Indagine conoscitiva sulla qualità dei sedimenti e delle acque industriali di Porto Marghera

Tratto da:

ICRAM - MAV, 2006. ISAP indagine sui sedimenti e sulle acque dei canali di Porto Marghera e delle aree lagunari antistanti - caratterizzazione dei sedimenti - rapporto fi nale - elaborato b/1 - test ecotossicologici - relazione tecnica. Antonella Ausili, Massimo Gabellini, Luciano De Propris, Elena Mumelter, Fulvio Onorati, Rossella Boscolo, Michele Cornello, Alessandro Di Filippo, Olga Faraponova, Roberta Girardi, Davide Meloni, Elena Romano, Giordano Ruggero, Angela Sarni.

ICRAM - MAV, 2006. ISAP indagine sui sedimenti e sulle acque dei canali di Porto Marghera e delle aree lagunari antistanti - caratterizzazione dei sedimenti - rapporto fi nale - elaborato d/1 - caratterizzazione del biota (mitili) - relazione tecnica. Antonella Ausili, Massimo Gabellini, Luciano De Propris, Elena Mumelter, Laila Baklouti, Marco Bernardello, Jessica Bianchi, Rossella Boscolo, Federica Cacciatore, Michele Ceccarelli, Giuseppina Ciuffa, Andrea Colasanti, Michele Cornello, Cristiano Corsi, Antonella Cozzolino, Laura Criscuoli, Manuela Dattolo, Andeka De La Fuente, Roberta Girardi, Chiara Maggi, Silvia Mariotti, Davide Meloni, Fulvio Onorati, Elena Romano, Giulio Sesta, Antonella Tornato.

ICRAM - MAV, 2006. ISAP indagine sui sedimenti e sulle acque dei canali di Porto Marghera e delle aree lagunari antistanti - Supervisione alle Attività di caratterizzazione dei sedimenti - relazione. Antonella Ausili, Massimo Gabellini, Luciano De Propris, Elena Mumelter, Michele Cornello, Davide Meloni, Elena Romano, Rossella Boscolo, Fulvio Onorati.

Attività svolta nell’ambito:

della Convenzione tra Consorzio Venezia Nuova e ICRAM “ISAP - Indagine sui sedimenti e sulle acque dei canali di Porto Marghera e delle aree lagunari antistanti” del luglio 2005.

La legge 9 dicembre 1998, n. 426 ha identifi cato l’area industriale di Porto Marghera come sito ad alto rischio ambientale ponendola al vertice dell’elenco di 15 siti di interesse nazionale da bonifi care che ha costituito il primo nucleo del Programma Nazionale di Bonifi ca e di ripristino ambientale. Il successivo D.M.468/2001 ha individuato l’ICRAM quale soggetto incaricato della caratterizzazione delle aree marine e salmastre incluse nei siti di bonifi ca di interesse nazionale. Con lo scopo di conoscere lo stato di contaminazione delle matrici ambientali sedimento, acqua e biota all’interno del Sito Industriale di Porto Marghera, il Magistrato alle Acque di Venezia ha incaricato il proprio concessionario Consorzio Venezia Nuova di attuare un piano di caratterizzazione dei canali industriali e delle aree lagunari prospicienti Porto Marghera.

Le attività svolte da ICRAM nell’ambito dello “Studio ISAP - indagine sui sedimenti e sulle acque dei canali di Porto Marghera e delle aree lagunari antistanti” sono state:

redazione del disciplinare tecnico per il piano di caratterizzazione in collaborazione con il Magistrato

ƒ

alle Acque (SAMA);

supervisione e assistenza al campionamento del sedimento;

ƒ

esecuzione dei saggi eco-tossicologici;

ƒ

esecuzione delle analisi di bioaccumulo;

ƒ

organizzazione della banca dati.

ƒ

Durante le attività di campagna, avviate il 29/03/2005 e concluse il 15/09/2005, sono state prelevate 239 carote di lunghezza compresa tra 2 e 10 m ubicate all’interno dei canali industriali e nelle aree lagunari prospicienti il complesso industriale (Figura 3-1-1).

Per ciascuna carota era previsto, a meno di osservazioni particolari sulla stratigrafi a, che il prelievo dei campioni per le determinazioni chimico-fi siche avvenisse su livelli standard come di seguito riportato (vedi Figura 3-1-2): carote da 2 a 3 m ƒ 0-50 cm, 50-70 cm, 100-120 cm, 160-180 cm, 220-240 cm, 280-300 cm; carote da 4 a 10m ƒ

oltre ai livelli su descritti, il prelievo degli ultimi 20 cm per ogni metro aggiuntivo al terzo (es. 380- 400, 480-500, etc).

I campioni di sedimento prelevati sono stati sottoposti all’indagine dei parametri riportati in Tabella 3-1-1 dove sono descritte, oltre alla tipologia, anche la numerosità delle analisi eseguite.

Figura 3-1-1. Localizzazione dei punti di prelievo del sedimento nei canali industriali di Porto Marghera.

ANALISI SUI SEDIMENTI Specifi che ^{n. campioni} _analizzati

Granulometria 755

Contenuto d’acqua 755

Peso specifi co 755

pH e potenziale redox 1309

TOC - Carbonio organico totale 755

Elementi in tracce: Al, As, Cd, Cr tot, Fe,

Hg, Ni, Pb, Cu, V, Zn ⁷⁵⁵

Idrocarburi totali < C12 755

Idrocarburi totali > C12 755

PCB

sommatoria dei seguenti congeneri: 28, 52, 77, 81, 95, 99, 101, 105, 110, 118, 126, 128, 138, 146, 149, 151, 153, 156, 169, 170, 177, 180, 183, 187.

755

IPA

somma delle concentrazioni delle seguenti sedici specie: Acenaftene, Acenaftilene, Antracene, Benzo(k) fl uorantene, Benzo(b)fl uorantene, Benzo(a)antracene, Benzo(a)pirene, Benzo(g,h,i)perilene, Crisene, Dibenzo(a,h)antracene, Fluorantene, Fluorene, Indeno(1,2,3 cd)pirene, Naftalene, Fenantrene, Pirene.

755 Azoto totale 755 Fosforo totale 755 Cianuri liberi 755 Floruri 755 Se, Sb 378 Pesticidi Organoclorurati

somma delle concentrazioni di: aldrin, ˞-esaclorocicloesano, ˟-esaclorocicloesano, ˠ-esaclorocicloesano, DDT, DDD, DDE, dieldrin.

378

Pentaclorofenolo 378

BTEX Benzene, Toluene, Etilbenzene e Xileni 378

Alifatici clorurati cancerogeni

Clorometano, diclorometano, triclorometano, cloruro di vinile, 1,2-dicloroetano, 1,1-dicloroetilene, 1,2-dicloropropano, 1,1,2-tricloroetano, tricloroetilene, 1,2,3-tricloropropano, 1,1,2,2-tetracloroetano, tetracloroetilene.

378

Diossine e furani

“Procedimenti analitici adottati per il rilevamento di microinquinanti in sedimenti lagunari” Rapporto ISTISAN 99/28 Istituto Superiore di Sanità. Come riportato sul D.M. 06/11/03 n.367.

378

Co, Mn, Cr VI 150

Fenoli Metilfenolo (o-,m-,p-), fenolo. 150

Amianto 75

Clorobenzeni

sommatoria delle concentrazioni di: monoclorobenzene, 1,2-diclorobenzene, 1,4-diclorobenzene,

1,2,4-triclorobenzene, 1,2,4,5-tetraclorobenzene, pentaclorobenzene, esaclorobenzene.

150

Nitrobenzeni

sommatoria delle concentrazioni di: nitrobenzene, 1,2-dinitrobenzene, 1,3-dinitrobenzene,

cloronitrobenzeni (ovvero: 2-cloronitrobenzene, 3-cloronitrobenzene, 4-cloronitrobenzene).

150

Composti organo stannici sommatoria di mono-, di- e tri-butilstagno 75 Analisi microbiologiche sui sedimenti ^{Streptococchi fecali, salmonella, spore di clostridi solfi to}

riduttori, Escherichia coli ⁷⁵

Analisi mineralogiche 20

Ecotossicologia

Il Piano di caratterizzazione prevedeva che su 41 campioni di sedimento fossero effettuati dei saggi ecotossicologici. La batteria di saggi utilizzata era costituita complessivamente da 4 specie, comprendenti il batterio Vibrio fi scheri (Microtox), le alghe unicellulari Dunaliella tertiolecta e Phaeodactylum tricornutum ed il crostaceo copepode Tigriopus fulvus, rappresentanti rispettivamente di decompositori, produttori primari e consumatori.

Tutti gli organismi indicati rispondono ai principali requisiti che ne stabiliscono l’idoneità come specie target: ampia diffusione in natura, grande rilevanza ecologica, adattabilità alle condizioni di laboratorio, breve ciclo vitale, maneggevolezza e sensibilità ai contaminanti (Walsh, 1988; Lambertson et al., 1992; USEPA, 1994).

Dai 41 campioni di sedimento marino destinati alle analisi ecotossicologiche sono state ottenute e saggiate due matrici: elutriato e fase solida. L’elutriato, fornisce indicazioni sulla frazione idrosolubile dei contaminanti, che per agitazione meccanica viene estratta in acqua e rappresenta la matrice più indicativa in caso di movimentazione dei fondali marini (USEPA, 1991); la fase solida fornisce informazioni circa quella frazione di contaminanti che per natura chimica (polarità, solubilità, adsorbimento, grado di complessazione con la sostanza organica, ecc.), rimane legata alle particelle di sedimento.

Il sistema Microtox è stato utilizzato su entrambe le matrici, per un totale di 82 saggi, mentre le altre 3 specie sono state utilizzate per testare unicamente l’elutriato.

Vibrio fi scheri (sistema Microtox)

V. fi scheri è un batterio marino Gram-negativo ed eterotrofo, cosmopolita, ma con maggior diffusione nelle

fasce temperate e subtropicali. Il sistema Microtox è un test biologico di tossicità acuta basato sull’utilizzo della bioluminescenza naturale di questo batterio. Poiché in presenza di contaminanti l’emissione di luce diminuisce, la misura dell’eventuale inibizione della bioluminescenza, a seguito dell’esposizione del batterio ad una sostanza nota o ad un campione naturale di acqua o sedimento, consente di valutare il grado di tossicità acuta della sostanza o della matrice testata. In linea generale è stata adottata una procedura riconducibile al protocollo ISO (2004), specifi co per batteri liofi lizzati, utilizzando i metodi della casa produttrice (Azur Environmental, 1995a,b) in acqua di mare sintetica ISO al 35‰, anziché al 31‰. I saggi biologici sono stati completati entro 24 h dal decongelamento dei campioni.

Le risposte ecotossicologiche mostrate dal batterio rispetto alle due matrici testate sono state piuttosto omogenee. La maggior parte dei campioni, infatti, ha mostrato evidenti riduzioni della bioluminescenza sia nella matrice liquida, sia in quella solida, suggerendo l’ipotesi di una presenza importante di miscele complesse di contaminanti presenti in forma biodisponibile per il batterio marino. Su un totale di 41 coppie di campioni esaminati solo 6 non hanno mostrato effetti acuti evidenti in entrambe le matrici; e tali campioni afferiscono a livelli di sedimento non superfi ciale.

Dunaliella tertiolecta e Phaeodactylum tricornutum

D. tertiolecta Butcher è un’alga monocellulare appartenente al gruppo delle Clorofi cee (alghe verdi), mentre Phaeodactylum tricornutum Bohlin è una diatomea marina unicellulare. Il principio del test consiste nell’esporre

una coltura algale pura in fase di crescita esponenziale a concentrazioni note di campione, in condizioni fi sico-chimiche standardizzate e con un defi nito ed omogeneo apporto di nutrienti. Al termine del periodo d’incubazione viene confrontata la crescita algale nel campione con quella del controllo. I saggi biologici sono stati eseguiti seguendo i protocolli ISO (1995, 2005) e ARPAT (1998, 2003), con alcune modifi che specifi che.

La tipologia prevalente di effetto rilevato è stato quello tossico, inibente la crescita di D. tertiolecta. Tale effetto ha coinvolto anche gli strati di sedimento più profondi. Le risposte ecotossicologiche osservate con P.

tricornutum negli stessi campioni sono risultate complessivamente meno evidenti. Inoltre, alcuni dei campioni

indagati hanno prodotto un signifi cativo effetto biostimolante, più marcato per P. tricornutum rispetto a D.

tertiolecta. A questo riguardo bisogna dire che, in generale, sulla superfi cie dei sedimenti si verifi ca la maggior

parte dei processi chimico-biologici responsabili dell’accumulo di nutrienti di azoto e fosforo e di possibili fenomeni di biostimolazione dello sviluppo algale che costituiscono pur sempre un segnale di alterazione. Poiché nel presente studio sono stati rilevati effetti biostimolanti e tossici anche ai livelli di sedimento più profondi, si suppone una situazione di contaminazione pregressa diffusa nell’intera area indagata.

Tigriopus fulvus

T. fulvus Fischer è un crostaceo copepode arpacticoide meiobentonico, ampiamente diffuso nell’area

mediterranea. La specie è autoctona, eurialina ed euriterma e per le sue caratteristiche biologiche (durata del ciclo vitale, rapporto maschi/femmine, fecondità, produzione di uova), oltre alla facilità di manipolazione degli individui ed al mantenimento in laboratorio, viene ritenuta idonea all’impiego come specie target nei test e nei saggi ecotossicologici (ISO/FDIS, 1999; Faraponova et al., 2003; 2005).

Le larve nauplio con una età massima di 24 ore sono state sottoposte ad un periodo di esposizione di 96h, al termine del quale sono stati conteggiati gli organismi immobilizzati/morti (previa stimolazione meccanica). L’analisi dei dati di sopravvivenza dei nauplii è stata effettuata valutando la signifi catività della differenza tra campione e controllo. Su un totale di 21 campioni analizzati, 6 hanno evidenziato una tossicità acuta signifi cativa, causando una riduzione della sopravvivenza superiore al 10% rispetto al controllo. Anche per questo organismo tra i casi di tossicità acuta si annoverano campioni afferenti a strati di sedimento profondo.

Bioaccumulo

Il Piano di caratterizzazione, per valutare la biodisponibilità di alcuni inquinanti presenti nella colonna d’acqua, ha previsto il prelievo e l’analisi di campioni di mitili (Mytilus galloprovincialis) sia presenti naturalmente all’interno dei canali industriali sia provenienti da aree esterne al sito industriale e successivamente trapiantati all’interno dei canali.

Il campionamento dei mitili residenti è stato effettuato raschiando gli organismi in 4 stazioni identifi cate da strutture fi sse (briccole) presenti all’interno dei canali industriali di Porto Marghera. Gli organismi da trapiantare sono stati, invece, prelevati da un allevamento esterno all’area industriale, nel canale di Val Grande nella laguna centrale, e posizionati in 8 stazioni prescelte. Gli individui da trapiantare sono stati posti all’interno di un tubulare di rete di nylon, comunemente usato nell’attività di mitilicoltura (“calze”) e quindi appesi alle briccole collocate internamente ai canali industriali e lasciati in immersione per 7 settimane.

Per poter valutare i risultati delle analisi chimiche e per permettere il confronto qualitativo dei contaminanti accumulati negli organismi nativi e in quelli trapiantati è stato analizzato un campione dei mitili da trapiantare prima che il trapianto avvenisse; detto campione è defi nito di “bianco” ed è relativo al “tempo zero” cioè riferito antecedentemente alle condizioni sperimentali.

Le analisi chimiche hanno riguardato: elementi in tracce, pesticidi organo-clorurati, policlorobifenili, idrocarburi policiclici aromatici, composti organostannici, diossine e furani.

Per poter quantifi care l’eventuale fenomeno di bioaccumulo verifi catosi durante il periodo di esposizione è stato calcolato il rapporto tra la concentrazione tissutale di una determinata sostanza al termine del periodo di esposizione e quella relativa al tempo 0 (precedente il trapianto degli organismi), espresso come BAR (BioAccumulation Ratio), in accordo con Ruus et al. (2005). Relativamente ai mitili nativi è stato effettuato un confronto statistico “appaiato” tra i tenori medi delle sostanze presenti negli organismi trapiantati al termine del periodo di esposizione e quelli nativi per le stazioni nelle quali erano disponibili entrambe le tipologie di dati utilizzando un test-t per dati appaiati (Glantz, 1988).

Da un punto di vista qualitativo il calcolo del BAR evidenzia che durante il periodo di esposizione si sono verifi cati degli aumenti della concentrazione media tissutale nella maggior parte delle stazioni solo nel caso del Cd e del Pb. Mentre per lo zinco solo alcune stazioni hanno manifestato un aumento delle concentrazioni.

Nelle 4 stazioni interessate dall’analisi dei mitili residenti e di quelli trapiantati i confronti tramite test-t appaiato evidenziano una differenza statisticamente signifi cativa solo per Cu e Fe, le cui concentrazioni risultano complessivamente superiori negli organismi nativi. Occorre tener presente tuttavia che a tali differenze seppur modeste, considerando i valori assoluti, contribuiscono certamente il diverso periodo di esposizione, la taglia media degli individui che risulta superiore per quelli trapiantati, nonché altri fattori biologici come la corrispondenza del periodo di esposizione con quello riproduttivo.

Per quanto riguarda i pesticidi la concentrazione tissutale di HCB, DDD e DDE è aumentata durante l’esposizione. Non si registrano comunque differenze statisticamente signifi cative per i pesticidi tra organismi nativi e trapiantati.

In linea generale per quanto riguarda i PCB la concentrazione tissutale al termine del periodo di esposizione si è rilevata mediamente superiore a quella precedente il trapianto. Tale aumento, con l’eccezione dei congeneri 81 e 169, interessa tutti i PCB ricercati. Il confronto statistico tramite test-t per dati appaiati non evidenzia differenze statisticamente signifi cative rispetto alla sommatoria dei PCB ricercati, suggerendo l’ipotesi di una situazione di sostanziale equilibrio tra i due gruppi di organismi, nonostante le differenze relative alla taglia ed al periodo di esposizione.

Si registra una tendenza generale dei mitili ad aumentare la propria concentrazione di IPA a seguito del periodo di esposizione. I congeneri per i quali tale fenomeno è risultato più evidente sono il benzo[a]pirene, il benzo[b]fl uorantene, il benzo[a]antracene e il benzo[k]fl uorantene. Non si riscontrano invece differenze complessive nella concentrazione assoluta degli IPA tra la popolazione residente e quella trapiantata, riferita alla sommatoria dei congeneri ricercati, suggerendo quindi l’ipotesi di una situazione di equilibrio raggiunta alla fi ne del periodo espositivo da parte degli individui trapiantati rispetto a quelli residenti.

In linea generale tutte le molecole di composti organostannici analizzati mostrano una tendenza al bioaccumulo, con valori medi relativamente più elevati per il DBT. Tale tendenza sembra generalizzata a tutte le stazioni di trapianto. Le concentrazioni assolute in termini di Sn totale relativo alla sommatoria di TBT, DBT e MBT tra gli organismi trapiantati e quelli residenti non evidenziano differenze statisticamente signifi cative.

Per quanto riguarda le diossine e i furani tutti i mitili esposti hanno manifestato una tendenza al bioaccumulo piuttosto evidente, raggiungendo concentrazioni tissutali complessive (in termini di Tossicità Equivalente) mediamente 23 volte superiori agli individui del controllo antecedente il trapianto. L’aumento delle concentrazioni interessa prevalentemente i PCDF rispetto ai PCDD, con particolare riferimento ai congeneri: 2,3,7,8 TCDF; 2,3,4,7,8 PeCDF; 1,2,3,4,7,8 HxCDF.

Conclusioni

L’integrazione del dato chimico relativo al sedimento con le risposte ottenute dai saggi biologici e dalle analisi di bioaccumulo confermano la presenza di una contaminazione diffusa ed evidente tossicità in tutta l’area di Porto Marghera, che si aggrava in direzione sud-nord e inoltrandosi nei canali industriali. Altre aree critiche sono le isole delle Tresse e dei Serbatoi, che sono prospicienti il vecchio petrolchimico.

Il quadro che emerge è quello di un’area fortemente compromessa, anche nei livelli più profondi, dalla presenza di contaminanti idrofi li, potenzialmente mobili verso la colonna d’acqua, come dimostrato dalle risposte degli organismi nei saggi sugli elutriati, ma anche da miscele complesse di inquinanti poco solubili associate direttamente al sedimento, come deducibile dagli esiti del saggio con V. fi scheri sulla fase solida.

Inoltre, sulla base delle risposte complessive della batteria di saggi biologici applicata, è possibile localizzare i campioni con i maggiori livelli di tossicità in corrispondenza delle stazioni lungo i canali interni di Porto Marghera; mentre gli effetti tossici assenti nei riguardi della totalità o della gran parte dei saggi applicati sono riconducibili a stazioni situate all’esterno dei canali portuali.

Nei mitili si è osservato un generale bioaccumulo dei microinquinanti organici con particolare rilevanza dei furani (impronta della lavorazione industriale del cloro) senza che vi fossero signifi cative differenze tra organismi nativi e trapiantati. Ciò sta ad indicare che i contaminanti organici accumulano velocemente in tali organismi.

3.1.2 Indagine conoscitiva sulla qualità delle matrici ambientali sedimento e biota nell’area