Salubrità degli agroecosistemi: processi chimici, biochimici e biologici che regolano la mobilità dell'As nei comparti suolo-acqua-pianta

Le reazioni metaboliche mediate da microrganismi sono responsabili di una parte consistente dei processi di mobilizzazione/immobilizzazione dell’arsenico e della sua speciazione nel suolo e nell'acqua. La ricerca proposta da questa unità di ricerca ha lo scopo di caratterizzare le popolazioni batteriche che intervengono nel ciclo dell’arsenico nei comparti acqua-suolo-pianta durante le modifiche delle condizioni di potenziale redox e di caratterizzare i ceppi arsenito ossidanti per l'attuazione di processi biologici basati per la decontaminazione di acque potabili. A tal fine, le comunità batteriche coinvolte nei cicli di arsenico, ferro e manganese, presenti in terreni di risaia e sottoposti a variazioni di condizioni redox, saranno studiate mediante strumenti molecolari avanzati (elettroforesi su gel a gradiente di denaturazione, sequenziamento di nuova generazione “Pyrotag” e PCR quantitativa). L’ossidazione dell’arsenito da parte dei ceppi batterici isolati sarà valutata in presenza di ferro Zero Valente (granulare e nanoparticolato) e di nanomateriali a basso costo (argille anioniche, idrossidi doppi stratificati [LDHs]). La speciazione chimica dell’arsenico nei brodi culturali sara’ seguita utilizzando cartucce di estrazione in fase solida. La determinazione dell’arsenico totale, dell’arsenito e dell’arseniato sarà condotta in spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS). I risultati attesi da questa ricerca sono: i) l’individuazione delle popolazioni microbiche rilevanti nel ciclo dell’arsenico in suoli di risaia posti in condizioni di redox variabile; ii) la determinazione delle condizioni ambientali che aumentano l'attività dei batteri che immobilizzano l’arsenico, come metodo naturali per attenuare la mobilizzazione dell’arsenico nel suolo, nell'acqua e nella pianta; iii) selezione di ceppi batterici AsIII ossidanti per il loro utilizzo come biocatalizzatori nella prima fase del processo di rimozione dell’arsenico dall'acqua e il miglioramento della loro attività finalizzata al trattamento delle acque.