Acido fulvico come risorsa ambientale per la valorizzazione dei servizi ecosistemici della Valle Anticolana
Author(s)
Allevato, Enrica
Date Issued
April 13, 2021
Type
Doctoral Thesis
Abstract
Secondo le Nazioni Unite le foreste sono una componente chiave per assicurare la purificazione e l'offerta sostenibile di acqua. In questo quadro l’acqua di Fiuggi costituisce un’eccellenza. Nel deflusso ipodermico delle acque piovane, queste attraversano un ecosistema complesso (piante di castagno, lettiera di castagno e suoli vulcanici) che arricchisce le acque tanto da conferirgli proprietà benefiche per la salute. Si tratta di un servizio ecosistemico “non convenzionale” il cui sistema nel suo complesso deve essere oggetto di salvaguardia e valorizzazione, unitamente alla conoscenza nel dettaglio del processo di arricchimento. Studi condotti sugli acidi fulvici rilevati nelle acque di Fiuggi ne hanno evidenziato effetti benefici a livello renale (Fraioli et al. 2001); è stato inoltre dimostrato l’effetto degradativo di tali molecole sul reticolo cristallino dei sali di calcio (ossalati, fosfati, ecc.) nei calcoli renali e la conseguente formazione di complessi solubili di calcio (Davydova et al. 2014).
Nell'ottica di valorizzare il contributo dell'ecosistema castanicolo della Valle Anticolana, il progetto di tesi ha focalizzato l’attenzione sui prodotti derivanti dai processi di umificazione (acido fulvico, FA) che si svolgono nel suolo del castagneto che sovrasta le sorgenti delle acque minerali di Fiuggi.
Le sostanze umiche sono anche presenti nella falda acquifera a seconda della geologia e della chimica della falda. Inoltre, l'ambiente in cui avvengono i processi di umificazione influenza fortemente la composizione strutturale dei composti umici che si differenziano per struttura e composizione elementare.
Il lavoro di ricerca è stato strutturato con due principali obiettivi
1) studi di caratterizzazione (pirolisi-GC-MS, NMR e FT-IR) svolti a carico della componente fulvica estratta dal suolo e dall’acqua minerale;
2) studi su come diverse coperture e usi del suolo influenzano le proprietà chimiche, fisiche e biochimiche del suolo; in particolare, è stato studiato l'effetto dei diversi tipi di copertura sulle sostanze umiche da un punto di vista qualitativo e quantitativo, attraverso l'analisi comparativa delle sostanze umiche estratte dai suoli e dall’acqua mediante FT-IR, e, l'attività biochimica ed enzimatica della popolazione microbica del suolo coinvolta nei processi di umificazione di tre aree a diversa gestione presenti nell’area oggetto dello studio.
I risultati ottenuti da questo studio hanno mostrato, nel confronto tra gli FA presenti nell’acqua e quelli isolati dal suolo sovrastante l’acquifero, delle analogie spettrali e similarità qualitative dei profili pirolitici. Dal confronto tra i diversi usi del suolo si evidenzia che l’uso del suolo influenza i processi di umificazione e quindi anche gli FA da un punto di vista quali/quantitativo.
According to the United Nations, forests are a key component in ensuring purification and sustainable water supply. In this context Fiuggi mineral water is an excellence. In the hypodermic runoff of rainwater, it flows through a complex ecosystem (chestnut trees, chestnut litter and volcanic soils) that enriches the water to such an extent as to give it beneficial properties for health. This is an "unconventional" ecosystem service whose overall system must be safeguarded and enhanced, together with detailed knowledge of the enrichment process. Studies conducted on fulvic acids detected in the waters of Fiuggi have shown beneficial effects at renal level (Fraioli et al. 2001); the degradation effect of these molecules on the crystalline lattice of calcium salts (oxalates, phosphates, etc.) in kidney stones and the consequent formation of calcium soluble complexes has also been demonstrated (Davydova et al. 2014).
With a view to enhancing the contribution of the chestnut forest ecosystem of the Anticolana Valley, the thesis project focused on the products deriving from the humification processes (fulvic acid, FA) that take place in the soil of the chestnut grove above the springs of the mineral Fiuggi mineral water.
Humic substances are also present in the aquifer depending on the aquifer geology and chemistry. Moreover, the environment in which the humification processes take place strongly influences the structural composition of the humic compounds, which are different in structure and elementary composition.
The research work has been structured with two main objectives
1) characterization studies (pyrolysis-GC-MS, NMR and FT-IR) carried out on the fulvic component extracted from soil and mineral water;
2) studies about the effect of different soil coverages and land uses on the chemical, physical and biochemical properties of soil; in particular, the effect of different types of coverage on humic substances was studied from a qualitative and quantitative point of view, through the comparative analysis of humic substances extracted from soils and water by FT-IR, and, the biochemical and enzymatic activity of the microbial soil population involved in the humification processes of three differently managed areas present in the study area.
The results obtained from this study showed, in the comparison between the FA extract from water and those isolated from the soil above the aquifer, spectral analogies and qualitative similarities of pyrolytic profiles. The comparison among the different soil land uses shows that soil use influences the humification processes and therefore also the FA from a qualitative/quantitative point of view.
Additional information
Dottorato di ricerca in Scienze, tecnologie e biotecnologie per la sostenibilità
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