Saggi biotossicologici con i sedimenti Roberto Miniero Laboratorio

Saggi biotossicologici con i sedimenti Roberto Miniero Laboratorio di Tossicologia Comparata ed Ecotossicologia, Istituto Superiore di Sanità Corso acque superficiali e sedimenti, 11 -15/11/2002

Introduzione Le caratteristiche della matrice d’esposizione influenzano la biodisponibilità delle sostanze chimiche e quindi la loro tossicità

Obiettivo generale L’obiettivo principale è il mantenimento dell’integrità della matrice originale perché, idealmente, la risposta degli organismi in laboratorio dovrebbe simulare una risposta potenziale in situ

Fattori che influenzano la matrice d’esposizione La stabilità della matrice d’esposizione può cambiare in relazione a Campionamento Manipolazione Trasporto e conservazione Pretrattamento

Raccolta dei sedimenti e criteri di accettabilità Criteri e considerazioni nella selezione di uno strumento di raccolta Perché una benna (Van Veen o Ekman-Birge) Perché un carotatore (Kajak-Brinkhust, Phleger)

Raccolta dei sedimenti e criteri di accettabilità Benna (limitazioni) Perdita dei sedimenti fini più superficiali Penetrazione del sedimento imprevedibile Perdita di sedimento in ascesa Mescolamento dei sedimenti all’impatto (onda shock)

Raccolta dei sedimenti e criteri di accettabilità • Ekman-Birge fino a 13300 cm 3 sedimenti soffici, fangosi • Van Veen fino a 75000 cm 3 utile su sabbia, in laghi profondi, fiumi e estuari e in ambienti marini

Raccolta dei sedimenti e criteri di accettabilità I carotatori sono da preferire quando Mantenimento dell’integrità del profilo del sedimento Mantenimento delle condizioni di anossia

Raccolta dei sedimenti e criteri di accettabilità Carotatori A mano, 0 -10 cm A gravità, 0 -50 cm (Kajak-Brinkhust, Phleger)

Raccolta dei sedimenti e criteri di accettabilità Carotatori (limitazioni) Perdita di materiale all’interfaccia acqua-sedimento Compressione durante la penetrazione Perdita di sedimenti durante l’ascesa Limitazione dei quantitativi di campione

Raccolta dei sedimenti e criteri di accettabilità Sedimenti di riferimento, raccolta Vicini, stesso corpo d’acqua Comparabili in termini di OC, dimensioni, p. H e CEC Da tre a cinque campioni/sito Entro poco tempo dai campioni test (es. 48 h)

Raccolta dei sedimenti e criteri di accettabilità Criteri di accettabilità Interfaccia aria-acqua Profondità di penetrazione Chiusura dello strumento di raccolta Assenza di bolle d’aria nella carota Lunghezza della carota

Manipolazione dei campioni Carotatori Sottocampioni, campioni compositi, mantenimento delle condizioni di anossia ? ? ? Esclusione dell’aria, minimizzazione del volume di acqua soprastante ? ? ?

Manipolazione dei campioni Benna Formazione di un sottocampione ? ? ? Sifonamento dell’acqua soprastante quando è limpida ? ? ?

Manipolazione Le influenze della manipolazione comprendono la perdita dell’integrità del sedimento e del suo profilo; comprendono anche cambiamenti nelle specie chimiche attraverso ossidazioni e riduzioni, volatilizzazione, assorbimento o desorbimento

Trasporto e conservazione Temperature e materiali 4± 2°C, ioni più importanti e elementi, nutrienti; Teflon®, HDPE 4± 2°C o -20 °C, elementi in tracce, contaminanti organici; Teflon®, Vetro ambrato, HDPE

Trasporto e conservazione Tempi di conservazione Ioni più importanti e elementi, 48 h 2 wk Elementi in tracce e organici, (4± 2°C) fino a 2 wk, (-20°C) fino a 6 mesi (i campioni per i saggi biologici non devono essere congelati)

Preparazione di un campione per un saggio Rimozione degli organismi Congelamento, chemiosterilizzazione, sterilizzazione con autoclave, irradiazione con raggi gamma (? ? ? ) Setacciamento (pressione o umido) (? ? ? )

Omogeneizzazione Manuale o mediante agitatore meccanico Ottimizzazione del tempo (? ? ? ) Criteri di accettabilità Omogeneità del colore, texture, e umidità

Preparazione di un campione per la raccolta dell’acqua interstiziale La centrifugazione è il metodo preferito, in una atmosfera priva di ossigeno; lo svantaggio consiste nel fatto che si raccoglie solo il 20 -30% dell’acqua raccolta negli spazi interstiziali ? ? ? Altro metodo piuttosto comune è la “spremitura” ? ? ?

Preparazione di un campione per la raccolta dell’acqua interstiziale 1 l di sedimento, in genere, produce 400 ml di acqua interstiziale L’acqua interstiziale si accumula in superficie durante la conservazione per cui dovrebbe essere mescolata al sedimento prima della centrifugazione

Preparazione di un campione per la raccolta dell’acqua interstiziale Centrifugazione a 10000 G e 4°C per 30 min, usando una centrifuga di grande capacità L’acqua estratta dovrebbe essere utilizzata subito o conservata per non più di 24 h a 4± 2°C

Preparazione di un campione per la raccolta dell’acqua interstiziale La filtrazione, per eliminare particelle (0. 45 micron), modifica l’equilibrio delle sostanze chimiche disciolte DOC e il DMS Carbonio inorganico disciolto, ammoniaca, etc. Condizioni anossiche

Volume minimo di sedimento richiesto per l’esecuzione di un saggio Saggio di ecotossicità 1000 -3000 ml Saggio di bioaccumulo 3000 ml Estrazione dell’acqua interstiziale 2000 ml

Conclusioni La natura complicata dei sedimenti e la loro integrità sono dei limiti severi a questa sperimentazione Molte risorse devono essere devolute alla pianificazione iniziale degli esperimenti affinchè vengano prodotti dati significativi