Metodi fotografici di analisi dell'attività microbica nei suoli = Photographic methods of analysis of microbial activity in soils

L'acqua, risorsa fondamentale per la vita, affronta sfide crescenti legate ai cambiamenti climatici e all'inquinamento. Per contrastare queste problematiche, sono state sviluppate nuove tecnologie in grado di garantire una gestione idrica sostenibile. Accanto ai metodi convenzionali, efficienti ma onerosi in termini di consumi energetici, sta crescendo l’interesse verso soluzioni naturali come le constructed wetland e i muri verdi, che sfruttano l’azione di microrganismi naturalmente presenti nel terreno per trattare le acque reflue, la cui evoluzione e attività sono attualmente oggetto di ricerche. Le analisi convenzionali dell’attività microbica nel suolo, basate su estrazioni puntuali di campioni di terreno dai sistemi di depurazione, sono distruttive e/o invasive, riducendo la possibilità di una risoluzione spazio-temporale adeguata del fenomeno, focalizzandosi su stadi temporali e punti specifici. Pertanto, l’obiettivo di questo studio è applicare un metodo fotografico innovativo non distruttivo, sviluppato in un ambiente controllato. Il metodo prevede di visualizzare l'evoluzione dell’attività batterica nel tempo mediante scatti fotografici, permettendo di adattare questa procedura in altre applicazioni ambientali, come i muri verdi per il trattamento diretto delle acque in loco. Durante l’attività di tesi è stato usato un tracciante non conservativo, il diacetato di fluoresceina (FDA), che subendo la degradazione dovuta agli enzimi batterici libera fluoresceina, la cui concentrazione può essere ricavata tramite una misura di fluorescenza. Le variazioni della fluorescenza sono state analizzate mediante l’uso di una fotocamera che riprende il mezzo poroso in un contenitore trasparente illuminato con luce blu per stimolare la fluorescenza. Questo metodo permette di ottenere immagini in cui l’intensità di luce emessa per fluorescenza permette di ricavare mappe di concentrazione che si traducono in attività enzimatica, evidenziando aspetti cruciali della relazione tra biofilm e apparato radicale che collaborano in sinergia nei processi depurativi. Nel laboratorio di idraulica del DIATI sono state condotte delle prove preliminari utilizzando concentrazioni di fluoresceina note e definendo il set up per fotocamera e luci, per costruire una curva di calibrazione utilizzata nella fase successiva del progetto. Nella seconda fase sono state eseguite diverse prove: un primo gruppo ha coinvolto l’analisi mediante metodo fotografico e l'uso di FDA nel mezzo poroso in un vaso non vegetato. Le foto sono state elaborate tramite apposito codice Matlab, legando l'intensità luminosa alla concentrazione di fluoresceina prodotta. Le ultime prove hanno coinvolto l’utilizzo dell’FDA in un vaso vegetato, che sviluppa fluorescenza man mano che viene degradato dai microrganismi presenti su foglie e radici delle piante. L’analisi dei risultati ha dimostrato che il metodo sperimentato consente di valutare l’evoluzione delle reazioni nel mezzo poroso nel tempo e nello spazio. Si è inoltre verificato come la presenza dell'ossigeno rilasciato dalle piante o scambiato attraverso il pelo libero dell'acqua influenza l'attività batterica e il tasso di reazione del tracciante. Tuttavia, si ritiene opportuno condurre ulteriori prove, per identificare i parametri che regolano le variazioni del tasso di reazione, ponendo particolare attenzione a eseguire queste prove su diverse specie vegetali, per ottenere una comprensione più approfondita dei processi in corso.