BATTERIA DI TEST ECOTOSSICOLOGICI NELL ANALISI DI SEDIMENTI PROVENIENTI DA AREE MARINE E SALMASTRE

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1 Biol. Mar. Medit. (2004), 11 (2): F. Bandini, C. Mazziotti 1, F. Abbondanzi 2, T. Campisi 2, A. Iacondini 2, C. Morales 2 ARPAER - Agenzia Regionale Prevenzione e Ambiente Emilia Romagna, Sezione Provinciale di Ravenna, Via Alberoni, 17/ Ravenna, Italia. 1 ARPAER Struttura Oceanografica Daphne, Viale Vespucci, Cesenatico, Italia. 2 Centro Ricerche Ambientali Montecatini, Via C. Menotti, Marina di Ravenna, Ravenna, Italia. BATTERIA DI TEST ECOTOSSICOLOGICI NELL ANALISI DI SEDIMENTI PROVENIENTI DA AREE MARINE E SALMASTRE ECOTOXICOLOGICAL TEST ON DIFFERENT ORGANISMS TO ANALISE SEDIMENTS FROM MARINE AND BRACKISH WATERS Abstract In this study we have used different organisms (bioluminescent bacteria Vibrio fischeri, unicellular seaweed Dunaliella tertiolecta and sea urchin Paracentrotus lividus) as toxicological indicators of sediments from marine and brackish waters (Ravenna lagoons and coastal area), with different experimental conditions. The aim of research work were to quantify the correlation between experimental qualitative and quantitative conditions. The research results would permit also to indicate a condition enviromental index. Key-words: ecotoxicology, sediment, Dunaliella tertiolecta, Paracentrotus lividus, Vibrio fischeri. Introduzione Lo scopo del presente lavoro è stato quello di valutare l affidabilità di una batteria di test nell analisi di sedimenti marini e salmastri. L area indagata comprende le zone di transizione situate nei pressi del litorale ravennate, note come Pialassa e Pialassa Piomboni, e l area marina prospiciente il litorale emiliano-romagnolo. Sono state individuate complessivamente 16 stazioni di cui 7 nelle zone di transizione (Fig. 1) e 9 ad una distanza di 3 km dalla costa (Fig. 2). L utilizzo in laboratorio di test ecotossicologici nell analisi dello stato di salute degli ambienti marini e di transizione è una modalità d indagine che si affianca e si integra ai tradizionali metodi chimici e al biomonitoraggio. L applicazione contemporanea di questi differenti metodi di indagine permette infatti di ottenere una rappresentazione più completa degli ambienti in esame grazie alle peculiari informazioni che ciascuno di essi può fornire. Anche la normativa (D. Lgs. 152/99 e successive modiche), indica i saggi ecotossicologici come mezzi necessari per ottenere una classificazione ed una migliore conoscenza degli ambienti marino-costieri e di transizione. Materiali e metodi Nella scelta dei singoli test facenti parte della batteria, si sono scelti organismi di diverso livello trofico e scala filogenetica, favorendo organismi test che per un ampia letteratura, facilità di applicazione e rappresentatività, fornivano le maggiori garanzie. Tra gli altri si sono preferiti il test con batteri bioluminescenti, il test algale con Dunaliella tertiolecta e il test di spermiotossicità con Paracentrotus lividus. Il test con il batterio bioluminescente Vibrio fischeri è stato applicato su acqua interstiziale e sedimento centrifugato utilizzando i protocolli Azur Enviromental modificati ICRAM (Onorati et al., 1999).

2 Test ecotossicologici nell'analisi di sedimenti marini e salmastri 313 Fig. 1 - Ubicazione dei punti di prelievo nelle aree di transizione (Pialassa e Pialassa Piomboni). Displacement of sampling sites in brackish areas (Pialassa and Pialassa Piomboni). Fig. 2 - Ubicazione e codifica dei punti di prelievo dei sedimenti marini a 3 Km dalla costa. Displacement and identification of sampling sites of marine sediments samples at 3 Km offshore. Il test algale con Dunaliella tertiolecta è stato utilizzato applicando il protocollo proposto dall ARPAT-CEDIF modificato (Sbrilli et al., 2000), analizzando l elutriato. Nel test di spermiotossicità con l echinoide Paracentrotus lividus si è operato sull elutriato seguendo il protocollo ASTM modificato (ASTM, 1995). La determinazione dei metalli è stata effettuata seguendo il metodo IRSA-CNR riportato nel Quaderno 64, che prevede la determinazione dei singoli analiti in Assorbimento Atomico previa mineralizzazione. Per l analisi dei composti organostannici (espressi come Tributilstagno - TBT) è stata utilizzata la metodica ICRAM modificata, con determinazione in Assorbimento Atomico su fornetto di grafite.

3 314 F. Bandini, C. Mazziotti, F. Abbondanzi, T. Campisi, A. Iacondini, C. Morales Gli Idrocarburi Policiclici Aromatici sono stati determinati seguendo il metodo IRSA 24/b, i Poli Cloro Bifenili secondo il metodo IRSA-CNR riportato nel Quaderno 64; i pesticidi sono stati determinati seguendo un metodo interno validato che prevede una estrazione con solvente, una purificazione e la determinazione in gascromatografia/spettrometria di massa. Per l analisi statistica dei dati si è utilizzato il programma Statistica 7.0. Risultati I campioni di sedimento provenienti dalle stazioni situate nelle aree di transizione, oltre ad essere sottoposte ai test ecotossicologici, sono stati caratterizzati chimicamente in maniera piuttosto completa. Tab. 1 - Risultati dei test ecotossicologici e delle analisi chimiche dei campioni di sedimento provenienti dalle zone di transizione. Ecotoxicological and chemical results of sediment samples from brackish areas. Punti di prelievo Elutr. Dun. Acq. Int. Vibrio STI Riccio elutr. % pelite TOC Cr tot Hg tot Ni tot Cu tot Pontazzo 4,9 1,6 9,3 5, Risega 10,2 6,8 10,2 14, Incr. Fossatone 3,9 13,6 40,4 6, Pola Longa 3,9 9,2 7,4 6, Vena del Largo 17,3 67,6 7,5 20, Via del Marchesato 8,7 1,4 9,3 5, Piomboni Ortazzo Fosso Ghiaia 3,3 0,0 38,9 3, , Punti di prelievo Zn tot Pb tot As tot Cd tot metalli TBT IPA PCB µg/ pesticidi Pontazzo ,05 0,16 335,8 <0,04 14,2 1177,78 0,01 Risega ,4 0, <0,04 Incr. Fossatone ,25 0,09 240,00 <0,04 0,68 29,84 <0,01 Pola Longa ,1 0,16 345,70 0,05 0,03 2,73 <0,01 Vena del Largo ,5 0,15 315,84 <0,04 1,57 35,27 <0,01 Via del Marchesato ,9 0, ,9 1 60,15 <0,01 Piomboni Ortazzo Fosso Ghiaia ,3 0, <0,04 0,01 0,73 <0,01

4 Test ecotossicologici nell'analisi di sedimenti marini e salmastri 315 I test tossicologici condotti sulle varie frazioni indicano per tutte le specie-test una tossicità elevata; tali risultati possono essere giustificati da un quadro chimico generale caratteristico di ambienti compromessi (Tab. 1). In particolare si evince che la concentrazione dei metalli analizzati è spesso al di sopra dei livelli chimici ipotizzabili come naturali o di riferimento (Pellegrini et al., 2002); in particolare Hg e Zn sono presenti talvolta in concentrazioni elevate. Analoghe considerazione possono essere effettuate sulle concentrazioni rilevate di Idrocarburi Policiclici Aromatici e Policlorobifenili. La determinazione di pesticidi e composti organostannici non fornisce invece informazioni significative in quanto le concentrazioni rilevate risultano sempre inferiori o prossime al limite di rilevabilità. Fa eccezione la concentrazione di composti organostannici (espressi come Tributilstagno - TBT) nella stazione situata presso Via del Marchesato-Piomboni dove il valore rilevato risulta significativamente superiore. Questi dati chimici, indicatori di un ambiente degradato, sono giustificabili con la presenza di un insediamento chimico di notevole importanza che nel passato ha scaricato nell area in esame residui inquinanti contenenti, tra gli altri, metalli pesanti (Miserocchi et al., 1994). I dati di tossicità ottenuti dall analisi dei sedimenti marini forniscono risultati interessanti per la concomitante presenza di tossicità in frazioni differenti dei campioni evidenziata dagli organismi test; dal momento che i dati chimici disponibili sono limitati, non si possono effettuare considerazioni sulla natura dei casi di tossicità rilevati con il test algale e con i batteri bioluminescenti (Tab. 2). Tab. 2 - Risultati dei test ecotossicologici relativi ai campioni di sedimento provenienti dalle stazioni marino costiere. Ecotoxicological results of sediment samples coming from marine areas. Dunaliella Microtox Paracentrotus Stazioni UT EC50/UT (30 min) Acqua interst. STI Tossicità UT 302 <1 >90% 0,23 Assente < , /1.5 0,733 Assente < <1 >90% 1,89 Lieve < <1 >90% 0,982 Assente < ,5 >90% 0,441 Assente < ,3 >90% 2,589 Lieve < ,4 >90% 0,171 Assente < ,8 >90% 2,492 Lieve < <1 >90% 0,44 Assente <1.1 Gli organismi test hanno mostrato una differente sensibilità ai tossici presenti nelle diverse frazioni di sedimento, giustificando così la validità dell utilizzo di una batteria di test nella determinazione della tossicità.

5 316 F. Bandini, C. Mazziotti, F. Abbondanzi, T. Campisi, A. Iacondini, C. Morales Conclusioni L analisi statistica dei risultati ottenuti indica una alta correlazione positiva tra il test sull elutriato con Dunaliella tertiolecta e quello con il Vibrio fischeri sull acqua interstiziale (p < 0.05). Si sono rilevate correlazioni negative tra STI e TOC e tra STI ed alcuni metalli (Cr, Zn e Cd) e correlazioni positive tra pelite e Cr, Hg, Ni e Cd (p tra 0.05 e 0.1). Queste correlazioni sono spiegabili probabilmente con la diversa natura dei composti cui i metalli sono legati/complessati; alcuni di essi (ad es. Zn) sono maggiormente rilevabili nella frazione liquida (Miserocchi et al., 1994), mentre altri quali il Hg sono legati in misura maggiore alla frazione solida del sedimento. I risultati ottenuti non mostrano una correlazione tra i livelli di tossicità rilevati e la contaminazione chimica (Fig. 3) sottolineando la necessità di valutazioni più approfondite conc () Elutr. Dunatox 0 Pontazzo Risega Incr. Fossatone Pola Longa Vena del Largo Via Marchesato Ortazzo Acqua inters Microtox STI somma metalli 0 Fig. 3 - Confronto tra i risultati dei test ecotossicologici e la concentrazione totale dei metalli nei sedimenti provenienti dalle zone di transizione. Ecotoxicological results and total metal concentrations in sediments from brackish areas. E necessario effettuare la ricerca delle cause che possono spiegare le apparenti anomalie che talvolta si sono rilevate; si può ipotizzare che, come prevedibile, i test ecotossicologici siano in grado di integrare l azione dei diversi contaminanti che seppur presenti in concentrazioni non eccessive svolgono un effetto sinergico a livello tossico; studi più approfonditi riguardanti la biodisponibilità e gli effetti della matrice sui contaminanti sono comunque necessari per una corretta interpretazione dei risultati.

6 Test ecotossicologici nell'analisi di sedimenti marini e salmastri 317 La capacità discriminativa tra gli ambienti salmastri degradati e quelli marini relativamente poco contaminati depone a favore di una buona capacità di screening dei test ecotossicologici, che possono essere così utilizzati per effettuare campagne conoscitive; è comunque necessaria la definizione di criteri per l attribuzione di un giudizio di qualità complessivo. Bibliografia ASTM (1995) - Standard guide for conducting static acute toxicity tests with echinoid embryos. American Standard testing Materials, E : IRSA-CNR (1983) Metodi analitici per i fanghi. Quaderni IRSA, 64. MISEROCCHI S., LANGONE L., GUERZONI S. (1994) - The fate of Hg-contaminated sediments of the Ravenna lagoon (Italy): final burial or potential remobilization. Water Sci. Technol., 28: ONORATI F., PELLEGRINI D., AUSILI A. (1999) - Valutazione della tossicità naturale nel saggio Microtox in fase solida: la normalizzazione pelitica. Acqua & Aria, 6: PELLEGRINI D., ONORATI F., VIRNO LAMBERTI C., MERICO G., GABELLINI M., AUSILI A. (2002) - Aspetti tecnico-scientifici per la salvaguardia ambientale nelle attività di movimentazione dei fondali marini: dragaggi portuali. Quaderni ICRAM, 1: 201 pp. SBRILLI G., BRILLI L., MILANI S. (2000) - La metodologia di saggio algale nel monitoraggio marino costiero e nella classificazione delle acque marine. Biologi Italiani, 6: