| Sede | Verbania |
| Tipologia di contributo | Progetto |
| Tipologia di progetto | Progetti di ricerca internazionali |
| Titolo | INDAGINI SULLE SOSTANZE PERICOLOSE NELL’ECOSISTEMA DEL LAGO MAGGIORE |
| Acronimo | CIPAIS DDT |
| Abstract ITA | In questo nuovo triennio di indagini sulle sostanze pericolose nell’ecosistema del Lago Maggiore l'aspetto più innovativo è rappresentato dalla sperimentazione dei cosiddetti "effect-based tools" (capitoli 9, 10 e 11).
Infatti, nel programma delle attività del 2019 è stato deciso di integrare in via sperimentale le informazioni provenienti dalle analisi chimiche dei sedimenti e del biota con indagini ecotossicologiche sui loro effetti, basate sul "biomarker approach", che permette di evidenziare gli eventi intermedi tra l'esposizione dell'organismo all'inquinante e l'osservazione del danno biologico, attraverso l'esame di possibili alterazioni biochimiche, fisiologiche o comportamentali degli organismi. Le basi teoriche di questo approccio sono ampiamente delineate nell'introduzione al capitolo 9 del rapporto.
A fianco di questa sperimentazione, è proseguito l’aggiornamento delle serie storiche acquisite nel tempo sulla presenza e la distribuzione di alcuni microinquinanti particolarmente rilevanti nell'ecosistema del Lago Maggiore. |
| Abstract ENG | In this three-year period, the most innovative aspect is represented by the experimentation of the so-called "effect-based tools", together with the updating of the time series acquired over time on the presence and distribution of some pollutants particularly relevant in the ecosystem of Lake Maggiore.
The updating of the time series concerned the qualitative and quantitative analysis of dangerous substances and trace elements in fish, the study of the path of these substances along the trophic network, through zooplankton, and their presence in filter mollusks, typical coastal organisms, and the evaluation of the origin of the pollution through the analysis of the sediments of the tributaries. |
| Rilevanza scientifica e risultati ITA | In generale, le ricerche del 2019 hanno confermato ancora una volta l’importanza del regime idrologico per l’apporto di inquinanti al Lago Maggiore. Infatti, se la prima parte del 2018 non è stata né particolarmente piovosa né particolarmente siccitosa, vi sono stati eventi notevoli di precipitazione e di piena degli immissari durante l'autunno 2018 e nei mesi di luglio, agosto ed ottobre 2019.
Questi eventi hanno portato ancora una volta all'aumento delle concentrazioni di inquinanti rilevati nel biota nel 2019, molto probabilmente a causa rilascio di inquinanti depositati in passato nei terreni e nei sedimenti fluviali e mobilizzati rispettivamente dalle piogge intense e dagli eventi di piena.
Questo quadro generale è particolarmente evidente nel caso delle analisi dei sedimenti alla foce dei tributari, che hanno lo scopo di comprendere l’origine dei microinquinanti organici e dei metalli in traccia presenti nel Lago Maggiore. La scelta dei tributari e dei composti in ciascun tributario dipende dalle conoscenze sulle pressioni gravanti nel presente e nel passato sul territorio e dalle analisi compiute in passato, che hanno permesso di escludere alcune sostanze presenti in quantità trascurabile in alcuni immissari. Ad esempio, due grandi immissari come il Ticino Immissario e il Maggia, non sono stati inclusi, in quanto in passato avevano mostrato un livello di contaminazione molto ridotto.
Il DDT e i suoi metaboliti (indicati collettivamente come DDx) sono stati misurati quindi solo nel Ticino Emissario e nel Toce, a monte (Domodossola. Prata) e a valle (Bosco Tenso, Premosello, Ornavasso e Gravellona Toce) del sito industriale dove questo composto veniva prodotto. A Gravellona Toce sono stati rilevati valori piuttosto variabili, particolarmente elevati a luglio e ad ottobre, come ci si attende a seguito di intense precipitazioni, e con un'elevata frazione (> 60%) del composto parentale non metabolizzato (p,p'-DDT), indicatore di un apporto recente di inquinamento.
Invece, a Bosco Tenso e Ornavasso, la concentrazione di DDx era più elevata a febbraio, dopo le intense piogge autunnali, per tornare ai valori precedenti in ottobre. La prevalenza del p,p’-DDT nella forma parentale non metabolizzata, era meno marcata che nel sedimento prelevato a Gravellona Toce in luglio.
Al contrario, per gli altri composti (PCB, PBDE, HBCD, DBPDE, Hg) i valori medi erano simili o inferiori a quelli del 2018. I fiumi Boesio e Bardello rimangono comunque i tributari che contribuiscono principalmente alla contaminazione nel lago, rispettivamente da PBDE e PCB, ma anche da Hg. Inoltre, nel Tresa si conferma la presenza di una sorgente di contaminazione che ha determinato già nel 2015, picchi di concentrazione per IPA e Hg. Si deve segnalare nel caso del Boesio che nel campionamento di aprile 2019, mostra un picco di PBDE di 400 ng/g, che ripercorrendo la storia di questo fiume dal 2018, primo anno di analisi, ad oggi risulta tra i valori più elevati.
Questo quadro generale è stato confermato anche dalle analisi degli invertebrati bentonici, tra cui i ditteri e i gammaridi si sono dimostrati ancora una volta come i principali accumulatori di DDx e Hg, con un pattern spaziale simile: i valori misurati erano sempre marcatamente più alti a valle del sito industriale e i valori massimi di concentrazione per entrambi i gruppi sono stati misurati a Ornavasso per i DDx e a Bosco Tenso per il mercurio. Per i DDx, nei ditteri, i valori di Bosco Tenso erano simili a quelli di Premosello, mentre nei gammaridi l'aumento verso valle era più costante, con valori a Premosello maggiori rispetto a quelli della stazione di Bosco Tenso.
Analogamente, anche nei molluschi filtratori i tenori di DDx e Hg sono tornati a valori elevati, confrontabili con quelli del 2015 e del 2017 quando vi erano stati picchi di contaminazione, pur restando nel range di valori tipici degli ultimi 10 anni, generalmente inferiori al periodo precedente.
Per quanto riguarda la fauna ittica del Lago Maggiore, anche quest’anno gli agoni si sono rilevati maggiormente contaminati da DDx e PCB rispetto alle altre specie studiate. In particolate sono stati rilevati valori di DDx superiori allo standard di qualità per il biota in tre campioni di agoni grandi e uno (quello primaverile) di agoni piccoli, mentre nessun valore dei PCB indicatori ha superato gli standard di qualità. L’andamento delle concentrazioni dei PCB è molto simile a quello dei DDx, confermando che i valori misurati di PCB sono in generale in buon equilibrio rispetto al loro contenuto di lipidi. Anche il valore soglia di 6,5 pg TEQ g-1 p.f. di PCB dioxin like (PCB-dl) su agoni e coregoni del Lago Maggiore, non è stato superato nel 2019 per nessuna specie. Anche quest’anno, le concentrazioni di Hg e PBDE nei tessuti muscolari dei pesci superano largamente gli standard di qualità per il biota.
Infine le concentrazioni di HBCD sono risultate sempre sotto i limiti di quantificazione di 1 ng g-1 p.f., ad eccezione dell’agone grande che in inverno lo supera come già avvenuto nel 2017, senza raggiungere il limite per lo standard di qualità, mentre il DBDPE non è mai stato rilevato nei campioni ittici.
Nel caso dello zooplancton, è da sottolineare ancora una volta la presenza significativa del composto parentale dei DDx a gennaio 2019 e, in misura minora, a novembre 2019, anche se i metaboliti dominanti sono risultati il p,p'-DDE e le due forme di DDD. L’analisi di Hg mostra per le prime due stagioni valori paragonabili a quelle degli anni precedenti, anche se l’analisi è ancora parziale, in quanto i valori maggiori si registrano generalmente in inverno, un dato ad oggi ancora in fase di elaborazione.
Per quanto riguarda la fauna ittica dei tributari, l’attività del 2018 e del 2019 ha fatto seguito allo studio preliminare del 2017, volto ad individuare gli ambienti e le specie da analizzare con maggiore attenzione nell’anno successivo. Anche in questa campagna di campionamento, le analisi hanno evidenziato per i composti organici uno stato di contaminazione abbastanza omogeneo tra i diversi tributari, con i valori massimi misurati nel Boesio per tutti gli inquinanti, compresi i DDx. I valori misurati cadevano comunque entro i limiti imposti dalla normativa italiana per caratterizzare lo stato di qualità dei corpi idrici, ad eccezione dei PBDE, che presentano un SQAbiota più basso rispetto a quanto previsto per gli altri contaminanti. Al contrario, l’analisi del Hg ha mostrato una concentrazione significativamente maggiore per i cavedani del Toce, con un valore in linea con la soglia di qualità. Come già riscontrato per i pesci del lago, anche trote e cavedani dei tributari superano lo SQAbiota per il mercurio.
Confrontando i livelli di contaminazione misurati nel 2019 nella fauna ittica degli immissari rispetto a quelli degli anni precedenti, si registra ancora un abbassamento della contaminazione da DDx, più evidente nel F. Toce rispetto agli altri tributari, ad eccezione dei pesci del Boesio.
Come si è detto, nel programma delle attività del 2019 è stato deciso di integrare in via sperimentale le informazioni provenienti dalle analisi chimiche dei sedimenti e del biota con indagini ecotossicologiche sui loro effetti, basate sul "biomarker approach".
Per quanto riguarda la fauna ittica dei tributari, sono stati esaminati due enzimi di detossificazione (EROD e GST) e tre enzimi antiossidanti (SOD, CAT e GPx), mentre non è stato possibile esaminare un biomarker di neurotossicità (AChE) a causa delle limitazioni dovute all'emergenza sanitaria.
Verrà fatto un tentativo di svolgere queste analisi quando gli accessi ai laboratori saranno ripristinati, sempre che i campioni conservati siano ancora utilizzabili.
I risultati hanno mostrato attività enzimatiche simili tra gli esemplari di cavedano prelevati nei quattro immissari (Boesio, Margorabbia, San Giovanni e Toce), rispecchiando i risultati delle analisi chimiche che avevano indicato valori di contaminazione da composti lipofili simili tra i cavedani dei diversi immissari.
Nel caso delle trote fario, invece, gli enzimi antiossidanti hanno mostrato attività significativamente più bassa (SOD) e più alta (GPx) nel torrente più contaminato, il Boesio, suggerendo che la trota fario sia più sensibile agli effetti dei contaminanti rispetto al cavedano.
Le attività enzimatiche sono state misurate anche nei campioni di chironomidi provenienti da 5 tributari (Tresa, Boesio, Margorabbia, Toce, Bardello) e dal Ticino immissario. Anche in questo caso sono stati analizzati enzimi di detossificazione (GST) e antiossidanti (CAT), mentre l'emergenza sanitaria ha impedito di effettuare le analisi di altri enzimi.
Per quanto riguarda l'enzima di detossificazione (GST), sono stati misurati valori più elevati nei chironomidi raccolti nel Tresa e nel Ticino Emissario, indicando rispettivamente come il primo sia un'importante sorgente di inquinanti lipofili, e come dal Verbano esca costantemente una miscela di inquinanti lipofili che andrà a interessare gli ecosistemi posti a valle.
L'enzima antiossidante (CAT) ha mostrato valori elevati nel Toce, indicando la presenza della contaminazione, e valori più bassi di controlli per i tre campioni del Tresa e per i campioni di ottobre del Toce, Bardello e Ticino emissario. Questi valori molto bassi potrebbero indicare un'elevata contaminazione, tale da provocare un'inibizione da substrato dell'enzima.
Da questa sperimentazione appare come le analisi dei biomarker enzimatici nei chironomidi siano uno strumento promettente per il monitoraggio ambientale, ma anche che l'interpretazione dei risultati richiederebbe l'analisi di una batteria più ampia di enzimi, con la necessità di prelevare quantità più elevate di organismi.
Un terzo test sperimentato è stato il saggio di tossicità subcronica dei sedimenti dei tributari sull'ostracode Hetercypris incongruens. |
| Rilevanza scientifica e risultati ENG | In general, the 2019 research has confirmed once again the importance of the hydrological regime for the supply of pollutants to Lake Maggiore. In fact, if the first part of 2018 was neither particularly rainy nor particularly dry, there were remarkable floods during autumn 2018 and in the months of July, August and October 2019. These events led to the increase in the concentrations of pollutants detected in biota in 2019, most likely due to the release of pollutants deposited in the past in the soils and river sediments and mobilized by intense rains and flood events respectively.
This general picture is particularly evident in the case of sediment analyzes at the mouth of the tributaries, which are intended to understand the origin of organic pollutants and trace metals present in Lake Maggiore. The choice of tributaries and compounds in each tributary depends on the present and past human pressures and on the analyzes made in the past, which allowed to exclude some substances present in negligible quantities in some inlets. For example, two large inlets such as Ticino Immissario and Maggia were not included, as in the past they had shown a very low level of contamination.
DDT and its metabolites (collectively referred to as DDx) were therefore measured only in the Ticino River (lake outlet) and in the Toce River, upstream (Domodossola and Prata) and downstream (Bosco Tenso, Premosello, Ornavasso and Gravellona Toce) of the industrial site. In Gravellona Toce they showed quite variable values, particularly high in July and October, as expected following intense rainfall, and with a high fraction (> 60%) of the non-metabolized parental compound (p, p'-DDT ), an indicator of a recent contribution of pollution.
Instead, in Bosco Tenso and Ornavasso, the DDx concentration was higher in February, after the intense autumn rains, to return to previous values in October. The prevalence of p, p'-DDT in the non-metabolized parental form was less marked than in the sediment taken from Gravellona Toce in July.
On the contrary, for the other compounds (PCB, PBDE, HBCD, DBPDE, Hg) the average values were similar or lower than those of 2018. The Boesio and Bardello rivers are once again the tributaries that contribute to a larger extent to the contamination in the lake, respectively by PBDE and PCB, but also from Hg. In addition, the presence of a source of contamination in Tresa is confirmed by peaks of concentration for PAH and Hg, similar to those already occurred in 2015.
This general picture was also confirmed by the analyzes of benthic invertebrates, among which Diptera and gammarids are the main accumulators of DDx and Hg, with a similar spatial pattern: the measured values were always markedly higher downstream of the industrial site and the maximum concentration values for both groups were measured at Ornavasso for the DDx and at Bosco Tenso for the mercury. For DDx, in Diptera, the Bosco Tenso values were similar to those of Premosello, while in the gammarids the increase downsteam valley was more constant, with values in Premosello higher than those of the Bosco Tenso station.
Similarly, in filtering molluscs, the levels of DDx and Hg were comparable to the high values found in 2015 and 2017, while remaining within the range of typical values of the last 10 years, generally lower than the previous period.
As regards the fish fauna of Lake Maggiore, Alosa agone was found to be more contaminated by DDx and PCB than the other species studied. In particular, DDx values higher than the quality standard for biota were detected in three samples of large specimen and one (the spring one) of small specimen, while no value of the indicator PCBs exceeded the quality standards. The trend of PCB concentrations is very similar to that of DDx, confirming that the measured values of PCBs are generally in good balance with respect to their lipid content. The concentrations of Hg and PBDE in the muscle tissues of fish far exceed the quality standards for biota. Finally, the concentration of HBCD was generally below the quantification limits of 1 ng g-1 fresh weight.
In the case of zooplankton, it should be emphasized once again the significant presence of the parental compound of DDx in January 2019 and, to a lesser extent, in November 2019, even if the dominant metabolites were p, p'-DDE and the two forms of DDD.
As regards the river fish fauna, the activity of 2018 and 2019 followed the preliminary study of 2017, aimed at identifying the environments and species to be analyzed with greater attention in the following year. Also in this sampling campaign, the analyzes showed for organic compounds a fairly homogeneous state of contamination between the different tributaries, with the maximum values measured in Boesio for all pollutants, including DDx. The measured values, however, fell within the limits imposed by Italian legislation to characterize the quality status of water bodies, with the exception of PBDEs, which have a lower limit. On the contrary, the analysis of the Hg showed a significantly higher concentration for the chubs of the Toce. As already found for lake fish, trout and chub of the tributaries exceed the quality limit for mercury.
As mentioned above, in the 2019 program of activities it was decided to experimentally integrate the information from the chemical analyzes of sediments and biota with ecotoxicological investigations on their effects, based on the "biomarker approach"
As regards the detoxification enzyme (GST), higher values were measured in the chironomids collected in the Tresa and Ticino Emissary, indicating respectively how the former is an important source of lipophilic pollutants, and how a mixture constantly comes from Verbano of lipophilic pollutants that will affect the downstream ecosystems.
The antioxidant enzyme (CAT) showed high values in the Toce, indicating the presence of contamination, and lower values of controls for the three samples of the Tresa and for the October samples of the Toce, Bardello and Ticino emissary. These very low values could indicate a high contamination, such as to cause an inhibition of the enzyme substrate.
From this experiment it appears that the analysis of the enzymatic biomarkers in the chironomids are a promising tool for environmental monitoring, but also that the interpretation of the results would require the analysis of a larger battery of enzymes, with the need to take higher quantities of organisms.
A third experiment tested was the subchronic toxicity test of tributary sediments on the ostracode Hetercypris incongruens. With this test, no significant mortality was detected, while there was a reduction in growth in the autumn samples of Bardello and Ticino Rivers, with inhibition of 33% and 23% respectively, in line with the inhibition of catalase activity found in chironomids. |
| Fonte di finanziamento ITA | Commissione Internazionale per la Protezione delle Acque Italo-
Svizzere (CIPAIS) |
| Website | http://www.cipais.org |
| Coordinatore | Aldo Marchetto |
| Referente IRSA | Aldo Marchetto |
| Altro personale coinvolto | Andrea Lami, Licia Guzzella, Laura Marziali, Claudio Roscioli |
| Periodo di attivita | 01/01/2019 - 31/12/2021 |
| Data | 2020-14-12 |
