chimico-fisici che ci sono.
• Orizzonte E: orizzonte di lisciviazione caratterizzato dalla prevalenza dei processi di lisciviazione ed impoverimento delle sostanze minerali che gli conferiscono un colore grigio.
• Orizzonte B: è l'orizzonte di accumulo delle sostanze minerali e organiche che vengono liscivate dagli orizzonti superiori e trasportate sotto forma di ioni. Il colore varia tra grigio, rosso e giallo a seconda del processo chimico intervenuto.
• Orizzonte C: è la roccia consolidata da cui si è formato il suolo.

La parte superiore del suolo, detta "top soil", può arrivare a contenere fino al 95% di sostanze organiche ed è la parte con la maggiore attività biologica, qui avvengono principalmente reazioni di ossidazione.

Sostanza organica

Sostanza organica → insieme di composti organici presenti nel terreno, questo insieme eterogeneo è in prevalenza di origine biologica, in piccolissima parte di origine sintetica.

Sostanza inorganica

Sostanza inorganica → sostanze non prodotte da materia vivente e che non ha forza vitale.

Per quanto riguarda la fase solida, abbiamo distinto la fase organica da quella inorganica:

Componente organico

È dato dalla degradazione della biomassa vegetale (lignina e cellulosa) e dipende dalla temperatura e dalla disponibilità di ossigeno, costituisce il 5% in un suolo produttivo. I prodotti di degradazione della lignina prendono il nome di sostanze umiche. Le sostanze umiche possono essere ulteriormente suddivise sulla base di un mezzo di separazione chimica. In particolare, aggiungendo una base forte, le sostanze umiche si separano in umina (che è la fase che non va in soluzione) e acidi umici (rimangono in soluzione). Possiamo ulteriormente suddividere gli acidi umici in acidi fulvici applicando un acido forte che fa precipitare gli acidi umici e lascia in soluzione gli acidi fulvici.

Non esistono delle strutture ben precise per queste sostanze, ma gli acidi umici in generale hanno una massa molare maggiore degli acidi fulvici e un minor contenuto di ossigeno, motivo per il quale tendono a precipitare rispetto agli acidi fulvici. La funzione naturale degli acidi fulvici non è ancora del tutto chiara, probabilmente, siccome sono dei complessanti, permettono di portare in soluzione alcuni nutrienti importanti per le piante.

Humus

Humus → è ottenuto dalla decomposizione della sostanza organica ad opera di enzimi prodotti da funghi e batteri. L'humus attrae ioni e assorbe cationi Ca²⁺, K⁺, Mg⁺ che rimangono disponibili per le piante.

La frazione organica è importante anche per definire la produttività perché la frazione organica è in grado di adsorbire nutrienti essenziali.