"Contaminazione dei sedimenti in ambienti lagunari: valutazione del rischio sanitario"

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1 Istituto Superiore di Sanità Dipartimento Ambiente e Connessa Prevenzione Primaria "Contaminazione dei sedimenti in ambienti lagunari: valutazione del rischio sanitario" Loredana Musmeci, Maria Rita Cicero, Mario Carere, Eleonora Beccaloni Rimini 9/11/2012- ECOMONDO 2012

2 Contaminazione sedimenti lagunari Nelle lagune italiane le attività di acquacoltura estensiva, molluschicoltura, pesca professionale e sportiva sono rilevanti in quanto tali ambienti, per le loro caratteristiche chimico-fisiche, la loro idrodinamicità e soprattutto per le loro condizioni trofiche e le fonti alimentari risultano idonee per il ciclo vitale di specie aquatiche edibili ad elevato pregio commerciale. Tali aree possono essere caratterizzate spesso da una diffusa pregressa contaminazione chimica dei sedimenti causata da emissioni e scarichi in atmosfera e in acqua da parte di industrie di diversa tipologia, miniere, discariche di rifiuti, uso di pesticidi. Le sostanze chimiche che generalmente vengono rilevate in concentrazioni elevate negli strati profondi e superficiali dei sedimenti sono, tra l altro, metalli pesanti, IPA, PCB, diossine, pesticidi organoclorurati, tributilstagno, esaclorobenzene. La contaminazione dei sedimenti può trasferirsi agli organismi aquatici bentonici, ma anche a specie ittiche pelagiche edibili con conseguente possibile rischio per la salute umana attraverso il consumo di prodotti ittici

3 Contaminazione dei sedimenti e rischio per la salute umana (metodologia) I processi di valutazione del rischio per la salute umana in relazione al consumo alimentare di prodotti della pesca sono stati codificati negli anni da enti internazionali quali l OMS (Organizzazione Mondiale della Sanità), l EFSA (Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare) la FAO.

4 Valutazione di rischio (Fasi Metodologiche) Identificazione del Pericolo (classificazione sostanze pericolose-frasi di rischio) Caratterizzazione del Pericolo (valutazione dose-rispostaelaborazione dose tollerabile giornaliera) Valutazione dell Esposizione (fonti inquinamento, dati su matrici ambientali, alimentari, uso modelli, biomonitoraggio umano) Caratterizzazione del Rischio (valutazione dei potenziali effetti associati a determinate esposizioni) 4

5 Progetto ISS-Commissario Delegato al risanamento della Laguna di Orbetello Studio della relazione esistente tra mercurio e metilmercurio nei sedimenti e nel biota, al fine di valutare i fattori di rischio igienicosanitari dovuti alla contaminazione dei sedimenti ed individuare un criterio di qualità dei sedimenti protettivo per la salute umana.

6 Laguna di Orbetello La Laguna di Orbetello rappresenta uno dei più importanti bacini salmastri italiani Nella Laguna sono presenti numerose specie ittiche, crostacei, molluschi, che rivestono un importanza sia ecologica che commerciale. Attività tradizionali di pesca ed acquacoltura di specie ittiche importanti ai fini commerciali quali ad esempio orate e spigole, che trovano nella Laguna un habitat ideale per il loro ciclo vitale. la Laguna, è stata soggetta ad inquinamento derivante da numerosi fonti di tipo diffuso e puntiforme sia nella laguna di ponente (presenza dell industria chimica ex sitoco) che di levante (es. presenza di attività minerarie) che hanno comportato un accumulo progressivo di contaminanti nei sedimenti della laguna, in particolare metalli pesanti.

7 La Laguna di Orbetello è stata identificata come SIN (sito di bonifica di interesse nazionale) e perimetrata con Decreto 2 dicembre 2002, pubblicato sulla G.U. del 27/3/2003 7

8 Laguna di Orbetello: Mercurio Superamenti di mercurio rispetto ai limiti sanitari previsti dal Regolamento Europeo 1881/2006/CE e s.m.i., per specie ittiche di taglia grande appartenenti a livelli trofici elevati (spigole) Elevati livelli di contaminazione di mercurio nei sedimenti in alcune aree specifiche (hot spots) Livello medio di contaminazione da mercurio nell intera Laguna, in particolare nella Laguna di Levante.

9 Fase 1 (identificazione del pericolo) Classificazione Europea (CLP) Mercurio Repr. 1B Acute Tox 2 Aquatic Acute 1 Aquatic Chronic 1 Può nuocere al feto Letale se inalato Provoca danni agli organi in caso di esposizione prolungata o ripetuta Molto tossico per organismi acquatici Molto tossico per organismi acquatici con effetti di lunga durata

10 Il mercurio-gli effetti sulla salute umana CANCEROGENI Non cancerogeni (ATSDR) 2 B (IARC) Rene Danni renali Effetti sullo sviluppo (sistema nervoso centrale) Effetti sulla tiroide Effetti sul sistema gastrointestinale (stomaco e intestino) Effetti pressione sanguigna Riduzione peso corporeo

11 Il metilmercurio-bcf/baf BCF Pesci (oncorhyncus mykiss) BCF Molluschi (mytilus edulis) BAF Pesci (Sloof et al) (Francia 2004) (USEPA 1997) (USEPA 2001)

12 Fase 2 (valutazione dose-risposta)-elaborazione Limiti normativi Biota (SQA) (Direttiva 2008/105/EC) Colonna d acqua (disciolto) DM 56/09, DM 260/2010 Sedimento (acque marino costiere e di transizione, SQA-MA) DM 56/09, DM 260/2010 0,02 mg/kg ww (SQA-MA) 0,03 µg/l (SQA-MA, acque interne, valore medio annuo) 0,06 µg/l (SQA-CMA conc. max ammissibile) 0,3 mg/kg dw Biota edibile Regolamento 1881/2006 0,5 mg/kg ww (es.muggine) 1 mg/kg ww (es. luccio)

13 Fase 3-valutazione esposizione Per quanto riguarda la valutazione dell esposizione è stato necessario in primo luogo considerare e valutare tutti i dati disponibili di esposizione diretta in relazione al consumo alimentare e quindi i controlli effettuati sugli organismi edibili aquatici. Parallelamente è stato necessario analizzare e valutare i dati chimici relativi al sedimento, integrati da analisi fisico-chimiche, tossicologiche e microbiologiche poiché l obiettivo principale di tale studio è quello di valutare il rischio connesso alla contaminazione dei sedimenti. Le strategie di monitoraggio sono essenziali per effettuare una corretta valutazione di rischio: nel caso di Orbetello si è deciso di adottare un approccio sperimentale pianificato per l obiettivo prefissato e basato su un trasferimento attivo di mitili.

14 Valutazione esposizione (scelta delle stazioni) La scelta delle stazioni da investigare è avvenuta sulla base delle importanti informazioni ottenute da precedenti studi effettuati da ex ICRAM (ora ISPRA). Da tali dati è stato possibile selezionare prioritariamente le stazioni che presentavano intervalli variabili di concentrazioni di mercurio totale nei sedimenti della laguna di Levante. Sono state selezionate 4 macroaree in cui sono stati analizzati coppie di dati relativi a sedimenti e mitili.

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16 Fase 3-valutazione esposizione L analisi dei dati dei sedimenti ha evidenziato che la laguna di orbetello, come noto, è caratterizzata da una contaminazione diffusa dei sedimenti che supera ampiamente l SQA del mercurio (0,3 mg/kg) individuato dai DM 56/2009 e 260/2010 in recepimento della Direttiva Europea 2008/105/EC. E però corretto affermare che parte della contaminazione, ha anche un origine di tipo naturale di difficile quantificazione e valutazione e di conseguenza, come previsto anche dalla normativa vigente, lo standard di qualità ambientale potrebbe essere aumentato in relazione alla determinazione del fondo naturale. Gli SQA rappresentano un valore protettivo per l intero ecosistema acquatico e quindi è stato necessario derivare anche un valore del sedimento protettivo per la salute umana al fine della caratterizzazione del rischio sanitario (Fase 4)

17 Metodologia per individuare un criterio di qualità Determinazione valori medi di mercurio totale e metilmercurio nei sedimenti e mitili nelle quattro macroaree selezionate. Determinazione BSAF medi delle quattro macroaree studiate Determinazione BSAF medio laguna levante. Determinazione Criterio qualità sedimenti. Correzione del valore rilevato con il fattore di biomagnificazione.

18 BSAF e Fattore di Biomagnificazione Il Biota - Sediment Accumulation Factors (BSAF) misura quantitativamente il trasferimento di una sostanza bioaccumulabile dal sedimento all organismo acquatico, pertanto può essere definito come il rapporto tra la concentrazione nel tessuto del biota e la concentrazione nel sedimento. Considerata quindi la definizione di BSAF, il calcolo di un criterio di qualità può essere effettuato, se noto il limite sanitario del contaminante nel biota, attraverso la seguente relazione: Criterio qualità sedimenti (mg/kg) = mg/kg biota (limite sanitario) BSAF Per determinare il fattore di biomagnificazione (BMF) è necessario calcolare il rapporto tra la concentrazione di mercurio nelle specie ittiche e quello presente nella loro dieta (mitili); è importante che nel calcolo siano considerati due livelli trofici successivi. Criterio qualità sedimenti corretto (mg/kg) = Criterio Qualità BMF

19 Mercurio Totale (macroaree) e BSAF Macroarea 1 (media contaminazione) Macroarea 2 (alta contaminazione) Macroarea 3 (bassa contaminazione) Macroarea 4 (alta contaminazione) SEDIMENTI (mg/kg s.s.) MITILI trapiantati (mg/kg peso fresco) 0,59 0,12 0,20 7,82 0,25 0,032 0,30 0,07 0,23 8,52 0,07 0,008 BSAF

20 Livelli di contaminazione mercurio/metilmercurio nei mitili (laguna orbetello) ID Hg (mg/kg, fw) MeHg (mg/kg, fw) CTRL-M ORB-M ORB-M ORB-M ORB-M ORB-M ORB-M ORB-M ORB-M ORB-M ORB-M ORB-M ORB-M

21 Trasferimento del metilmercurio nella catena alimentare (Laguna ORBETELLO) Input mercurio: Fonti Diffuse Spigole Fonti Puntiformi Accumulo nel sedimento DIETA BMF Molluschi/crostacei DIETA BMF Metilmercurio 90% Metilmercurio 60% 21 Sedimento (Metilmercurio 0,018%) BSAF

22 Indagine Tossicologica L indagine tossicologica è stata avviata introducendo un saggio di mutagenesi in vivo, applicato agli eritrociti di pesce (Dicentrarchus labrax e Sparus aurata) presenti in laguna. Test dei MicroNuclei (Biomarker) Rimini, 09/11/12 Istituto Superiore di Sanità 22

23 Orbetello Laguna di Levante Biomarkers sono state effettuate ad oggi 2 campagne di campionamento Roma, 8/11/12 Istituto Superiore di Sanità 23

24 Conclusioni (1) Il criterio cardine per stabilire e valutare se un area è idonea alle attività di acquacoltura e molluschicoltura rimane quello del controllo diretto del mercurio totale negli organismi acquatici edibili e la sua conformità con i valori soglia della normativa nazionale e comunitaria. Una valutazione dei rischi connessa alla contaminazione dei sedimenti, anche attraverso l elaborazione di criteri di qualità rappresenta un elemento di supporto importante al fine di intraprendere corrette misure per la loro bonifica ed anche al fine di approfondire la conoscenza dei meccanismi di destino ambientale e di trasferimento del mercurio nella catena alimentare. L applicazione di BSAF al fine di individuare criteri di qualità dei sedimenti che garantiscano il rispetto dei limiti sanitari certamente possono rappresentare un supporto al fine di adottare le misure di prevenzione o bonifica necessarie per garantire la protezione della salute dei consumatori.

25 Conclusioni (2) Tale studio ha permesso di evidenziare anche come la capacità di bioaccumulo del mercurio negli organismi acquatici è sito-specifica, di conseguenza a parità di concentrazioni nel sedimento possono essere presenti fenomeni di bioaccumulo estremamente diversi anche nell ambito di una stessa laguna. In tali aree si raccomanda di elaborare progetti di valutazione del rischio che si basino su una strategia di monitoraggio e di valutazione dell esposizione pianificata con l analisi di pochi dati, ma rappresentativi delle aree in questione e analizzati nello stesso periodo temporale nelle diverse matrici. Il rischio connesso alla contaminazione dei sedimenti può essere diverso in relazione a specie acquatiche edibili appartenenti a diversi livelli trofici. Possono essere quindi fissati criteri di qualità diversi in relazione agli organismi acquatici da considerare. Si suggerisce, ad integrazione dell analisi chimica, anche l utilizzo di biomarker e saggi tossicologici (in vitro e in vivo) al fine di valutare la presenza di contaminanti con stesso modo di azione (ad esempio mutageni,) ed anche per valutare la biodisponibilità di contaminanti specifici come il mercurio stesso

26 Studi recenti pubblicati sull argomento M. Carere, V. Dulio, G. Hanke, S. Polesello: guidance for sediment and biota monitoring under the common implementation strategy for the water framework directive. Trends in Analytical Chemistry. Vol. 36, 2012 Carere M, Falleni F, Musmeci L: environmental pollution in the contaminated areas of Augusta-Priolo and Gela in the book Human Health in areas with industrial contamination WHO. In press.2012 Beccaloni E, M. Carere, M.R. Cicero, L. Mancini, S. Marcheggiani, R. Miniero, R. Scenati, C. Vendetti, and G. Ziemacki. Approaches for the Derivation of Sediment Quality Criteria for the Protection of Human Health in Italian Water Bodies. Sixth International Conference on Remediation of Contaminated Sediments. New Orleans February M. Carere, M. Beccaloni, F. Scaini, F. Vanni, MR Cicero. Proposta metodologica per l elaborazione di criteri di qualità dei sedimenti in relazione alla protezione della salute umana. Atti Ecomondo. 3-6 Novembre L. Musmeci, F. Bianchi, M. Carere and L. Cori: Editor of the Volume Environment and Health in Gela (Sicily): present knowledge and prospects for future studies in Epidemiologia e Prevenzione. Maggio-Giugno supplemento 1 Carere M, Depropris L, Funari E, Musmeci L and Onorati F: Assessment and management of contaminated sediments in Italian marine coastal waters. Ann. Ist. Sup. San Vol. 44, no. 3. Laura Mancini and Mario Carere: Editors of the monograph Risk assessment elements for the management of contaminated sediments. Annali Istituto Superiore Sanità 2008 Vol. 44, no. 3.

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