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livello medio.
ARGOMENTO: AMBIENTE
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: SEDIMENTOLOGIA
parole chiave: sabbie, limi e argille
I sedimenti marini ci possono raccontare la storia dei fondali del mare. L’interazione con l’ambiente esterno e, in particolare, con l’Uomo, provoca cambiamenti significativi svelandoci gli aspetti più preoccupanti dei fenomeni di contaminazione attraverso l’alterazione, soprattutto chimica e biologica, dell’ambiente marino naturale nonchè l’accumulo e la trasformazione di sostanze nocive. Va compreso che qualsiasi contaminazione ha ripercussioni sugli organismi bentonici e su gli altri che entrano in contatto diretto o indiretto con essi, con conseguenze che riguardano l’intera catena alimentare. Gli organismi residenti in un ambiente inquinato, non sono mai sottoposti all’effetto di un solo composto tossico, ma ad una miscela di composti, che interagiscono attivamente tra loro, provocando una risposta cumulativa. Oltre ai fattori antropici ogni organismo subisce continui condizionamenti anche da parte di molti fattori naturali chimico-fisici (temperatura, salinità, ossigeno, ecc.), ecologici e fisiologici (stato nutrizionale, stato ormonale, età, ecc.) che influenzano in maniera notevole le sue risposte metaboliche. Utilizzando i biomarker è possibile determinare il “livello di salute” in cui l’organismo si trova, nel suo passaggio dallo stato di equilibrio alla malattia. Quando un organismo è sottoposto all’effetto di composti tossici, s’innescano una serie di meccanismi protettivi a livello biochimico e fisiologico che tendono al naturale raggiungimento di una stabilità interna delle proprietà chimico-fisiche (omeostasi); se l’esposizione invece continua o aumenta i processi compensativi diventano inefficienti ed iniziano i processi di riparo; siamo nella fase di manifestazioni visibili degli effetti tossici. Potendo utilizzare una serie di biomarker aventi successivi tempi di risposta, si può fare una valutazione del “livello di rischio” cui la popolazione è sottoposta.
Le analisi di chimica ambientale in molti casi non sono esaustive sulla qualità ambientale, poiché forniscono informazioni precise ed accurate dal punto di vista quantitativo e qualitativo sulla distribuzione degli inquinanti nei vari comparti, ma non prevedono l’effetto che la sommatoria di questi contaminanti esercita sull’organismo. Dato il sempre crescente numero d’inquinanti e la variabilità cui esse vanno incontro – soprattutto in ambiente marino – tali analisi si presentano estremamente dispendiose in termini d’uomini e di mezzi. Un metodo per mitigare questi problemi è l’utilizzo di biomarker in organismi sentinella. Vi è la tendenza dei sedimenti a subire processi di modifiche e risospensione che incidono sul rischio per le specie presenti e condizionano la progettazione delle soluzioni di mitigazione quando si decide di intervenire. Le attenzioni maggiori sono rivolte ai metalli pesanti che nel corso di decenni si sono accumulati nei fondali in prossimità delle industrie. I metalli pesanti nell’inquinamento marino, di origine naturale o antropica, sono generalmente immessi nei corsi d’acqua e raggiungono le aree di foce e marino-costiere in soluzione nella colonna d’acqua o, preferibilmente, in associazione alle particelle di sedimento in sospensione. Per effetto della sedimentazione raggiungono quindi il fondo che rappresenta il luogo di accumulo finale.
Un triste esempio è Taranto, con i suoi mari a causa della pressione subita per decenni dall’ambiente per la presenza delle industrie, divenuto oggi luogo ideale per lo studio dei sedimenti che racchiudono le emissioni industriali da parte di quelle aziende. In particolare, analizzando i sedimenti, è stata verificata la bassissima consistenza di quelli superficiali, anche per la presenza di grandi quantità di materia organica. Questo particolare sito ha messo in luce anche l’influenza della contaminazione sulle proprietà idro-meccaniche dei sedimenti, trascurate prima d’ora nelle proposte di misure di mitigazione del rischio. Monitorando i metalli pesanti nel sedimento, in associazione ad altri parametri ambientali, si possono ottenere informazioni sulle sorgenti inquinanti, sul grado di contaminazione, sulle modalità di dispersione e sulle tempistiche.
Fondamentale per poterne quantificare il grado di contaminazione per ogni singolo metallo è distinguere la componente naturale da quella antropica, in riferimento ad un valore di fondo pre-industriale. Esistono infatti aree in cui questo tipo di inquinamento è naturale ma non per questo meno pericoloso.
In ogni caso va valutato il contesto; va evidenziato che elevate concentrazioni di metalli potenzialmente tossici per l’organismo contenute nei sedimenti non implicano necessariamente una rimobilizzazione degli stessi nella colonna d’acqua. In alcuni casi, e per alcuni elementi, solo una parte del metallo è biodisponibile e perciò anche elevati fattori di arricchimento possono non rappresentare una reale minaccia per la catena trofica. I metalli pesanti sono presenti in tutti i comparti marini e la conoscenza dell’effettiva disponibilità ambientale è di grande importanza in relazione alla loro tossicità nei confronti di flora e fauna acquatiche. Il loro livello di concentrazione, la mobilità e i processi di accumulo e trasformazione nell’ecosistema dipendono da parametri quali pH, condizioni redox, temperatura, presenza di materia organica e attività bentonica. Tutti questi fattori influenzano fortemente i cicli biogeochimici degli elementi nell’ambiente. Comunemente i composti organometallici presentano una tossicità maggiore rispetto ai corrispondenti composti inorganici. Metalli come mercurio, piombo o stagno, ad esempio, obbediscono a questa regola generale, mentre l’arsenico rappresenta un’eccezione in quanto la maggior parte dei composti organici dell’arsenico è meno tossica delle specie inorganiche.
Mercurio, un veleno silenzioso
Un esempio calzante è la trasformazione del mercurio in ambiente marino. Ricordo che la contaminazione per l’Uomo da mercurio è rappresentata dal cibo ingerito ma anche da centrali termoelettriche che bruciano carbone, acciaierie, impianti industriali, miniere e inceneritori di rifiuti. Vi è anche un’immissione naturale di questo metallo pesante, valutata in migliaia di tonnellate all’anno, dovuta all’azione degli agenti atmosferici sulle rocce mercurifere (cinabro – vedi foto a lato) ed alle emissioni a causa di attività vulcaniche.
Il mercurio in acqua di mare, per opera dei microrganismi, può subire la trasformazione in composti organici, come il metilmercurio, causata dalla metilazione negli strati superiori dei sedimenti che dipende da pH, ossigeno e temperatura. Il metilmercurio entra nella catena alimentare attraverso il plancton, gli invertebrati, i pesci fino ai grandi predatori che manifestano le concentrazioni maggiori, essendo questo composto eliminato con difficoltà dall’organismo. Ciò è dovuto al fatto che le molecole di metilmercurio penetrano senza difficoltà attraverso le membrane biologiche ed alla lipofilia, la proprietà posseduta da alcune sostanze di ben amalgamarsi con grassi, oli, lipidi e solventi apolari come l’esano od il toluene. All’interno delle cellule queste molecole possono subire ulteriori trasformazioni con formazione di specie chimiche che si fissano ad aminoacidi e proteine. In estrema sintesi, Il metilmercurio si accumula nei pesci di grandi dimensioni e lunga vita e viene poi ingerito dagli umani nella catena alimentare. Si suggerisce sempre il consumo di specie di piccole dimensioni come, sardine e merluzzo, mentre il consumo di pesce spada e tonno rosso dovrebbe essere limitato (se non evitato) per le donne in gravidanza, le madri che allattano e i bambini di età inferiore ai 10 anni che dovrebbero evitare rigorosamente il pesce con alti livelli di mercurio. Attenzione: la cottura non elimina il mercurio.
Una cozza ci salverà
L’utilizzo di organismi viventi come indicatori dell’inquinamento marino è ormai una tecnica ben stabilita e riconosciuta. Nonostante la limitazione dovuta alla variabilità di risposta degli organismi viventi a stress chimico, tale approccio è di grande interesse nella valutazione della qualità dell’acqua e conseguentemente nel monitoraggio del degrado dell’ambiente acquatico. Ad esempio, cefalopodi – seppie, calamari e polpi – rappresentano una rilevante quota nel mercato di prodotti ittici in Mediterraneo, Europa e nel resto del Mondo; si tratta di specie di predatori che si posizionano ai vertici della catena alimentare e rappresentano pertanto una importante fonte di “contaminanti” nella nostra dieta.
Gli indicatori biologici sono molto utili anche per il fatto che l’accumulo di metalli pesanti in questi organismi acquatici è a volte circa 105 volte più alto rispetto alle concentrazioni degli stessi nell’ambiente dove vengono campionati. Le specie di Mytilus soddisfano bene ognuna di queste condizioni; non a casi l’organismo più utilizzato come bioindicatore di metalli pesanti è proprio il Mytilus galloprovincialis, ovvero quel gustosissimo mollusco chiamato comunemente mitilo, cozza o muscolo a seconda della zona geografica. I mitili, come altri bivalvi, sono animali filtratori che possono filtrare attraverso le loro branchie una gran quantità di acqua trattenendone particelle e microorganismi in essa sospesi. Ad esempio, a 20°C, i mitili possono filtrare quasi 5 litri di acqua ogni ora.
Oltre alle ricerche di ISPRA, a Taranto è in atto un progetto di ricerca, Life 4 mar piccolo, che prevede la progettazione, realizzazione e messa in esercizio di un impianto pilota di depurazione, basato su microfiltrazione a membrana, che agirà sia sulla contaminazione dei sedimenti superficiali che su quella delle acque, attraverso un’azione diretta di bonifica di porzioni discrete contaminate dei fondali e delle acque, mediante la messa in opera di un impianto pilota di depurazione. Saranno proprio le rinomate cozze locali a permettere un controllo puntuale del progetto. Vedremo.
Vincenzo Popio
Bibliografia
Stress ambientali (McCarthy et al., 1990)
Dallo stato d’omeostasi alla malattia (McCarthy & Shugart, 1990)
Metilmercurio (Devlin, 2006; Cardellicchio et al., 2005)
La tossicità delle specie organometalliche (Kot e Namiesnik, 2000)
Organismi viventi come indicatori dell’inquinamento marino (Zatta et al., 1992)
L’arsenico nei sedimenti ed organismi (Cullen e Reimer, 1989)
Analisi di chimica ambientale (McCarthy et al., 1990)
I mitili come bioindicatori di inquinamento in alcuni ambienti naturali confinati, 2005 (Minniti, et al., 2005)
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Laureato in Scienze Marine presso l’Università di Pisa con un Ph. D. in Maritime Science e Master in “Environmental science and sea pollution research” presso la Pacific Western University di Los Angeles, California, il dottor Popio ha trascorso oltre 32 anni di servizio attivo nella Marina Militare. Ha ricoperto incarichi di Comando a bordo delle unità navali, come Direttore agli Studi presso Istituti di Formazione militare e come rappresentante della Marina presso l’Ufficio del Sottocapo di Stato Maggiore della Difesa. Lasciato il servizio attivo, il dr. Popio, ha continuato, in campo civile, a fornire il proprio contributo per la salvaguardia dell’ambiente marino e di tutte le sue specie, collaborando in diversi progetti riguardanti l’ambiente, con le Università di Bari, Lecce, Napoli e con l’Istituto per l’Ambiente Marino Costiero-CNR di Taranto. Numerosi sono gli articoli pubblicati sulla stampa locale sull’inquinamento (aria, mare, suolo) a Taranto, dovuto alla presenza delle industrie pesanti. Uno studio particolare è stato effettuato sul Mar Piccolo e il Mar Grande di Taranto.