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Facoltà di Scienze Agrarie e Alimentari Università degli Studi di Milano
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Laboratorio ambientale - biochimica ambientale ed ecotossicologia
Codice: G570SC
Docente:  Gian Attilio Sacchi
Anno di corso: 
Quadrimestre/semestre: 
CFU: 
Articolazione dei CFU: Lezioni frontali: 3
Esercitazioni in laboratorio: 3
Obiettivi formativi:  Parte teorica:
a) definire i processi fisiologici e molecolari alla base dell'adattamento delle piante agli stress ambientali abiotici;
b) fornire gli elementi per la comprensione dei fenomeni di distribuzione delle sostanze xenobiotiche nell’ambiente, dei processi che ne determino l'accumulo negli organismi vegetali e dei loro effetti tossici sulle biocenosi;
c) fornire elementi per l'utilizzo delle piante (biondicatori) o di loro funzioni (biosensori) per il monitoraggio e il risanamento (phytoremediation) ambientale.
Parte sperimentale:
a) fornire competenze di base e abilità pratiche a proposito di tecniche analitiche strumentali per l’effettuazione di valutazioni chimiche e fisiologiche su suolo e matrici vegetali: spettrometria visibile-UV, spettrometria di massa (GC-MS; HPLC-MS), analisi elementale (C/H/N/S) e ionomica (ICP-MS), conduttimetria, termografia IR, misure di scambi gassosi per misure di fotosintesi e traspirazione, fluorimetria.
b) fornire competenze per la definizione di tecniche di campionamento di suolo, acque e biomasse in pieno campo;
c) sviluppare analisi statistiche adeguate per l’interpretazione di dati ambientali.
Competenze acquisite:  Conoscenze di base di fisiologia vegetale utili alla definizione di strategie di low-input per una produzione agricola sostenibile anche in termini ambientali e alla possibilità di ricorrere alle piante per attività di monitoraggio e di risanamento ambientale.
Sintesi del programma:  Il corso consiste in una serie di lezioni frontali (24 ore, 3CFU) e di attività di laboratorio a piccoli gruppi (48 ore, 3 CFU).
Le attività didattiche si svolgono in stretta collaborazione con i moduli di “Chimica Ambientale” e “Microbiologia Ambientale”. Ogni anno i docenti dei tre moduli propongono uno o più casi di studio che consistono in siti che per cause naturali o in seguito ad attività antropica sono interessati a fenomeni di inquinamento di tipologia diversa.
Una volta individuato, si procede per ognuno dei casi di studio a una analisi preliminare delle problematiche ambientali ad esso correlate in stretta collaborazione con operatori pubblici (ASL, ARPA, assessorati regionali e/o provinciali all’ambiente, alla salute, alla agricoltura; servizi territoriali comunali, ecc) e privati (associazioni professionali, associazioni di produttori, ecc.) che agiscono a diverso titolo sul sito.
Generalmente nella prima fase sono previste nel sito attività di campionamento di suolo, acque e/o biomasse vegetali per procedere quindi ad analisi fisiche, chimiche, biochimiche e microbiologiche a verifica e/o integrazione di informazioni esistenti e messe a disposizione dagli Enti competenti
Argomenti trattati
a) Fisiologia dello stress nelle piante
b) Le piante e gli stress chimici: effetti sulla crescita e sulla qualità della produzione
c) Uso delle piante e di loro funzioni per il monitoraggio ed il risanamento ambientale
d) Cenni teorici a proposito delle tecniche strumentali più ricorrenti negli studi della chimica, della biochimica e della fisiologia delle piante
Programma:  LEZIONI FRONTALI
-Cause ed effetti delle principali forme di inquinamento nei suoli
-L'inquinamento dei suoli da metalli pesanti: effetti sul sistema suolo-pianta.
-Assorbimento e traslocazione di metalli pesanti nelle piante.
- I metalli pesanti nella catena alimentare
-Effetti tossici dei metalli pesanti sul metabolismo e la fisiologia delle piante
-Meccanismi di tolleranza delle piante agli eccessi di metalli pesanti.
-Le piante iperaccumulatrici di metalli pesanti
-Esempi di tolleranza e iperaccumulo di Zn, Cd e As nelle piante
-Riduzione del rischio della presenza di concentrazioni sub-tossiche di metalli pesanti e metalloidi negli organi eduli delle piante.
-Uso della piante per la bonifica dei suoli inquinati con metalli pesanti e metalloidi: le diverse tecniche di phytoremediation (vantaggi e limiti)
-Fattori e processi implicati nell'assorbimento, traslocazione e metabolismo di sostanze xenobiotiche organiche nei vegetali
-Rischio per le catene alimentari dell'accumulo di residui di degradazione di sostanze xenobiotiche organiche negli organi delle piante.
-Ruoli dei microbioma rizosferici ed endofitici nelle interazioni tra piante e sostanze inquinanti di origine diversa.
-Bioindicatori e biosensori vegetali utili alla valutazione dello stato di inquinamento dei suoli
-Uso di piante transgeniche per il monitoraggio e il risanamento ambientale
-Elementi della normativa europea vigente in materia di presenza di metalli pesanti e dei principali inquinanti organici nei suoli e nelle matrici alimentari di origine vegetale
ATTIVITÀ' SPERIMENTALI
-Tecniche di campionamento in pieno campo per la rilevazione della natura e della intensità di fenomeni di inquinamento di acque, suoli e organismi vegetali
-Georeferenziamento, catalogazione e conservazione di campioni di suolo, acque e biomasse vegetali
-Tecniche strumentali per la valutazione della presenza e dei livelli di metalli pesanti e metalloidi ed eventuale loro speciazione nel suolo, in acque e biomasse vegetali: ICP-MS e HPL-ICP-MS (prove pratiche di preparazione ei campioni e d'analisi). Tecniche alternative: spettrometria di assorbimento atomico, laser ablation ICP-MS, micro x-ray fluorescence, synchrotron microbeam techniques. Peculiarità e limiti delle diverse tecniche.
-Determinazione sperimentale dei valori di Kow di xenobiotici organici.
-Estrazione e determinazione analitica dei livelli di xenobiotici organici in suoli, acque e matrici vegetali con tecniche HPLC, GC-MS e LC-MS
-Valutazione a scala dimostrativa dell'efficienza di tecniche di phytoremediation a carico di inquinanti organici e inorganici presenti in un suolo
-Valutazione dello stato fisiologico delle piante sottoposte a stress chimico: misure di fluorescenza e di scambi gassose nelle foglie.
-Elaborazione statistica e rappresentazione di dati sperimentali
Prerequisiti:  Nessuno
Propedeuticità:  Nessuna
Materiale didattico:  Buchanan et al. “Biochimica e Biologia Molecolare delle Piante”
Ed. Zanichelli

Baird C., Cann M. "Chimica ambientale" Ed. Zanichelli

L. Scarponi "Biochimica Agraria" Patron Editore

Alpi P., Pupillo P, Rigano C “Fisiologia delle Piante” EdiSES
Bologna.

Taiz L e Zeigher E. “Fisiologia Vegetale” Piccin Editore, Padova

Articoli monografici su riviste di settore indicati durante il corso.

Ricerche autonome e guidate su siti internet
Modalità d'esame e altre info:  Prova orale con presentazione delle attività svolte in laboratorio
DOWNLOAD
Programma di Laboratorio ambientale - biochimica ambientale ed ecotossicologia (versione in pdf)
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