Crescita di biofilm su diversi tipi di plastica (polistirene, nitrile, biodegradabile, polietilene): un esperimento di laboratorio

Abstract

Astratto Gli ambienti marini sono inquinati da diversi tipi di plastica, diffusa sia in superficie che in profondità. Queste plastiche possono essere colonizzate da microrganismi e questi nuovi substrati sintetici sono siti di accrescimento del biofilm. Nella presente ricerca sono state selezionate plastiche di polistirene, nitrile, biodegradabili/compostabili e polietilene tereftalato, considerando l'alto livello di utilizzo di queste plastiche oggigiorno e il crescente trasporto nell'ambiente marino. Lo sviluppo del biofilm nel tempo è stato studiato in diverse condizioni sperimentali create in microcosmi di laboratorio: un sistema di controllo, riempito con acqua di mare costiera, un sistema in cui la temperatura è stata aumentata, un sistema senza apporto di luce, un sistema in cui la filtrazione dell'acqua ha creato condizioni dominate dai batteri. Sono state misurate la materia organica, la clorofilla-a, l'attività enzimatica, per evidenziare le potenziali differenze di maturazione del biofilm nelle caratteristiche temporali, quantitative e funzionali. In condizioni di oscurità è stata osservata la più alta formazione di biofilm (aumento di carbonio organico e carboidrati dovuto principalmente ai batteri) sulla plastica, diminuendo la loro galleggiabilità e suggerendo il maggiore affondamento della plastica nella parte più profonda dell'oceano quando le particelle fuoriescono dalla superficie strato illuminato. Tra i tipi di plastica, la plastica biodegradabile e il nitrile hanno mostrato il più alto accumulo di materia organica. Il carico in mare di questi due tipi di plastica aumenterà in futuro, viste le recenti normative sulla produzione di plastica e il largo uso di guanti nel periodo di pandemia. I loro effetti e il loro ruolo nel danno futuro dell'ecosistema marino sembrano, quindi, essere notevoli. Gli andamenti della clorofilla-a hanno suggerito una sorta di inibizione-competizione tra gli organismi fotosintetici ei microbi eterotrofi, in particolare

Abstract Marine environments are polluted by different kind of plastic, spread at surface as well as in the depth. These plastics can be colonised by microorganisms and these new synthetic substrates are sites of biofilm accretion. Polystyrene, nitrile, biodegradable/compostable, and polyethylene terephthalate plastics were selected in the present research, considering the high level of use of these plastics nowadays and the increasing transport into the marine environment. Biofilm development with time was studied in different experimental conditions created in laboratory microcosms: a control system, filled with coastal seawater, a system where temperature was increased, a system without light supply, a system where filtration of the water created bacterial-dominated conditions. Organic matter, chlorophyll-a, enzymatic activity were measured, to highlight the potential differences of the biofilm accrual in timing, quantitative and functional characteristic. In dark conditions the highest biofilm formation (increase of organic carbon and carbohydrates mainly performed by bacteria) was observed on the plastics, decreasing their buoyancy, and suggesting the enhanced sink of the plastic in the deeper part of the ocean when the particles escape the surface illuminated layer. Among the plastic types, biodegradable plastic and nitrile showed the highest organic matter accrual. The loading at sea of these two kinds of plastic is going to increase in the future, given the recent regulations of plastic production and the large use of gloves in the pandemic period. Their effects and role in the future damage of sea ecosystem seem, therefore, to be remarkable. The trends of chlorophyll-a suggested a sort of inhibition-competition among the photosynthetic organisms and the heterotrophic microbes, in particular bacteria. Alteration of temperature limited the photoautotrophic organisms, allowing the heterotrophic component to play a leading role in the biogeochemical processes