Contenuto elementare e bioaccumulo

Il bioaccumulo è una tecnica di biomonitoraggio che consiste nelle misurazioni delle concentrazioni di sostanze in organismi in grado di assorbirle ed accumularle dall’ambiente (in questo caso, licheni). I licheni, grazie alle loro peculiari caratteristiche morfologiche, fisiologiche ed ecologiche, possono essere considerati tra gli organismi più comunemente usati come biomonitor: essi infatti hanno ampia distribuzione, sviluppano un alto rapporto superficie/massa, sono dotati di elevata capacità di scambio cationico, mancano di una cuticola ben sviluppata e di apparato radicale, e per il loro metabolismo dipendono soprattutto dalle deposizioni atmosferiche (Bargagli, 1998; Wolterbeek, 2002). Il loro impiego permette quindi di effettuare rapidamente, a costi contenuti e con un’alta densità di campionamento, il monitoraggio delle deposizioni di elementi in traccia (Bargagli et al., 2002). Una comune assunzione degli studi di bioaccumulo è che la composizione elementare degli organismi utilizzati possa riflettere, in modo integrato, le concentrazioni atmosferiche degli elementi in traccia, ma i tentativi di trovare correlazioni significative fra le concentrazioni nei biomonitor e quelle misurate strumentalmente nelle deposizioni atmosferiche o nell’aria ambiente generalmente portano risultati piuttosto contraddittori (Bargagli, 1998). Ciò dipende probabilmente da diversi fattori, come ad esempio le ampie variazioni delle concentrazioni degli inquinanti nelle deposizioni secche ed umide, la scarsezza di dati strumentali che riescano a riflettere in modo attendibile gli andamenti spazio-temporali dei fenomeni di inquinamento, l’influsso delle condizioni meteorologiche sull’accumulo/rilascio di inquinanti, la variabilità biologica intrinseca agli organismi. Nel caso si utilizzino organismi trapiantati, come in questo lavoro, le condizioni sperimentali sono più controllabili: ad esempio, il tempo di esposizione è definito, e quindi viene eliminato un importante fattore di variabilità rappresentato dall’età del biomonitor (o meglio, della parte di esso che viene usata per le determinazioni analitiche). Diversi studi hanno in effetti evidenziato la capacità dei licheni di rappresentare la contaminazione atmosferica (p. es. Rizzio et al., 2001; Costa et al., 2002; Bergamaschi et al., 2005), anche se bisogna sottolineare come, almeno in alcuni casi, le conclusioni alle quali sono giunti gli autori risultano forzate da un design sperimentale poco rigoroso (review tratta da Pittao, 2007).

Trattamento per l’analisi del contenuto elementare

I campioni (ca. 150 mg), puliti da eventuale materiale non lichenico adeso (corteccia, briofite, ecc.) sono stati polverizzati (granulometria <150 µm) dapprima utilizzando un coltello con lama in ceramica e successivamente frantumati un pestello in agata in presenza di azoto liquido. Il materiale polverizzato è stato trasferito in provette Eppendorf da 1,5 mL e inviato per l’analisi del contenuto elementare all’Acme Analytical Laboratories (Vancouver, Canada). Il materiale è stato digerito in acqua regia a 95 °C e analizzato attraverso ICP-MS (Inductively coupled plasma-mass spectrometry), una tipologia di spettrometria di massa in grado di determinare la concentrazione di sostanze inorganiche metalliche e non-metalliche presenti in concentrazioni inferiori a una parte per bilione. L’accuratezza dei risultati analitici è stata verificata inviando della polvere lichenica standard di riferimento (BCR-482) certificata da IRMM (Institute for Reference Materials and Measurements, Geel, Belgio).

5 Campionatori passivi

In uno degli esperimenti presentati in seguito, sono stati utilizzati dei campionatori passivi (Passam ag, Svizzera, forniti da Attalea snc, Milano) per misurare la concentrazione degli inquinanti aerodiffusi nel sito di controllo e per osservarne l’attendibilità dal confronto con i dati forniti dalla centralina ARPA.

I campionatori passivi – dei cilindri (fiale) di plastica lunghi ca. 8 cm con un diametro di 1 cm – sono strumenti che permettono di misurare la concentrazione di specifici inquinanti aerodiffusi (p.es. O3, NOX) (Fig. 5.1a). Il principio fisico su cui sono stati progettati si basa sulle proprietà che hanno i gas di diffondere passivamente in un mezzo adsorbente. Tali proprietà sono state espresse matematicamente da alcune leggi descritte per la prima volta dal fisiologo tedesco Adolf Eugen Fick (1829-1901). I campionatori passivi impiegati sono tubi inerti di polipropilene, all'interno dei quali è posto un composto che reagisce in modo selettivo con l'inquinante di interesse. Una volta innescata la reazione, con l'apertura della fiala, si crea un differenziale di concentrazione tra l'esterno della fiala e l'interno. Le molecole del gas esaminato migrano (si diffondono) dalle concentrazioni più elevate verso quelle inferiori. Il processo viene interrotto con la chiusura della fiala al termine del periodo di misura, che corrisponde al periodo di esposizione. Il contenuto è quindi determinato spettrofotometricamente (Gerobles et al., 2005; Hangartner, 2006).

Figura 5.1. Campionatore passivo (a) da posizionare all’interno dell’espositore (b). L’immagine (c) mostra il posizionamento degli espositori durante una fase di questo studio.

Procedure di esposizione

Ogni campionatore, sigillato da un tappo presente nel fondo della fiala, è stato aperto nel sito di indagine e quindi posizionato all’interno nell’espositore di plastica, con la parte aperta rivolta verso il basso (Fig. 5.1b). Ogni espositore è stato collocato a circa quattro metri da terra (Fig. 5.1c), legato con fascette in PVC al tronco di un albero o un lampione a seconda del sito. La durata del periodo di esposizione di ogni campionatore è stata di una settimana, allo scadere delle quali i campionatori sono stati prelevati e nuovamente sigillati. I dati di giorno, ora, luogo dell’esposizione e del ritiro sono stati registrati in un’apposita scheda, inviata al fornitore assieme alle fiale utilizzate. Tutti i campionatori, sia prima che dopo l’esposizione, sono stati conservati in frigo a 4°C per evitare possibili alterazioni delle sostanze contenute dovute a temperature troppo elevate.

6 Analisi Statistica

La significatività delle differenze tra i gruppi di dati raccolti in questo lavoro sono stati valutati quasi esclusivamente utilizzando test statistici non parametrici (p.es. test U di Mann-Whitney). Tale scelta è stata effettuata in quanto le misure eco-fisiologiche spesso non raggiungono una numerosità campionaria tale di avere la certezza che le variabili in questione sia distribuita in modo normale. Inoltre, per quanto riguarda le misure fluorimetriche, alcuni lavori (Lazár & Nauš, 1998; Baruffo & Tretiach, 2007) hanno dimostrato che molti dei parametri utilizzati non hanno una distribuzione normale e quindi, anche in presenza di una notevole numerosità campionaria, non è possibile utilizzare test parametrici.

I dati sperimentali sono stati analizzati e rappresentati utilizzando i programmi Microsoft® Office Excel 2003 SP3 (Microsoft Corporation, WA, USA), Statistica 6.0 (Statsoft Inc., Tulsa, USA) e Sigmaplot 11.0 (Systat Software Inc., San Jose, USA).