Descrizione del modulo "Ruolo delle comunità microbiche nei cicli biogeochimici e nella degradazione degli inquinanti (TA.P04.032.002)"

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  • Descrizione del modulo "Ruolo delle comunità microbiche nei cicli biogeochimici e nella degradazione degli inquinanti (TA.P04.032.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • La ricerca sulle comunità microbiche contribuisce all'interpretazione dei meccanismi che determinano i flussi di C, inclusa la mobilizzazione e la persistenza di inquinanti, negli ambienti acquatici naturali soggetti ad impatto antropico. Lo studio per il miglioramento dei metodi per la determinazione di specie batteriche patogene permette di attuare in tempi brevi misure di protezione dell'ambiente e della salute umana. Il continuo sforzo per l'ottimizzazione delle tecniche analitiche utilizzate, applicabili a diverse tipologie di ecosistemi acquatici, ha un evidente ricaduta sulla gestione dei corpi idrici. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le comunità microbiche svolgono un ruolo importante nel controllo dei flussi di carbonio e nella mobilizzazione di inquinanti nell'interfaccia sedimento/acqua, nella degradazione di contaminanti organici. L'efficienza di trasformazione della sostanza organica in biomassa controlla il trasferimento di energia ai livelli superiori della catena trofica, ed in grado di influenzare la produttività dell'intero ecosistema. Un cattivo funzionamento dei processi metabolici si traduce in una perdita di energia (emissione di CO2) a scapito della sintesi di nuova biomassa. I fenomeni collegati ai cambiamenti climatici e alle pressioni antropiche influenzano le comunità microbiche sia nella composizione che nelle funzioni metaboliche. Le modificazioni dei flussi di C mediati dalle comunità microbiche non sono ad oggi sufficientemente descritte. nell'ambito di questi temi sono condotti studi sperimentali in ambienti marini costieri, fluviali e nelle acque sotterranee. (literal)
Competenze
  • Le competenze offerte in questo modulo dal personale dell'Istituto sono sia di tipo chimico che biologico. Nel campo chimico le competenze riguardano la chimica analitica ambientale, con particolare riferimento alla determinazione di inquinanti organici, di metalli e specie metalliche in tracce in diverse matrici (acqua, suoli e sedimenti, rocce, biota). Le competenze di tipo biologico riguardano sia la microbiologia ambientale che l'ecologia microbica ed in particolar modo: 1) lo studio del metabolismo delle comunità (biomassa attiva, tassi di assorbimento e mineralizzazione della sostanza organica) e 2) lo studio della diversità filogenetica. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • L'insieme delle informazioni acquisite dalle attività descritte potranno contribuire all'aggiornamento di modelli riguardanti il flusso di C per la valutazione dell'effetto dell'antropizzazione sui processi biogenici e all'implementazione della Direttiva 2006/118/CE. Lo studio della diversità microbica potrebbe avere future implicazioni nello sviluppo di indicatori di qualità e di biotecnologie finalizzate al risanamento ambientale. La conoscenza dei processi connessi al destino ambientale degli inquinanti può avere effetti sulle limitazioni d'uso e commercializzazione degli stessi e sull'utilizzo dei processi biochimici per migliorare le tecniche di bonifica di acque contaminate. la sperimentazione sulle tecniche veloci per il monitoraggio di patogeni può essere applicata alla costruzione di sonde ad hoc per il rilevamento veloce della qualità di acque naturali. (literal)
Tecnologie
  • non compilato (literal)
Obiettivi
  • Ottenere informazioni sui meccanismi alla base dell'attività di mineralizzazione e assorbimento della sostanza organica (inclusi gli inquinanti) e sulle variabili ambientali che le determinano; comprendere i rapporti tra attività microbica, composizione della comunità e la circolazione dei nutrienti e dei composti organici persistenti e potenzialmente tossici; contribuire alla definizione di linee guida per il monitoraggio e la gestione dei sistemi costieri e delle acque sotterranee, attualmente non previste dalla vigente Direttiva per la protezione delle acque (WFD). (literal)
Stato dell'arte
  • In ambienti marini costieri le tecniche avanzate per lo studio di diversità e metabolismo microbico hanno dimostrato come tali comunità contribuiscano significativamente a rendere gli ecosistemi -sink- o -source- di CO2. In questo contesto i sistemi marino-costieri, caratterizzati da forti gradienti chimico-fisici, permettono di valutare il peso delle diverse variabili nelle emissioni di CO2 di tipo biogenico. Le attività funzionali e la diversità delle comunità microbiche in sistemi fluviali ad elevata variabilità idrologica sono strettamente legate ai cicli di siccità e inondazione. Scarse sono ad oggi le conoscenze su come i flussi di nutrienti ed il destino di inquinanti, mediati da tali comunità, vengano influenzati dagli eventi estremi e su come questo possa influenzare la qualità dei sistemi acquatici riceventi (acque costiere, laghi, invasi). Gli ecosistemi acquatici sotterranei sono estremamente vulnerabili per le particolari caratteristiche che li contraddistinguono (isotermia, scarsa diversità, scarsa produttività). La qualità delle acque sotterranee è tutelata a livello Europeo dalla Direttiva 006/118/CE che non comprende lo studio delle comunità microbiche . (literal)
Tecniche di indagine
  • Tecniche di tipo radiochimico sono associate alla spettrofotometria, fluorescenza, immunofluorescenza e luminescenza per lo studio dell'attività microbica e della biomassa attiva. Tecniche di biologia molecolare (es. CARD-FISH) e di metagenomica sono invece impiegate per lo studio della diversità microbica. Abbondanza e biomassa batterica sono studiate attraverso l'utilizzo della microscopia ad epifluoresenza e della citometria a flusso. L'applicazione di tecniche citometriche, specifiche per l'analisi dei microrganismi e del microparticolato, garantisce inoltre analisi multi-parametriche in tempi rapidi finalizzate alla stima della componente microbica vitale nonché della presenza di specifici cluster batterici. Nello studio sul comportamento e destino di inquinanti organici ed inorganici sono impiegate tecniche analitiche quali la cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) con rivelazione in fluorescenza, la gascromatografia e la cromatografia liquida (GC GC-MS o LC-MS), spettrometria (AAS), a metodi di digestione sequenziale e totale. (literal)
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