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Thesis etd-03262015-001701


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
MARTINELLI, CLAUDIA
URN
etd-03262015-001701
Thesis title
Bioattivatori come potenziale strategia per il recupero di sedimenti marini di dragaggio
Department
BIOLOGIA
Course of study
CONSERVAZIONE ED EVOLUZIONE
Supervisors
relatore Masciandaro, Grazia
relatore Macci, Cristina
Keywords
  • bioremediation
Graduation session start date
13/04/2015
Availability
Full
Summary
Il presente lavoro di tesi, che si è svolto presso l’Istituto per lo Studio degli Ecosistemi (ISE) del CNR di Pisa, ha avuto l’obbiettivo di esaminare la fattibilità di una tecnologia di enzyme enhanced bioremediation utilizzata da sola e in combinazione con il trattamento di sediment washing, nella decontaminazione e nel recupero funzionale di sedimenti marini di dragaggio.
In particolare, lo studio ha valutato l’efficacia di specifici bioattivatori (microrganismi, enzimi e sinergizzanti selezionati per la biodegradazione dei contaminanti organici) nella decontaminazione del sedimento tal quale e delle due frazioni granulometriche, sabbia fine (200μm - 63μm) e pelite (< 63μm), derivate dal trattamento di sediment washing.
Lo studio è stato condotto in collaborazione con il porto di Livorno per risolvere il problema attuale della gestione dei sedimenti marini di dragaggio. I sedimenti interessati da tale studio sono stati dragati nell’area dell’imboccatura nord del porto e presentavano una contaminazione prevalente di contaminanti organici.
La sperimentazione è iniziata a Luglio 2014 con il trattamento di sediment washing del sedimento di dragaggio su scala pilota ed il successivo trattamento di bioremediation del sedimento tal quale e delle frazioni ottenute (sabbia fine e pelite) su mesoscala. I trattamenti previsti per le tre matrici sono stati: i) controllo (non trattato) e ii) aggiunta di bioattivatori. Sulla pelite, con lo scopo di migliorare la struttura fisica della matrice, si è ritenuto opportuno applicare anche un terzo trattamento con bioattivatori e fango biologico stabilizzato.
Il monitoraggio nel tempo dei sedimenti trattati ha previsto il prelievo delle tre matrici immediatamente dopo l’applicazione dei bioattivatori (t0) e a distanza di uno (t1) e tre mesi (t2). Su tali campioni sono stati determinati diversi parametri, considerati indicatori dei processi di decontaminazione e di recupero della funzionalità biologica:
• parametri chimico-fisici (umidità, pH, conducibilità elettrica, azoto totale, ammoniaca, nitrati, carbonio totale, fosforo totale, fosforo assimilabile);
• parametri biologici (respirazione microbica, attività degli enzimi deidrogenasi, butirrato esterasi, β-glucosidasi, fosfatasi e arilsolfatasi);
• contaminanti inorganici (metalli pesanti totali e assimilabili) e organici (idrocarburi totali).
I risultati hanno messo in evidenza un generale miglioramento delle caratteristiche chimico-nutrizionali e un aumento dell'attività e della respirazione microbica in tutte le matrici sottoposte a bioremediation (soprattutto nella pelite) rispetto ai relativi controlli. Gli enzimi idrolitici fosfatasi e, in particolar modo, β-glucosidasi hanno mostrato un aumento nel tempo nel sedimento tal quale e nella frazione pelitica, suggerendo l'attivazione del metabolismo legato alla presenza di substrati di P e C, rispettivamente.
Gli idrocarburi totali hanno presentato una netta tendenza alla diminuzione nel sedimento tal quale e nella sabbia fine sottoposti a bioremediation. La pelite, trattata e non con bioattivatori, invece, non è stata capace di degradare una quantità significativa di contaminanti organici, molto probabilmente a causa del “seppellimento” di questi composti nei micropori dell’argilla, che risultano inaccessibili ai microrganismi. Solo con l’aggiunta del fango è stato riscontrato un aumento della degradazione degli idrocarburi in questa matrice. Tuttavia, in tutti i trattamenti il livello degli idrocarburi totali è rimasto al di sopra del limite soglia stabilito dal D.Lgs. 152/2006 per l’uso commerciale e industriale (tabella 1, colonna B).
Per quanto riguarda i metalli pesanti, tutte le matrici (soprattutto la sabbia fine) hanno mostrato una bassa concentrazione rispetto al valore soglia imposto dal D.Lgs. 152/2006 per l’uso commerciale e industriale (tabella 1, colonna B); tale concentrazione, come atteso, è rimasta stabile nel corso della sperimentazione. Anche nell’acqua di lavaggio in uscita dall’impianto pilota, i metalli pesanti non hanno superato il limite soglia previsto dallo stesso Decreto per lo scarico superficiale e in fognatura (D.Lgs. 152/2006, tabella 3).
Con lo scopo di riutilizzare i sedimenti decontaminati in campo agronomico-ambientale, si potrebbe pensare di prolungare il processo di bioremediation fino al raggiungimento dei valori limite degli idrocarburi imposti dal D.Lgs. 152/2006 (tabella 1, colonne A e B).
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