Ricevimento studenti : Mercoledì, ore 10.00 - 13.00

Modalità d’esame: Durante il corso vengono effettuate verifiche di ap prendimento con il solo scopo di guidare lo student e nella preparazione alla prova orale finale.

Propedeuticità consigliate: Chimica organica, Matema tica, Fisica, Chimica generale, Chimica organica

Materiale didatticoIl materiale didattico utilizzato durante le lezioni è reperibile presso la Biblioteca della Facoltà.Testi consigliatiSequi P.: Fondamenti di Chimica del Suolo. Patron Ed., 2005 Sequi P.: Chimica del Suolo. Patron Ed., 1993. Radaelli L., Calamai L.: Chimica del Terreno. Piccin, 2001 Per approfondimentiMcBride M.B.: Environmental Chemistry of Soils, Oxford University Press,1994.Bohn H.L., McNeal B.L., O’Connor G.A.: Soil Chemistry, Wiley & Sons, 1979.

Contenuti del corso- La frazione minerale del suolo (1,0 CFU)Classificazione dei silicati. Struttura dei minerali argillosi. Ossidi e idrossidi di Fe e Al. - La frazione organica (0,5 CFU) Componenti. Decomposizione, mineralizzazione e umificazione. Ruolo e funzioni. Equilibri biologici e conservazione del suolo. - Le proprietà fisiche del suolo (0,1 CFU)Tessitura. Struttura. Importanza agronomica della tessitura e della struttura. - Le proprietà chimico-fisiche del suolo (2,0 CFU)Carica permanente e carica pH dipendente della frazione colloidale. Adsorbimento e scambio cationico.Adsorbimento specifico. -Reazione in pH del suolo(0,5 CFU)Equilibri acido-base nel suolo. Potere tampone. Suoli calcarei. Influenza del pH sulla disponibilità dei nutrienti.- Le acque di irrigazione (0.5 CFU)

Suoli a reazione anomala e loro correzione. - Reazioni redox (0.2 CFU)

Suoli sommersi.- Controllo dell’inquinamento da agenti inorganici ( 0,2 CFU)

Mobilità dei metalli pesanti nel suolo.

Obiettivo del corso: Fornire allo studente le conos cenze di base per la comprensione delle proprietà chi mico-fisiche che determinano il comportamento nel suolo di specie chimiche sia esse nziali che tossiche.

Attività formativa prevista4 CFU (32 ore)

Dipartimento di Scienze Ambientali Agrarie e Biotec nologie Agro-Alimentari

tel: 079 229210 fax: 079 229276e-mail: apremoli@uniss.it

DocenteAlessandra Premoli

Anno IISemestre II

Corso di Laurea inScienze e Tecnologie AgrarieTipologia del corsoCorso Obbligatorio

CHIMICA DEL SUOLO A.A. 2006/07

CHIMICA DEL SUOLOA.A. 2006/07

Storicamente: il suolo è la componente dell’ecosistema, composta di frammenti di rocce, minerali e sostanza organica, che copre una parte delle superfici emerse della Terra e costituisce l’interfaccia tra l’ atmosfera, la litosfera e l’idrosfera.

Il punto di vista contemporaneo: il suolo costituisce una risorsa naturale non rinnovabile che, raggiunta una condizione di stabilità determinata da fattori di stato (roccia madre, clima) può, per alterazione (erosione, inquinamento) di tali fattori, regredire verso la rottura dell’equilibrio (degradazione)

Molecole organiche ad alto e basso peso molecolare

anioni

cationi

?

Specie polimeriche solubili con attività complessante

e/o riducente

?

??

Biomassa del suoloMicroflora : batteri, funghi, attinomiceti, alghe

• Microfauna: (< 0,2 mm): protozoi,• Meso fauna (0,2 mm<dim.<2 mm): collemboli, acari

• Macro fauna (2 mm< 20 mm): macroinvertebrati• Megafauna (> 20 mm): (Insettivori, Roditori)

MACROINVERTEBRATI DEL SUOLO• Anellidi Oligocheti : Lumbricidi ed Enchitreidi• Aracnidi : Opilioni, ragni, pseudoscorpioni.• Miriapodi : Millepiedi, centopiedi, scolopendre.• Crostacei : Isopodi, i porcellini di terra• Molluschi : Gasteropodi polmonati, chiocciole e limacce.• Artropodi : Coleotteri, Ortotteri (grillotalpa), Imenotteri• Insetti: Formiche, coleotteri, larve di ditteri e termiti

PROFILO: sezione verticale del suolo in cui si osservano strati (ORIZZONTI ) uniformi, disposti parallelamente alla superficie del suolo

Composizione del suolo

Aria nell’atmosfera

O2 + CO2 21%

CO2 0,03%

Aria nel suolo

O2 + CO2 21%

CO2 0,1 - > 5%

acqua

aria

FASE GASSOSA

MCO2 = KH x PCO2

KCO2 = 10-1.5

PCO2 ≈ 0,003 – 0,03pH ≈ 4,6

PCO2 ≈ 0,00033

pH ≈ 5,7

Il contenuto in CO2 nella fase gassosa del suolo dipende dall’attività microbica e dall’attività radicale e dalla velocità di diffusione verso l’atmosfera

Nei suoli sommersi PCO2 ≈ 0,2pH ≈ 4,4

H2CO3 HCO3- CO3

2-

Distribuzione delle specie CO2 in soluzioneaq in relazione al pH

CO2 + H2O ⇄⇄⇄⇄ H2CO3 K = 5,4 x 10 -5 pK = 4.26

H2CO3 + H2O � H3O+ + HCO3- Ka = 4,4 x 10-7 pKa = 6,36

HCO3- + H2O � H3O+ + CO3

2- Ka = 4,4 x 10-11 pKa = 10,33

pH

pH = pK a + log [A -] / [HA]

FASE LIQUIDA

Concentrazione di importanti ioni nella soluzione de l suolo

Ione mg/L Molari tà, x 10 -6

320134Ba2+

37399Ca2+

43066Mg2+

85133K+

10097Na+

12068Li+

Energia di idratazione(Kcal/mol)

Raggio ionico(pm)

Ione

Densità di carica di uno ione = CARICA / RAGGIO

Raggio ionico: Li+ < Na+ < K+ Mg2+ < Ca2+ < Ba2+

Densità di carica: Li+ > Na+ > K+ Mg2+ > Ca2+ > Ba2+

Energia di idratazione: Li+ > Na+ > K+ Mg2+ > Ca2+ > Ba2+

Raggio ionico: Li+ < Na+ < K+ Mg2+ < Ca2+ < Ba2+

Densità di carica: Li+ > Na+ > K+ Mg2+ > Ca2+ > Ba2+

Energia di idratazione: Li+ > Na+ > K+ Mg2+ > Ca2+ > Ba2+

(0.65 A)

Alterazione

Fissazione

Mineralizzazione

Assorbimento

Lisciviazione

Asportazione

Fertilizzazione

Il ciclo dei nutrienti si interrompe quando vengono asportate le colture. La fertilizzazione ristabilisce il pool dei nutrienti.

hv

CO2

H2O

O2

Nutrienti Sostanza organicaMinerali

Un suolo ha una dinamica ideale dei nutrienti se questi possono essere immagazzinati in forma strettamente legata, e perciò protetti dalla lisciviazione, ma prontamente mobilizzabili in caso di perdite

I nutrienti si trovano nel suolo in 3 forme:• solubili nella soluzione del suolo : non essendo legati, sono prontamente disponibili;• scambiabili : cationi e anioni strettamente legati a complessi di scambio elettricamente carichi (particelle di argilla e humus) e in generale facilmente disponibili;• di riserva : nutrienti che si trovano in composti da moderatamente a leggermente solubili; una piccola frazione è prontamente mobilizzabile e perciò parzialmente disponibile, ma la maggior parte sono praticamente non disponibili per lungo tempo.

Nutrienti di riserva

Nutrienti scambiabili

Nutrienti solubili

Elementi principaliElementi principaliN, P, KN, P, K

Elementi secondariElementi secondariCaCa, Mg, S, Mg, S

MicroelementiMicroelementiB, B, CoCo, Cu, , Cu, FeFe, , MnMn, Mo, , Mo, ZnZn

NUTRIENTI

- Macro elementi: N, P, S (specie anioniche )

N, Ca, Mg, K (specie cationiche )

- Micro elementi: Fe, Mn, Zn, Cu (specie cationiche )

Cl, B, Mo (specie anioniche )

composizione in pesosostanzaorganica

argilla

limo

sabbia

composizione in volumesostanzaorganica

argillalimo

sabbia

Composizione della fase solida del suolo

Sistema internazionele o di Atterberg (diametro in mm)

La distribuzione percentuale delle frazioni granulometriche prende il nome di TESSITURA.La Tessitura regola molteplici funzioni e proprietà specifiche del terreno, quali i fenomeni di ritenzione idrica e dei nutrienti, gli scambi gassosi e la permeabilità, la plasticità e la lavorabilità.

Classificazione dei terreni in base alla loro composizione granulometrica, secondo il criterio USDA.

Rappresentazione in diagramma triangolare di un terreno avente composizione granulometrica con 50% di sabbia, 20% di limo e 30% di argilla.

TESSITURA

lamellare : l’aggregazione ricorda foglietti sovrapposti

prismatica : orientamento verticale degli aggregaticomune soprattutto negli orizzonti profondi

poliedrica : gli aggregati ricordano un blocco

comune soprattutto negli orizzonti profondi

granulare : gli aggregati ricordano delle sferetipica degli orizzonti superficiali di molti suoli coltivati

MACROSTRUTTURA: forma e dimensioni degli aggregati

200 nm

Microstruttura : disposizione e composizione delle

particelle, sostenuta da interazioni con ioni e cementi

Complesso argillo-umico

Aggregazione molto stabile

Fattori che condizionano la struttura del suolo : argilla, sostanza organica, minerali di Fe e Al,

basi di scambio (Ca2+,Na+, H+, Al3+) lavorazioni