SEAFLUO

Facility per la misura della fluorescenza in acqua di mare

Servizio offerto alla comunità scientifica marina     l'Istituto di Biofisica mette a disposizione dei gruppi di ricerca del CNR, interessati allo studio delle proprietà di fluorescenza dell'acqua di mare, uno spettrofluorimetro FLUOROMAX-4, in grado di fornire prestazioni di alto livello grazie alla presenza di un sistema di rivelazione "Photon counting". Responsabile del servizio Chiara Santinelli, per informazioni inviare una mail a chiara.santinelli@pi.ibf.cnr.it Sede di Servizio Istituto di Biofisica UOS di Pisa. Servizio offerto in collaborazione con UPO-CNR

Specifiche tecniche Sorgente lampada allo Xenon ozono-free da 150 W Rivelatore Photon Counting con fotomoltiplicatore ottimizzato Fenditure comandate da Software con Banda passante variabile in continuo da 0 a 30 nm Accuratezza della lunghezza d'onda 0.5 nm Velocità 80 nm/s Tempo d'integrazione da 1 ms a 160 s Sensibilità sul Raman dell'Acqua (Signal to noise ratio) >3000:1 Monocromatore di eccitazione 200-950 nm, ottimizzato nell'UV, distanza focale = 20 cm Monocromatore di emissione 200-950 nm, ottimizzato nel visibile, distanza focale = 20 cm Polarizzatori automatici di eccitazione ed emissione Glan Thompson Software FluorEssence (interfaccia Origin) Per maggiori informazioni clicca qui Applicazioni Lo strumento grazie alle sue caratteristiche è particolarmente indicato per lo studio della fluorescenza della sostanza organica disciolta cromoforica (CDOM). Lo strumento permette di ottenere: spettri di emissione spettri di eccitazioni spettri sincroni matrici di eccitazione ed emissione misure di anisotropia è quindi particolarmente adatto allo studio dei diversi cromofori presenti all'interno dell' acqua di mare, quali acidi umici e fulvici, clorofilla, idrocarburi aromatici, proteine, amminoacidi, chinoni, fertilizzanti, pesticidi, acque di scarico e numerose altre classi di composti non ancora conosciuti. Inoltre grazie alle misure di anisotropia con elevata precisione, consente anche di ottenere ulteriori informazioni sulla natura delle sostanze fluorescenti.   POTENZIALI UTILIZZATORI FINALI Comunità scientifica marina Enti locali (Comune, Provincia, Regione,...) Privati (Gestori stabilimenti balneari, Diving Center) Aree marine protette Agenzie per la protezione ambientale Guardia Costiera Lo strumento può essere utilizzato sia dai gruppi di ricerca del CNR, interessati allo studio delle proprietà di fluorescenza dell'acqua di mare che dagli enti pubblici e privati interessati alla qualità dell'acqua di mare. Le misure di fluorescenza consentono di ottenere informazioni in modo rapido sulla presenza di inquinamento da sostanze organiche fluorescenti quali paraffine, petrolio, pesticidi, acque di scarico, acque di sentina. Perchè studiare la sostanza organica disciolta cromoforica (CDOM)     La CDOM è costituita da acidi umici e fulvici, da clorofilla, petrolio, proteine, amminoacidi, chinoni, fertilizzanti, pesticidi, acque di scarico e numerose altre classi di composti non ancora conosciuti. Ne segue che essa può dare importanti informazioni sulla qualità dell'acqua di mare, in particolare può essere considerata un indicatore sensibile dell'inquinamento. La CDOM inoltre può rappresentare una percentuale molto variabile della sostanza organica disciolta (DOM) e svolge un ruolo importante sia nell'ecosistema marino che nel ciclo globale del Carbonio. Essa determina la disponibilità della luce lungo la colonna d'acqua in mare aperto e nelle acque costiere (Blough and Del Vecchio, 2002; Nelson and Siegel, 2002).                         L'assorbimento dei raggi UV e zone blu della radiazione solare porta alla fotodegradazione della CDOM originale con produzione di CO, CO2 e piccoli composti, con basso peso molecolare, bassa energia interna, e proprietà ottiche diverse. Questo tipo di CDOM può essere consumato dai batteri in un tempo molto breve (Mopper et al., 1991; Del Vecchio et al., 2002; Zepp et al., 2007).                         Uno dei metodi più diffusi per avere informazioni sulla CDOM è lo studio delle sue proprietà di fluorescenza. Queste infatti possono dare alcune informazioni qualitative quali: (i) la presenza di diversi tipi di cromofori, (ii) i cambiamenti nelle proprietà ottiche della CDOM, causate dalla fotodegradazione o dalla trasformazione batterica, (iii) le principali fonti di CDOM, (iv) una stima indiretta del suo peso molecolare e grado aromaticità. è importante sottolineare che fino ad oggi solo il 10-30% del pool della DOM è stato caratterizzato a livello molecolare (Benner, 2002), quindi più del 70-90% delle molecole che costituiscono il suo pool sono sconosciute. Articoli di riferimento Benner R., 2002. Chemical composition and reactivity. Biogeochemistry of marine dissolved organic matter. 3, 64-71. Blough N.V., Del Vecchio R., 2004. Spatial and seasonal distribution of chromophoric dissolved organic matter and dissolved organic carbon in the Middle Atlantic Bight. Marine Chemistry. 89, 169-187. Blough N.V., Del Vecchio R.. Chromophoric CDOM in the coastal environment. In "Biogeochemistry of Marine Dissolved Organic Matter" (Hansell D., Carlson C., Eds) Academic Press, San Diego. 509-546. Coble P.G., 1996. Characterization of marine and terrestrial DOM in seawater using excitation-emission matrix spectroscopy. Marine Chemistry. 51, 325-346. Coble P.G., Green S.A., Blough N.F., Gagosian R.B., 1990. Characterization of dissolved organic matter in the Black Sea by fluorescence spectroscopy. Nature. 348, 432-435. Del Vecchio R., Blough N.V., 2002. Photobleaching of chromophoric dissolved organic matter in natural waters: kinetics and modelling. Marine Chemistry. 78, 251-253. Mopper K., Zhou X., Kieber R.J., Kieber D.J., Sikorski R.J., Jones R.D., 1991. 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Dissolved organic matter fluorescence spectroscopy as a tool to estimate biological activity in a coastal zone submitted to anthropogenic inputs. Organic geochemistry. 31, 1765-1781. Romera-Castillo C., Sarmento H., Alvarez-Salgado X.A., Gasol J.M., Marrasè C., 2010. Production of chromophoric dissolved organic matter by marine phytoplankton. Limnology and Oceanography. 55(1), 446-454. Stedmon C.A., Markager S., 2001. The optics of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in the Greenland Sea: An algorithm for differentiation between marine and terrestrially derived organic matter. Limnology and Oceanography. 46(8), 2087-2093. Stedmon C.A., Markager S., 2003. Behaviour of the optical properties of coloured dissolved organic matter under conservative mixing. Estuar. Coast. Shelf. Science. 57, 973-979. Stedmon C.A., Markager S., 2005. Resolving the variability in dissolved organic matter fluorescence in a temperate estuary and its catchment using PARAFAC analysis. 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Esempio di EEM della CDOM per un'area di mare aperto del Mar Mediterraneo               Le matrici sono state ottenute con il FLUOROMAX4 facendo variare la lunghezza d'onda di eccitazione da 255 a 450 nm con un incremento di 5 nm e misurando l'emissione nell'intervallo 300-600 nm con un incremento pari a 2 nm. Le matrici dei campioni sono state sottratte della matrice del bianco (acqua milliQ) e normalizzate per la banda Raman dell'acqua. Le regioni interessate dalla banda Rayleight sono state eliminate (in bianco sui grafici). I dati sono stati elaborati utilizzato il Tool DOMFluor per Matlab, disponibile presso il sito Web dell'Università di Copenhagen (www.models.life.ku.dk)