Emergenza benzene: il contributo delle biotecnologie

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In questo ambito, la valutazione del rischio diviene uno strumento di fondamentale importanza per una efficace e corretta stima di prevenzione dei danni causati dai diversi composti chimici.

Risulta determinante, in queste condizioni, stabilire il rapporto di casualità tra gli specifici contaminanti e il manifestarsi degli effetti negativi che si instaurano sulla salute e sull’ambiente.

Dette considerazioni evidenziano quanto sia importante monitorare determinate sostanze tossiche presenti nell’aria inquinata della città.

Il benzene è un inquinante ambientale molto diffuso e molto pericoloso per la salute umana a causa della sua azione cancerogena.

Un consistente contributo all’inquinamento urbano da benzene è dato dall’evaporazione della benzina verde e dalla sua incompleta combustione.

Risulta, quindi, di fondamentale importanza monitorare continuamente la concentrazione, nell’aria urbana, di questa sostanza data la sua pericolosità.

Un metodo alternativo di misurazione rispetto a quelli generalmente usati (spettroscopici e cromatografici) è risultato essere quello da noi proposto basato su un sensore amperometrico a diffusione gassosa di O2 (elettrodo di Clark) modificato biologicamente con un ceppo batterico particolare: la Pseudomonas putida MST.

Questo ceppo risulta molto sensibile alla presenza di benzene ed è in grado di metabolizzare questo analita attraverso una reazione di rottura ossidativa dell’anello aromatico.

Il processo è a carico di un particolare enzima, la benzene diossigenasi.

I vantaggi nell’uso dei biosensori sono molteplici; infatti essi rappresentano un nuovo dispositivo nella tecnologia delle misurazioni analitiche; sono in grado di rilevare e quantificare la presenza di specifiche sostanze organiche ed inorganiche in diversi ambienti; forniscono risposte in tempi brevi a bassi costi; possono essere usati in situ.

Per questi motivi stanno trovando largo impiego in molti settori industriali e non, anche se non sempre sono completamente soddisfacenti le caratteristiche di precisione e accuratezza.

Dai risultati ottenuti con questo sistema di analisi si può costruire una curva di calibrazione per la determinazione del benzene in aria, dalla quale, attraverso la regressione dei primi dati, si ricava un tratto rettilineo in cui si può assumere una diretta proporzionalità tra la concentrazione di benzene nell’aria ed il segnale registrato: Quindi, in presenza di una quantità non nota di benzene, dal valore della risposta ottenuta con il biosensore si può ricavare la concentrazione incognita del benzene, utilizzando la retta di calibrazione suddetta.

Determinazioni analoghe sono state effettuate per studiare eventuali interferenze; da parte dì alcuni derivati del benzene (in particolare xilene, toluene, nitrobenzene e clorobenzene), nelle risposte del biosensore.

La presenza di queste sostanze, nell’ambiente di misura, influenza il segnale del biosensore sia in modo positivo (toluene e clorobenzene) sia in modo negativo (xilene e nitrobenzene).

Le sostanze che determinano un aumento nella risposta del biosensore sono evidentemente metabolizzate dalla Pseudomonas putida MST, insieme al benzene.

Nell’altro caso, invece, le sostanze agiscono da inibitori.

Le quantità di benzene iniettate durante le misure sono state scelte per descrivere in modo completo l’andamento della curva di calibrazione, ossia per evidenziare la concentrazione di benzene aerodisperso presente in città a traffico intenso: compresa tra 10-400 mg/m3 (0,01-0,4 mg/m3).

Il sistema utilizzato che ha fornito questi risultati è molto semplice ed efficace per una veloce e corretta stima della presenza di benzene in luoghi aperti o chiusi ed in diverse matrici.

Infatti, i tempi di risposta sono brevi (circa tre minuti) ed il biosensore mantiene le sue caratteristiche nel tempo, risultando un sistema stabile.

Inoltre il ceppo utilizzato è stato isolato e fatto crescere in metilstirene e poi congelato.

Nella successiva preparazione delle piastre si utilizza un terreno minerale povero per evitare la crescita di altre specie e una possibile contaminazione.

Il ceppo viene fatto crescere in una vaschetta di vetro dotata di un coperchio in stufa alla temperatura fissa di 30°C, in presenza del substrato d’interesse contenuto in un provettone tagliato ad un’altezza di circa 5 cm.

In questo modo si cerca di creare un ambiente arricchito di vapori di benzene.

Queste operazioni fanno diventare il ceppo ancora più specifico e sensibile alla presenza del benzene e lo rendono così, tramite un sensore, utile nelle misurazioni di questa sostanza di appurata cancerogenicità e quindi molto pericolosa per la salute umana.

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