Conclusioni
CONCLUSIONI
Questo lavoro di tesi si inquadra in uno studio più generale, volto alla comprensione del ciclo biogeochimico del mercurio, alla valutazione dell’importanza dei microrganismi marini nella produzione di mercurio elementare disciolto, ed alla quantificazione del fenomeno dell’emissione di questo metallo dalla superficie acquatica all’atmosfera nel bacino del Mediterraneo. L’emissione dalla superficie acquatica infatti rappresenta il 30% delle emissioni annue globali di questo metallo verso atmosfera.
Perché abbia luogo lo scambio di mercurio dal mare all’atmosfera è necessario che in un sistema acquatico siano presenti forme volatili di mercurio disciolte (DGM, Dissolved Gaseous Mercury, delle quali il 90% è mercurio elementare) che successivamente possono passare all’atmosfera. La concentrazione di DGM in un sistema acquatico naturale è il risultato di una serie di reazioni che producono o sottraggono DGM, è cioè il risultato di reazioni di riduzione e di ossidazione del mercurio inorganico, in seguito all’intervento di una componente biotica e di una abiotica. Grazie ai processi di riduzione, il mercurio inorganico viene in parte rimosso e non risulta più disponibile per i processi di metilazione e successivo bioaccumulo lungo la catena trofica.
Durante il lavoro di questa tesi è stato sperimentato un nuovo dispositivo automatico per la misura della concentrazione di DGM in continuo nei sistemi acquatici. Si tratta di un dispositivo portatile che può funzionare con una batteria da 12 V e che non necessita di un gas speciale per il trasporto del mercurio elementare, dato che lo spettrofotometro ad assorbimento atomico GARDIS 3 funziona con aria privata del mercurio elementare.
Questa strumentazione permette di ottenere le misure con un breve tempo di risoluzione (5-10 min), un importante requisito per una corretta interpretazione della correlazione fra la concentrazione di DGM e gli altri parametri ambientali; permette inoltre di valutare le variazioni temporali dei parametri biologici, fisici e chimici delle acque; infine consente di eliminare i problemi dovuti alla contaminazione dei campioni di acqua da parte dell’operatore, in modo tale da ottenere bianchi strumentali molto bassi.
La concentrazione di DGM determinata in campioni costieri superficiali provenienti dal Mar Mediterraneo mostra una stretta dipendenza con l’andamento dell’intensità della radiazione solare.
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Infatti è stata osservata per il Mediterraneo l’esistenza di un andamento giornaliero della concentrazione di DGM che mima quello dell’intensità della radiazione solare, confermando il ruolo fondamentale della luce nella formazione di mercurio elementare disciolto.
La produzione di DGM indotta dalla radiazione solare è particolarmente importante nel Mediterraneo, caratterizzato da un valore elevato dell’intensità della radiazione solare e da alte temperature per molti mesi dell’anno, e da una vasta anomalia geologica con ricchi giacimenti di cinabro.
Le misure della concentrazione di DGM nelle acque di laguna hanno inoltre messo in luce l’importanza della materia organica disciolta e della concentrazione del mercurio totale (substrato delle reazioni di riduzione) nella formazione di DGM. I valori dell’andamento della concentrazione della DGM ottenuti nella laguna di Orbetello sono infatti molto più elevati rispetto a quelli ottenuti per il mar Mediterraneo.
I risultati ottenuti dimostrano che la produzione di DGM in mare non è guidata solo dalla radiazione solare (componente “abiotica” nella produzione di DGM) ma è importante l’apporto della produzione di DGM operata, in condizioni sia di presenza che di assenza di luce, dai batteri capaci di ridurre i composti del mercurio a mercurio elementare volatile.
In particolare gli esperimenti di laboratorio non hanno solo confermato che i batteri mercurio- riducenti possono produrre DGM dalla riduzione dei composti inorganici ed organici del mercurio, ma hanno dimostrato che questo processo avviene anche in assenza di luce e che il fattore limitante nella reazione di riduzione non è la carica batterica totale delle acque, bensì la concentrazione di mercurio disciolto e associato al particellato. Quest’ultimo risultato è stato ottenuto grazie ad una procedura sperimentale che ha permesso di analizzare i campioni di acqua di mare, di laguna e di lago nelle condizioni naturali, senza aggiunta del substrato della reazione, a differenza di quanto è riportato nei pochi dati ad oggi disponibili in letteratura. I risultati della produzione di DGM in assenza di luce, infatti, sono i primi ottenuti su sistemi acquatici naturali grazie anche alla strumentazione utilizzata, che permette di apprezzare quantità piccolissime di mercurio elementare, dell’ordine dei picogrammi.
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Se si considerano i valori assoluti della produzione di DGM in assenza di luce si conclude che il processo di produzione di DGM ad opera dei batteri mercurio-riducenti è quantitativamente molto inferiore rispetto al processo indotto dalla radiazione solare. La dimensione del fenomeno, però, va valutata tenendo in considerazione che esso, a differenza di quello foto-indotto, avviene in tutta la colonna d’acqua nell’arco delle ventiquattro ore sia in presenza, che in assenza di luce.
Considerando l’estensione del mar Mediterraneo, il ruolo dei batteri mercurio-riducenti nella produzione di mercurio gassoso disciolto assume perciò un’importanza notevole all’interno del ciclo biogeochimico di questo elemento nel nostro bacino.
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