Tossicologia acquatica

Prove di tossicologia acquatica (saggi): le prove di tossicità sono utilizzate per fornire dati qualitativi e quantitativi sugli effetti negativi (deleteri) di una sostanza tossica sugli organismi acquatici. Le prove di tossicità possono essere utilizzate per valutare il potenziale danno per un ambiente acquatico e fornire una banca dati che può essere utilizzata per valutare il rischio associato in una situazione per uno specifico tossico. Le prove di tossicologia acquatica possono essere eseguite sul campo o in laboratorio. Gli esperimenti sul campo si riferiscono generalmente all’esposizione di più specie e gli esperimenti di laboratorio si riferiscono generalmente all’esposizione di singole specie. Una relazione dose–risposta è più comunemente utilizzata con una curva sigmoidale per quantificare gli effetti tossici a un punto finale o criteri selezionati per l’effetto (cioè morte o altro effetto negativo per l’organismo). La concentrazione è sull’asse x e l’inibizione percentuale o la risposta è sull’asse Y.

I criteri per gli effetti, o gli endpoint testati, possono includere effetti letali e subletali (vedere Effetti tossicologici).

Esistono diversi tipi di test di tossicità che possono essere eseguiti su varie specie di test. Diverse specie differiscono nella loro suscettibilità alle sostanze chimiche, molto probabilmente a causa di differenze di accessibilità, tasso metabolico, tasso di escrezione, fattori genetici, fattori dietetici, età, sesso, salute e livello di stress dell’organismo. Le specie di test standard comuni sono il pesciolino (Pimephales promelas), le daphnidi (Daphnia magna, D. pulex, D. pulicaria, Ceriodaphnia dubia), il moscerino (Chironomus tentans, C. ruparius), trota iridea (Oncorhynchus mykiss), pesciolino di pecora (Cyprinodon variegatu), pesce zebra (Danio rerio), mysidi (Mysidopsis), ostriche (Crassotreas), scud (Hyalalla Azteca), gamberi erbivori (Palaemonetes pugio) e cozze (Mytilus galloprovincialis). Come definito da ASTM, queste specie vengono regolarmente selezionate in base alla disponibilità, all’importanza commerciale, ricreativa ed ecologica, all’uso riuscito passato e all’uso normativo.

Sono stati pubblicati vari metodi di prova standardizzati accettabili. Alcune delle agenzie più ampiamente accettate per pubblicare metodi sono: American Public Health Association, US Environmental Protection Agency (EPA), ASTM International, International Organization for Standardization, Environment and Climate Change Canada, e Organizzazione per la cooperazione e lo sviluppo economico. I test standardizzati offrono la possibilità di confrontare i risultati tra i laboratori.

Esistono molti tipi di test di tossicità ampiamente accettati nella letteratura scientifica e nelle agenzie di regolamentazione. Il tipo di test utilizzato dipende da molti fattori: L’agenzia di regolamentazione specifica che conduce il test, le risorse disponibili, le caratteristiche fisiche e chimiche dell’ambiente, il tipo di sostanza tossica, le specie di prova disponibili, i test di laboratorio e sul campo, la selezione degli endpoint e il tempo e le risorse disponibili per condurre i test sono alcuni dei fattori che influenzano più comuni sulla progettazione del test.

Sistemi di esposizionemodifica

I sistemi di esposizione sono quattro tecniche generali i controlli e gli organismi di prova sono esposti al trattamento con acqua trattata e diluita o alle soluzioni di prova.

  • Statico. Un test statico espone l’organismo in acqua naturale. Il tossico viene aggiunto all’acqua per ottenere le corrette concentrazioni da testare. Gli organismi di controllo e di prova sono collocati nelle soluzioni di prova e l’acqua non viene cambiata per l’intera prova.
  • Ricircolo. Un test di ricircolo espone l’organismo al tossico in modo simile al test statico, tranne per il fatto che le soluzioni di prova vengono pompate attraverso un apparecchio (cioè un filtro) per mantenere la qualità dell’acqua, ma non ridurre la concentrazione del tossico nell’acqua. L’acqua viene fatta circolare attraverso la camera di prova continuamente, simile a un acquario aerato. Questo tipo di test è costoso e non è chiaro se il filtro o l’aeratore abbia o meno un effetto sulla sostanza tossica.
  • Rinnovo. Un test di rinnovo espone anche l’organismo al tossico in modo simile al test statico perché si trova in acqua naturale. Tuttavia, in una prova di rinnovo la soluzione di prova viene rinnovata periodicamente (intervalli costanti) trasferendo l’organismo in una camera di prova fresca con la stessa concentrazione di sostanza tossica.
  • Flusso-attraverso. Una prova di flusso-through espone l’organismo alla sostanza tossica con un flusso nelle camere di prova e poi fuori dalle camere di prova. Il flusso una tantum può essere intermittente o continuo. In precedenza deve essere preparata una soluzione madre con le corrette concentrazioni di contaminante. Le pompe dosatrici o i diluitori controlleranno il flusso e il volume della soluzione di prova e le giuste proporzioni di acqua e contaminante saranno mescolate.

Tipi di testmodifica

I test acuti sono test di esposizione a breve termine (ore o giorni) e generalmente usano la letalità come endpoint. Nelle esposizioni acute, gli organismi entrano in contatto con dosi più elevate della sostanza tossica in un singolo evento o in più eventi per un breve periodo di tempo e di solito producono effetti immediati, a seconda del tempo di assorbimento della sostanza tossica. Questi test sono generalmente condotti su organismi durante un periodo di tempo specifico del ciclo di vita dell’organismo e sono considerati test parziali del ciclo di vita. I test acuti non sono validi se la mortalità nel campione di controllo è superiore al 10%. I risultati sono riportati in EC50, o concentrazione che influenzerà il cinquanta per cento della dimensione del campione.

I test cronici sono test a lungo termine (settimane, mesi anni), relativi alla durata della vita dell’organismo in esame (>10% della durata della vita) e generalmente utilizzano endpoint sub-letali. Nelle esposizioni croniche, gli organismi entrano in contatto con dosi basse e continue di un tossico. Le esposizioni croniche possono indurre effetti all’esposizione acuta, ma possono anche provocare effetti che si sviluppano lentamente. I test cronici sono generalmente considerati test completi del ciclo di vita e coprono un’intera generazione o un ciclo di vita riproduttivo (“uovo a uovo”). I test cronici non sono considerati validi se la mortalità nel campione di controllo è superiore al 20%. Questi risultati sono generalmente riportati in NOECs (livello senza effetti osservati) e LOECs (livello di effetti osservati più basso).

I test della fase iniziale della vita sono considerati esposizioni subcroniche inferiori a un ciclo di vita riproduttivo completo e comprendono l’esposizione durante le fasi iniziali e sensibili della vita di un organismo. Queste esposizioni sono anche chiamate test critici della fase di vita, embrione-larvale o uovo-frittura. I test in fase iniziale di vita non sono considerati validi se la mortalità nel campione di controllo è superiore al 30%.

I test subletali a breve termine sono utilizzati per valutare la tossicità degli effluenti per gli organismi acquatici. Questi metodi sono sviluppati dall’EPA e si concentrano solo sulle fasi di vita più sensibili. Gli endpoint per questi test includono cambiamenti nella crescita, nella riproduzione e nella sopravvivenza. NOECs, LOecs e EC50s sono riportati in questi test.

I test di bioaccumulo sono test di tossicità che possono essere utilizzati per sostanze chimiche idrofobiche che possono accumularsi nel tessuto adiposo degli organismi acquatici. I tossici con solubilità bassa in acqua generalmente possono essere immagazzinati nel tessuto adiposo dovuto il contenuto lipidico elevato in questo tessuto. La conservazione di queste sostanze tossiche all’interno dell’organismo può portare a tossicità cumulativa. I test di bioaccumulo utilizzano fattori di bioconcentrazione (BCF) per prevedere le concentrazioni di contaminanti idrofobi negli organismi. Il BCF è il rapporto tra la concentrazione media della sostanza chimica in esame accumulata nel tessuto dell’organismo in esame (in condizioni di stato stazionario) e la concentrazione media misurata nell’acqua.

I test in acqua dolce e in acqua salata hanno metodi standard diversi, in particolare quelli stabiliti dalle agenzie di regolamentazione. Tuttavia, queste prove comprendono generalmente un controllo (negativo e / o positivo), una serie di diluizioni geometriche o altre serie di diluizioni logaritmiche appropriate, camere di prova e un numero uguale di repliche e un organismo di prova. Il tempo di esposizione esatto e la durata del test dipenderanno dal tipo di test (acuto contro cronico) e dal tipo di organismo. La temperatura, i parametri di qualità dell’acqua e la luce dipenderanno dai requisiti del regolatore e dal tipo di organismo.

Negli Stati Uniti, molti scaricatori di acque reflue (ad esempio, fabbriche, centrali elettriche, raffinerie, miniere, impianti di trattamento delle acque reflue municipali) sono tenuti a condurre test periodici di tossicità degli effluenti interi (WET) nell’ambito del programma nazionale di autorizzazione del sistema di eliminazione degli inquinanti (NPDES), ai sensi del Clean Water Act. Per gli impianti che scaricano in acqua dolce, l’effluente viene utilizzato per eseguire test di tossicità multiconcentrazione statica-acuta con Ceriodaphnia dubia (pulce dell’acqua) e Pimephales promelas (pesciolino di testa), tra le altre specie. Gli organismi di prova sono esposti per 48 ore in condizioni statiche con cinque concentrazioni dell’effluente. La principale deviazione nelle prove di tossicità cronica degli effluenti a breve termine e nelle prove di tossicità acuta degli effluenti è che la prova cronica a breve termine dura sette giorni e la prova acuta dura 48 ore. Per gli scarichi in acque marine ed estuari, le specie di prova utilizzate sono pesciolino di pecora (Cyprinodon variegatus), silverside interno (Menidia beryllina), Americamysis bahia, e riccio di mare viola (Strongylocentrotus purpuratus).

Test di sedimentomodifica

Ad un certo punto la maggior parte delle sostanze chimiche provenienti da fonti antropogeniche e naturali si accumulano nei sedimenti. Per questo motivo, la tossicità dei sedimenti può svolgere un ruolo importante negli effetti biologici avversi osservati negli organismi acquatici, in particolare quelli che abitano gli habitat bentonici. Un approccio raccomandato per i test sui sedimenti è quello di applicare la Triade della qualità dei sedimenti (SQT) che comporta l’esame simultaneo della chimica dei sedimenti, della tossicità e delle alterazioni del campo in modo da raccogliere informazioni più complete. La raccolta, la manipolazione e lo stoccaggio dei sedimenti possono avere un effetto sulla biodisponibilità e per questo motivo sono stati sviluppati metodi standard per soddisfare questo scopo.

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