Domande frequenti (FAQ) sulla microbiologia dell'acqua

Cos'e' la microbiologia?

La microbiologia e' il ramo della scianza che si occupa dello studio dei microrganismi microscopici, comunementi noti come microrganismi.

Cosa sono i micorganismi?

Tutte le creature viventi sono formate da cellule, unità di base molto piccole della vita. Sono le più piccole strutture in grado di svolgere processi vitali, come prelevare sostanze nutrienti ed espellere gli scarti. Le cellule possono essere viste solo al microscopio.
I microrganismi sono organismi formati solamente da una cellula. A causa di questo, vengono spesso detti "organismi unicellulari". Sono così piccoli che gli esseri umani non possono vederli, se non attraverso un microscopio, che e' in grado di ingrandire notevolmente le cellule.

Inizialmente, i microorganismi non erano visti come un genere separato. I microrganismi che realizzavano la fotosintesi (vedi il ciclo del carbonio) erano classificati nel regno vegetale ed i microrganismi ingerivano alimenti venivano disposti nel regno animale. Tuttavia, nel diciannovesimo secolo gli scienziati avevano identificato un'ampia varietà di microrganismi dotati di strutture molto diversificate, strutture interne molto specifiche ed modelli riproduttivi specifici che li fecero realizzare che questi organismi non appartenevano ne al regno animale ne a quello vegetale.

Quali tipi di microorganismi esistono?

I microrganismi sono classificati secondo le loro caratteristiche cellulari, allo stesso modo di piante ed animali. Ci sono due tipi di (micro)organismi: gli organismi eucarioti (monera) e quelli procarioti (protista). Nella prima classe rientrano la maggior parte dei organismi: questo praticamente significa che le cellule che li costituiscono contengono un nucleo ed altre parti interne, circondate da membrane. Nella seconda classe rientrano cellule circondate da una membrana, ma non contenenti un nucleo o altre parti interne (organelli).

Monere e protisti

Le monere sono batteri e cianobatteri: sono microrganismi unicellulari procarioti, come è gia' stato accennato. I batteri sono molto importanti per gli altri organismi, perché scompongono la materia organica. Durante questo processo si formano le sostanze nutrienti, che vengono poi riutilizzate da piante ed animali. Alcuni batteri che vivono sulla terra possono causare malattie, ma la maggior parte di essi sono piuttosto utili perche' aiutano gli animali nella decomposizione del cibo nei loro corpi. I batteri differiscono da da altri tipi di cellule nel fatto che non hanno un nucleo, che nelle piante e negli animali è il luogo in cui si trova il DNA (le informazioni genetiche). Nei i batteri il materiale genetico galleggia all'interno della cellula. Essi si riproducono copiando prima il loro DNA e quindi effettuando la scissione delle cellule. I batteri difettano anche di materiale che deliminta la membrana, come i mitocondri, strutture cellulari coinvolte nel metabolismo energetico.
Le cellule batteriche sono così piccole che gli scienziati le misurano in unità chiamate micrometri (µm), un milionesimo di metro. Un batterio medio è lungo circa un micrometro.
I batteri hanno varie forme, come batteri sferici (cocchi) e allungati (bacilli).

I protisti sono microrganismi eucariotici unicellulari, come sopra accennato. Alcuni esempi sono amebe, diatomee, alghe e protozoi. Questi possono essere un pericolo per la salute di uomini e animali, dal momento che determinati protisti possono causare malattie, come la malattia di sonno e la malaria. Esiste un'ampia varietà di protisti ed essi abitano molti ambienti differenti: acqua dolce, acqua di mare, terreno e nei tratti intestinali degli animali, in cui effettuano i processi digestivi cruciali.
Molte specie di protisti possono produrre le loro proprie sostanze nutrienti tramite il processo della fotosintesi e molti protisti possono anchespostrsi a proprio piacere. I protisti variano notevolmente in forma e dimansioni: l'alga verde Nanocloro è lunga solo 0.01 millimetri, ma i kelp giganti possono raggiungere piu' di 65 m di lunghezza.

Quali microrganismi acquatici provocano malattie?

A volte i microrganismi che hanno effetti negativi sulla salute possono essere contenuti nell'acqua potabile. Tuttavia, siccome l'acqua potabile e' oggi completamente disinfetta, le malattie causate dai microrganismi sono raramente provocate dall'acqua potabile.
La gente che nuota nelle piscine troverà che l'acqua in cui nuota viene disinfettata con cloro, ozono, diossido di cloro o UV. Ma ci sono persone che nuotano all'aperto in acque superficiali ogni anno. Queste persone sono le piu' esposte ad infezioni batteriche ed a infezioni causate da altri microrganismi, perché i microrganismi spesso entrano nell'acqua superficiale attraverso scarichi industriali o escrementi animali. Come nuotatori all'aperto, si dovrebbe sempre prestare attenzione e leggere sempre i cartelli disposti vicino all'acqua, perché l'acqua in cui si nuota potrebbe essere infettata, per esempio con botulismo.
Ci sono vari batteri e protozoi che possono causare malattie quando sono presenti in acque superficiali.

I batteri sono noti non soltanto per causare malattie quando entrano nel corpo umano attraverso cibo, ma anche l'acqua superficiale puo' essere una fonte importante di infezioni batteriche. Nella tabella seguente sono elencati i vari batteri che possono essere trovati nelle acque superficiali e le malattie che causano se ingeriti in grandi quantita', con i reletivi sintomi.

I protozoi possono accumularsi in determinate parti del corpo, dopo esservi penetrati. Tali accumuli sono detti cisti.
A causa della loro natura parassita, i protozoi possono causare varie malattie. Nella tavola seguente sono elencati i vari protozoi che si possono trovare in acqua superficiale e le malattie che causano una volta ingeriti in grandi quantita', con i relativi sintomi.

Come si possono eliminare dall'acqua i microrganismi nocivi?

Per eliminare i microrganismi nocivi dall'acqua si tende all'impiego di disinfettanti. Esempi di disinfettanti sono cloro, UV, ozono (O₃) e diossido di cloro (ClO₂). Ci sono diversi vantaggi e svantaggi nelle varie tecniche di disinfezione, come indicato nella nostra pagina riguardante la disinfezione. I prodotti chimici nocivi per determinati tipi di microrganismi sono spesso usati per eliminarli. Questi prodotti chimici sono conosciuti come pesticidi o biocidi, perché sono mortali per microrganismi.

Come possiamo rendere i microrganismi utili per il trattamento dell'acqua?

I microrganismi possono essere usati per decomporre gli inquinanti contenuti nelle acque reflue. Questo genere di trattamento delle acque è detto trattamento biologico delle acque. Durante esso i microrganismi scindono la materia organica, i nitrati ed i fosfati. Questa è una breve spiegazione di come questi processi biologici di trattamento delle acque funzionano.

Rimozione di materia organica

La depurazione di acqua biologica è effettuata per abbassare il carico organico dei composti organici dissolti. I microrganismi, pricipalmente batteri, decompongono tali composti. Ci sono due categorie principali di trattamenti biologici: trattamento aerobico e trattamento anaerobico. Trattamento aerobico dell'acqua significa decomposizione della materia organica da parte di batteri che richiedono ossigeno durante il processo di decomposizione. Trattamento anerobico dell'acqua significa decomposizione della materia organica da parte di microrganismi in assenza di ossigeno.
Nei sistemi aerobici l'acqua è aerata con aria compressa (in alcuni casi soltanto ossigeno), mentre i sistemi anaerobici funzionano in condizioni di mancanza di ossigeno.

Rimozione di ammonio e nitrati

La rimozione di ammonio e nitrati è abbastanza complessa. È un processo di trattamento delle acque che comprende sia conversione aerobica che anaerobica per la rimozione di agenti inquinanti.
Nella fase aerobica di conversione sono coinvolte due specie batteriche. Per prima cosa i batteri di Nitrosomona convertono l'ammoniaca in nitrito. Secondariamente, i batteri Nitrobacter convertono il nitrito in nitrato. Questi due processi sono noti insieme comunemente come processo di nitrificazione.

Dopo cio', i batteri anaerobici assumono il controllo: essi convertono il nitrato in azoto atmosferico. Questo processo è detto denitrificazione. La denitrificazione è compiuta sfruttando molti batteri anaerobici, quali acromobatteri, il bacilli e le pseduomona. La prima fase della denitrificazione è l'inverso del processo di nitrificazione, cioe' la riconcersione di nitrato in nitrito. La seconda fase della denitrificazione converte il nitrito in gas dell'azoto (N2), che può essere rilasciato liberamente nell'atmosfera senza causare danni ambientali.

Rimozione dei fosfati

I fosfati possono essere eliminati dalle acque reflue grazie a un batterio (dipendente dall'ossigeno) aerobico, denominato Acinetobatterio. Esso accumula i polifosfati nei tessuti delle cellule. L'acinetobatterio può assumere una quantità di fosfati piu' alta di quella di cui ha bisogno per la sintesi delle proprie cellule. Le quantita' supplementari di fosfati sono immagazzinati nelle cellule sotto forma di polifosfati.
L'immagazzinamento dei polifosfati fa si' che l'acinetobatterio riesca temporaneamente a sopravvivere in circostanze anaerobiche. Quando l'acinetobatterio si trova in una zona anaerobica nell'acqua di scarico, assume acidi grassi per immagazzinarli come sostanze di ricambio. Durante questo processo, i polifosfati sono decomposti per fornire energia, provocando lo scarico dei fosfati nelle zona aerobica. Quando l'acinetobatterio entra nella zona aerobica prende i fosfati e li immagazzina come polifosfati nei tessuti delle cellule. Ciò porta ad una diminuizione del contenuto del fosfato nell'acqua reflua.

Fonti: Enciclopedia Encarta, domande frequenti sulla depurazione dell'acqua

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