Metodi chimici e biochimici per misurare le concentrazioni e la tossicità di sostanze inquinanti in matrici ambientali

In questo lavoro di ricerca è stato misurato il grado di contaminazione originato da diverse classi di composti organici in sedimenti e biota della Laguna di Venezia ed è stato utilizzato un biomarker per stimare uno dei possibili effetti biologici generati da questi composti sugli organismi. E' stato valutato l'andamento temporale e spaziale della contaminazione dei sedimenti superficiali da PCB, IPA e Pesticidi Organoclorurati nel corso di quindici anni, dal 1987 al 1998, in 25 stazioni uniformemente distribuite nella porzione centrale della Laguna di Venezia, I risultati mettono in evidenza una diminuzione statisticamente significativa dal 1987 al 1998 per PCB e pesticidi organoclorurati con percentuali di abbattimento in prossimità della zona industriale ài Porto Marghera fino all'80 e 90 %. Al contrario, la contaminazione da IPA non è significativamente diminuita nell'intervallo di tempo considerato, anzi in alcune zone in prossimità del centro storico veneziano sembra essere in aumento per il continuo apporto di questi composti in Laguna. . . Inoltre, è stata valutata la contamina none da Composti Organostannici, sia butilici che fenilici (TBT e TPhT e i relativi metaboliti, DBT, MBT, DPhT e MPhT), rilasciati principalmente dalle vernici antivegetative applicate sugli scafi delle barche. L'analisi in diversi comparti ambientali ha rilevato la presenza di concentrazioni significativamente superiori nel biota piuttosto che nel sedimento e una forte tendenza al bioaccumulo nei molluschi. La specie di mollusco gasteropode Hexaplex trunculus, in particolare, è stata analizzata, oltre che per il contenuto di composti organostannici nei tessuti (viscere e resto del corpo molle), anche per il grado di imposex. Questo fenomeno consiste nell'imposizione di caratteristiche sessuali maschili (pene e vaso deferente) nelle femmine e. può portare, allo stadio più acuto, alla sterilità e quindi impedire la riproduzione. Il grado di imposex nelle popolazioni di H. trunculus analizzate in questo studio si è rivelato abbastanza elevato e nessuna delle femmine ispezionate morfologicamente è risultata priva di modificazioni anatomiche. La lunghezza del pene delle femmine è stata messa in relazione sia con il contenuto di TBT sia con la somma di composti organostannici nell'intero organismo, ottenendo buone correlazioni nella forma di una curva dose-risposta in entrambi i casi (rispettivamente r=0.917 e r=0.982 per n=l 1; p<0.05). Al fine di verifìcare il possibile ruolo antagonista o sinergico giocato nello sviluppo dell'imposex da altri composti in grado di perturbare il sistema endocrino, allo stesso modo del TBT, gli stessi organismi di H. trunculus sono stati analizzati anche per il contenuto di PCB, Pesticidi Organoclorurati e EPA. E' stato applicato il metodo PLS (Partial Least squares regression in latent variables) per mettere in relazione la risposta biologica (imposex) con le concentrazioni delle quattro classi di composti organici determinate nei tessuti del mollusco. Il modello chemiometrico mostra, con una buona capacità predittiva della variabile dipendente, che le concentrazioni di PCB e Pesticidi Organoclorurati contribuiscono positivamente a spiegare l' imposex, mentre gli IPA sono caratterizzati da un effetto opposto ai Composti Organostannici, ai PCB e ai Pesticidi Organolorurati. The level of pollution derived from different classes of organic compounds was estimated in sediments and biota of the Lagoon of Venice and a biomarker was used to estimate one of the possible biological effect of these compounds. Temporal and spatial trends of the contamination by PCBs, PAHs and organochlorine compounds in superficial sediments were evaluated at 25 stations uniformly distributed in the central portion of the Lagoon in the period from 1987 to 1998. The results highlight a statistically significant difference between 1987 and 1998 as regard PCBs and pesticides concentrations, with a reduction up to 80 and 90% at areas close to the industrial zone of Porto Marghera. On the contrary, PAH contamination has not significantly decreased in the period considered and near the historical centre it seems rather to be increased for the continuous input of these compounds to the Lagoon. Moreover, the contamination by organotin compounds, both butyltins and phenyltins (TBT and TPhT and the relative metabolites, DBT, MBT, DPhT and MPhT), mainly released from the antifouling paints applied on the ship hulls, was measured. The analysis in different compartments of the environment has pointed out significantly higher concentrations in the biota, rather than in the sediments. Among the different species of biota analysed, molluscs are the ones that tend to accumulate organotin compounds more than the others. The species of gastropod Hexaplex trimculus, in addition to the content of organotin compounds in the tissues (visceral coil and rest of the soft body), was analysed even for the degree of imposex. This phenomenon consists of the imposition of male sexual characters (namely a penis and a vas deferens) on females and at its acute stage can lead to sterility and prevent the reproduction. The level of imposex in the H. trunculus populations analysed in this study was shown to be relatively high. No one of the morphologically inspected females was free from abnormalities. Female penis length was related to the content of TBT and also to the sum of butyltins and phenyltins in the entire organism, achieving a good correlation in the form of a dose-response curve in both cases (r=0.917 and r=0.982 respectively, n=ll; p<0.05). In order to verify the possible antagonistic or synergistic role of other endocrine disrupters in the development of imposex, the same organisms of H. trunculus were also analysed for the content of PCBs, pesticides and PAHs. The PLS method (Partial Least squares regression in latent variables) was applied to relate the imposex response (Y) to the concentrations of the four classes of compounds (X block) analysed in this study. The chemometric model shows, with a good predictive capacity of the dependent variable, that the concentrations of PCBs and pesticides positively contribute to the explanation of the imposex effect. On the contrary, a negative effect seems to characterise PAHs in respect to PCBs, pesticides and OTCs.