Università degli Studi di Napoli Federico II
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio
Patrocinio dell’Ordine degli Ingegneri di Napoli
Incontro sul tema:
Ingegneri per l’Ambiente ed il Territorio:
esperienze, sfide e opportunità
Foto della torre di
piazzale Tecchio
Giovedì 15 Settembre 2011, ore 9,30
Napoli, Piazzale Tecchio, Aula Scipione Bobbio
Il Corso di Laurea in Ingegneria
per l’Ambiente ed il Territorio
Ing. Denis Trani
Laurea Specialistica in Ingegneria per l’ambiente e il Territorio
Curriculum protezione e risanamento dell’ambiente
Il Corso di Laurea in Ingegneria
per l’Ambiente ed il Territorio
Tirocinio & tesi da 30 crediti presso:
Katholieke Universiteit Leuven, Belgium
Faculty of Bioscience Engineering
Division of Soil and Water Management
Aremberg Castle
Il Corso di Laurea in Ingegneria
per l’Ambiente ed il Territorio
Promotors:
Prof. Dr. Ing. Massimiliano Fabbricino
Prof. Dr. Ing. Dirk Springael
Supervisor:
Dr. Ing. Philip Breugelmans
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per l’Ambiente ed il Territorio
Tecniche di biologia molecolare







analisi di mineralizzazione marcata con 14C
estrazione del DNA
PCR
AGE
DGGE
HPLC
piastratura
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per l’Ambiente ed il Territorio
Titolo tesi:
Survival and activity of
phenanthrene degrading
Sphingomonas sp. LH128 in soil
microcosms
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per l’Ambiente ed il Territorio
Scopo della ricerca:
 valutare l'effetto di differenti contenuti d'acqua nel
terreno sulla sopravvivenza e l'attività del ceppo
Sphingomonas sp. LH128 degradante fenantrene
 studiare l'influenza dei diversi parametri fisicochimici del suolo sulla sopravvivenza e sull’attività
di degradazione del ceppo Sphingomonas e di
individuare il più importante di questi fattori
attraverso un’analisi statistica multivariata
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per l’Ambiente ed il Territorio
Due esperimenti in microcosmi di terreno:
0%
WHC/4
WHC/2
WHC
WHC*2
151
 3 terreni con differente
contenuto di umidità
152
283
 20 terreni con diverse caratteristiche fisico-chimiche
Caratterizzazione fisico-chimica:
• pH
• Water holding capacity (WHC at pF 2)
• Total carbon (TC)
• CaCO3
• Organic carbon (OC)
• Total nitrogen
•Texture (particle size distribution)
•..........
25 parametri del terreno
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Impostazioni sperimentali…
Analisi in differenti punti temporali:
 numero di cellule vitali (piastratura)
 concentrazione di fenantrene residuo (HPLC)
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per l’Ambiente ed il Territorio
Influenza del contenuto di umidità...
1,00E+10
Viable cell numbers
(CFU/g soil)
Survival
1,00E+08
1,00E+07
1,00E+06
1,00E+05
1,00E+04
1,00E+03
1,00E+02
1,00E+01
1,00E+00
0
5
10
15
20
25
30
35
Time (days)
Phenanthrene concentration
(mg/kg soil)
0%
Activity
Soil 151 (WHC: 42%)
1,00E+09
WHC/4
WHC/2
WHC
WHC*2
Control (WHC)
700
600
500
400
300
200
100
0
0
5
10
15
20
Time (days)
25
30
35
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per l’Ambiente ed il Territorio
Influenza del contenuto di umidità...
1,00E+10
1,00E+09
Viable cell numbers
(CFU/g soil)
Survival
1,00E+07
1,00E+06
1,00E+05
1,00E+04
1,00E+03
1,00E+02
1,00E+01
1,00E+00
0
5
10
15
20
25
30
35
Time (days)
Phenanthrene concentration
(mg/kg soil)
0%
Activity
Soil 152 (WHC: 32%)
1,00E+08
WHC/4
WHC/2
WHC
WHC*2
Control (WHC)
700
600
500
400
300
200
100
0
0
5
10
15
20
Time (days)
25
30
35
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per l’Ambiente ed il Territorio
Influenza del contenuto di umidità...
1,00E+10
1,00E+09
Viable cell numbers
(CFU/g soil)
Survival
1,00E+07
1,00E+06
1,00E+05
1,00E+04
1,00E+03
1,00E+02
1,00E+01
1,00E+00
0
5
10
15
20
25
30
35
Time (days)
Phenanthrene concentration
(mg/kg soil)
0%
Activity
Soil 283 (WHC: 26%)
1,00E+08
WHC/4
WHC/2
WHC
WHC*2
Control (WHC)
700
600
500
400
300
200
100
0
0
5
10
15
20
Time (days)
25
30
35
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Influenza dei parametri fisico-chimici...
1,00E+10
1,00E+09
1,00E+07
1,00E+06
1,00E+05
1,00E+04
1,00E+03
1,00E+02
1,00E+01
Soil
Day 0 (Inoculum)
Day 1
Day 10
Day 20
32
C 4
trl
15
C 1
trl
15
2
28
3
27
8
27
7
15
9
15
8
15
7
15
6
15
5
15
3
15
2
15
1
14
9
14
7
14
5
14
4
14
1
14
0
13
9
1,00E+00
13
8
Viable cell numbers
(CFU/g soil)
Survival
1,00E+08
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(expressed as % of the initial amount)
Phenanthrene soil concentration
Activity
Influenza dei parametri fisico-chimici...
100
80
60
40
20
0
0
10
20
Time (days)
138
147
156
283
139
149
157
324
140
151
158
control151
141
152
159
control152
144
153
277
145
155
278
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per l’Ambiente ed il Territorio
L'analisi statistica multivariata mediante Principal Component Regression
(PCR) e Partial Least Square Regression (PLSR), ha permesso
l'identificazione dei parametri abiotici più importanti del suolo.
 Il PLSR ha fornito un modello predittivo più
semplice (con meno variabili) e più accurato
rispetto al PCR sia per la concentrazione residua
di fenantrene sia per il numero di cellule
PLSR
Most important parameters
% Residual
Cell numbers
phenanthrene at
at day 20
day 20
pH
pH
Silt (2-53 μm)
Corg/N
Exch Mg
Sand (53-2000 μm)
Exch Mn
Silt (2-53 μm)
Clay (< 2 μm)
Exch Al
Alox
CEC
Feox
Exch Ca
Mnox
Exch K
Pb
Exch Al
Cd
Alox
Mnox
Ni
Cr
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Conclusioni generali…
• per consentire la nascita e la crescita di batteri introdotti in microcosmi di terreno sterile, è richiesto un
tenore di umidità minimo.
• 100% - 200% della capacità di ritenzione idrica del terreno (a pF 2) può essere considerato come
contenuto di umidità idoneo.
• elevato numero di batteri con specifiche proprietà cataboliche non comportano necessariamente
un’elevata efficienza di degradazione.
• altre caratteristiche abiotiche del suolo devono essere considerate: tra queste il pH del terreno ha
dimostrato di essere di importanza critica.
• attraverso un’analisi statistica multivariata, potrebbero essere identificati i fattori più importanti in un vasto
insieme di caratteristiche fisiche e chimiche del suolo che influenzano la sopravvivenza, la crescita e
l'attività di degradazione degli Sphingomonas sp. LH128 e potrebbe essere costruito un preciso modello
di previsione basato sul PLSR.
Prospettive future…
• ottimizzazione del modello predittivo analizzando altri parametri del terreno.
• determinazione dell'influenza dei diversi parametri biotici del suolo (come il numero di cellule totale e la
diversità batterica) sulla sopravvivenza e l'attività degli Sphingomonas sp. LH128.
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parte del lavoro è stata
presentata al meeting del
BACSIN (Bacterial Abiotic
Cellular
Stress
and
Survival
Improvement
Network) svoltosi a Ispra
nel Gennaio del 2011
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Città universitaria
Leuven
Situata al centro dell’Europa
Borgo medievale
Capitale della birra
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Gita a Knokke (Mare del Nord)
organizzata dall’Università di Leuven
con il team del laboratorio
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Vantaggi tratti da questa esperienza…
Formativi
 apprendimento delle tecniche base della biologia molecolare
 esperienza nel settore della bonifica di siti contaminati
 miglioramento della lingua inglese
…
è stata soprattutto un’esperienza di vita che mi ha
permesso di allargare le mie conoscenze riguardo a
persone, luoghi, usi e costumi , arricchendomi dal
punto di vista umano.
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Grazie per
l’attenzione e
auguri per il
nuovo anno
accademico!