Course Syllabus
Obiettivi
Il corso fornisce conoscenze teoriche e pratiche per la valutazione della qualità biologica in ambienti acquatici, con particolare riferimento alla presenza di composti potenzialmente pericolosi e di microrganismi patogeni.
I metodi teorico pratici forniti nel corso sono finalizzati a un immediato inserimento lavorativo o propedeutici per gli studi magistrali. In particolare, nel corso sono approfondite le procedure più frequentemente utilizzate nell’analisi tossicologica e microbiologica delle acque superficiali, reflue urbane ed industriali.
Le nozioni fornite saranno inquadrate nell’ambito normativo del testo unico ambientale 152/2006 e successive modifiche.
Contenuti sintetici
Valutazione della qualità biologica delle acque superficiali, reflue e potabili tramite la conduzione di test tossicologici e microbiologici
Programma esteso
Il corso sarà articolato in lezioni frontali, esercitazioni e laboratori multidisciplinari.
Durante le lezioni frontali verranno introdotte le nozioni di base relativamente a:
• test tossicologici acuti e cronici
• descrizione dei principali test tossicologici su organismi acquatici (Daphnia magna, Ceriodaphnia dubia, Selenastrum capricornutum, Aliivibrio fischeri, Artemia salina, Danio rerio)
• il concetto di dose/risposta
• introduzione ai modelli cellulari per la valutazione di effetti su uomo (epatociti e monociti)
• descrizione di test tossicologici rilevanti per gli impatti su uomo (attivazione dei citocromi e rilascio di mediatori dell’infiammazione)
• analisi dei contenuti di test standard internazionali (OECD)
• gli endpoint tossicologici (EC50, EC10, LOEC, NOEC)
• il concetto di sterilità nel lavoro con i microrganismi
• i terreni per colture microbiologiche
Laboratori
Si apprenderanno metodi per:
• La quantificazione di batteri totali, coliformi fecali ed altri indicatori microbiologici di contaminazione fecale;
• la caratterizzazione e l’identificazione di microrganismi, con particolare riferimento ai batteri di origine fecale, tramite test biochimici (colorazioni e osservazione al microscopio, test enzimatici, test per il riconoscimento dei coliformi);
• l’estrazione di DNA da campioni ambientali;
• l’utilizzo della PCR in campo microbiologico per l’analisi di marker tassonomici e la ricerca di patogeni;
• l’applicazione di test standard (protocolli OECD ed ISO) per la valutazione della tossicità su organismi aquatici e pluricellulari e su modelli in vitro, si condurranno o test tossicologici con D. magna e A. fischeri su acque reflue e/o superficiali.
o analisi biochimiche per la valutazione dei potenziali effetti su uomo (estrazione e quantificazione delle proteine e attivazione dei citocromi).
Esercitazioni su:
• tecniche statistiche di base per il calcolo delle curve dose-risposta e delle concentrazioni di effetto (LC50, LC10, EC50, EC10, IC50 e IC10);
• tecniche molecolari per l’analisi microbiologica.
Prerequisiti
Non sono richieste competenze di base
Modalità didattica
Sono previste:
a) 6 lezioni da 2 ore svolte in modalità erogativa in presenza,
b) 2 lezioni da 2 ore svolte in modalità interattiva in presenza,
c) 5 attività di laboratorio da 4 ore in modalità interattiva in presenza,
d) 3 attività di esercitazione da 4 ore in modalità interattiva in presenza,
e) 2 attività di esercitazione da 3 ore svolte in modalità interattiva in presenza,
f) 1 attività di esercitazione da 2 ore svolta in modalità interattiva in presenza.
Tutte le tipologie di erogazione didattica sono supervisionate dal docente.
Materiale didattico
Slide proiettate a lezione; materiale supplementare fornito dai docenti
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
COLLOQUIO SUGLI ARGOMENTI SVOLTI A LEZIONE
Esame orale alla fine del corso. Non sono previsti valutazioni in itinere
I criteri di valutazione che la commissione d'esame impiegherà per valutare l'apprendimento consistono nella verifica diretta dell'acquisizione da parte dello studente degli argomenti trattati dal docente nel corso delle lezioni frontali e relativi al programma svolto nei laboratori ed esercitazioni. Le domande avranno lo scopo di accertare l'acquisizione delle competenze di base e di valutare la comprensione dei concetti e dei metodi tecnico/pratici affrontati nei laboratori, la capacità di collegare le diverse tematiche trattate.
Nel dettaglio, verranno valutati durante l'esame orale:
- Conoscenza e capacità di comprensione. Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà conoscere: i metodi di valutazione della qualità delle acque dal punto di vista eco-tossicologico e microbiologico; i principali test standard internazionali e nazionali, inquadrati nella normativa vigente; le metodiche utilizzate per il lavoro in sterilità; i principali modelli cellulari per la valutazione degli effetti tossici sull’uomo.
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze acquisite nella parte frontale dell’insegnamento dimostrando di saper effettuare in laboratorio i test tossicologici e microbiologici appresi. Al termine dell’insegnamento, inoltre, lo studente dovrà essere in grado di descrivere le modalità di calcolo delle curve di dose-risposta per la valutazione degli effetti di tossicità.
- Autonomia di giudizio. Lo studente dovrà essere in grado di valutare la qualità biologica di una matrice acquosa esaminando i risultati dei test specifici condotti su un campione di acqua.
- Abilità comunicative. Alla fine dell'insegnamento lo studente saprà descrivere in modo appropriato le tematiche studiate utilizzando il corretto lessico specifico.
- Capacità di apprendimento. Alla fine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di consultare la letteratura sugli argomenti trattati e la normativa di riferimento. Sarà inoltre in grado di progettare in autonomia un protocollo di analisi della qualità biologica di un campione di acqua.
Non sono previste prove intermedie.
Voto espresso in trentesimi 18-30/30
Orario di ricevimento
previo appuntamento inviando una mail a sara.villa@unimib.it, isabella.gandolfi@unimib.it o maurizio.gualtieri@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
The course provides theoretical and practical knowledge for the evaluation of biological quality in aquatic environments, with particular reference to the presence of potentially dangerous compounds and pathogenic microorganisms.
The theoretical and practical methods provided in the course are aimed at an immediate job placement or preparatory for master's studies. In particular, the most frequently used procedures in the toxicological and microbiological analysis of surface water, urban and industrial wastewater are deepened.
The provided notions will be framed in the regulatory framework of the Consolidated Environmental Act 152/2006 and subsequent amendments.
Contents
Analysis of the biological quality of surface, wastewater and drinking water by means of toxicological and microbiological tests
Detailed program
The course will be divided into lectures, exercises and multidisciplinary laboratories.
During lectures the basic notions will be introduced regarding:
• acute and chronic toxicological tests
• description of the main toxicological tests on aquatic organisms (Daphnia magna, Ceriodaphnia dubia, Selenastrum capricornutum, Aliivibrio fischeri, Artemia salina, Danio rerio)
• the concept of dose/response
• introduction to cellular models for the evaluation of effects on humans (hepatocytes and monocytes)
• description of toxicological tests relevant to human impacts (activation of cytochromes and release of inflammatory mediators)
• analysis of the contents of international standard tests (OECD)
• toxicological endpoints (EC50, EC10, LOEC, NOEC)
• the concept of sterility in working with microorganisms
• soils for microbiological crops.
**Laboratories **
You will learn methods for:
• The quantification of total bacteria, faecal coliforms and other microbiological indicators of fecal contamination;
• the characterization and identification of microorganisms, with particular reference to bacteria of fecal origin, through biochemical tests (staining and observation under a microscope, enzymatic tests, tests for the recognition of coliforms);
• the extraction of DNA from environmental samples;
• the use of PCR in the microbiological field for the analysis of taxonomic markers and the search for pathogens;
• the extraction of DNA from environmental samples;
• the use of PCR in the microbiological field for the analysis of taxonomic markers and the search for pathogens;
•• the application of standard tests (OECD and ISO protocols) for the evaluation of toxicity on aquatic and multicellular organisms and on in vitro models, will be conducted
or toxicological tests with D. magna and A. fischeri on waste and/or surface water.
o biochemical analysis for the evaluation of potential effects on humans (extraction and quantification of proteins and activation of cytochromes).
Tutorials on:
• basic statistical techniques for the calculation of dose-response curves and effect concentrations (LC50, LC10, EC50, EC10, IC50 and IC10).
• molecular techniques for microbiological analysis
Prerequisites
No basic skills required
Teaching form
The course is composed of:
a) 6 two-hour lectures, in person, Delivered Didactics;
b) 2 two-hour lectures, in person, Interactive Teaching;
c) 5 four-hour lab activities, in person, Interactive Teaching;
d) 3 four-hour practical classes, in person, Interactive Teaching;
e) 2 three-hour practical classes, in person, Interactive Teaching;
f) 1 two-hour practical class, in person, Interactive Teaching.
All types of didactic delivery are supervised by the lecturer.
Textbook and teaching resource
Slides (available on e-learning); additional material provided by the teachers
Semester
Second semester
Assessment method
Oral examination at the end of the course, ON THE TOPICS COVERED IN THE LECTURES.
There will be NO in-class tests. Oral exam at the end of the course.
The evaluation criteria that the examination board will use to evaluate learning consist in the direct verification of the acquisition by the student of the topics covered during the lectures and related to the program carried out in the laboratories and exercises.
The questions will aim to ascertain the acquisition of basic skills and to evaluate the understanding of the concepts and technical / practical methods addressed in the laboratories, the ability to connect the different topics covered.
In detail, the following aspects will be assessed during the oral exam:
- Knowledge and understanding . At the end of the course the student will have to know: the methods of assessing the quality of water from an eco-toxicological and microbiological point of view; the main international and national standard tests, framed in current legislation; the methods used for work in infertility; the main cellular models for the evaluation of toxic effects on humans.
- Ability to apply knowledge and understanding . The student must be able to apply the knowledge acquired in the frontal part of the teaching demonstrating that they are able to carry out the toxicological and microbiological tests learned in the laboratory. Furthermore, at the end of the course, the student must be able to describe how to calculate the dose-response curves for the evaluation of toxicity effects.
- Autonomy of judgment . The student should be able to evaluate the biological quality of an aqueous matrix by examining the results of specific tests conducted on a water sample.
- Communication skills. At the end of the course the student will be able to describe in an appropriate way the topics studied using the correct specific vocabulary.
- Learning skills. At the end of the course the student will be able to consult the literature on the topics covered and the reference legislation. He will also be able to independently design a protocol for analyzing the biological quality of a water sample.
There are no intermediate tests.
Vote expressed in thirtieths: 18-30/30
Office hours
by appointment, sending an email to sara.villa@unimib.it, isabella.gandolfi@unimib.it or maurizio.gualtieri@unimib.it
