BIODIVERSITA’ DELLE COMUNITA’ BATTERICHE IN UN SUOLO SOTTOPOSTO A BIORISANAMENTO IN MICROCOSMO

Abstract

Gli idrocarburi (HC) sono uno dei principali inquinanti ambientali. Una tecnologia promettente per il trattamento di siti contaminati si basa sulla biodegradazione degli inquinanti da parte di popolazioni microbiche capaci di utilizzare HC come fonte di carbonio ed energia (Biorisanamento). La necessità di risanare siti contaminati richiede da una parte la caratterizzazione delle comunità microbiche coinvolte nella biodegradazione, dall’altra lo sviluppo di interventi volti a migliorare il potenziale metabolico dei microrganismi degradatori. La nostra attività di ricerca ha avuto come obiettivo quello di caratterizzare e analizzare la biodiversità di comunità microbiche di un suolo contaminato da HC, verificarne il potenziale di biorisanamento, e valutare in microcosmo l’efficacia di un trattamento di biorisanamento. La comunità microbica di un suolo proveniente dal centro Italia contaminato da idrocarburi (HC) è stata caratterizzata mediante tecniche colturali e molecolari. La stima della contaminazione da n-alcani (C10-C40) è stata effettuata mediante analisi GC-FID. Batteri idrocarburo-ossidanti sono stati isolati su C16 e identificati mediante sequenziamento del gene 16SrRNA. L’intera comunità microbica è stata identificata tramite sequenziamento Illumina Miseq. Le potenzialità degradative delle comunità sono state valutate mediante amplificazione del gene alkB. Il suolo contaminato è stato sottoposto ad un trattamento di biorisanamento in microcosmo per 120 giorni, tramite biostimulation con C, N, P (10:10:1). Contestualmente i microcosmi sono stati areati con due sistemi differenti: landfarming o bioventing. L’efficacia è stata valutata tramite analisi degli HC residui (GC-FID) e identificazione delle comunità batteriche (sequenziamento Illumina) al termine dell’incubazione. Il suolo presenta elevati livelli di HC (4532,722 mg/ Kg). 26 ceppi batteri capaci di crescere su HC sono stati isolati, l’identificazione tassonomica di 18 ceppi mostra una predominanza di Proteobatteri, seguiti da Actinobacteria. Gli isolati appartengono a generi degradatori di idrocarburi policiclici aromatici (IPA) o alifatici (Pseudomonas, Nocardia, Hydrogenophaga, Stenotrophomonas, Delftia, Rhodococcus). L’analisi metagenomica mostra una comunità microbica HC-degradante piuttosto ricca e diversificata. I phyla più rappresentati sono costituiti da Acidobacteria, Actinobactera e Alphaproteobacteria; a livello di genere i più abbondanti degradatori di alcani sono Parvibaculum, Flavobacterium, Pseudoxantamonas, e Solimonas; i più abbondanti degradatori di IPA appartengono al genere Streptomyces e Ralstonia. La presenza del gene alkB conferma il catabolismo degli alcani alifatici nel suolo. Gli esperimenti di biorisanamento in microcosmo mostrano non solo un abbattimento del 30-35% di HC ma anche uno shift nella struttura e composizione delle comunità microbiche rispetto al suolo non trattato. Si osserva un aumento dell’abbondanza di batteri del Phylum dei Actinobacteria e Proteobacteria; questi ultimi diventano la componente predominante nel microcosmo sottoposto a bioventing. A livello di genere si osserva una maggiore diversità di batteri idrocarburo ossidanti, noti per degradare soprattutto IPA, rispetto al suolo non trattato. In termini di composizione e abbondanza le comunità microbiche dei microcosmi appaiono distinte tra loro. Nel microcosmo sottoposto a landfirming si osserva la predominanza del genere Enhydrobacter, Propionibacterium, Staphylococcus, Methylobacterium, mentre nel microcosmo sottoposto a bioventing si osserva la predominanza di Phenylobacterium, Gordonia, Ralstonia, Pseudoxanthomonas, Sphingobium. I risultati ottenuti mostrano che il suolo analizzato presenta un potenziale intrinseco di biorisanamento, dato dalla presenza di batteri idrocarburo-ossidanti altamente efficienti. I trattamenti di biorisanamento basati sulla tecnologia del landfarming e bioventing risultano ef