Ecotoxicity Studies On Marine Sediments

Environmental laws in force in a country, constantly updated, both for the new materials presented in the market - of which non-toxicity must be proved - and for the new knowledge acquired in the field of health. In Italy, an important milestone in environmental management has been represented by the Ministerial Decree n. 173/2016, which finally recognized the importance of ecotoxicology in addition to chemical analysis. The necessity of integrating ecotoxicological data with chemical ones, in order to define the quality of marine dredged sediments deeply emerged. In fact, this study aimed at developing a novel approach to classify sediments when non correspondence between the chemical and ecotoxicological risk, identified by Decree n. 173, was found. From the chemical point of view, it could be done the fact that some polluting molecules have not been taken into consideration by D.M. 173, such as phthalates. On the ecotoxicological side, it must be remembered that the use of biological assay was initially aimed at defining a perturbation that had already occurred; instead today, in the D.M. 173, they are used together with the chemical parameters to have a predictive approach, using the analyses as a forecasting tool for the evaluation of the environmental risk and the classification of the different matrices. Although the use of living organisms in toxicity tests is well recognized and widely considered by methodologies and protocols developed by international environmental organization (ex. EPA, ISO, …), the occurrence of some limitation, also of ecological relevance, should be considered. The evaluation of toxicity is one of the most current topics of discussion not only in the world of research, but also in the political-administrative one: in fact, the problem of defining the toxicity of a sample is crucial to establish qualitative criteria and apply remediation programs and administrative sanctions. For all these reasons, chemical and ecotoxicological data should be supported by molecular data. In this study, the results obtained clearly demonstrated the suitability of C. gigas embryo as an excellent experimental model to obtain clear evidence about elutriated toxicity. In fact, despite the lack of correspondence between chemical and ecotoxicological data for the three selected sediment, which let hypothesize their different toxicity level, the molecular results obtained strongly suggest the ability of all sediments to cause oxidative stress in developing oyster. The identification of molecular biomarkers in oyster larvae exposed to sediment elutriates, could help in the classification of sediment quality and the results could be to integrate with the common chemical and ecotoxicological approach, significantly improving the evaluation system. In addition, despite not requested by the decree, an additional focus on phthalate detection was laid, and the effects of their environmental presence was explored in seabream analysing the effects of their dietary administration on the fish metabolism: adult males of S. aurata were exposed, through the diet, to two doses of DiNP, showing the ability of this compound to affect both the fish metabolism and antioxidant system. The evidence obtained in this study, strongly suggest to environmental agencies that the list of compounds to be monitored and considered for a better environmental management should be implemented. At the end, the results obtained in this study using an integrative approach allowed to gain a deeper knowledge on sediment toxicity, both from a chemical and a biological point of view.

Le normative sull'ambiente in vigore in una Nazione vengono costantemente aggiornate, sia per l'arrivo sul mercato di nuovi composti (la cui tossicità deve essere prontamente testata) sia per le nuove conoscenze che si acquisiscono quotidianamente nel campo della salute. In Italia, un importante traguardo nella gestione ambientale è stato rappresentato dal Decreto Ministeriale n. 173/2016, che ha finalmente riconosciuto l'importanza dei test Ecotossicologici. Questi sono indispensabili e devono essere integrati con le analisi chimiche, al fine di definire la qualità dei sedimenti marini dragati. Questo studio mirava a sviluppare un nuovo approccio per classificare i sedimenti qualora vi fosse stata, in un sedimento, una "non-corrispondenza" tra il rischio chimico e il rischio ecotossicologico. Spiegare questo disallineamento potrebbe trovare terreno fertile nell'evidenza che alcune molecole inquinanti non sono state prese in considerazione dal D.M. 173, come ad esempio gli ftalati. Dal punto di vista ecotossicologico, invece si deve ricordare che l'uso di test biologici era inizialmente finalizzato alla definizione di una perturbazione che si era già verificata nell'ambiente; invece oggi i test ecotossicologici vengono utilizzati insieme ai parametri chimici per avere un approccio predittivo: ovvero utilizzando le analisi come strumento di previsione per la valutazione del rischio ambientale e la classificazione delle diverse matrici. Sebbene l'uso di organismi viventi nei test di tossicità sia ben riconosciuto e ampiamente considerato da metodologie e protocolli sviluppati da numerose organizzazioni internazionali nel campo ambientale (es. EPA, ISO, ...), dovrebbe essere presa in considerazione la presenza di alcuni limiti di una certa rilevanza. La valutazione della tossicità è uno degli argomenti di discussione più attuali non solo nel mondo della ricerca, ma anche in quello politico-amministrativo: infatti, il problema di definire la tossicità di un campione è cruciale per stabilire criteri qualitativi e applicare programmi di risanamento e sanzioni amministrative. Per tutti questi motivi, i dati chimici ed ecotossicologici dovrebbero essere supportati da dati molecolari. In questo studio, i risultati ottenuti hanno chiaramente dimostrato l'idoneità dell'embrione di Crassostrea gigas quale eccellente modello sperimentale per ottenere prove chiare sulla tossicità degli elutriati di sedimento marino. Infatti, nonostante la mancanza di corrispondenza tra i dati chimici ed ecotossicologici per i tre sedimenti selezionati, che consentono di ipotizzare una differente tossicità, i risultati molecolari ottenuti suggeriscono fortemente la capacità di tutti i sedimenti di causare stress ossidativo nello sviluppo embrionale dell'ostrica. L'identificazione di biomarcatori molecolari nelle larve di C. gigas esposte a elutriati di sedimenti, potrebbe aiutare nella classificazione della qualità dei sedimenti e i risultati potrebbero essere l'integrazione con il comune approccio chimico ed ecotossicologico, migliorando significativamente il sistema di valutazione di qualità dei sedimenti. Inoltre, nonostante non richiesto dal decreto, è stata posta un'attenzione particolare alla rilevazione degli ftalati, esplorandone gli effetti - dovuti alla loro presenza ambientale - nell'orata, analizzando in modo particolare cosa causano sul metabolismo dei pesci: maschi adulti di Sparus aurata sono stati esposti, attraverso la dieta, a due dosi di DiNP, mostrando la capacità di questo composto di influenzare sia il metabolismo dei pesci che il sistema antiossidante. Le prove ottenute in questo studio suggeriscono fortemente alle agenzie ambientali che dovrebbe essere implementato l'elenco dei composti da monitorare e considerare, al fine di avere una migliore gestione ambientale. Infine, i risultati ottenuti in questo studio usando un approccio integrativo hanno permesso di acquisire una conoscenza più approfondita della tossicità dei sedimenti, sia dal punto di vista chimico che biologico.