• ciclo biogeochimico
• batteri mercurio riducenti
• produzione di DGM
• mercurio

L’emissione di mercurio dalla superficie acquatica ha un ruolo molto importante nel ciclo biogeochimico di questo metallo; ricerche condotte negli ultimi anni hanno infatti stimato che il 30% delle emissioni annue globali di mercurio verso l’atmosfera provengono dalla sua evasione dalla superficie marina (Mason et al., 1994). In particolare è stato valutato che l’emissione di mercurio dal Mar Mediterraneo ammonti a 60 tonnellate all’anno, rappresentando la principale sorgente naturale di questo metallo nell’amosfera (Ferrara et al., 2000). Gli scambi fra il mare e l’atmosfera sono la conseguenza della formazione di forme volatili disciolte di mercurio, chiamate DGM (Dissolved Gaseous Mercury), costituite per il 90% da mercurio elementare, che passano dall’acqua all’atmosfera a causa della bassa solubilità nell’acqua del mercurio elementare (60 µg l-1 a 25 °C) e della sua alta volatilità (coefficiente di Henry = 0,3). La formazione di DGM in un sistema acquatico fa sì che il mercurio sia in parte rimosso e non risulti più disponibile per i processi di metilazione e successivo bioaccumulo lungo la catena alimentare. Il valore della concentrazione delle forme chimiche volatili disciolte di mercurio è il risultato di un equilibrio tra i fenomeni di produzione, dovuti a reazioni di riduzione del mercurio divalente, e i fenomeni di rimozione, dovuti a processi di evasione dalla superficie marina e a reazioni di ossidazione del mercurio elementare. È nota della letteratura l’esistenza di processi abiotici di riduzione del mercurio di natura fotochimica, come dimostrato dall’esistenza di un andamento giornaliero e stagionale della concentrazione di DGM nelle acque che mima quello dell’intensità della radiazione solare. Scopo di questa tesi è stato quello di approfondire i meccanismi biotici di riduzione del mercurio, determinare il loro contributo alla produzione di DGM nel bacino del Mediterraneo e valutarne l’importanza rispetto ai processi di produzione abiotici. I risultati del nostro lavoro hanno dimostrato l’importanza del ruolo dei batteri nei processi di riduzione del mercurio. A differenza dei meccanismi abiotici fotoindotti che cessano in condizioni di assenza di luce, il processo di riduzione del mercurio operato dai batteri avviene anche al buio e quindi interessa tutta la colonna d’acqua durante l’arco delle ventiquattro ore. La produzione di DGM è stata determinata non solo in condizioni di assenza di luce, ma anche esponendo i campioni di acqua ad una radiazione solare di intensità di 200 W m-2, con lo scopo di confrontare l’importanza dei due processi. I nostri esperimenti di laboratorio non solo hanno confermato che i batteri possono produrre DGM anche in assenza di luce, ma hanno dimostrato che in condizioni naturali il fattore limitante nella produzione di DGM non è la carica batterica totale, bensì la concentrazione di mercurio disciolto e associato al particellato. Questi sono i primi risultati disponibili ad oggi in letteratura ottenuti su campioni di acque in condizioni naturali. I campioni sono stati prelevati in superficie sia in un’area marina costiera caratterizzata da basse concentrazioni di mercurio nelle acque, sia in un’area marina che presenta concentrazioni più elevate di mercurio, sia in acque profonde (1000-1500 m di profondità) durante una campagna oceanografica a bordo della nave oceanografica “Urania” del CNR; inoltre sono stati prelevati campioni di acque superficiali di laguna e di lago. I valori della produzione di DGM al buio ottenuti per i diversi campioni di acque superficiali sono i seguenti: nel caso dell’acque di laguna sono risultati compresi fra 11 e 42 pg h-1 l-1; nel caso dell’acqua di mare costiera non contaminata sono risultati compresi nel range 5-6 pg h-1 l-1, valori che hanno raggiunto i 15-16 pg h-1 l-1 nel caso di acque costiere contaminate; per quanto riguarda l’acqua di lago è stato ottenuto un valore di 8 pg h-1 l-1. Questi valori sono risultati essere molto inferiori a quelli misurati in presenza di luce (200 W m-2) che sono compresi nel range 240-996 pg h-1 l-1. E’ da tenere presente però che l’enorme produzione di DGM alla luce riguarda solo le acque superficiali durante le ore di illuminazione, mentre la produzione di DGM dovuta all’attività batterica avviene anche in condizioni di assenza di luce, in tutta la colonna d’acqua e nell’arco delle ventiquattro ore.

Il lavoro di tesi è stato sviluppato nell'ambito del progetto comunitario "MERCYMS" (An Integrated Approach to Assess the Mercury Cycle into the Mediterranean Basin – Contr. N° EVK3-CT2002-00070), che ha avuto lo scopo di indagare le principali sorgenti di mercurio sia di origine naturale che antropica nel bacino del Mediterraneo e di valutarne l’impatto ambientale.

Ferrara et al. (2000). Sci. Total Environ. 259, 183-190.
Mason et al. (1994). Geochem. Cosmochem. Acta 58, 3191-3198.