Laboratorio ambientale

Lezioni (3 CFU): Unità di misura, equivalenze, u.d.m. utilizzate in ambito ambientale. I metalli pesanti: chimica e cenni di tossicologia. Il campionamento: pianificazione di un campionamento a seconda del comparto ambientale e degli scopi dell'indagine. Metodiche di prelievo dei campioni, conservazione e vita media dei campioni. I metodi spettroscopici di analisi: UV-Vis, teoria, applicazioni, retta di taratura. Risonanza Magnetica Nucleare (NMR): teoria, chemical shift, nuclei quadrupolari, costanti di accoppiamento. NMR di nuclei diversi da H e C. Spettrometria di massa: teoria, strumentazione, applicabilità. Quadrupolo e ICP-MS. Cromatografia: teoria della separazione cromatografica, utilizzo di GC e HPLC in ambito ambientale.
Laboratorio (3 CFU): la sicurezza nei laboratori chimici. Campionamento nel sito oggetto di studio. Trattamento dei campioni, estrazione, separazione e quantificazione tramite UV-Vis e HPLC di pigmenti vegetali. Mineralizzazione dei campioni e analisi tramite ICP-MMMS per la determinazione di metalli pesanti e di altri elementi di interesse ambientale. Utilizzo dell'NMR in ambito ambientale, acquisizione di spettri del Fosforo e di altri elementi. Analisi dei dati e discussione. Stesura della relazione finale.

Lezioni (3 CFU): Il campionamento microbiologico. Metodi di analisi e di monitoraggio delle comunità microbiche ambientali. Conte su substrati contaminanti, colture di arricchimento, microcosmi. Genomica ambientale: polymerase chain reaction (PCR), PCR quantitativa Real Time, librerie di cloni, denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE), sequenziamento Sanger, sequenziamento Illumina. Biodegradazione di contaminanti organici e determinanti genetiche: idrocarburi monoaromatici, policiclici aromatici (PAH) ed alifatici. Dealogenazione riduttiva di solventi clorurati. I processi co-metabolici. Meccanismi di resistenza e metabolismo batterico dei metalli pesanti e dell'Arsenico. Microbiologia della rizosfera e dell'endosfera: batteri promotori della crescita delle piante, rhizodegradazione di contaminanti, traslocazione dei metalli in pianta (phytoremediation e piante alimentari). Tecniche di biorisanamento di siti contaminati. Vita microbica in ambienti estremi: i drenaggi acidi di miniera. Sistemi elettrochimici microbici: batteri elettroattivi, celle elettrochimiche microbiche, produzione di composti di interesse da biomasse di scarto. Seminari di società private coinvolte in procedimenti di recupero ambientale e di enti pubblici di controllo, ricerca e gestione ambientale (ARPA, CNR, Enti Parco, ERFAS).
Laboratori (3 CFU): La sicurezza nei laboratori di microbiologia. Campionamento nel sito oggetto d'indagine. Preparazione e conservazione dei campioni per le analisi microbiologiche e molecolari. Conta di batteri totali aerobi e anaerobi, conta MPN di batteri degradanti i composti contaminanti. Analisi fenotipica di isolati batterici ambientali: resistenza ai metalli pesanti e all'arsenico, capacità di mineralizzazione di composti organici, attività di promozione di crescita delle piante (siderofori, IAA, EPS, solubilizzazione dei fosfati, ACC deaminasi, mobilità). Estrazione DNA da campioni ambientali e da ceppi batterici. Allestimento di reazioni di polimerizzazione a catena (PCR) e di PCR quantitativa (qPCR): 16S rRNA e geni funzionali. Corsa elettroforetica su gel di agarosio. Analisi delle sequenze nucleotidiche mediante pacchetti di bioinformatica. Analisi dei dati complessivi e discussione. Come preparare la relazione di gruppo.

Lezioni
Stress abiotici nelle piante: aspetti molecolari, biochimici e fisiologici.
Approcci per l'identificazione delle basi molecolari dei fenomeni di adattamento e di tolleranza delle piante agli stress abiotici
Relazioni tra qualità dell'ambiente su aspetti quantitativi e qualitativi (inclusa la salubrità per i consumatori), delle produzioni vegetali
Interazioni chimiche, biochimiche e fisiologiche che si realizzano nel sistema suolo-pianta
Biosensori e bioindicatori vegetali e loro uso nel monitoraggio della qualità di aria, acque e suoli.
Tecniche di risanamento ambientale che prevedono l'uso delle piante: opportunità e limiti
Attività sperimentali
Tecniche di analisi strumentale per lo studio: a) dello stato fisiologico generale delle piante (conduttanza stomatica attraverso tecniche di imaging termico IR, fluorescenza ed imaging di fluorescenza fogliare, sensori per la determinazione del contenuto in clorofilla delle foglie, fotosintesi e scambi gassosi fogliari, sensoristica multi- e iperspettrale): b) dei livelli di inquinanti organici o inorganici nel suolo e nelle piante (spettrometria UV-Vis, GC/MS-gascromatografia e LC-MS cromatografia liquida di massa, ICP-MS; analizzatori elementali C/H/N/S); d) dei flussi di inquinanti nell'ambito dei sistemi suolo/pianta/aria (spettrometria di massa isotopica IRMS)
Approcci molecolari e biochimici (proteomica, metabolomica e ionomica) per lo studio dello stato fisiologico delle piante e della efficienza delle piante in tecniche di risanamento ambientale
Ogni anno, con la collaborazione degli studenti, viene identificato ed analizzato un caso di studio reale. A titolo di esempio negli scorsi anni le attività sperimentali hanno riguardato: a) un caso di contaminazione di suoli e piante con arsenico in seguito a fenomeni esondazione di un torrente di montagna che lungo il suo percorso attraversa una zona mineraria abbandonata; b) prove preliminari di risanamento con piante di un suolo agricolo contaminato da metalli pesanti in seguito all'uso di fanghi; c) prove preliminari per la messa a punto di programmi di fitostabilizzazione e/o risanamento del suolo di aree urbane inquinate da metalli pesanti e idrocarburi; d) effetti sul suolo e sulle piante di una fuoriuscita accidentale di idrocarburi da un oleodotto in prossimità di un'area agricola e valutazione della possibilità di utilizzare le piante per il contenimento delle consegenze ambientali.