Prove su matrice liquida per suoli inquinati da composti poco solubili in acqua 59

Da un’analisi della distribuzione e del destino ambientale dei microinquinanti organici, secondo i criteri formulati da Mackay (modello di fugacità, 1982,1991) e da Calamari (1993), si evidenzia che un grande numero di composti chimici apolari (liposolubili), dotati di un elevato coefficiente di ripartizione ottanolo / acqua (log Kow), si confinano stabilmente nei suoli.

L‘entità di questo confinamento, la concentrazione e la biodisponibilità di composti organici non polari nei sedimenti è in relazione con la concentrazione del Carbonio Organico Totale (TOC) presente negli stessi e più recentemente vari autori hanno suggerito che la biodisponibilità dei metalli può essere messa in relazione con il contenuto in solfuri volatili disponibili (AVS) dei suoli.

Relativamente ai siti in cui si sospetta la presenza di composti apolari liposolubili sarebbe opportuno eseguire un'estrazione tramite solventi organici anche al fine di eseguire, oltre ai test ecotossicologici, anche test di mutagenesi.

Estrazione esano/acetone

I suoli possono essere inquinati da composti chimici scarsamente solubili in acqua.

In questi casi bisognerà utilizzare solventi in grado di portare in soluzione composti chimici scarsamente solubili in acqua. Viene proposto un metodo estrattivo che fa uso di un una miscela di esano/acetone (in rapporto 1:1).

Trattamento del campione

Centrifugare il campione umido (2000 rpm per circa 20 min). Porre il campione umido centrifugato (50-100 g) in una capsula Petri in vetro, il cui fondo è stato rivestito da carta da filtro n°1 (Whatman o similare) e lasciato asciugare a temperatura ambiente per almeno 24 h in ambiente controllato.

Setacciare il campione secco (SSs) tramite setaccio (standard ISO) con maglia da 2 mm.

Verrà raccolto il campione secco con pezzatura < 2 mm.

Pesare 20-40 g di campione secco (Ps) in un ditale ed estrarre con 250 mL di miscela esano/acetone (1:1) in apparato Soxhlet per almeno 8 ore.

In parallelo all'estrazione del campione, va predisposto un “bianco” di procedura (ditale vuoto), allo scopo di verificare se vengono indotte tossicità non riconducibili al campione di sedimento dal trattamento estrattivo, dovute ad impurità dei reagenti, vetreria non ben trattata ecc.

La prova va condotta introducendo un ditale vuoto nell'apparato Soxhlet e seguendo le istruzioni:

• sottoporre l’'estratto organico (SOE) ad evaporazione tramite apparecchio rotovapor onde allontanare il solvente (esano/acetone) sotto gradiente di pressione negativa e/o sotto corrente di N2;

• asciugare il residuo sotto corrente di N2;

• riprendere il residuo con 1-5 mL di dimetilsolfossido puro per analisi (Vx di DMSO) .

La quantità Ps e Vx di campione e di DMSO può variare a seconda della tossicità presunte.

Espressione dei risultati

I risultati vanno espressi come mg SSs/L (campione secco per litro).

PREPARAZIONE DEL CAMPIONE

• Centrifugare ed essiccare all’aria (a temperatura ambiente) allo

scopo di ottenere un campione secco (SSs)

• Setacciare a 2 mm

ESTRAZIONE SOSTANZE ORGANICHE

Soil Organic Extraction (SOE)

• Pesare (Px) una congrua quantità di SSs in un ditale

• Estrarre con 250 mL di acetone/esano (1:1) in apparato Soxhlet (8 h)

• Sottoporre ad evaporazione tramite

apparecchio rotovapor

• Asciugare l’estratto in corrente d’azoto

• Risospendere con un volume di 1-5 mL di

dimetilsolfossido (DMSO) puro per analisi

ANALISI CARATTERIZZATIVA

Sulla sospensione eseguire la prova con Vibrio

fischeri o con Daphnia magna, utilizzando il

tradizionale protocollo analitico e aggiungendo

al diluente salino o all’acqua di diluizione DMSO

in acqua ultrapura

La concentrazione massima del campione (Cmax) è espressa in g SSs/mL Cmax = (Px/Vx)

o anche espressa in g SSs/L Cmax = (Px/Vx) /1000

Protocolli analitici

- Prova con Vibrio fischeri

La prova ecotossicologica di bioluminescenza con Vibrio fischeri va eseguita utilizzando quale mezzo diluente una soluzione salina (20 g/L di NaCl) contenente 1% di DMSO in tutta la filiera analitica (compreso il controllo).

Diluire l'estratto con una soluzione salina NaCl (20 g/L) con fattore di diluizione 100, tale che la concentrazione del DMSO sia pari all’1%(v/v).

La necessità di diluire ulteriormente il campione nasce dalla considerazione che il DMSO non presenta tossicità alla concentrazione pari all'1%(v/v).

Esempio di calcolo

Px = 20 g SSs ; Vx = 5 mL

Cmax = (20 / 5) = 4,0 g SSs / mL DMSO puro per analisi

La concentrazione massima testabile (Ctmax) sarà 1/100 della concentrazione massima (Cmax) cioè pari a:

Ctmax = (4,0/100) = 0,04 g SSs/mL di soluzione salina salina (NaCl 2%) al 1% DMSO

(corrispondenti a 40 g SSs/L) ricavati diluendo 1 mL di concentrazione massima (Cmax) con 99 mL di soluzione (NaCl 2% all’1%(v/v) con DMSO).

- Prova con Daphnia magna

La prova della Daphnia magna viene eseguita secondo quanto prescritto dalla norma n° 202 (OECD, 1984), la quale prevede che le sostanze poco solubili in acqua possono essere meccanicamente disperse o, se necessario, possono essere usati solventi organici, emulsioni o disperdenti che abbiano una bassa tossicità nei confronti della Daphnia. In tal caso, la concentrazione di solvente organico non può eccedere i 100 mg/L (0,1 g/L).

Nell'allestimento delle dosi, la prova con Daphnia va eseguita sostituendo l'acqua di diluizione con una soluzione contenente 100 mg/L di DMSO in tutta la filiera analitica (compreso il Controllo), così come prescritto dalla norma OECD n° 202.

Esempio di calcolo

Considerando che la densità (ρ20

) del DMSO è pari a 1,101 g/mL, si può facilmente ricavare che per:

Px = 20 g SSs Vx = 5 mL

Cmax = (20 / 5) = 4,0 g SSs / mL DMSO puro per analisi

ρ20 0,1 1 ⁼ X

X ≅ 0,09 mL (volume di Cmax che portato a litro ottempera alla prescrizione della norma OECD n°202)

Quindi la concentrazione massima testabile (Ctmax) sarà pari a: Ctmax = Cmax * 0,09 = 0,36 g SS/L

Riferimenti bibliografici

Calamari D., 1993. Chemical exposure predictions Lewis Publischers.

Mac Kay D., 1991. Handbook of Ecotoxicology vol.2 Blackwell Scientific Pubblications1982.

OECD, 1984. Guideline for Testing of Chemicals. Daphnia sp., Acute Immobilisation Test and Reproduction Test, n° 202 del 4 aprile 1984.

Organic Solvent Solubilization of Sample, 1995. In Manuale Microtox Acute Toxicity Basic Test Procedures, Azur Environmental 19/6/1995.

3.4 DETERMINAZIONI SULLA MATRICE SOLIDA

Le prove di tossicità, condotte direttamente sulla matrice solida, risentono delle interazioni tra il suolo e la componente tossica, interazioni che esercitano effetti non trascurabili sulla biodisponibilità delle sostanze tossiche. D’altronde, le prove sulla matrice solida hanno il vantaggio di utilizzare la matrice in toto e non solo l’estratto acquoso, avvicinandosi in tal modo maggiormente alla situazione reale.