Infrastrutture
Cromatografo liquido ad elevate prestazioni Agilent 1100 series HPLC system
Breve descrizione
La strumentazione HPLC-MS/MS permette di determinare quantitativamente composti organici polari in diverse matrici ambientali e vegetali e in campioni di biota. Viene comunemente usato per lo studio di traccianti specifici di sorgenti o processi ambientali in campioni prelevati nelle aree polari. Viene usato per la determinazione del levoglucosano, tracciante principale della combustione di biomassa, nelle carote di ghiaccio per lo studio del profilo storico del regime dei fuochi in studi paleoclimatici. Diversi composti organici idrosolubili (amminoacidi liberi e combinati, composti fenolici) sono determinati usando il sistema HPLC-MS/MS in campioni di aerosol per definire la composizione chimica atmosferica in campioni urbani o polari. Pesticidi polari o tossine sono comunemente determinati con questo sistema in campioni di acque dolci, acqua di mare, biota o campioni vegetali.
Strumentazione
Cromatografo liquido ad elevate prestazioni Agilent 1100 series HPLC system (Waldbronn, Germany) dotato di degasatore, sistema di pompe binario, autocampionatore e comparto termostato per le colonne accoppiato con uno spettrometro di massa triplo quadrupolo "API 4000 " (Applied Biosystems/MDS SCIEX, Toronto, Ontario, Canada) dotato di sorgente Turbo V.
Per informazioni: Dr. Roberta Zangrando - roberta.zangrando AT cnr.it - CNR-ISP Sede di Venezia
Matrice e tipo di misura
Analisi di campioni discreti di ghiaccio, neve, aerosol atmosferico, acqua lacustre, acque dolci, acqua di mare, sedimento, matrici vegetali. Analisi di composti organici polari quali ad esempio anidrozuccheri, amminoacidi, composti fenolici, acidi organici.
Agilent 1100 series HPLC system accoppiato a API 4000, cromatografo liquido ad elevate prestazioni accoppiato con uno spettrometro di massa triplo quadrupolo. (IMMAGINE)
Cromatografo liquido UHPLC mod. Dionex Ultimate 3000 Dual Pump RS
Breve descrizione
Questo strumento è l'elemento chiave per realizzare l'analisi in semicontinuo dei composti organici in campioni di ghiaccio.
Strumentazione
Cromatografo liquido UHPLC mod. Dionex Ultimate 3000 Dual Pump RS (Thermo ScientificTM) con degasatore e termostato per le colonne.
Per informazioni: Dr. Elena Barbaro - elena.barbaro AT cnr.it - CNR-ISP Sede di Venezia
Matrice e tipo di misura
Analisi in semicontinuo di carote di ghiaccio. Sistema da accoppiare alla continuous flow analysis (CFA).
Dionex Ultimate 3000 Dual Pump RS Thermo Scientific, cromatografo Liquido UHPLC doppia pompa. (IMMAGINE)
Mercur Plus - Analytik Jena AG, spettrofotometro di fluorescenza atomica a vapori freddi (CV-AFS).
Breve descrizione
La spettroscopia di fluorescenza atomica a vapori freddi (CV-AFS) è una tecnica analitica utilizzata per la determinazione del mercurio a livelli di tracce/ultra-tracce. Viene utilizzata principalmente su matrici acquose "pulite" (ad es. ghiaccio, neve e acqua) da aree remote e incontaminate.
La sensibilità dello strumento viene sfruttata utilizzando metodi ufficiali come US-EPA 1631 versione E o UNI-EN 15853: 2010. Il Hg presente nella matrice viene ossidato a Hg2+ con una soluzione di BrCl e quindi ridotto a mercurio elementare (Hg0) con SnCl2. Il Hg0 viene strippato dalla matrice acquosa usando un gas di trasporto inerte (argon) e successivamente trasportato in trappole d'oro per la pre-concentrazione mediante formazione di amalgama. Dopo il desorbimento termico a T tra 450-500° C, il Hg0 viene desorbito dalle trappole d'oro e viene trasportato in una cella di quarzo.
La luce proveniente da una lampada a vapori di mercurio attraversa la cella di quarzo, che contiene il mercurio in un flusso di gas carrier (argon), eccita tutti gli atomi di mercurio che emettono una caratteristica radiazione di fluorescenza a 253,7 nm. La quantità di luce emessa dagli atomi di mercurio nel campione è proporzionale alla quantità di mercurio che passa attraverso la cella di quarzo. La CV-AFS del CNR-ISP è collocata all’interno di una clean room dedicata.
Strumentazione
Mercur Plus - Analytik Jena AG, spettrofotometro di fluorescenza atomica a vapori freddi (CV-AFS).
Per informazioni: Dr. Massimiliano Vardè - massimiliano.varde AT cnr.it - CNR-ISP Sede di Venezia
Matrice e tipo di misura
Matrici acquose: deposizioni atmosferiche, neve, ghiaccio, acque potabili, acque minerali, acque superficiali, acque di mare. Mercurio, come mercurio totale, o dopo trattamento del campione come disciolto, filtrato e non filtrato.
Mercur Plus - Analytik Jena AG, spettrofotometro di fluorescenza atomica a vapori freddi (CV-AFS). (IMMAGINE)
Gas cromatografo interfacciato con Spettrometro di massa (GC-MS)
Breve descrizione
Il sistema GC-MS permette la quantificazione di composti volatili apolari in matrici ambientali. In campo ambientale trova la sua principale applicazione nella determinazione di inquinanti organici persistenti (POPs) quali PCBs, PBDEs, PAHs, pesticidi, in matrici ambientali sia in aree urbane che remote come le aree polari. Come pure trova applicazione nella determinazione composti per la cura dell’igiene personale come le fragranze che sono state osservate non solo in area urbana ma anche in Antartide.
Nei laboratori della sede di Venezia sono presenti 3 sistemi GC-MS. Fra questi il sistema dotato di trappola criogenica permette la preconcentrazione di composti volatili (permettendo la quantificazione di composti volatili difficili da analizzare in GC anche in quantità bassissima).
È presente inoltre un sistema dotato di pirolizzatore che permette l’analisi di materiali non volatili come materiali plastici.
Strumentazione
• GC-MS 7890A-5975C (Agilent)
• GC-MS GC7890A+MS5975C (Agilent)con trappola criogenica MARKES Int
• GC-MS GC6890+MS5973 (Agilent)con pirolizzatore Pyroprobe 5000 Series
Per informazioni: Dr. Elena Argiriadis - elena.argiriadis AT cnr.it - CNR-ISP Sede di Venezia
Matrice e tipo di misura
Analisi di campioni discreti di ghiaccio, neve, aerosol atmosferico, acqua lacustre, acque dolci, acqua di mare, sedimento, matrici vegetali. Analisi di composti apolari volatili quali PCBs, PBDEs, PAHs, pesticidi, fragranze, sterols.
GC-MS 7890A-5975C Agilent (IMMAGINE)
MDI
Nella parte interna del Kongsfjorden (Isole Svalbard) a circa 100 m di profondità è stato installato un ancoraggio strumentato permanente con l'obiettivo di studiare l’intensità e la composizione dei flussi di particelle in caduta verso il fondo, monitorando nel contempo le principali proprietà fisiche della colonna d'acqua. L'ancoraggio chiamato Dirigibile Italia (MDI) è stato implementato per la prima volta nel settembre 2010 e viene revisionato annualmente. I dati acquisiti e memorizzati dai vari strumenti vengono scaricati durante la manutenzione, controllati per QA /QC ed inseriti nell'Artic Data Center italiano (IADC).
Attualmente è disponibile una serie temporale di dati per scopi climatici di ca 10 anni.
Il MDI consente di monitorare in continuo le variazioni delle caratteristiche termoaline di:
a) acqua superficiale proveniente dalla fusione del ghiacciaio;
b) acqua intermedia che deriva dall’intrusione dell’acqua di tipo Atlantico;
c) acqua di fondo prodotta localmente durante l'inverno.
Inoltre attraverso la raccolta di particolato vengono acquisite informazioni sui processi sedimentari e sulle interazioni di acqua e particolato con il microzooplancton, i ghiacciai e il deflusso costiero. La complessa interazione tra i processi che guidano l’apporto di particelle di origine autoctona (marina) e alloctona (terrestre) nel Kongsfjorden è ormai stata compresa, alcune interpretazioni su possibili cambiamenti futuri nei flussi di particelle per i fiordi artici in uno scenario di riscaldamento globale possono essere suggerite.
I sensori oceanografici sono posizionati lungo l’ancoraggio a diversi livelli nella colonna d'acqua. L'elenco dei parametri misurati include:
- temperatura dell'acqua a 25, 36, 54, 62, 85 e 92 m
- velocità e direzione delle correnti a 37 e 93 m
- conducibilità/salinità a 25 e 85 m
- torbidità e ossigeno disciolto a 85 m
- flussi di massa totale e di carbonio organico particolato a 83 m
Un sondaggio idrologico viene, inoltre, eseguito ogni anno, principalmente durante l’estate, al fine di rappresentare un quadro stagionale della distribuzione spaziale delle diverse masse d'acqua nel fiordo. Viene a tal scopo ripetuta una griglia di circa 15 stazioni per misurare le principali caratteristiche chimico-fisiche delle masse d'acqua: temperatura, conducibilità e torbidità.
Ancoraggi strumentati Sud Adriatico - ULTIMO TITOLO Ancoraggio Strumentato Permanente Adriatico (ex) MSA AGGIORAMENTO 2023
Sistema osservativo del cascading di NAdDW in Adriatico Meridionale (Mooring Southern Adriatic, MSA)
MSA
L'Adriatico meridionale è la parte più profonda del Mare Adriatico con una profondità massima di 1200 m. Nella sua parte occidentale, le acque superficiali provenienti dall'Adriatico settentrionale scorrono verso sud lungo la costa italiana, mentre le acque ioniche scorrono verso nord lungo la costa croata. Sotto lo strato superficiale, l’acqua intermedia levantina modificata (MLIW), proveniente dal Mediterraneo orientale, entra nel mare Adriatico sul lato orientale dello Stretto di Otranto, ad una profondità compresa tra 200-600 m.
L'Adriatico meridionale è un sito di formazione di acqua densa, l'Adriatic Deep Water (AdDW). Questa viene generata attraverso una convezione verticale profonda di oceano aperto, causata dalla perdita di calore superficiale a seguito di eventi di vento freddo che si verificano nel tardo inverno. Occasionalmente, contribuiscono all'AdDW anche le acque dense che si formano in piattaforma nel Nord Adriatico (NAdDW), durante l'inverno prodotte anche in questo caso dalla perdita di calore superficiale e dall'evaporazione causate dalle tempeste di Bora. La NAdDW costituisce l'acqua più densa di tutto il Mediterraneo orientale, scorre principalmente lungo la piattaforma occidentale del Mar Adriatico centrale come corrente di fondo seguendo il gradiente topografico e arriva al promontorio del Gargano dopo 2-4 mesi da quando è stata prodotta. Recentemente sono stati osservati tempi di arrivo più brevi (3-4 settimane). Una volta arrivata al ciglio della piattaforma continentale sprofonda verso il centro dell’Adriatico Meridionale lungo la scarpata di fronte al Gargano o attraverso il canyon di Bari, trasportando ossigeno disciolto, nutrienti, particellato, ed inquinanti agli ecosistemi bentonici profondi.
Per monitorare l’arrivo stagionale dell’acqua densa proveniente dall’Adriatico settentrionale, e la sua variabilità interannuale e su lungo periodo per effetto dei cambiamenti climatici, è stato posizionato un sistema osservativo basato su tre catene correntometriche: i moorings BB, EE e FF. Questo sistema è stato attivato e finanziato a partire dal 2004 da diversi progetti scientifici (EU-EuroSTRATAFORM, EU-HERMIONE, PRIN-OBAMA, EU-Perseus, EU-CoCoNet, Progetto bandiera Ritmare (SP5-WP5-AZ3) e Strategia per l’ambiente marino (D. L. 190/2010). Inoltre questi ancoraggi oceanografici fanno parte della rete osservativa italiana di punti fissi (IFON) e, sono supportati dall’Ufficio Programmazione e Grant Office del CNR.
Dal 2021 i siti BB e FF, sono entrati a far parte del consorzio EMSO-ERIC (European Multidisciplinary Seafloor and water column Observatory European-Research Infrastructure Consortium) come nodo osservativo del mare Adriatico meridionale composto dagli ancoraggi BB e FF e dal sito osservativo E2M3A gestito da OGS Trieste. EMSO-ERIC è un'infrastruttura europea di ricerca diffusa per l'osservazione degli oceani, che consente il monitoraggio a lungo termine e anche in tempo reale dei processi oceanici. Consiste di un sistema di Regional Facilities ubicate in siti marini strategici dei mari europei, nel Nord Est Atlantico, nel Mar Mediterraneo e nel Mar Nero. Ogni sito è equipaggiato con sensori multidisciplinari posizionati sul fondo marino e lungo la colonna d’acqua per misurare in continuo parametri fisici e bio-geochimici che consentono la comprensione e la descrizione di ecosistemi marini, il monitoraggio del cambiamento climatico e forniscono informazioni relativi a rischi naturali. La partecipazione al consorzio EMSO-ERIC include anche la misura dei flussi verticali di materiale particellato, tramite di n. 2 trappole di sedimento, nel mooring profondo dell’osservatorio E2-M3A (gestito da OGS Trieste) ubicato al centro della fossa Sud Adriatica.
La partecipazione ad EMSO-ERIC è sostenuta anche dalle attività della Joint Research Unit Italiana del consorzio (EMSO Italia). Infine il mooring BB è parte della Rete di Misurazioni in continuo a lungo termine della temperatura e salinità delle acque profonde del Mediterraneo (Programma Hydrochanges della CIESM).
L'ubicazione dei siti è stata scelta sulla base dell'integrazione di osservazioni morfo-batimetriche che definivano le aree in cui il passaggio delle acque dense era più probabile con previsioni basate sulla modellizzazione del deflusso delle acque dense. Il mooring BB è posizionato nel ramo settentrionale del canyon di Bari, il mooring EE è posizionato in un’area in erosione prospiciente il Dauno seamount, a circa 1200m di profondità, e il mooring FF è sulla scarpata continentale antistante il promontorio del Gargano (Schema mooring BB). I sensori oceanografici sono fissati a diverse altezze nella parte più profonda della colonna d'acqua. Le infrastrutture sono ubicate in mare aperto ed è possibile raggiungerle solo tramite un mezzo navale. Il porto di attracco principale più vicino è Bari. Il sito BB dista dal porto circa 20 mn, il sito FF circa 40 mn, il sito EE dista 45 mn ed il sito E2M3A circa 60 nm.
Gli strumenti impiegati sono dotati di memoria ed alimentazione interna. I dati oceanografici sono scaricati in modalità delayed durante la manutenzione degli ancoraggi che avviene con cadenza semestrale o annuale. Durante la manutenzione gli ancoraggi vengono recuperati per eseguire lo scarico dei dati, la raccolta dei campioni delle trappole, la sostituzione delle batterie e la verifica della funzionalità prima della rimessa a mare. Queste manutenzioni sono state eseguite utilizzando diverse navi da ricerca del CNR (R/V Urania, R/V Minerva Uno e N/O G. Dallaporta) o navi di opportunità nell’ambito delle attività sperimentali dei progetti sopracitati.
Personale coinvolto: Stefano Miserocchi (stefano.miserocchi AT cnr.it), Leonardo Langone e Patrizia Giordano.
La rete BSRN (Baseline Surface Radiation Network) è nata per migliorare la qualità delle misure dei flussi radiativi Terra-Atmosfera che determinano le condizioni termiche e la circolazione dell'atmosfera e dell'oceano. L’ISP ha in carico la gestione dell’osservatorio installato presso la stazione Italo-Francese Concordia in Antartide. Installata nel 2006 la BSRN e finanziata con continuità dal PNRA, è costituita da una serie di strumenti passivi (radiometri e fotometri) per la misura delle diverse componenti del bilancio radiativo (sia nello spettro solare che in quello infrarosso), compreso l’albedo superficiale.
Oltre a queste misure, durante l’estate australe vengono anche misurati il contenuto colonnare di aerosol tramite un fotometro solare SP02 e lo spettro della radiazione ultravioletta tramite un radiometro UV-RAD), da cui è possibile ricavare il valore di ozono, anch’esso su tutta la colonna atmosferica.
Altre misure che vengono effettuate nell’ambito delle attività dell’osservatorio in collaborazione con l'Istituto Meteorologico Finlandese (FMI) riguardano le proprietà fisiche e ottiche del particolato atmosferico al suolo: coefficienti di diffusione ed assorbimento e la distribuzione dimensionale.
La Amundsen-Nobile Climate Change Tower (CCT) è una piattaforma scientifica concepita per monitorare le caratteristiche termodinamiche della bassa atmosfera e studiare i processi di scambio, di energia e di massa, e le interazioni con la superficie. Installata alle Isole Svalbard nel villaggio di Ny-Ålesund, a circa 1.2 km a ovest dell’abitato, la CCT è una struttura metallica alta 34 m. composta da 17 moduli, dotata di diversi punti di accesso alla rete elettrica e per la trasmissione di dati. Alla distanza di circa 40 m. dalla torre, in una cabina dedicata, si trovano i sistemi di acquisizione dati e di controllo della strumentazione.
Alla CCT sono stati installati, a quattro diverse altezze, set di strumenti per misurare i profili dei parametri atmosferici standard (temperatura, umidità relativa, intensità e direzione del vento); sono stati installati a 2 quote sensori per la misura del bilancio radiativo e delle sue componenti nel visibile e nell’infrarosso; sono stati installati a 2 quote sensori a risposta veloce per la misura dei flussi di calore, momento e umidità. Alla torre sono inoltre stati connessi sensori per la misura della caratterisitiche fisiche della neve (spessore, temperatura superficiale e nello strato) e del suolo sottostante (temperatura).
Dedicata alle imprese dell'esploratore norvegese Roald Amundsen e dell’italiano Umberto Nobile la CCT è stata finanziata dal Dipartimento di Scienze del Sistema Terra e Tecnologie per l’Ambiente Terra e Ambiente (DSSTTA) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) ed è stata inaugurata il 30 aprile 2009.
A partire dal 2012 la CCT e l’area circostante sono diventate un punto di riferimento per la l’osservazione integrata delle diverse componenti del sistema climatico e, attraverso nuove collaborazioni nazionali ed internazionali, sono state implementate installazioni per la misura dei gas serra ( in collaborazione con KOPRI) per la misura dell’indice di copertura nevosa e di riflettività spettrale della neve, per la misura dei profili di vento telerilevati con SODAR e Wind LIDAR (in collaborazione con KOPRI), per lo studio della variazione dello strato attivo, della vegetazione, della copertura nevosa e del profili della temperatura nel permafrost.
La Stazione Concordia (75°06’ S, 123°21’ E) è situata sul plateau antartico, a 3.233 m slm nel sito denominato Dome C, e dista oltre 1000 km dalla costa.
La costruzione della stazione, sostenuta da un accordo intergovernativo tra Italia e Francia e frutto della collaborazione tra il PNRA e l'Istituto polare francese Paul Émile Victor (IPEV), si è conclusa nel 2005. Da allora, Concordia è una stazione permanente gestita congiuntamente da PNRA e IPEV nell'ambito dei rispettivi programmi polari.
Per maggiori informazioni visita il sito web www.pnra.aq.
Portale di gestione: dirigibileitalia.isp.cnr.it
Dirigibile Italia è una stazione di ricerca multidisciplinare del CNR, fornisce supporto a numerosi progetti di ricerca nazionali e internazionali. La stazione, inaugurata nel 1997, è situata nel villaggio di Ny-Ålesund (78°55' N, 11°56' E), sull’Isola di Spitsbergen, nell’arcipelago delle Svalbard, da cui partì nel 1928 la spedizione polare del Generale Umberto Nobile e in onore della quale fu chiamata Dirigibile Italia. La gestione della stazione, in passato a carico del Dipartimento Scienze del Sistema Terra e Tecnologie per l’Ambiente (DSSTTA), è stata assegnata all’Istituto di Scienze Polari.
La stazione partecipa ai programmi di accesso di INTERACT e SIOS, rendendo disponibile i suoi spazi e i suoi mezzi per l’implementazione di progetti di ricercatori appartenenti a paesi che non hanno accesso all’artico.
Inoltre è inserita nel forum degli operatori artici FARO al fine di condividere la propria esperienza organizzativa con altri soggetti di altri paesi.
Dirigibile Italia è una struttura di 323 m2, 170 dei quali sono utilizzati come laboratori e uffici; può ospitare fino a 7 persone.
La base è aperta durante tutto l’anno per fornire supporto ad attività di ricerca.
Tra i servizi che la base mette a disposizione ci sono:
• 6 posti letto per il personale;
• un laboratorio di chimica attrezzato con una cappa a flusso laminare ed una aspirante, una bilancia di precisione, erogatore di acqua ultrapura, freezer e altro;
• diversi spazi per lavorazioni generiche;
• un laboratorio di elettronica e meccanica attrezzato;
• uno spazio magazzino interno per la conservazione del materiale;
• 3 motoslitte per gli spostamenti invernali e primaverili, fornite di carrelli per il trasporto di materiale, oltre che le tute, gli stivali ed i caschi necessari;
• 3 biciclette di tipo “fat-bike” con carrello per gli spostamenti estivi;
• 5 radio VHF per la comunicazione tra le persone in campo e per la loro sicurezza.
- Contatto: stationleader.arctic AT cnr.it
- Pagina Welcome della Stazione
- Pagina Facebook della Stazione di ricerca
- 1 Richiesta di collaborazione con la Stazione Artica Dirigibile Italia da parte di giornalisti-fotografi-documentaristi
- 2 Richiesta di visita presso la Stazione Artica Dirigibile Italia da parte di giornalisti-fotografi-documentaristi
- 3 Richiesta di collegamento con la Stazione Artica Dirigibile Italia da parte delle scuole
Il laboratorio atmosferico Gruvebadet si trova circa ad un km a sud di Ny-Ålesund ed è dedicato allo studio della composizione atmosferica e più in particolare dell’aerosol. Il laboratorio è stato aperto nel 2010 dal CNR nell’edificio che una volta ospitava le docce dei minatori di Ny-Ålesund (Gruve = miniera, badet = bagno in norvegese).
Il laboratorio è attrezzato per ospitare un gran numero di strumenti dedicati allo studio dell’aerosol. È presente un tetto accessibile per l’installazione sia di teste di prelievo che di campionatori veri e propri, oltre ad una serie di “passaggi” per i tubi di campionamento tra l’interno del laboratorio ed il tetto.
Il laboratorio è gestito dal CNR in collaborazione con numerose università italiane: Firenze, Perugia, Venezia, Torino etc.
Le principali misure effettuate nel laboratorio comprendono:
- la caratterizzazione chimica del particolato atmosferico, anche segregata per dimensione e che comprende la caratterizzazione della componente organica e dei metalli;
- la misura della distribuzione dimensionale degli aerosol e delle loro proprietà di diffusione e di assorbimento della radiazione;
- la misura della componente carboniosa del particolato (EC/OC);
- lo studio dei processi di formazione di nuove particelle e della loro capacità di formare le nubi.
Negli ultimi anni alle attività atmosferiche si sono affiancate quelle di studio del manto nevoso superficiale. L’interazione tra atmosfera e neve è uno degli argomenti che più necessità di approfondimento in quanto, ad esempio, la deposizione di particolato sulla neve può accelerarne lo scioglimento.
Il laboratorio aperto dal CNR ha attirato sempre più interesse da parte di ricercatori stranieri; ad oggi infatti sono numerose le collaborazioni internazionali attivate su questi argomenti (KOPRI, NPI, Università di Helsinki etc.).
- Laboratorio Gruvebadet sul sito:
artico.cnr.it
Le attività di ricerca si poggiano oltre che sulle stazioni e sugli osservatori anche su una rete di laboratori, situati presso le varie sedi dell'Istituto, che consentono ai ricercatori di sviluppare le tematiche proprie di ISP. Presso i laboratori vengono analizzati i campioni prelevati in aree polari, campioni che, viste le difficili condizioni ambientali in cui ci si trova ad operare durante le campagne, nonché il notevole sforzo logistico che la loro raccolta comporta, sono sempre preziosi e spesso irripetibili. Diventa dunque fondamentale la disponibilità di strumentazione che consenta al ricercatore di ricavare il massimo delle informazioni possibili da ogni campione ottenuto, al fine di avanzare nella conoscenza di questi ambienti estremi.
I laboratori effettuano anche servizio conto terzi e nell’ambito di contratti, convenzioni e collaborazioni di ricerca con società, università e istituzioni nazionali e internazionali. Per maggiori informazioni contattare i referenti dei laboratori/strumenti.
Breve descrizione
Le attività sperimentali svolte presso il BioChem Lab della sede di Roma si focalizzano sullo studio degli effetti di microinquinanti organici normati ed emergenti su organismi appartenenti a diversi livelli trofici (dalle comunità microbiche agli organismi superiori) nel contesto dei cambiamenti climatici in corso. Sono incluse in tali attività determinazioni analitiche sul biota per valutare il bioaccumulo/biomagnificazione dei contaminanti di interesse. Studi sulla loro degradazione (determinazione del tempo di emivita DT50 e analisi dei metaboliti o prodotti di trasformazione dell’analita di interesse) tramite allestimento di esperimenti in scala di laboratorio. Valutazione degli effetti di contaminanti selezionati sia su specifici organismi target (es. test di avoidance behaviour in Eisenia foetida) che sulla struttura (PhosphoLipid Fatty Acid analysis-PLFA) e funzionalità (Community Level Physiological Profile - CLPP) delle comunità microbiche autoctone, tramite allestimento di esperimenti in scala di laboratorio e monitoraggio ambientale. Studio sulla presenza e diffusione tra le comunità microbiche naturali dei geni che conferiscono resistenza agli antibiotici (ARGs) e del proxy dell’impatto antropico, gene intI1, da correlarsi alla presenza di antibiotici nella matrice ambientale di interesse.
Comparti ambientali di interesse
Gli studi di bioaccumulo/biomagnificazione dei microinquinanti organici riguardano prevalentemente pesci, molluschi, lombrichi terrestri e acquatici, specie vegetali terrestri e acquatiche. Gli studi sulla persistenza e gli effetti sulle comunità microbiche naturali includono diversi comparti ambientali quali: acque superficiali (marine, fluviali, lacustri), neve/ghiaccio, suoli, sedimenti.
Tecniche di studio
Gli studi di bioaccumulo/biomagnificazione e di persistenza dei contaminanti di interesse vengono eseguiti mediante la combinazione di procedure di:
- metodi di pretrattamento (es. liofilizzazione, dissezione, etc);
- metodologie estrattive e di purificazione (estrazione liquida pressurizzata-PLE, sonicazione, estrazione liquido-liquido-LL, estrazione in fase solida-SPE);
- metodologie analitiche sensibili e selettive basate sull’accoppiamento di tecniche cromatografiche (HPLC o GC) e rivelazione mediante fluorescenza, FID-ECD, spettrometria di massa.
- Il test di avoidance behaviour è basato sull’esposizione di organismi, nello specifico lombrichi appartenenti alla specie Eisenia foetida, a diverse concentrazioni sub-letali di contaminanti organici, al fine di valutare il loro comportamento di fuga/evitamento dalla zona contaminata.
- La valutazione della composizione microbica delle comunità naturali avviene tramite PLFA (PhosphoLipid Fatty Acid) profiling. Tale tecnica biochimica prevede una fase di estrazione degli acidi grassi dei fosfolipidi di membrana dalla matrice di interesse, una reazione di metilazione seguita da separazione e analisi mediante gas cromatografia.
- L’analisi della diversità microbica a livello funzionale avviene tramite analisi del profilo metabolico/fisiologico (CLPP). Questo saggio fisiologico prevede una fase di incubazione del campione ambientale in specifiche piastre e letture spettrofotometriche ad intervalli prestabiliti.
- L’analisi dei geni che conferiscono resistenza agli antibiotici e del proxy dell’impatto antropico, il gene intI1, avviene tramite estrazione del DNA dai campioni ambientali utilizzando specifici kit e successiva analisi tramite qPCR.
Strumentazione
Il laboratorio è fornito della seguente strumentazione:
Liofilizzatore da banco (LABCONCO) con display touchscreen e capacità da 2,5 L, per la preparazione del campione da sottoporre ad estrazione liquida pressurizzata.
Solid Phase Extraction (SPE, Supelco): Estrattore in fase solida a 12 porte dove alloggiare cartucce contenenti fasi adsorbenti specifiche per l’estrazione di analiti di interesse da matrici liquide, con connessione ad un sistema da vuoto.
Syncore® Analyst (Buchi) per la pre-concentrazione in parallelo di campioni in fase liquida.
Rotavapor R 100 (Buchi), munito di interfaccia elettronica per il controllo del sistema da vuoto e del refrigeratore a ricircolo.
Gas Cromatografo (Perkin Elmer, Clarus 480) accoppiato con rivelatore FID-ECD (Flame Ionization Detector- Electron Capture Detector). Il Sistema è munito di un autocampionatore per l’esecuzione di analisi in sequenza (Autosystem, Perkin Elmer). Tale Sistema è interamente gestito mediante il TotalChrom Software.
Gas Cromatografo (Thermo Fisher, Trace 3000) accoppiato con spettrometro di massa (Thermo Fisher, ISQ7000). Il Sistema è munito di un autocampionatore per l’esecuzione di analisi in sequenza (Thermo Fisher. AI 1310). Tale Sistema è interamente gestito mediante il Chromeleon Software.
HPLC (sistema binario, Vanquish TM Core HPLC system, Thermo Scientific TM, Italia, Perkin Elmer, USA) accoppiato con rivelatore a spettrometria di massa ad altarisoluzione (Orbitrap Exploris 120, Thermo Scientific TM, Italia). Tale sistema è gestito mediante ilsoftware Xcalibur (versione 5.1).
Spettrofotometro (Biolog Microstation System, Biolog Inc.) lettore di micropiastre (96 pozzetti). Il sistema è controllato mediante uno specifico software.
Per informazioni: Dott.ssa Luisa Patrolecco – luisa.patrolecco AT cnr.it
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Breve descrizione
Le attività sperimentali svolte presso il BioSoundEcology Lab della sede di Messina si concentrano sull’analisi delle sorgenti acustiche sottomarine biologiche e lo studio delle dinamiche ecologiche degli animali marini vertebrati ed invertebrati che popolano gli habitat polari. Inoltre, le attività del laboratorio hanno un focus sulla valutazione degli impatti delle sorgenti acustiche di natura antropica sull’ecologia, la fisiologia ed il comportamento degli organismi marini. In particolare, attraverso lo studio dei suoni generati dagli animali, vengono approfonditi gli aspetti relativi alla loro biologia ed ecologia. L’analisi del rumore generato da attività umane, invece, fornisce gli elementi utili a comprendere gli effetti sugli animali attraverso lo studio delle risposte comportamentali e dello status fisiologico degli stessi.
Matrici di interesse
Le attività sono rivolte principalmente agli habitat marini.
Tecniche di studio
Vengono applicati metodi di acquisizione passiva dei dati acustici sia in field che in ambiente controllato e delle risposte animali al disturbo sonoro ambientale:
- Analisi dei dati acustici;
- Stima del rumore sottomarino e delle componenti acustiche ambientali;
- Valutazione delle dinamiche ecologiche attraverso l’analisi delle vocalizzazioni degli animali marini;
- Analisi delle variazioni biochimiche, fisiologiche e comportamentali degli animali esposti a disturbo acustico;
- Studio dell’ecologia acustica dei mammiferi marini.
Strumentazione
Il laboratorio è fornito di strumentazione per il monitoraggio acustico passivo (idrofoni cablati e sistemi autonomi di acquisizione dati acustici) e per lo studio in ambiente controllato degli effetti del rumore sugli organismi marini (videocamere, amplificatore, trasduttore acustico, software per l’analisi acustica e comportamentale).
Per informazioni: Dott. Francesco Filiciotto – francesco.filiciotto AT cnr.it
Breve descrizione
Le attività di ricerca condotte nel laboratorio BiogeM presso la sede di Messina sono finalizzate allo studio dei processi biologici marini e terrestri che modulano e influenzano le caratteristiche chimiche dell’ambiente polare e i relativi cicli di materia ed energia, anche in relazione ai cambiamenti climatici. Particolare attenzione è rivolta alla valutazione del ruolo dei microorganismi nel ciclo globale del carbonio e nei cicli biogeochimici dei nutrienti (azoto, fosforo) di ambienti marini e lacustri, attraverso lo studio dei processi sia produttivi che degradativi. Tra questi, le attività coinvolte nella decomposizione dei polimeri organici, tramite attività enzimatiche microbiche, ed i processi di mineralizzazione attraverso la respirazione microbica. I processi biogeochimici mediati dalla componente microbica sono oggetto di studio anche nell’ambito della criosfera per comprendere il significato ecologico dei microbi nel permafrost, e la loro capacità di mantenere un metabolismo attivo in condizioni di vita estreme. Insieme ai processi microbici legati alla pompa biologica ed alla decomposizione della materia organica, vengono determinati anche una serie di parametri biogeochimici indiretti connessi alla biomassa fitoplanctonica e batterica (Clorofilla, ATP, lipopolisaccaridi-LPS).
Matrici di interesse
Le matrici analizzate sono in massima parte riconducibili all’idrosfera (acque marine, fluviali e lacustri, brine), a suolo, sedimenti, al biofilm, alla criosfera (permafrost, neve, ghiaccio marino e continentale, brine intrapermafrost) e ad organismi acquatici.
Tecniche di studio
Presso il laboratorio BiogeM vengono effettuate misure per la determinazione dei seguenti parametri:
- Produzione primaria fitoplanctonica;
- Attività respiratoria microbica (O2 consumato; CO2 prodotta) (tramite saggio ETS);
- Attività enzimatiche microbiche (leucin aminopeptidasi, beta-glucosidasi e fosfatasi alcalina) (mediante substrati fluorogenici);
- Produzione batterica eterotrofica;
- Contenuto in Clorofilla-a totale e frazionata (pico-, nano- e micro-fitoplanctonica), feopigmenti;
- ATP microbico nelle frazioni pico-, nano e microplanctoniche;
- Analisi quantitativa dei lipopolisaccaridi (LPS) mediante il test cromogenico LAL.
Strumentazione
Spettrofluorimetro, Luminometro, fluorimetro, spettrofotometro corredato di lettore di fluorescenza su piastre a 96 pozzetti, incubatore, autoclave, bilancia, omogenizzatore, sistemi di filtrazione, centrifuga refrigerata.
Per informazioni: Dott.ssa Gabriella Caruso – gabriella.caruso AT cnr.it - CNR-ISP Sede di Messina
Breve descrizione
Nel laboratorio HydroChem, presso la sede di Messina, si eseguono analisi chimiche per la caratterizzazione dei corpi idrici marini (costieri e pelagici) e lacustri, fornendo supporto tecnico-scientifico allo studio dei cicli biogeochimici e dei processi ecologici anche in relazione all’acidificazione marina, così come agli studi sulle biomasse microbiche condotte nel Laboratorio di Microscopia. In particolare, vengono eseguite analisi di ossigeno, salinità, pH, nutrienti (azoto e fosforo) e carbonio organico particellato. Nell’ambito dell’attività monitoraggio ambientale, diversi prototipi di analizzatori di nutrienti sono stati sperimentati sia su piattaforma fissa che su battello, in siti pristini o soggetti a inquinamento antropico.
Matrici di interesse
Le matrici analizzate sono in massima parte riconducibili all’idrosfera (acque marine e lacustri, brine).
Strumentazione
Il laboratorio è fornito di strumentazione di base per la chimica ambientale [spettrofotometro, spettrofluorimetro, luminometro, buretta digitale per titolazione ossigeno, centrifuga, salinometro, analizzatori automatici per nutrienti (ammoniaca, nitriti, nitrati e ortofosfati), cappe ad estrazione, pompe da vuoto, setti filtrazione, agitatore magnetico, pHmetro].
Per informazioni: Dott. Filippo Azzaro – filippo.azzaro AT cnr.it
Breve descrizione
Le attività sperimentali svolte nel laboratorio EcoBiM, presso la sede di Messina, riguardano lo studio ecologico e biotecnologico dei microrganismi, in particolare procarioti, che popolano gli habitat polari marini e terrestri. Vengono approfonditi aspetti ecologici quali la diversità dei microrganismi, la loro risposta a condizioni di stress ambientale (derivanti da forzanti naturali o antropiche, quali cambiamento climatico e contaminazione chimica), le implicazioni astrobiologiche della vita in ambienti estremi, l’evoluzione e l’adattamento in ambienti polari. Il laboratorio svolge, inoltre, analisi rivolte alla valutazione delle capacità metaboliche e potenzialità biotecnologiche di microrganismi cold-adapted, ricercando biomolecole con applicazioni industriali e batteri in grado di rimuovere sostanze inquinanti a bassa temperatura in una visione di biorisanamento.
Matrici di interesse
Le matrici analizzate sono in massima parte riconducibili all’idrosfera (acque marine, fluviali e lacustri, brine) ed alla criosfera (permafrost, neve, ghiaccio marino e continentale, brine intrapermafrost), ma sono oggetto di studio anche i suoli ed i sedimenti. Particolare interesse riveste, inoltre, lo studio delle interazioni tra microorganismi e superfici biotiche (ad esempio, organismi pelagici e bentonici) ed abiotiche (come comunità microbiche colonizzanti materiali polimerici, indicate con il termine di plastisfera).
Tecniche di studio
Per la caratterizzazione microbiologica di ambienti estremi, analogamente alle procedure analitiche comunemente applicate per lo studio di aree temperate, si fa ricorso a metodi dipendenti (colturali) ed indipendenti (biomolecolari e biochimici) dalla coltivazione, tra cui:
- isolamento e mantenimento in coltura pura di ceppi batterici;
- tipizzazione fenotipica (caratteristiche fisiologiche, biochimiche e morfologiche) e genotipica (analisi delle sequenze di 16S rRNA e ricerca di geni funzionali) di batteri coltivabili;
- screening colturali per la ricerca di biomolecole utili (tra cui antibiotici, esopolisaccaridi, biosurfattanti);
- valutazione delle capacità metaboliche della comunità microbica attraverso saggi miniaturizzati;
- ibridazione in situ con sonde oligonucleotidiche (CARD-FISH) per caratterizzazione di comunità microbiche;
- estrazione di DNA e RNA ambientale per studi di metagenomica e metatrascrittomica;
- allestimento di microcosmi arricchiti con contaminanti organici ed inorganici e test di degradazione.
Strumentazione
Il laboratorio è fornito di strumentazione di base per la microbiologia ambientale ed applicata (cappa a flusso laminare, autoclave, incubatori e bagni termostatati, centrifughe, apparati di filtrazione, sonicatori, spettrofotometri, fluorimetri) e di attrezzature per la biologia molecolare (termociclatore e apparecchi per elettroforesi).
Per informazioni: Dott.ssa Angelina Lo Giudice - angelina.logiudice AT cnr.it
Ministero dell'Universita e Ricerca
Programma Ricerche Artico
Programma Nazionale di Ricerca in Antartide
Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale
L'Italia e l’Artico
L’Italia e l’Antartide
CNR-ISP
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Scienze Polari
c/o Campus Scientifico - Università Ca' Foscari Venezia - Via Torino, 155 - 30172 VENEZIA MESTRE (VE)
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