Progetto RaS Ricerca a Scuola
Università degli Studi di Siena
e Polo Universitario Grossetano
Dipartimento di Scienze Ambientali
"G. Sarfatti"
Il Dipartimento di Scienze Ambientali dell'Università di Siena è diviso in varie sezioni, fra le quali vi è quella di Ecologia Applicata, all'interno della quale si colloca il tema di ricerca interessato a questo progetto, la Ecotossicologia.
Nella sezione cui afferisce il Prof. Silvano Focardi, responsabile scientifico del progetto proposto, le principali linee di ricerca riguardano: alcuni cicli biogeochimici di elementi in tracce negli ecosistemi terrestri e acquatici; il monitoraggio ambientale e l'uso di biomarkers, in particolare, di quelli non distruttivi; il recupero di aree degradate dalle attività minerarie e dai loro residui; la diffusione e la valutazione del rischio tossicologico da parte di contaminanti di origine antropica in mammiferi marini e utilizzo di biomarkers non distruttivi; l'utilizzo di biomarkers per la valutazione rischio antropico in aree costiere; l'utilizzo di biomarkers per la valutazione del rischio tossicologico in Antartide; l'acquacoltura in ambienti salmastri; la diversificazione, in acquacoltura, delle specie coltivate per alimentazione umana.
La sezione di Ecologia applicata del Dipartimento di Scienze Ambientali "G. Sarfatti" svolge da oltre 20 anni attività di ricerca in campo ambientale. Nel Dipartimento sono attivati insegnamenti del settore della Ecologia, quali Ecologia, Ecologia Applicata, Conservazione della Natura e delle sue Risorse, Ecologia Animale, Ecotossicologia, Biologia delle Acque Interne, Biologia Marina e Valutazione d'Impatto Ambientale. I docenti di questa sezione hanno prodotto moltissime pubblicazioni in riviste nazionali ed internazionali, collaborando inoltre alla stesura di alcuni libri e testi universitari.
L'approccio di studio delle tematiche ambientali è altamente multidisciplinare, partendo dallo studio degli ecosistemi non antropizzati, sia terresti che acquatici, fino agli ambienti sottoposti ad episodi di contaminazione ed altamente stressati. Il Dipartimento è dotato di strumentazione specializzata per il monitoraggio di contaminanti ambientali e per lo studio degli effetti di questi composti a livello dei vari organismi e popolazioni. Sono stati sviluppati ed applicati numerosi studi sull'uso di organismi bioindicatori per la valutazione della salute degli ecosistemi.
Fra la strumentazione presente presso il Dipartimento di Scienze Ambientali vi sono spettrofotometri ad assorbimento atomico, spettrofotometro ad assorbimento atomico con correzione Zeeman, spettrometri ad emissione ICP-Plasma ottico e di massa, gascromatofrafi con vari rivelatori, di cui due di massa, cromatografia liquida ad alta risoluzione.
Personale docente universitario
Laboratorio di Ecologia Lagunare, Pesca ed Acquacoltura (EcoLab) di Orbetello
ATTIVITÀ DI RICERCA, DIDATTICA ED ORIENTAMENTO
Polo Universitario Grossetano
Direttore Prof. Silvano Focardi
Informazioni generali
Il Laboratorio di Ecologia Lagunare si trova al centro di uno dei più interessanti ecosistemi umidi presenti in Europa: la Laguna di Orbetello.
Infatti, la laguna di Orbetello, (considerata area protetta ai sensi della Convenzione di Ramsar) per la molteplicità degli habitat e per la ricchezza di specie animali e vegetali rappresenta un'area di grande interesse scientifico, culturale ed economico ed è stata classificata zona umida di importanza internazionale con Decreto Ministeriale 9 Maggio 1977.
Il Laboratorio è situato in Via Lungolago dei Pescatori ad Orbetello (GR). La struttura dipende dal Polo Universitario Grossetano e collabora attivamente con il Dipartimento di Scienze Ambientali dell'Università degli Studi di Siena e con molteplici strutture locali sia Pubbliche che private.
Le esigenze locali alla base della nascita del Centro Ricerche Ecolab
La laguna di Orbetello, come molte altre lagune costiere, è soggetta da decenni a processi di forte eutrofizzazione che si manifestano essenzialmente con lo sviluppo di macroalghe e fitoplancton. Le cause di tali processi eutrofici sono da attribuire alla forte antropizzazione del territorio costiero e allo sviluppo delle attività produttive. Per tentare di risolvere le problematiche ecologiche connesse con questo delicato ecosistema, di superare gli episodi critici che periodicamente hanno afflitto la Laguna di Orbetello e per sviluppare o convertire le forme economiche locali preesistenti in un'economia ecocompatibile, dal 1996, la Laguna di Orbetello è soggetta a Gestione Straordinaria da parte del Commissario Delegato al Risanamento della Laguna di Orbetello.
Dato il grande interesse di questo ecosistema, e vista la complessità e la necessità di sviluppare un sistema di monitoraggio continuo supportato dalla ricerca universitaria, lo sforzo del Comune di Orbetello del Commissario Delegato al Risanamento della Laguna di Orbetello e del Polo Universitario Grossetano è stato quello di creare una struttura specializzata di ricerca che avesse sede stabile sulla Laguna in grado di svolgere attività di monitoraggio e ricerca in modo continuo, organico e coordinato: il Laboratorio di Ecologia Lagunare Pesca ed Acquacoltura.
La struttura
Il Centro Ricerche Ecolab è situato sull'istmo di Orbetello, davanti al bacino di Ponente, Località Macelli in Via Lungolago dei Pescatori, s.n.
Il Commissario Delegato per il Risanamento Ambientale della laguna di Orbetello, a seguito dei finanziamenti ottenuti dai Patti Territoriali per la Provincia di Grosseto, ha messo in opera la ristrutturazione di un edificio originariamente adibito a segheria per la realizzazione del Centro.
Il finanziamento erogato dai Patti Territoriali, dell'ammontare complessivo di 1 milione di euro è stato suddiviso in 500.000 euro per la ristrutturazione dello stabile e in 500.000 euro per l'acquisto di beni immobili e strumentazioni scientifiche per l'allestimento del Centro di Ricerca.
In seguito, il Comune di Orbetello, proprietario dell'immobile in cui risiede il Centro Ecolab, ha concesso l'usufrutto dello stesso, al Polo Universitario Grossetano per lo svolgimento delle proprie attività. I lavori di ristrutturazione ed adeguamento della struttura a Centro Ricerche, condotti dall'Impresa D'Errico, sono stati ultimati nel mese di settembre e la struttura ha iniziato la sua attività nel mese di ottobre del 2004. Il Centro ha iniziato ufficialmente la propria attività di ricerca e di monitoraggio del territorio a partire dal mese di Gennaio 2007.
Organizzazione dei Laboratori
Il Centro Ricerche Ecolab, dalla superficie complessiva di 280 m2, è costituito da un unico piano ed è in grado di ospitare dai 20 ai 30 studenti.
Lo stabile, oltre agli uffici del Personale di Ricerca, è dotato di un'ampia sala, affacciata sulla laguna, attrezzata per lo svolgimento di attività didattica, programmazione e seminari.
È dotato, inoltre, dei laboratori di chimica analitica, ecotossicologia e microbiologia e presenta strutture per lo studio dell'ittiocoltura, della molluschicoltura e per indagini ambientali applicate al mare.
Il Laboratorio di Ecologia Lagunare di Orbetello è provvisto di una serie di strumenti e strutture di base come cappa chimica; centrifuga munite di rotori di diverse dimensioni; centrifuga da tavolo; sistema di produzione di acque; setacciatori; vasche termostatate e ad ultrasuoni; digestori; stufe; cappa a flusso laminare con sistema di sterilizzazione UV; incubatori; lavavetreria; piccola strumentazione.
Sono inoltre presenti laboratori differenziati e relativa strumentazione analitica:
- Laboratorio di preparativa dotato di apparecchiature per il trattamento di matrici ambientali ed alimentari;
- Laboratorio di microbiologia munito di autoclave per sterilizzazione di terreni di coltura e di vetreria; incubatori termostatati; sistema di filtrazione; basi di lavoro in condizioni di sterilità;
- Laboratorio umido per il trattamento delle matrici acquose e degli animali da allevamento;
- Estrattore automatico (ASE 200) e purificatori ad alte prestazioni (PowerPrep P1) per il trattamento di matrici solide;
- Forno a microonde e contenitori chiusi per la digestione di matrici ambientali ed alimentari;
- Microscopio ottico e stereomicroscopio;
- Sistema portatile di rilevazione satellitare della localizzazione (GPS);
- Materiale di ausilio per le attività didattiche e di ricerca (videoproiettore, videoregistratore, TV-Color, fotocamera digitale, PC portatili).
Per la quantificazione di un ampio spettro di contaminanti organici ed inorganici sono disponibili i seguenti strumenti:
- Gas cromatografo ECD-FID;
- Gas cromatografo con Spazio di Testa e detector FID-ECD;
- Analizzatore elementare (CHNS);
- Cromatografo liquido (HPLC);
- Gascromatografo con campionatore a spazio di testa (HS-GC);
- Plasma ottico;
- Sonde multiparametriche;
- Spettrofotometro ad Assorbimento Atomico corredato sia da bruciatore per aria-acetilene, sia di fornetto di grafite;
- Spettrofotometro ad emissione al plasma accoppiato induttivamente;
- Spettrofotometro UV-visibile.
Organizzazione delle attività e linee di ricerca
Attualmente il Centro Ricerche è in grado di soddisfare le esigenze di ricerca avanzata in diversi settori. Presenta, infatti, in dotazione attrezzature, sistemi tecnici ed apparecchiature scientifiche, atti a condurre indagini nei vari ambiti delle Scienze del Mare, dell'Ecotossicologia e dell'Acquacoltura.
Il Centro Ecolab diretto dal Prof. Silvano Focardi, presenta, allo stato attuale, un organico costituito da 4 ricercatori ed 1 tecnico di laboratorio. Svolgono, inoltre, la loro attività presso il Centro, 3 contrattisti ed 1 addottoranda.
L'organico è suddiviso ed opera su tre linee di ricerca principali:
- Ecologia generale;
- Pesca ed Acquacoltura;
- Ecologia applicata.
Ecologia generale Ecologia applicata.
In questo contesto vengono valutate situazioni ambientali della Laguna di Orbetello; problemi di eutrofizzazione; problemi di inquinamento; monitoraggio della laguna tramite organismi; biorisanamento di siti contaminati da inquinanti organici, da metalli e non metalli e da sostanza organica in ambienti eutrofizzati tramite l'impiego di microrganismi autoctoni.
Attualmente sono in corso ricerche relative alla caratterizzazione ecologica della Laguna di Orbetello in rapporto ad altri ecosistemi lagunari italiani. In particolare sono in corso progetti per lo sviluppo di indici ed indicatori di qualità del sedimento lagunare, come la creazione di modelli matematici della qualità chimico-fisica del sedimento, relativi allo sviluppo delle praterie di fanerogame. Sono inoltre in corso studi relativi alla caratterizzazione del macrozoobenthos e alle associazioni delle fitobiocenosi nella Laguna di Orbetello.
Inoltre sono al momento in atto studi di biorisanamento dei sedimenti contaminati della Laguna tramite l'impiego di batteri isolati dagli stessi sedimenti e capaci di degradare contaminanti organici aromatici e metalloidi. Sono stati quindi isolati e caratterizzati ceppi batterici idrocarburi policiclici aromatici (IPA)-degradanti ed Arsenico (As)-resistenti, al momento conservati nella collezione di microrganismi del Laboratorio Ecolab di Orbetello. Un altro progetto di ricerca prosegue sulla base delle conoscenze precedentemente acquisite, con l'impiego di indici molecolari (i.e. geni che codificano enzimi per la degradazione di substrati organici e per la trasformazione di metalli e metalloidi), e di bioindicatori microbici (i.e. fosfolipidi di acidi grassi di membrana), per il monitoraggio delle capacità di biorisanamento dei ceppi batterici isolati.
Caratterizzazione e gestione di siti altamente impattati, le ricerche in questo ambito sono finalizzate alla comprensione delle dinamiche di diffusione e trasporto dei contaminanti nelle matrici ambientali, rischio tossicologico in ambito dei siti impattati, individuazione delle principali fonti di contaminazione, dinamiche chimico - fisiche delle principali molecole contaminanti nelle matrici ambientali complesse (effetti sinergici, antagonistici).
Ecotossicologia applicata, le ricerche in questo settore prevedono lo sviluppo di tecniche di analisi ecotossicologica su matrici ambientali complesse e su rifiuti industriali, sviluppo ed individuazioni di metodi di determinazione innovativi.
- Presso lo stesso Laboratorio vengono affrontate, o sono in corso i lavori di preparazione per poter trattare, anche i seguenti argomenti:; compostaggio e gestione dei rifiuti; ecologia microbica lagunare; sedimentologia e geomicrobiologia; biocatalisi (i.e. enzimi di origine microbica per applicazioni in biotecnologie ambientali); microbiologia degli alimenti.
Pesca ed Acquacoltura
Le ricerche di acquacoltura vengono condotte presso impianti di itticoltura intensiva ed avannotteria dotata di laboratorio per la produzione di fito e zooplancton. Per le ricerche in acquacoltura il Laboratorio di Orbetello dispone di vasche in vetroresina, sistemi di condizionamento delle acque, sistemi di pompaggio ed aerazione dell'acqua.
La ricerca e la didattica vengono attivamente svolte presso il Laboratorio di Orbetello, con addottorandi impegnati nelle attività di ricerca; svolgimento di tesi di laurea da parte di studenti dell'Università di Siena e del Polo Universitario Grossetano; svolgimento di stages nel contesto di masters organizzati dal Dipartimento di Scienze Ambientali dell'Università di Siena.
Analisi chimiche e chimico - fisiche effettuate dal gruppo di ricerca
Sedimenti e matrici biologiche:
pH, potenziale redox, analisi granulometrica, densimetria, umidità, peso specifico, calcimetria, contenuto in macronutrienti (N-tot, P-tot, C-tot, TOC, S-tot, solfuri, solfati, azoto ammoniacale) mediante analizzatore elementare CHNS. Quantificazione di contaminanti ambientali: Pesticidi organoclorurati (tutti i composti prioritari EPA), erbicidi, policlorodibenzodiossine e furani (PCDD e PCDF), Idrocarburi policiclici aromatici (PAH, 16 composti prioritari EPA), tributilstagno (TBT), fenoli (nonilfenoli), tensioattivi alchilsolfonati, tensioattivi MBAS, LIAS, BIAS, Idrocarburi alifatici a catena lineare e ramificata (C>12), Idrocarburi alifatici volatili (C<12), composti volatili prioritari EPA (BTEX), clorofenoli, clorobenzeni, ammine aromatiche, acidi grassi (speciazione), contenuto lipidico, elementi in tracce (nelle forme: totali e biodisponibili), cianuri.
Acque:
Principali descrittori delle caratteristiche chimico - fisiche delle masse d'acqua (pH, redox, conducibilità, salinità, temperatura, ossigeno disciolto, torbidità, profondità, rilievo di profili verticali mediante sonde multiparametriche.
Analisi di azoto totale particellato e carbonio organico particellato (TPN e POC), contenuto in N-NH3, N-NO2, N-NO3, DIN e TDN per l'azoto, SRP e TDP per il fosforo, determinazione di COD e BOD5, clorofilla alfa, tensioattivi MBAS, BIAS, idrocarburi totali, PCB, POCs, elementi in tracce.
Ecotossicologia
Test tossicologici su matrici ambientali, test di tossicità acuta e cronica con: Vibrio fisheri (Microtox), Daphnia magna, Brachionus plicatilis, Dunaliella tertiolecta, organismi marini, bivalvi. Prove di bioaccumulo sia in vitro che in vivo, test di cessione.
Attività di didattica nella scuola Secondaria Superiore e di Orientamento
Da tempo il Centro ricerche Ecolab si occupa di didattica nella Scuola Secondaria Superiore della Provincia di Grosseto sviluppando, con il finanziamento della Provincia, progetti di potenziamento dello studio di discipline scientifiche ed orientamento scientifico.
Collabora, inoltre, con le istituzioni locali presenti sul territorio (Accademia Mare Ambiente, Parco Regionale della Maremma, ecc) fornendo supporto e competenze nell'ambito della didattica ambientale. Ospita stagisti e diplomandi delle Scuole secondarie superiori della Provincia di Grosseto per attività di orientamento e programmi di "continuità scuola - lavoro".
Interlocutori Principali
I principali interlocutori del Laboratorio Ecolab sono rappresentati da:
- Enti locali istituzionali (Provincia, Comune di Grosseto, Comune di Orbetello),
- Commissario delegato per il risanamento lagunare,
- Strutture private locali (Acquacoltori, Confederazioni per la pesca, Accademie Scientifiche, ecc..),
- Centri di Ricerca locali (Lealab, CIRSPE, ecc..),
- Istituzioni scolastiche della Provincia di ogni ordine e grado.
Pubblicazioni su riviste nazionali ed internazionali e comunicazioni a convegno
Dalla data di inizio della sua attività, l'attività di ricerca del personale del Laboratorio di Ecologia Lagunare Pesca ed Acquacoltura ha portato alla pubblicazione, su riviste Nazionali ed Internazionali di numerosi articoli scientifici. Le attività di ricerca hanno portato, inoltre, alla partecipazione a Convegni Nazionali ed Internazionali ed alla pubblicazione conseguente dei lavori presentati sui relativi Atti. Per il dettaglio delle pubblicazioni si rimanda a consultazione delle apposite banche dati.
Riferimenti:
Responsabile scientifico:
Prof. Silvano Focardi
Tel. 0577 232833
Fax. 0577 232806
email: focardi@unisi.it
Dr.ssa Monia Renzi
Tel. 0564 868430
Fax 0564 868482
email: renzi2@unisi.it
