Gruppo di Ricerca Suprahumic opera presso l'Universita' Federico II, in Portici (Napoli).

 

Il nostro punto di vista

Le sostanze umiche sono composti di origine naturale ubiquiti nell'ecosistema ed originatisi dalla degradazione chimica e biologica delle piante e degli animali. Sono reperibili nel suolo, nei sedimenti, nel carbon fossile, nei corsi d'acqua, negli oceani ed in altri substrati di origine naturale. Circa il 40-60% del carbonio organico disciolto (DOC) nelle acque dolci ed il 60-70% del carbonio totale del suolo (TOC) e' costituito dalle sostanze umiche, rappresentando, di conseguenza, il maggior serbatoio di carbonio nella biosfera.

Le sostanze umiche sono una parte consistente della sostanza organica naturale (NOM). Il loro nome e' dovuto tradizionalmente alla sostanza organica al di fuori delle cellule viventi, non direttamente riconducibile a biopolimeri quali proteine, polisaccaridi e biopoliesteri di origine vegetale o animale. Nonostante cio', questi biopolimeri sono comunque riscontrabili nelle frazioni umiche normalmente isolate dal suolo e dalle acque. Malgrado sia uno dei materiali naturali piu' studiati fin dagli albori della chimica moderna, l'humus rimane ancora poco caratterizzato per struttura chimica e conformazione. Anche la definizione, che risale ai loro studi chimici primordiali, e' tuttora ancorata alla classificazione operativa in acidi umici, acidi fulvici ed umina. In ogni caso, appare evidente da studi piu' recenti che la separazione in queste classi e' priva di contenuti strettamente chimici.

Fin dagli anni 60 del XXo secolo, un consenso generale si era consolidato nella comunita' scientifica nell'assumere che le sostanze umiche fossero formate da un'unica tipologia di molecole che sarebbero polimerizzate in modo lineare, nelle condizioni ambientali, fino a raggiungere pesi molecolari di 50.000 Dalton, per gli acidi fulvici, e 300.000 Da per quelli umici. L'assunto non e' stato mai accertato, in un contesto ambientale, in modo univoco, ma ha ugualmente raccolto i consensi della comunita' scientifica fino alla meta' degli anni novanta. Sulla scia di evidenze sperimentali osservate per primi da alcuni Agro-chimici dell' Universita' di Padova, Piccolo, Nardi e Congheri (European Journal of Soil Science, 47, 319-328, 1996), basandosi su esperimenti di gel-permeazione, hanno dubitato della natura polimerica delle sostanze umiche, definendole, piuttosto, come associazioni di molecole a peso molecolare relativamente basso, disposte come delle micelle irregolari, peraltro, in accordo con quanto gia' postulato anni prima da Wershaw (Journal of Contaminants Hydrology, 1, 29-45, 1986). Pur non mettendo in dubbio tuttavia la macromolecolarita' delle sostanze umiche nel suo modello, Piccolo pose le basi per un'ipotesi supramolecolare delle stesse. Secondo la teoria in questione, le piccole molecole in un contesto cosi' eterogeneo si autoassocerebbero grazie ad interazioni relativamente deboli quali forze di van der Waals, interazioni p-p o CH-p, interazioni idrofobiche e legami ad idrogeno.

Questo modello innovativo, malgrado sia in una certa misura opposto al precedente, ha guadagnato progressivamente ampio consenso con le conferme suggerite dalle moderne evidenze sperimentali provenienti dal nostro gruppo e di altri scienziati. Concomitantemente, la carenza di prove sperimentali moderne a supporto del modello macropolimerico ha contribuito alla sua accettazione. Molte sono le pubblicazioni reperibili in letteratura che spiegano i risultati in funzione della teoria supramolecolare. Inoltre, metodi chimico-fisici avanzati, come la risonanza magnetica nucleare (NMR) e la spettrometria di massa (MS), hanno evidenziato che la massa molecolare media di una singola molecola di sostanza umica e' difficilmente maggiore di 1000 Da.

E' nostra opinione che il modello supramolecolare delle sostanze umiche abbia favorito la consapevolezza sulle modalita' in cui le sostanze umiche possono giovare alla comprensione dei processi naturali. Va evidenziato che le aree in cui la ricerca basata sull'ipotesi supramolecolare ha maggiore prospettive, sono molteplici.