Trasferimento di inquinanti tossici da sedimenti a molluschi in ambiente di transizione

Lo scopo di questo lavoro di ricerca è di verificare in campo, in un ambiente di transizione, quale la complessa ed articolata laguna di Venezia, il reale - qualitativamente e quantitativamente - trasferimento di inquinanti {metalli pesanti) dalla matrice di fondo (sedimento) all'organismo vivente in colonna d'acqua (mitilo), cercando nel contempo di mettere in luce quelle relazioni tra i due comparti, biotico e abiotico, che potrebbero aiutare nella comprensione del fenomeno. Per arrivare a questo endpoint, si è pensato di impostare, dapprima, una sperimentazione in vitro, così da studiare in condizioni controllate le variabili in gioco. E' stata perciò approntata una particolare strumentazione che permettesse di riprodurre il passaggio dell'inquinante (Cadmio) dal comparto sedimento all'organismo (Mytilus galloprovincialis), grazie al continuo spostamento degli equilibri chimici all'interfaccia con il medium acquoso. Tale studio è stato suddiviso in due filoni principali - test in condizioni statiche e test in condizioni dinamiche - aventi l'obiettivo di conoscere più a fondo le implicazioni di perturbazione o meno, di un sedimento sul rilascio dell'inquinante e sulla sua biodisponibilità per l'animale. Relativamente a queste sperimentazioni, per meglio evidenziare i processi in gioco, sono stati cambiati di volta in volta i parametri relativi al contenuto di metallo nel sedimento ed alla concentrazione di ossigeno nella colonna d'acqua. Oltre al bioaccumulo del Cadmio nei mitili, è stato quantificato anche il contenuto in metallotioneine, scelte quale biomarker di elezione per organismi stressati dalla presenza di metalli. Inoltre, la presenza del metallo nella matrice abiotica e in quella biotica è stata valutata anche mettendo il luce la sua avvenuta ripartizione. In questa fase del lavoro si è reso necessario definire dei protocolli metodologici, riguardanti le fasi di diagenesi e spiking del sedimento, la stabulazione ed il mantenimento dei mitili e le condizioni operative degli enclosure durante la durata dei test. Sono state, inoltre, provate e definite le metodiche più adatte da utilizzare per le analisi. In questo contesto, si è arrivati alla creazione di un pratico e maneggevole strumento che permette di testare il raggiunto equilibrio all'interfaccia tra il comparto sedimento e la colonna d'acqua (SPW). Successivamente, l'attenzione è stata spostata in campo. Sono state quindi organizzate tre campagne stagionali (Autunno 2001, Primavera 2002 e Autunno 2002). Sono stati scelti e monitorati sei siti lagunari (laguna centrale di Venezia) lungo un ipotetico transetto di gradiente discendente di inquinamento (dalla zona industriale di Porto Marghera verso il cordone litoraneo) . Per ogni sito, è stato verificato il bioaccumulo di Cadmio e Zinco in popolazioni autoctone di M. galloprovincialis, vivente in colonna d'acqua nella zona subtidale - biomonitoraggio passivo -, oltre all'individuazione delle metallotioneine quale biomarker di esposizione ai metalli pesanti. Nelle due campagne del 2002 si è, inoltre, affiancato il trapianto negli stessi siti di mitili prelevati in una zona ritenuta di riferimento - biomonitoraggio attivo -. Alle informazioni ottenute si è cercato di correlare il contenuto in Cadmio nel sedimento sottostante e nel sedimento/particolato sospeso, campionato attraverso l'utilizzo di specifiche trappole. Anche per i campioni prelevati in situ è stato dato particolare risalto alla ripartizione dei metalli, ripartizione valutata sia nella matrice abiotica (geospeciazione) che in quella biotica (compartimentazione nell'organismo). Aim of the present study project was to verify in situ, in a complex transition environment as it is the Venice Lagoon, the transfer of pollutants (heavy metals) from sediment to animals (Mytilus galloprovincialis) living in the water column, seeking, at the same time, to display the relationships between biotic and abiotic compartment that could help the understanding of the phenomena involved in this process. Firstly, an in vitro experimentation has been developed, allowing to study the processes in controlled conditions. A special instrumentation, able to reproduce the pollutant's passage (Cadmium) from sediment to mussels, has been developed. The research in laboratory has been divided in two main parts: the tests conducted in static condition tests and the ones in dynamic conditions. The scope was to know thoroughly the role of sediment perturbation on pollutant release and its consequent organism bioavailability. Both cadmium sediment content and oxygen water column concentration have been used at different concentration values. Cadmium bioaccumulation and metallothionein (MT) content in mussels were quantified too. MTs are in fact known to be subjected to genetic induction and are used as metal exposure biomarker. Furthermore, cadmium chemical partition in sediment and tissue compartmentalization have been evaluated. In this phase of the research it was necessary to define methodological protocols concerning sediment diagenesis and spiking, mussel feeding and harvesting, test enclosure parameters variability and more suitable sediment/mussel/biomarker analysis. Moreover a simple, cheap and handy device has been created to test the reached Cd chemical partition steady state in spiked sediment, without mixing it. This device has been named PWS (Pore Water Sampler). Afterwards, the research has been conducted directly in the environment. Three seasonal campaigns have been carried out (Autumn 2001, Spring and Autumn 2002). Six sites in the central part of the Venice Lagoon have been chosen along a supposed pollution path from high contaminated area of the industrial zone of Porto Marghera to an area closer to the Venice Lido and subject to a major water exchange with sea. In every site Cd and Zn bioaccumulation and metallothionein content in local M. galloprovincialis specimens (passive biomonitoring) collected during the three campaigns have been quantified. Limitedly to the last two campaigns passive biomonitoring has been placed side by side of the transplantation of M. galloprovincialis specimens (active biomonitoring) coming from a mussel farm located in a clean area of the Venice Lagoon. The data obtained have been correlated with cadmium content in bottom sediment and in sediment/suspended particulate sampled with special cages at the same depth of local and transplanted mussels. Also for in situ samples the metal's partition has been considered decisive, so it has been evaluated both in abiotic matrix (geospeciation) and in the biotic one (compartmentalization in the organism).