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L'unità di ricerca si prefigge di studiare l'evoluzione dei complessi organo-minerali durante il processo di podzolizzazione al fine di valutare i meccanismi di immobilizzazione del C. L'enfasi sarà quindi posta sulla determinazione della stabilità della componente organica effettuando studi che ne valutino la composizione mediante analisi chimiche e spettroscopiche alle quali verrà abbinata la ricerca di indici di maggiore semplicità analitica e rapidità di esecuzione. Saranno quindi caratterizzati i complessi organo-minerali in una sequenza di suoli tipici dell'ambiente podzolico, in cui siano riconoscibili diversi stadi evolutivi. Si cercherà quindi di capire se associazioni stabili argilla-sostanze organiche siano tipiche di podzols maturi o se esse siano anche legate alla prima fase di formazione e caratteristiche quindi dell'alterazione dei minerali ad opera di composti organici, tappa preliminare alla formazione di chelati di ferro e alluminio. Per limitare la variabilità dei fattori di pedogenesi i suoli verranno campionati in ambiente omogeneo per substrato pedogenetico e copertura vegetale, facendo variare la quota e la posizione lungo il pendio. Analogamente a quanto comunemente accettato in ambiente alpino (Legros, 1992), si effettuerà quindi lo studio di una climo-toposequenza. La ricerca verrà suddivisa in tre fasi, due operative e una interpretativa, sviluppate su due anni complessivi. Prima fase: Individuazione e caratterizzazione dei suoli 1. Individuazione della climo-toposequenza, descrizione e campionamento: l'area di studio verrà individuata, i suoli saranno descritti e classificati secondo i più comuni sistemi tassonomici (USDA, WRBSR) e campionati per orizzonte. 2.Analisi dei suoli: verranno effettuate le normali analisi di laboratorio, secondo i metodi MIPAF (2000) per la caratterizzazione delle proprietà chimiche e chimico-fisiche (granulometria, pH, C organico, N, CSC e cationi di scambio). Verrà inoltre effettuato il frazionamento del ferro e si valuteranno le forme di alluminio e di silicio. 3.Analisi mineralogiche: la mineralogia della frazione argillosa verrà caratterizzata nel dettaglio, tramite tecniche diffrattometriche. Simulazioni di spettri XRD (Moore e Reynolds, 1989) verranno effettuate per la caratterizzazione dei minerali interstratificati e valutazioni per microscopia elettronica serviranno per evidenziare eventuali sintomi di alterazione localizzata. 4.Frazionamento della sostanza organica: verrà effettuato il frazionamento nelle frazioni solubile (DOC), estraibile in basi (TEC), e in acidi umici (HA) e fulvici (FA) utilizzando il metodo proposto da Schnitzer (1982). Le diverse frazioni verranno purificate e liofilizzate. Seconda fase: Valutazione della qualità del suolo attraverso la caratterizzazione dei complessi organo-minerali 1.Estrazione e caratterizzazione dei complessi organo-minerali: per concentrare i complessi organo-minerali verrà utilizzato un forte disperdente quale il pirofosfato di sodio. L'uso di disperdenti più blandi permetterà inoltre di ottenere, con valutazioni gravimetriche, indicazioni sulla stabilità dell'associazione organo-minerale. I complessi saranno sottoposti alle seguenti caratterizzazioni: a.Analisi sulla frazione minerale: trattamenti di distruzione della componente organica con perossido di idrogeno o ipoclorito di sodio verranno utilizzati per purificare la fase minerale e permettere l'analisi diffrattometrica e la valutazione delle proprietà di superficie. I componenti minerali verranno caratterizzati per quanto riguarda il tipo di elemento presente e la sua concentrazione, in modo da poter valutare variazioni di rapporti molari lungo il profilo. b.Analisi della frazione organica: le frazioni organiche estratte verranno caratterizzate per quanto riguarda la composizione in C, H, N, O e S, tramite analizzatore elementare e una combinazione di tecniche spettroscopiche (FT-IR), anche usate in modo differenziale, e analisi chimiche. L'interazione con altre unità operative permetterà di utilizzare anche tecniche di analisi isotopica al fine di valutare l'origine delle componenti organiche nei diversi orizzonti. c.Analisi dei complessi organo-minerali: Interazioni con le altre unità di ricerca mireranno alla determinazione della stabilità dei complessi organo-minerali tramite analisi termo-gravimetriche e alla valutazione della suscettibilità nei confronti della degradazione microbica. In questa fase si procederà inoltre ad una prima valutazione dei parametri da utilizzare nella definizione di indici di stabilità dei complessi organo-minerali. 2.Analisi delle sostanze umiche: le frazioni organiche isolate nella prima fase della ricerca verranno analizzate per quanto riguarda il rapporto E4/E6 per spettrofotometria UV Vis; la composizione in C, H, N, O e S verrà valutata tramite analizzatore elementare e i gruppi funzionali di maggior interesse per la complessazione verranno determinati in modo quali e quantitativo tramite una combinazione di tecniche spettroscopiche (FT-IR) e analisi chimiche. La maggiore o minore suscettibilità dei composti organici alla degradazione verrà valutata tramite 13C NMR. Le interazioni con le altre unità di ricerca permetteranno anche la valutazione dei pesi molecolari e della frazione più labile mediante ESR. Terza fase: valutazione dei dati. In questa fase si confronteranno i risultati ottenuti in diversi orizzonti dello stesso profilo e in orizzonti geneticamente simili di profili diversi con particolare riferimento a: 1.rapporti quantitativi tra le diverse frazioni della sostanza organica e indici di umificazione 2.stato di alterazione dei minerali 3.quantità e qualità della sostanza organica stabilmente legata ai minerali 4.stabilità dei composti organici e suscettibilità alla degradazione 5.confrontabilità tra valutazioni chimiche e spettroscopiche di suscettibilità alla degradazione e indici semplici ottenuti sui complessi organo-minerali 6.tipologia e concentrazione di gruppi funzionali con capacità complessante Oltre all'attività caratterizzante il programma, l'unità di ricerca, in base alle specifiche competenze presenti, si impegnerà in alcune valutazioni in cooperazione con altre unità di ricerca, quali determinazioni mineralogiche o valutazioni pedogenetiche al fine di completare e meglio comprendere i caratteri funzionali oggetto di studio. Tali attività verranno distribuite sui due anni del progetto in funzione delle necessità.
