Recent studies on the sedimentary organic matter from Lake Maggiore (Northern Italy)

Summary

Humic substances are widespread all over the surface of the earth. Their abundance is much greater than that of the annual primary production. Nevertheless, it seems that no great differences exist in the chemical structure and in the physical properties of the humic compounds present in quite different biotopes of which these compounds are the most representative and specific environmental components. The present paper deals with a fraction of the humic compounds of Lake Maggiore sediment which were extracted and fractionated with methods drawn from soil chemistry. Further fractionation was carried out by gel-filtration chromatography on dextran gel (Sephadex G-25) columns, and a chemical characterization of this fraction, which was termed “lead fulvic acids” (PbFA) was given. This fraction showed the following properties: (1) The PbFA are soluble in water at any pH value, have a high ash content and are yellow. They fluoresce and may be crystallized. — (2) The crude solutions of PbFA subjected to gel-filtration give rise to four coloured peaks, each representing a mixture of components of different molecular weight, possibly built up by the condensation of polyphenolic simple monomers together and/or with carbohydrates and/or peptides. — (3) Carbohydrates constitute a high fraction of total ignitable matter of PbFA. During gel-filtration they are resolved into four peaks which are eluted simultaneously with the coloured peaks, indicating the possibility of bonding between the polysaccharides and polyphenols. — (4) The presence of polypeptides is also demonstrated, eluted partly as free ninhydrin positive peaks and partly with the first polyhenol and carbohydrate containing peak. — (5) Data are given on the ability, possibly due to the polyphenolic components, displayed by the PbFA of keeping copper ions in solution even at alkaline pH values.

Zusammenfassung

Die Mengen humoser Substanzen, die über die ganze Erdoberfläche verbreitet sind, übertreffen bei weitem diejenigen der jährlichen Primärproduktion. Dennoch scheinen keine wesentlichen Unterschiede in der chemischen Struktur und in den physikalischen Eigenschaften der Humusverbindungen zu bestehen, die spezifische und sehr wichtige Milieufaktoren unterschiedlichster Biotope darstellen. Die vorliegende Arbeit behandelt eine Fraktion der Humusstoffe der Sedimente des Lago Maggiore. Die Extraktion und Fraktionierung erfolgte mit Hilfe bodenchemischer Verfahren. Die weitere Fraktionierung wurde durch chromatographische Gel-Filtration in Dextran-Gel(Sephadex G25)-Kolonnen erreicht und diese Fraktion („Blei-Fulvosäuren”, PbFA) chemisch charakterisiert: 1. Wasserlöslich bei jedem pH-Wert, gelb gefärbt, hoher Aschengehalt, kristallisierbar, fluoreszierend. — 2. Die reinen PbFA-Lösungen ergeben bei der Gel-Filtration 4 Farbmaxima, jedes einem Gemisch von Komponenten verschiedenen Molekulargewichtes entsprechend und wahrscheinlich durch Kondensation von einfachen Polyphenol-Monomeren mit Kohlenhydraten und Peptiden (oder einer dieser Gruppen) entstanden. — 3. Kohlenhydrate stellen einen wesentlichen Teil der veraschbaren Substanz der PbFA dar und werden bei der Gel-Filtration in 4 Zonen aufgelöst, die gemeinsam mit den genannten Farbmaxima eluiert werden. Möglicherweise ist dieses ein Hinweis auf die Kopplung der Polysaccharide an Polyphenole. — 4. Die vorhandenen Polypeptide sind teils als ninhydrin-positive Anreicherungen und teils mit den ersten Polyphenol- und Kohlenhydrat- Fraktionen eluierbar. — 5. Die Fähigkeit der PbFA, Kupferionen sogar bei alkalischem pH-Wert in Lösung zu halten, ist vermutlich auf die Polyphenol-Komponenten zurückzuführen.