1

IL SUOLOIL SUOLO

DefinizioneDefinizione

Costituisce la parte piCostituisce la parte piùù superficiale della superficiale della crosta terrestrecrosta terrestreSistema complessoSistema complesso

fattori fattori abioticiabiotici (particelle minerali di varia (particelle minerali di varia dimensione e natura)dimensione e natura)Fattori Fattori bioticibiotici (sostanze organiche e (sostanze organiche e microrganismi)microrganismi)

Risorsa rinnovabile ma esauribileRisorsa rinnovabile ma esauribile

InquinamentoInquinamento

Effetti direttiEffetti diretticompromissione dellcompromissione dell’’uso agricolouso agricolodanno esteticodanno esteticopresenza agenti infettivi presenza agenti infettivi Presenza sostanze chimichePresenza sostanze chimiche

Effetti indirettiEffetti indirettiTrasmissione e trasporto degli agenti Trasmissione e trasporto degli agenti inquinanti nelle acque e negli alimenti inquinanti nelle acque e negli alimenti

Ulteriori danni alla salute da..Ulteriori danni alla salute da..

ErosioniErosioniFraneFraneTerremotiTerremotiAlluvioniAlluvioni

Eventi il piEventi il piùù delle volte causati da una delle volte causati da una conseguente errata gestione del suolo da conseguente errata gestione del suolo da parte dellparte dell’’uomo (disboscamenti, pratiche uomo (disboscamenti, pratiche agricole incongrue, ecc.)agricole incongrue, ecc.)

La tutelaLa tutela

Importante in relazione del fatto che Importante in relazione del fatto che ll’’applicazione di tecnologie di applicazione di tecnologie di disinquinamento appare difficoltosa e disinquinamento appare difficoltosa e talvolta poco attuabiletalvolta poco attuabileLo stesso suolo drena inquinanti derivanti Lo stesso suolo drena inquinanti derivanti dalldall’’acqua e dallacqua e dall’’aria e quindi nel caso di aria e quindi nel caso di bonifica bonifica èè proprio in tali comparti che proprio in tali comparti che finirebbero per ritornarefinirebbero per ritornare

Destino inquinanti nellDestino inquinanti nell’’ambienteambiente

Vismara 1992 (modificata)

RIFIUTI SOLIDI E LIQUIDI

IMPIANTI DI TRATTAMENTO

DISPERSIONE INCONTROLLATA NELL’AMBIENTE

SUOLO

ACQUE ALIMENTI ARIA

IMPIANTO DI DEPURAZIONE DELLE ACQUE

ARIA

PIOGGE ACIDE

IMPIANTO DI DEPURAZIONE

ARIA

fanghipolveri

2

Aspetti di geologiaAspetti di geologia

Il suolo Il suolo èè costituito dacostituito daParte inorganica e parte organica miscelateParte inorganica e parte organica miscelate

•• 4545--55% costituito da rocce di varia natura55% costituito da rocce di varia natura•• 2525--50% da soluzione acquosa e componente 50% da soluzione acquosa e componente

gassosagassosa•• 33--5% componente organica5% componente organica

Tipologie delle rocceTipologie delle rocce

In base alla genesi si possono In base alla genesi si possono classificare inclassificare in

IGNEEIGNEESEDIMENTARIESEDIMENTARIEMETAMORFICHEMETAMORFICHE

La composizione delle rocce si riflette La composizione delle rocce si riflette sulle caratteristiche delle acque che con sulle caratteristiche delle acque che con esse vengono in contatto (vedi capitolo esse vengono in contatto (vedi capitolo acqua)acqua)

Le rocce igneeLe rocce ignee

Derivano tutte dalla solidificazione di un Derivano tutte dalla solidificazione di un magma, che può avvenire magma, che può avvenire

al di sotto della superficie terrestre (rocce al di sotto della superficie terrestre (rocce plutoniche o intrusive) plutoniche o intrusive) al di sopra (rocce vulcaniche o effusive)al di sopra (rocce vulcaniche o effusive)

Le differenti modalitLe differenti modalitàà di raffreddamento di raffreddamento portano alla formazioni di rocce con diverse portano alla formazioni di rocce con diverse strutturestrutture

Rocce ignee intrusiveRocce ignee intrusiveuna roccia ignea intrusiva una roccia ignea intrusiva èècaratterizzata da una caratterizzata da una STRUTTURA OLOCRISTALLINASTRUTTURA OLOCRISTALLINAcon lcon l’’evidente presenza di cristalli evidente presenza di cristalli ben formati giustapposti uno ben formati giustapposti uno accanto allaccanto all’’altro.altro.Il loro riconoscimento permette Il loro riconoscimento permette una classificazione della roccia una classificazione della roccia plutonica in plutonica in

felsicafelsica (prevalenza di silicati di colore (prevalenza di silicati di colore chiaro come nel GRANITO) chiaro come nel GRANITO) maficamafica (prevalenza di minerali dal (prevalenza di minerali dal colore scuro come nel GABBRO)colore scuro come nel GABBRO)

Granito

Gabbro

Rocce ignee effusiveRocce ignee effusiveuna roccia ignea effusiva una roccia ignea effusiva èè caratterizzata caratterizzata da varie strutture:da varie strutture:

STRUTTURA PORFIRICASTRUTTURA PORFIRICA con lcon l’’evidente evidente presenza di pochi presenza di pochi fenocristallifenocristalli riconoscibili fra riconoscibili fra microcristalli o in una massa vetrosamicrocristalli o in una massa vetrosa

STRUTTURA MICROCRISTALLINASTRUTTURA MICROCRISTALLINAcon cristalli piccolissimi e non riconoscibilicon cristalli piccolissimi e non riconoscibili

STRUTTURA VETROSASTRUTTURA VETROSA (come (come nellnell’’OSSIDIANA)OSSIDIANA)

STRUTTURA POMICEASTRUTTURA POMICEA caratterizzata caratterizzata da pori e vacuolida pori e vacuoli

Ossidiana

Pomice

Porfido

La roccia è formata da

granuligranuli ben visibili

I granuli sono formati da minerali

e frammenti di roccia

I granuli sono formati da

cristalligiustapposti

I granuli sonocostituitida fossili

La roccia è terrigenacome

il CONGLOMERATO

La roccia è chimicacome

l’ANIDRITE

la roccia èOrganogena

Come il CALCAREFossilifero

3

Le rocce metamorficheLe rocce metamorficheI vari tipi di rocce, sottoposte alle diverse I vari tipi di rocce, sottoposte alle diverse temperature e alle diverse pressioni esistenti temperature e alle diverse pressioni esistenti allall’’interno della crosta terrestre, subiscono il interno della crosta terrestre, subiscono il fenomeno del metamorfismofenomeno del metamorfismoIl metamorfismo consiste nella Il metamorfismo consiste nella riorganizzazione dei minerali esistenti e/o riorganizzazione dei minerali esistenti e/o nella formazione di nuovi minerali, pinella formazione di nuovi minerali, piùù stabili stabili alle nuove condizioni di temperatura e alle nuove condizioni di temperatura e pressione, senza che la roccia stessa passi pressione, senza che la roccia stessa passi allo stato fusoallo stato fuso

La struttura delle rocce La struttura delle rocce metamorfiche metamorfiche èè spesso spesso FOLIATAFOLIATA, i cristalli sono disposti , i cristalli sono disposti secondo piani o bande paralleli secondo piani o bande paralleli fra lorofra loroQuando i piani sono molto fitti e Quando i piani sono molto fitti e si staccano pisi staccano piùù o meno o meno facilmente, la struttura facilmente, la struttura foliatafoliata èèdetta SCISTOSA (come nella detta SCISTOSA (come nella FILLADE, roccia che ha subito un FILLADE, roccia che ha subito un basso grado di metamorfismo)basso grado di metamorfismo)Quando i minerali sono disposti Quando i minerali sono disposti in bande compatte ed alternate di in bande compatte ed alternate di colore chiaro e scuro, la struttura colore chiaro e scuro, la struttura foliatafoliata èè detta GNEISSICA (come detta GNEISSICA (come nello GNEISS, roccia che ha nello GNEISS, roccia che ha subito un alto grado di subito un alto grado di metamorfismo)metamorfismo)

Fillade

Gneiss

magma

Rocce ignee

Cristallizzazione Cristallizzazione (raffreddamento e (raffreddamento e

solidificazionesolidificazione

Sedimentazione

Erosione, trasporto Erosione, trasporto e depositoe deposito

Rocce metamorfiche

Metamorfismo Metamorfismo (calore e pressione)(calore e pressione)

FusioneFusione

compattazione e compattazione e cementificazionecementificazione

Rocce sedimentarie

Ciclo delle rocceCiclo delle rocce

Metamorfismodi contatto

Magmi acidi

Magmi basici

sedimenti

Rocceeffusive

Rocceintrusive

GAS

Metamorfismodi contatto

Rocceintrusive

Compattazione e cementazione

Rocce sedimentarie

Roccemetamorfiche

fusione

Mantello

Crosta

Intrusionee raffreddamento

sollevamento

sollevamento

sollevamento

ModalitModalitàà di presentazionedi presentazione

Stato compatto (ignee o sedimentarie)Stato compatto (ignee o sedimentarie)Presentano fissurazioni (litoclasi), di diverse Presentano fissurazioni (litoclasi), di diverse dimensioni che in presenza di eventi tellurici dimensioni che in presenza di eventi tellurici assumono ampie dimensioni (diaclasi)assumono ampie dimensioni (diaclasi)Importanti per il regime idricoImportanti per il regime idrico

Stato scioltoStato scioltoDerivate da rocce variamente modificateDerivate da rocce variamente modificateCostituiti da grani tra i cui spazi avvengono Costituiti da grani tra i cui spazi avvengono importanti fenomeni chimiciimportanti fenomeni chimici

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GranulometriaGranulometria

>200>200Blocchi Blocchi 2020--200200CiottoliCiottoli

22--2020GhiaiaGhiaia0.060.06--22SabbiaSabbia

0.020.02--0.060.06LimoLimo<0.02<0.02ArgillaArgilla

Diametro particelle (mm)Diametro particelle (mm)DenominazioneDenominazione

Triangolo delle tessitureTriangolo delle tessiture

La percentuale La percentuale delle diverse delle diverse frazioni frazioni granulometrichegranulometrichedetermina diversi determina diversi tipi di terreno tipi di terreno (tessitura)(tessitura)

ArgillosoArgillosoLimosoLimosoSabbiosoSabbioso

Argil

la

Sabbia

Limo

argilloso

argillosolimoso

franco-argilloso

franco

franco-limoso-argilloso

sabbioso

sabbioso-franco

franco-limosofranco-sabbioso

franco-sabbioso-argilloso

argilloso sabbioso

limoso

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0100

Importanza nella circolazione dei liquidi e dei gasImportanza nella circolazione dei liquidi e dei gasAlta percentuale di sabbie (polverizzazione delle Alta percentuale di sabbie (polverizzazione delle rocce) si possono coltivare, ma lrocce) si possono coltivare, ma l’’acqua drena acqua drena facilmente e entra a far parte delle falde freatiche facilmente e entra a far parte delle falde freatiche o profonde lasciando la superficie asciutta e o profonde lasciando la superficie asciutta e propensa alla siccitpropensa alla siccitààLe argille, chimicamente sono degli Le argille, chimicamente sono degli idrosilicatiidrosilicati di di alluminio e potassio, sono formate da elementi alluminio e potassio, sono formate da elementi minutissimi e si aggregano in grandi masse minutissimi e si aggregano in grandi masse plastiche quando imbevute dplastiche quando imbevute d’’acqua, costituendo acqua, costituendo terreni praticamente impermeabili. Con il terreni praticamente impermeabili. Con il prosciugamento lprosciugamento l’’argilla subisce una retrazione argilla subisce una retrazione mettendo in comunicazione le zone pimettendo in comunicazione le zone piùù superficiali superficiali e profonde e, quindi, le acquee profonde e, quindi, le acque

PEDOGENESIPEDOGENESI

Ciclo di formazione e di trasformazione del Ciclo di formazione e di trasformazione del suolo, che ha inizio con lsuolo, che ha inizio con l’’alterazione della alterazione della roccia madre causata da diversi agenti e roccia madre causata da diversi agenti e giunge alla formazione di composti giunge alla formazione di composti minerali disaggregati.minerali disaggregati.

Si verifica inizialmente mediante lSi verifica inizialmente mediante l’’azione azione meteorologica che porta alla formazione di meteorologica che porta alla formazione di grandi frammenti di rocciagrandi frammenti di roccia

Principali agenti della Principali agenti della disgregazionedisgregazione

FisicoFisico--meccanicimeccaniciAcqua corrente Acqua corrente Vento/Ghiacciai Vento/Ghiacciai CrioclastismoCrioclastismoTermoclastismoTermoclastismoRadici vegetaliRadici vegetali

Chimica e biologicaChimica e biologicaAcqua Acqua COCO22

Ossigeno Ossigeno Organismi viventiOrganismi viventi

La composizione di base analoga alle rocce originarie, cui si aggiungono quantità variabili di sostanze organiche e di elementi minerali che costituiscono

la fonte nutritiva essenziale

Il basamento roccioso inizia a disintegrarsi per azione dei ciclIl basamento roccioso inizia a disintegrarsi per azione dei cicli di gelo e disgelo, della i di gelo e disgelo, della pioggia e di altri fattori ambientalipioggia e di altri fattori ambientaliLa roccia si trasforma in materiale incoerente, che a sua volta La roccia si trasforma in materiale incoerente, che a sua volta si decompone in si decompone in particelle minerali piparticelle minerali piùù fini fini I microrganismi presenti contribuiscono alla formazione del suolI microrganismi presenti contribuiscono alla formazione del suolo favorendo la o favorendo la degradazione della materia organica e la differenziazione del sudegradazione della materia organica e la differenziazione del suolo in orizzonti olo in orizzonti Infine si raggiunge lo stadio in cui il suolo può sostenere una Infine si raggiunge lo stadio in cui il suolo può sostenere una fitta vegetazionefitta vegetazione

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Suddivisione dei suoliSuddivisione dei suoli

Sulla base dello sviluppo, i suoli sono Sulla base dello sviluppo, i suoli sono suddivisibili insuddivisibili in

Zonali Zonali •• evoluti rispetto alla roccia originale, attraverso una evoluti rispetto alla roccia originale, attraverso una

serie di sollecitazioni ambientali e meteoclimaticheserie di sollecitazioni ambientali e meteoclimaticheIntrazonaliIntrazonali

•• Influenzati da un fattore specifico di origine Influenzati da un fattore specifico di origine mineraleminerale

AzonaliAzonali•• Formati da detriti di varia natura trascinati Formati da detriti di varia natura trascinati

dalldall’’acqua e sostanzialmente privi di vegetazioneacqua e sostanzialmente privi di vegetazione

Suoli ZONALISuoli ZONALI

Maggior parte dei suoli esistentiMaggior parte dei suoli esistentiPresentano un Presentano un profiloprofilo verticale costituito verticale costituito da diversi strati che nel corso del tempo da diversi strati che nel corso del tempo hanno subito una diversa trasformazionehanno subito una diversa trasformazioneTali strati vengono denominati Tali strati vengono denominati orizzontiorizzonti

Orizzonti (profilo Orizzonti (profilo pedologicopedologico))OO Organico Organico

Vegetali, animali e loro residui, Vegetali, animali e loro residui, decomposizione dei rifiuti organicidecomposizione dei rifiuti organici

AA Attivo (eluviale) Attivo (eluviale) humus, organicohumus, organico--minerale minerale

EE Transizione Transizione particelle mineraliparticelle minerali

BB Inerte (illuviale)Inerte (illuviale)processi anaerobici, radiciprocessi anaerobici, radici

CC Substrato pedogenetico alteratoSubstrato pedogenetico alteratoCostituisce il sottosuoloCostituisce il sottosuolo

R R Roccia madreRoccia madresubstrato non ancora alteratosubstrato non ancora alterato

La componente organica (humus) La componente organica (humus) èèconcentrata maggiormente nella parte piconcentrata maggiormente nella parte piùùsuperficialesuperficialeImportante azioneImportante azione

migliora la struttura fisica del suolomigliora la struttura fisica del suolofavorisce gli scambi con lfavorisce gli scambi con l’’aria e con laria e con l’’acquaacquaMigliora lMigliora l’’utilizzazione dei macroelementi e utilizzazione dei macroelementi e dei microelementidei microelementiDetermina la fertilitDetermina la fertilitàà del suolodel suolo

ProprietProprietàà fisichefisicheLe particelle che costituiscono i terreni Le particelle che costituiscono i terreni sciolti variano nelle dimensioni e nella formasciolti variano nelle dimensioni e nella formaSi dispongono in modo diverso lasciando Si dispongono in modo diverso lasciando interstizi di varie dimensioni (pori) da cui interstizi di varie dimensioni (pori) da cui dipendedipende

Conservazione dellConservazione dell’’aria, dellaria, dell’’acqua e del caloreacqua e del caloreCostituzione di ambienti adatti a vari organismiCostituzione di ambienti adatti a vari organismiAssorbimento delle acque superficialiAssorbimento delle acque superficiali

Analisi meccanicaAnalisi meccanica

Determina in quale proporzione si trovano Determina in quale proporzione si trovano frammisti i grani nel terrenoframmisti i grani nel terrenoI metodi di campionamento fanno I metodi di campionamento fanno riferimento al riferimento al

DM 13/09/1999DM 13/09/1999Indicazioni tecniche elaborate da vari enti Indicazioni tecniche elaborate da vari enti tecnici (tecnici (www.sinanet.anpa.itwww.sinanet.anpa.it))

La tecnica utilizzata La tecnica utilizzata èè il carotaggioil carotaggio

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Attrezzatura per il prelievo dei Attrezzatura per il prelievo dei campionicampioni

Lo strumento piLo strumento piùù idoneo utilizzato per il idoneo utilizzato per il prelievo del terreno prelievo del terreno èè la trivella a sonda o la trivella a sonda o carotatricecarotatrice

Peso specificoPeso specifico

Si ottiene valutando il rapporto Si ottiene valutando il rapporto peso/volumepeso/volume

Peso del terreno prelevatoPeso del terreno prelevatoVolume del cilindro usato per il prelievoVolume del cilindro usato per il prelievo

Risulta mediamente pari a 2,65Risulta mediamente pari a 2,65

PorositPorositàà

Dipende dalla diversitDipende dalla diversitàà di dimensione dei di dimensione dei vari grani e dalla reciproca disposizionevari grani e dalla reciproca disposizioneDefinita come il rapporto diDefinita come il rapporto di

volume complessivo dei porivolume complessivo dei porivolume apparente del terreno (o totale) volume apparente del terreno (o totale)

Il volume apparente (totale) Il volume apparente (totale) èèrappresentato dalla somma del volume rappresentato dalla somma del volume complessivo dei pori e del volume complessivo dei pori e del volume complessivo delle particelle solide (volume complessivo delle particelle solide (volume reale)reale)

X 100X 100

In natura non esistono rocce In natura non esistono rocce completamente prive di porositcompletamente prive di porositàà

Granito 0,1%Granito 0,1%Gesso 2,2%Gesso 2,2%Basalto 3Basalto 3--4%4%Calcare 10%Calcare 10%Terreni sciolti 35Terreni sciolti 35--60%60%

PermeabilitPermeabilitààCaratteristica dinamica e si definisce come la Caratteristica dinamica e si definisce come la proprietproprietàà di un terreno a lasciarsi attraversare di un terreno a lasciarsi attraversare dai gas e dai liquididai gas e dai liquidiTale caratteristica presuppone lTale caratteristica presuppone l’’esistenza di esistenza di pori, ed pori, ed èè in funzione delin funzione del

volume volume forma forma disposizione dei singoli poridisposizione dei singoli pori

Terreni con uguale porositTerreni con uguale porositàà possono quindi possono quindi presentare permeabilitpresentare permeabilitàà diversediverse

massima per terreni ghiaiosimassima per terreni ghiaiosiminima in quelli argillosiminima in quelli argillosi

La permeabilitLa permeabilitàà dipende dalldipende dall’’umiditumiditàà del del terrenoterreno

Nei terreni a grana molto piccola (argille) il Nei terreni a grana molto piccola (argille) il rigonfiamento che caratterizza alcuni tipi di rigonfiamento che caratterizza alcuni tipi di particelle di suolo, a seguito dellparticelle di suolo, a seguito dell’’imbibizione imbibizione dd’’acqua, riduce fortemente la permeabilitacqua, riduce fortemente la permeabilitààallall’’acqua e allacqua e all’’ariaariaNei terreni a grana piNei terreni a grana piùù grossa (sabbie) grossa (sabbie) ll’’umiditumiditàà ha un effetto contrario sui liquidi in ha un effetto contrario sui liquidi in quanto riduce i fenomeni di adesione tra i quanto riduce i fenomeni di adesione tra i pori, favorendo il passaggio di questi ultimi, pori, favorendo il passaggio di questi ultimi, ma ostacolando quelli dei gasma ostacolando quelli dei gas

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CapacitCapacitàà per lper l’’acquaacquaPossono essere distinte inPossono essere distinte in

CapacitCapacitàà massimamassima che corrisponde alla che corrisponde alla saturazione con acqua di tutti i pori del terreno saturazione con acqua di tutti i pori del terreno e pertanto corrisponde in volume alla porosite pertanto corrisponde in volume alla porositàà

CapacitCapacitàà minimaminima che corrisponde alla quantitche corrisponde alla quantitààdd’’acqua che un terreno può trattenere contro la acqua che un terreno può trattenere contro la forza di gravitforza di gravitàà: :

•• dipende dalla tensione superficiale che si stabilisce dipende dalla tensione superficiale che si stabilisce in corrispondenza delle superfici dei granuli, tanto in corrispondenza delle superfici dei granuli, tanto sono pisono piùù numerosi e minuti tanto maggiore risulternumerosi e minuti tanto maggiore risulterààla capacitla capacitàà

CapillaritCapillaritààProprietProprietàà che ha un terreno, posto a che ha un terreno, posto a contatto con una zona con umiditcontatto con una zona con umiditààsuperiore alla sua, di assorbire acquasuperiore alla sua, di assorbire acquaTale acqua si infiltrerTale acqua si infiltreràà nei pori del terreno nei pori del terreno in esame in modo proporzionale al suo in esame in modo proporzionale al suo potere assorbentepotere assorbenteLa capillaritLa capillaritàà dipende dalla dimensione dei dipende dalla dimensione dei pori: tanto pipori: tanto piùù piccoli essi sono, tanto piccoli essi sono, tanto maggiore sarmaggiore saràà il potere assorbenteil potere assorbenteÈÈ inversamente proporzionale alla inversamente proporzionale alla permeabilitpermeabilitàà

Potere di evaporazionePotere di evaporazione

Rappresenta la possibilitRappresenta la possibilitàà di cessione per di cessione per evaporazione dellevaporazione dell’’acqua contenuta negli strati piacqua contenuta negli strati piùùsuperficiali del terrenosuperficiali del terrenoÈÈ funzione delle condizioni meteorologiche e della funzione delle condizioni meteorologiche e della struttura del terreno stesso, dipendendo struttura del terreno stesso, dipendendo

dalla temperatura delldalla temperatura dell’’aria sovrastante e dal suo stato aria sovrastante e dal suo stato igrometricoigrometrico,,dalla capillaritdalla capillaritààdalla capacitdalla capacitàà per lper l’’acqua acqua dalla temperatura del terrenodalla temperatura del terreno

Temperatura del terrenoTemperatura del terreno

Il suolo ed il sottosuolo vengono riscaldati Il suolo ed il sottosuolo vengono riscaldati dalldall’’irradiazione solareirradiazione solareLL’’entitentitàà varia dalla latitudine, orientamento e varia dalla latitudine, orientamento e inclinazioneinclinazione

Costante solare: 2 calorie per mqCostante solare: 2 calorie per mqAl suolo 1,35 calorie per mqAl suolo 1,35 calorie per mqA 30 metri (climi temperati e zone pianeggianti) si A 30 metri (climi temperati e zone pianeggianti) si configura la zona della temperatura costanteconfigura la zona della temperatura costanteAl di sotto dei 30 metri la temperatura sale per effetto Al di sotto dei 30 metri la temperatura sale per effetto del calore proprio del nucleo terrestredel calore proprio del nucleo terrestre

Grado geotermicoGrado geotermico

ÈÈ inteso il numero di metri necessari per inteso il numero di metri necessari per aumentare la temperatura di 1aumentare la temperatura di 1°°CC

Mediamente Mediamente èè 33 metri33 metriOscilla tra 10 e i 15 metri nelle zone termaliOscilla tra 10 e i 15 metri nelle zone termaliFino a 50 metri nelle zone montagnoseFino a 50 metri nelle zone montagnose

RadioattivitRadioattivitààLe rocce sono caratterizzate da elementi Le rocce sono caratterizzate da elementi radioattiviradioattivi

UranioUranioPotassioPotassioTorioTorioRadioRadio

Maggiore Maggiore per le rocce ignee per le rocce ignee di recente costituzionedi recente costituzione

•• metamorfichemetamorfiche•• sedimentariesedimentarie

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ProprietProprietàà chimichechimiche

CapacitCapacitàà di scambio ionicodi scambio ionicopHpHPotere tamponePotere tampone

CapacitCapacitàà di scambio ionicodi scambio ionico

Dovuta alla presenza di cariche elettriche Dovuta alla presenza di cariche elettriche superficiali a livello delle particelle superficiali a livello delle particelle argillose e delle macromolecole umicheargillose e delle macromolecole umicheSi tratta prevalentemente di cariche Si tratta prevalentemente di cariche negative, che non compromettono la negative, che non compromettono la neutralitneutralitàà del sistema, per la presenza di del sistema, per la presenza di cariche di segno opposto trattenute da cariche di segno opposto trattenute da forze elettrostaticheforze elettrostatiche

La neutralizzazione non risente della La neutralizzazione non risente della struttura morfologica del suolo nstruttura morfologica del suolo néé delle delle caratteristiche degli ioni neutralizzanti i caratteristiche degli ioni neutralizzanti i quali sono intercambiabili dando luogo al quali sono intercambiabili dando luogo al fenomeno dello scambio ionici fenomeno dello scambio ionici (essenzialmente cationico)(essenzialmente cationico)Rappresenta un importante meccanismo Rappresenta un importante meccanismo tampone nei confronti tampone nei confronti

delle variazioni di delle variazioni di pHpHdi massicci inquinamenti di natura organica e di massicci inquinamenti di natura organica e inorganica inorganica

SensibilitSensibilitàà del suolo alldel suolo all’’inquinamento in funzione della inquinamento in funzione della permeabilitpermeabilitàà e della capacite della capacitàà di scambio cationicodi scambio cationico

PermeabilitPermeabilitàà

++

++++

++++++

bassabassa

++++

++++++

++++++++

altaalta

++++++++++Molto bassaMolto bassa

++++++++BassaBassa

++++++Alta Alta

molto altamolto altaCapacitCapacitàà di di scambio cationicoscambio cationico

pHpH

Definito dalla presenza di cationi acidi, Definito dalla presenza di cationi acidi, quali lquali l’’H (generato anche dallH (generato anche dall’’idrolisi idrolisi delldell’’acqua ad opera dellacqua ad opera dell’’alluminio e dei alluminio e dei suoi idrati) e cationi basici quali il suoi idrati) e cationi basici quali il CaCa, Mg, , Mg, K e K e NaNaClassificati inClassificati in

<5<5--6,7 : 6,7 : peracidi, acidi e subacidiperacidi, acidi e subacidi6,86,8--7,2:7,2: neutrineutri7,37,3-->8,6:>8,6: subalcalinisubalcalini, alcalini e , alcalini e peralcaliniperalcalini

Potere tamponePotere tampone

CapacitCapacitàà da parte del suolo di opporsi a da parte del suolo di opporsi a variazioni di variazioni di pHpH a mezzo dia mezzo di

colloidi che intervengono nelle alterazioni colloidi che intervengono nelle alterazioni alcalinizzantialcalinizzanti

carbonati e idrati di ferro e alluminio in caso di carbonati e idrati di ferro e alluminio in caso di alterazioni alterazioni acidificantiacidificanti

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ProprietProprietàà biologichebiologicheNello strato inorganico del suolo Nello strato inorganico del suolo èè possibile possibile reperire animali, vegetali e microrganismi, la loro reperire animali, vegetali e microrganismi, la loro concentrazione concentrazione èè molto variabile in dipendenza molto variabile in dipendenza del terreno del terreno La quantitLa quantitàà di microrganismi diminuisce di microrganismi diminuisce progressivamente allprogressivamente all’’aumentare della profonditaumentare della profonditààdel terrenodel terrenoTali microrganismi sono indispensabili per la vita Tali microrganismi sono indispensabili per la vita del suolo in quanto contribuiscono alla del suolo in quanto contribuiscono alla degradazione ed alla mineralizzazione delle degradazione ed alla mineralizzazione delle sostanze organiche, trasformandole in composti sostanze organiche, trasformandole in composti semplici utilizzabili dalle piante come nutrimentosemplici utilizzabili dalle piante come nutrimento

Cicli biologici del terrenoCicli biologici del terreno

Ciclo del carbonio Ciclo del carbonio

Ciclo dellCiclo dell’’azotoazoto

Ciclo dello zolfoCiclo dello zolfo

Altri elementiAltri elementi

CarbonioCarbonioElemento importantissimo per la vita animale e vegetale Elemento importantissimo per la vita animale e vegetale essendo parte integrante dei composti ternari (carboidrati essendo parte integrante dei composti ternari (carboidrati e grassi) e quaternari (proteine)e grassi) e quaternari (proteine)Le trasformazioni riguardano principalmente lLe trasformazioni riguardano principalmente l’’utilizzazione utilizzazione del carbonio sotto forma di COdel carbonio sotto forma di CO22 atmosferica attraverso la atmosferica attraverso la fotosintesi clorofilliana con formazione di carbonio fotosintesi clorofilliana con formazione di carbonio organico (zuccheri, amidi, lignina e cellulosa)organico (zuccheri, amidi, lignina e cellulosa)I composti organici vegetali pervengono di nuovo al suolo, I composti organici vegetali pervengono di nuovo al suolo, direttamente o dopo essere stati assorbiti dagli animali, e direttamente o dopo essere stati assorbiti dagli animali, e subiscono degradazioni enzimatiche (miceti) fino alla subiscono degradazioni enzimatiche (miceti) fino alla formazione di COformazione di CO22 che ritorna nellche ritorna nell’’atmosferaatmosferaUna quota di COUna quota di CO22 èè relativa alla produzione dalla relativa alla produzione dalla respirazionerespirazione

Ciclo del carbonioCiclo del carbonioCOCO22 atmosfericaatmosferica

Carbonio Carbonio organico organico

nei vegetalinei vegetali

Carbonio Carbonio organico nel organico nel

suolosuolo

Decomposizione Decomposizione del carbonio del carbonio

organico in COorganico in CO22

Carbonio Carbonio organico negli organico negli

animalianimaliIngestione dagli alimenti

Respirazione

Aspergillus, Fusarium, ecc

Fotosintesi clorofilliana

AzotoAzotoIl ciclo dellIl ciclo dell’’azoto presenta una complessitazoto presenta una complessitàà maggiore maggiore rispetto a quello del carboniorispetto a quello del carbonioPrima fase: Prima fase:

degradazione idrolitica del materiale organico fino alla formazidegradazione idrolitica del materiale organico fino alla formazione one di ammoniaca di ammoniaca sostenuta dai microrganismi anaerobisostenuta dai microrganismi anaerobi

Seconda fase: Seconda fase: ossidazione dellossidazione dell’’ammoniaca ad acido nitroso ammoniaca ad acido nitroso da parte dei microrganismi del genere da parte dei microrganismi del genere NitrosomonasNitrosomonas, , NitrosocystisNitrosocystise e NitrospiraNitrospira

Terza faseTerza fasedegradazione in acido nitrico (degradazione in acido nitrico (NitrobacterNitrobacter, , BactodermaBactoderma))formazione dei nitrati utilizzatiformazione dei nitrati utilizzati

•• dalle piante e in partedalle piante e in parte•• denitrificatidenitrificati ad opera dei microrganismi in ammoniaca e azoto allo ad opera dei microrganismi in ammoniaca e azoto allo

stato gassosostato gassoso

Ciclo dellCiclo dell’’azotoazotoAzoto Azoto

atmosfericoatmosferico

Fissazione dellFissazione dell’’azoto azoto nel suolonel suolo

Rhizobium, Clostridium, ecc.

Assorbimento delle piante

Azoto organico nei vegetaliAzoto organico nei vegetali

Ingestione da alimenti

Numerosimicrorganismi

Azoto organico negli Azoto organico negli alimentialimenti

Azoto organico nel suoloAzoto organico nel suolo

Decomposizione dellDecomposizione dell’’azoto organico azoto organico in aminoacidiin aminoacidiNumerosi microrganismiFormazione Formazione

delldell’’ammoniacaammoniaca

Ossidazione Ossidazione delldell’’ammoniaca in ammoniaca in

nitritinitriti

Ossidazione dei nitriti Ossidazione dei nitriti in nitratiin nitrati

Riduzione dei nitrati in Riduzione dei nitrati in azoto gassosoazoto gassoso

Nitromonas

Nitrobacter

Serratia, denitrificans

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ZolfoZolfo

I microrganismi presenti nel suolo compiono I microrganismi presenti nel suolo compiono ulteriori cicli biologici fra questi fondamentale ulteriori cicli biologici fra questi fondamentale quello dello zolfoquello dello zolfoCiclo complessoCiclo complesso

Prima fase: liberazione di idrogeno solforato dai prodotti Prima fase: liberazione di idrogeno solforato dai prodotti della degradazionedella degradazioneSeconda fase: formazione dello zolfo elementare Seconda fase: formazione dello zolfo elementare Terza fase: ossidazione a solfati poi Terza fase: ossidazione a solfati poi organicatiorganicati dalle dalle piante e quindi dagli animalipiante e quindi dagli animaliFormazione diretta di idrogeno solforato da parte di Formazione diretta di idrogeno solforato da parte di microrganismi aerobimicrorganismi aerobi

Ciclo dello zolfoCiclo dello zolfoZolfo elementare nel suolo

Ossidazionebatterica

Solfati nel suolo

Assorbimentodalle piante

Composti solforatiorganici nei vegetali

Decomposizione dell’azotoorganico in aminoacidi

Decomposizionemicrobica

Ingestione daglianimali

Composti solforatiorganici nel suolo

Idrogeno solforatonel suolo

Ossidazionespontanea o

microbica

Riduzione batterica

Rischi chimici e fisiciRischi chimici e fisici

Contaminazione da ricaduta dei materiali Contaminazione da ricaduta dei materiali provenienti provenienti

dalldall’’inquinamento atmosfericoinquinamento atmosfericofallfall--out radioattivoout radioattivoabbandono rifiutiabbandono rifiutiuso non corretto di concimi chimici e pesticidiuso non corretto di concimi chimici e pesticidi

Effetti Effetti FitotossicitFitotossicitàà

ZootossicitZootossicitàà

Possibile Possibile bioaccumulobioaccumulo (metalli pesanti)(metalli pesanti)Avviene quanto la quantitAvviene quanto la quantitàà immessa immessa èè elevata e la elevata e la capacitcapacitàà di metabolizzazione da parte delle piante di metabolizzazione da parte delle piante non non èè pipiùù sufficientesufficienteFertilizzanti, organoclorurati, organofosforici, Fertilizzanti, organoclorurati, organofosforici, carbammati, carbammati, triazinetriazine

Rischi biologiciRischi biologici

ClostridiumClostridium tetanitetani

Microrganismi che vanno ad Microrganismi che vanno ad inquinare la falde acquifereinquinare la falde acquifere

Campionamento del suoloSul suolo si possono effettuare numerose analisi chimico-fisiche e biologiche

In base alla finalità, le analisi del suolo vengono raggruppate in:

1. Analisi di caratterizzazione2. Analisi di controllo3. Analisi di diagnostica comparativa

Al fine di ottenere un campione omogeneo e rappresentativo è necessario:

2. Individuare la zona di campionamento

3. Definire il numero e la ripartizione dei campioni (sub-campioni)

4. Stabilire la profondità e le modalità di esecuzione del prelievo

5. Formare il campione globale (campione mediato) da sottoporre ad analisi

1. Definire l’epoca del campionamento

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2. Individuazione della zona di campionamentoLa scelta della zona da campionare è finalizzata al tipo di analisi

• Analisi di caratterizzazione

la zona da campionare deve avere caratteristiche il più possibile omogenee nell’aspetto fisico, rispetto alle fertilizzazioni e alla copertura vegetale spontanea o coltivata

• Analisi di controllo

le zone da campionare devono aver subito delle perturbazioni o alterazioni

Legenda:

1) Zona di campionamento

2) Area da non campionabili

3) Bordi

4) Aree da non campionabili

5) Unità di campionamento

6) Campione elementare

1. Epoca del campionamentovaria in funzione delle finalità delle analisi.

Es. Per valutare la fertilità del suolo ai fini della concimazione, è preferibile prelevare i campioni almeno 4 mesi dopo l’ultimo apporto di concimi o ammendanti oppure nel periodo successivo la raccolta del prodotto

3. Numero e ripartizione dei campioni elementari o sub-campioniIl numero dei campioni deve essere tale da poter effettuare un’analisi statistica in grado di fornire informazioni sull’accuratezza dei dati ottenuti nelle analisi

Esistono diverse modalità di campionamento:

Campionamento sistematicoCampionamento non sistematico a X o a WCampionamento irregolare o random

Campionamento sistematico

La zona da campionare viene suddivisa idealmente in unità di campionamento secondo un reticolo di maglie di dimensione opportuna in relazione alla superficie da campionare. Il prelievo deve essere evitato lungo i bordi della zona di campionamento e nelle zone che presentano anomalie

A) Suddivisione della zona da campionare

B) Reticolo di dimensioni opportune

C) Unità di campionamento

D) Prelevamento casuale del campione

Legenda

3) Bordi 4) Aree da non campionare 5) Unità di campionamento 6) Campione elementare

Legenda

3) Bordi 4) Aree da non campionare 6) Campione elementare

Campionamento non sistematico a X o a W

I prelievi dei campioni elementari si effettuano lungo un percorso tracciato sulla superficie da investigare, ponendo delle immaginarie lettere X o W

I risultati ottenuti da questo tipo di campionamento sono meno dettagliati in quanto la superficie del campionamento è meno estesaCampionamento irregolare o random

I prelievi si effettuano in aree scelte secondo numeri ricavati dalla tabella dei numeri casuali, riportata nei manuali di statistica. I numeri devono corrispondere a precise sezioni numerate della zona da campionare suddivisa in unità di campionamento

4. Profondità e modalità di esecuzione del prelievoLa profondità del prelievo dipende dalle caratteristiche del terreno

Nei terreni arativi è preferibile effettuare il prelievo alla massima profondità di lavorazione del suolo

Nei terreni a prato o a pascolo il prelievo deve essere effettuato alla profondità interessata dalla maggior parte delle radici

5. Formazione del campione globale (campione mediato) da sottoporre ad analisi

Per analisi di caratterizzazione, i campioni prelevati devono essere miscelati in modo da rendere il terreno omogeneo

Per analisi di controllo, i campioni prelevati devono essere mantenuti e analizzati separatamente

Il campione mediato finale viene posto in sacchetti di nylon, chiusi ed etichettati. Nell’etichetta devono essere riportate tutte le informazioni riguardanti il campione: la data del prelievo, la profondità, i riferimenti geografici della zona campionata, etc…..

Analisi qualitative di un campione di suolo

1. Esame granulometrico

2. Valutazione della permeabilità

3. Acidità del suolo

4. Determinazione del calcare

5. Determinazione della fertilità del terreno: presenza dei microelementi azoto, fosforo e potassio (N, P, K)

Esame granulometrico

• Sospendere 100 g di terreno in 500 ml di acqua ed omogenizzare con una bacchetta di vetro

• Lasciare decantare per 24 ore a temperatura ambiente in un cilindro graduato chiuso con parafilm, per evitare l’eventuale evaporazione dell’acqua

• Valutare gli strati granulometrici esprimendo le frazioni sedimentate come percentuale in volume

Legenda1. Sabbia: particelle distinguibili (20% in volume)

2. Sabbia fine: particelle poco distinguibili (∼30% in volume)

3. Strato omogeneo: limo o argilla (∼ 50%in volume)

4. Sottile strato di surnatante organico (humus)

H2O

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Valutazione della permeabilità

• Prendere una bottiglia di plastica, privarla del fondo ed appoggiarla capovolta in un treppiede

• Chiudere l’imboccatura con una garza ripiegata due volte e fissata con un elastico

• Mettere il terreno nella bottiglia fino a raggiungere un’altezza di 15 cm

• Versare 200 ml d’acqua nella bottiglia e raccogliere per gocciolamento l’acqua gravitazionale in una capsula Petri posta sotto la bottiglia

• Calcolare la differenza tra il volume d’acqua versata e quello d’acqua filtrata. Il volume ottenuto (acqua capillare) rappresenta percentualmente la capacità di campo: maggiore è la capacità di campo, più basso è il grado di permeabilità del campione del terreno

Acidità del suolo• Mettere 20 g di terreno in un bicchiere da 100 ml, aggiungere 50 ml di acqua e agitare per 30 minuti. Lasciare depositare il terreno, misurare il pH sul liquido sovrastante con una cartina indicatrice o con un pHmetro, preferibilmente dopo 24 ore.

Determinazione del calcare

• Mettere pochi grammi di terreno in una capsula Petri, aggiungere con un contagocce acido cloridrico 1N. In presenza di carbonato di calcio si osserva sviluppo di anidride carbonica per la seguente reazione chimica:

CaCO3 + 2HCl CaCl2 +H2O + CO2

Cartina tornasoleH2O

Effervescenza, CO2

HCl 1N

Determinazione della fertilità del terreno - presenza dei microelementi: azoto, fosforo e potassio (N, P, K)

Mettere 10 g di terreno in un bicchiere e aggiungere 100 ml di acqua leggermente acidificata. Riscaldare, agitare per 15 minuti e filtrare.

Ricerca dell’azoto nitrico (NO3)

Mettere 2 ml di filtrato in una provetta e aggiungere ugual volume di acido solforico concentrato. Raffreddare e cautamente aggiungere una soluzione di solfato ferroso. In presenza di azoto nitrico si forma un anello bruno.

Ricerca dell’azoto ammoniacale (NH4+)

Mettere 2 ml di filtrato in una provetta, aggiungere eccesso di idrossido di sodio e riscaldare. I vapori che si liberano emettono l’odore di ammoniaca ed esposti ad una cartina al tornasole la colorano di blu.

Ricerca del potassio (K+)

Mettere 2 ml di filtrato in una provetta, aggiungere una soluzione di acetato di sodio ed una soluzione di acido tartarico. La formazione di un precipitato bianco indica la presenza di potassio.

Ricerca dei fosfati solubili (PO4--)

Mettere 2 ml di filtrato in una provetta, acidificare con poche gocce di acido nitrico concentrato, aggiungere ugual volume di una soluzione dimolibdato di ammonio e riscaldare. La formazione di un precipitato giallo indica la presenza dello ione fosfato.