Le reazioni redox nel suolo e il loro significato ambientale

Lo studio e la comprensione dei fenomeni delle reazioni redox è uno dei temi delle scienze ambientali di maggior rilievo dal momento che da esse dipendono molte problematiche legate allo studio dei mutamenti climatici (effetto serra), della gestione delle aree umide (wetland), della qualità delle acque e dell'agricoltura. Questo lavoro è strutturato in tre parti con l'intenzione di descrivere gli aspetti teorici delle reazioni redox, la loro influenza sui cicli biogeochimici e le caratteristiche delle aree umide e dei suoli idrici. Nella prima parte viene quindi introdotto il concetto di potenziale di ossidoriduzione e descritte le proprietà di questo (come la variabilità spaziale e temporale) in funzione del pH, del quantitativo di acqua nel suolo e della porosità. Successivamente vengono elencate le conseguenze dal punto di vista chimico che avvengono in seguito ad un ristagno idrico prolungato nel suolo: sono descritte le diverse reazioni che avvengono nel suolo al progressivo abbassamento del potenziale redox sulla base dell'ordine col quale avviene la riduzione di diverse specie chimiche (NO3-, Mn (IV), Fe (III), SO42-, CO2), da parte di una microfauna specializzata, al progredire delle condizioni di anossia. Infine sono presenti degli accenni sulle tecniche di misurazione del potenziale redox. Nella seconda parte vengono descritte le influenze che le redox possiedono sui vari cicli biogeochimici (C, N, S, Fe, Mn, P, sostanza organica e metalli pesanti) che interessano in generale le aree umide, con particolare attenzione per quelle specie chimiche che presentano una forte incidenza sul fenomeno dell'effetto serra (CH4, CO2, N2O) e di rischio di tossicità da metalli pesanti (es.: As e Cd). Nella terza parte sono contenute le definizioni, i diversi approcci alla classificazione e le caratteristiche generali delle aree umide. Sono poi brevemente elencati e descritti i cosiddetti caratteri redoximorfici e gli indicatori di suoli idrici raccomandati dall'USDA-NRCS nella descrizione del profilo pedologico.

The study and the comprehension of redox reactions is one of the most relevant topics in environmental science, since that a lot of environmental issues, such as greenhouse effect, wetland management, water quality and agriculture, depend on them. This dissertation is structured in three parts with the purpose to describe the main theoretical features of redox reactions, their influence on the biogeochemical cycles and the properties of wetlands and hydric soils. In the first the concept of redox potential is illustrated with its main features (such as spatial and temporal variability) as a function of pH, water content and porosity of soil. This is followed by a description of chemical consequences after a prolonged submersion that allows different kinds of redox reactions to take place and several chemical species (NO3-, Mn (IV), Fe (III), SO42-, CO2) gradually reduced by microorganisms when oxygen is excluded from soil and redox potential decreases. In the second part are illustrated the influences that redox reactions have on different biogeochemical cycles (C, N, S, Fe, Mn, P, organic matter and heavy metals) that concern wetlands, in particular focusing on those chemical species that show a significant effect on greenhouse effect (CH4, CO2, N2O) and high-risk toxic elements (such as As and Cd). In the third part are explained the definitions, the different classification approaches and the main characteristic of wetland. Finally the last paragraph shortly shows redoximorphic features and indicators for hydric soil recommended by USDA-NRCS during a description of a pedologic profile.