The Mediterranean Sea is subjected to a high anthropic pressure, which determines direct or indirect discharges of persistent organic pollutants derived from intensive industrial activities. The aim of this study is to determine the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) in three matrices of the Mediterranean marine ecosystem: water column, sediment and zooplankton, considering also the transfer of such contaminants among different marine sectors into an area characterized by a high anthropic impact. The field of study is located about 22 km from the Tuscany coast, into an area affected by trading ports, industrial activities and by the presence of the regasification terminal off-shore "FSRU Toscana" (Floating Storage Regasification Unit). This unit is an ex natural gas tanker ship anchored permanently at the bottom of the sea of approximately 110 metres. Its function is to turn liquefied natural gas (LNG), gas discharged by LNG carriers, in gaseous state. In order to study the seasonal variation of the concentration of micropollutants, the sampling of marine water and zooplankton has been carried out in summer and in winter. The sediment, due to it's low seasonal variability, has been singularly sampled (just in one season). The samples of zooplankton were kept in 70% ethanol and subsequently submitted to the "sorting" process trough stereomicroscope. Based on of feeding habits and living environment of organism, the following groups have been identified and separeted iperbenthonic isopoda, herbivores oloplanctonic copepods, carnivores oloplanctonic copepods and fitoplancton. This separation allows to investigate in detail any possible differences in patterns of bioaccumulation of PAHs and PCBs and the influence of the environment on such patterns. To determinate PAHs and PCBs in waters, methods based on chromatographic mechanisms able to extract, purify and analyse the micropollutants through SPE (Solid phase extraction) were used; this technique has allowed the selective extraction, pre-concentration and purification of analytes from high saline matrix. For sediment analysis QUECHERS technique, proposed by Anastassiades and Others in 2003, for the analysis of pesticide in dietary matrices, was here adjusted for the extraction of PAHs and PCBs from the marine sediments. Finally, for the purification and the extraction of micropollutants from the zooplankton, a method based on a study of Wirth and Others of the 1994, concerning the extraction of PCB from copepods crustaceans. The extraction yields calculated through the addition of surrogate standard PAHs/PBCs isotopically marked, are satisfying: for PCB from 55% (PCB52) and 80% (PCB28) and for PAHs from 80% (Dibenzoantracene) and 100% (Benzo(a)antracene). The results obtained show the presence of analytes investigated in all the matrices analysed. The thesis project gives some considerations in relation to the seasonal variabilty of the content of polluting substances in the matrices investigated and in relation to the vulnerability of the accumulation of the taxa identified.
Il mar Mediterraneo è sottoposto a elevata pressione antropica che determina scarichi diretti/indiretti di inquinanti organici persistenti derivanti da attività industriali intensive. Scopo del presente studio è determinare la concentrazione di idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e policlorobifenili (PCB) in tre matrici dell'ecosistema marino mediterraneo: colonna d'acqua, sedimento e zooplancton, valutando altresì il trasferimento di tali contaminanti tra i differenti comparti marini in un'area ad elevato impatto antropico. L'area di studio è localizzata a circa 22 km dalla costa toscana, in un'area interessata dalla cospicua presenza di porti commerciali e attività industriali e dalla presenza del terminale di rigassificazione off-shore ¿FSRU Toscana¿ (Floating Storage Regasification Unit). Si tratta di un'ex nave metaniera ancorata in modo permanente sul fondale di circa 110 m, la funzione della quale è ritrasformare gas naturale liquefatto (GNL), scaricato da navi metaniere, allo stato gassoso. Una pipeline sottomarina collega infine il terminale FSRU alla rete nazionale di distribuzione collocata sulla terraferma. Il campionamento di acqua di mare e zooplancton è stato effettuato in estate e in inverno per studiare la variazione stagionale della concentrazione dei microinquinanti; il sedimento, invece, considerata la bassa variabilità stagionale, è stato campionato singolarmente (in una sola stagione). I campioni di zooplancton, conservati in etanolo al 70%, sono stati successivamente sottoposti al processo di ¿sorting¿ tramite stereomicroscopio, metodica che prevede la separazione su base morfologica dei differenti taxa presenti nel campione. Sulla base del feeding habits e dell'ambiente di vita degli organismi sono stati individuati e separati i seguenti gruppi: isopodi iperbentonici, copepodi erbivori oloplanctonici, copepodi carnivori oloplanctonici e ittioplancton. Tale separazione consente di indagare in modo approfondito eventuali differenze nei pattern di bioaccumulo di IPA e PCB e l'influenza che le caratteristiche ambientali, comportamentali e trofiche di ogni gruppo generano su tali pattern. Per la determinazione di IPA e PCB nelle matrici selezionate sono stati applicati metodi chimico-analitici basati su meccanismi cromatografici, che permettono di estrarre, purificare e analizzare i microinquinanti in relazione alla matrice considerata. L'acqua di mare è stata processata mediante SPE (Solid Phase Extraction) a fase inversa; tale tecnica ha permesso l'estrazione selettiva, la preconcentrazione e la purificazione di analiti da una matrice liquida altamente salina. Per l'analisi del sedimento è stata utilizzata la tecnica QuEChERS, proposta nel 2003 da Anastassiades et al. per l'analisi di pesticidi in matrici alimentari, adattata per l'estrazione di IPA e PCB dai sedimenti marini. Infine, per la purificazione e l'estrazione di microinquinanti dallo zooplancton è stato utilizzato un metodo basato su uno studio di Wirth et al. del 1994 riguardante l'estrazione di PCB da crostacei copepodi. Le rese di estrazione, calcolate mediante l'aggiunta di standard surrogati IPA/PCB marcati isotopicamente, sono risultate soddisfacenti con intervalli che variano per i PCB tra il 55% (PCB52) e l'80% (PCB28) e per gli IPA tra l'80% (Dibenzoantracene) e il 100% ottenuto per il Benzo(a)antracene. I risultati ottenuti mostrano la presenza degli analiti indagati in tutte le matrici analizzate. Il lavoro di tesi presenta delle riflessioni in merito alla variabilità stagionale del contenuto di inquinanti nelle matrici indagate e alla vulnerabilità all'accumulo dei taxa individuati.
Determinazione della contaminazione da idrocarburi policiclici aromatici e policlorobifenili in ecosistemi marini ad elevato impatto antropico
GIUSTI, LAMBERTO
2017/2018
Abstract
Il mar Mediterraneo è sottoposto a elevata pressione antropica che determina scarichi diretti/indiretti di inquinanti organici persistenti derivanti da attività industriali intensive. Scopo del presente studio è determinare la concentrazione di idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e policlorobifenili (PCB) in tre matrici dell'ecosistema marino mediterraneo: colonna d'acqua, sedimento e zooplancton, valutando altresì il trasferimento di tali contaminanti tra i differenti comparti marini in un'area ad elevato impatto antropico. L'area di studio è localizzata a circa 22 km dalla costa toscana, in un'area interessata dalla cospicua presenza di porti commerciali e attività industriali e dalla presenza del terminale di rigassificazione off-shore ¿FSRU Toscana¿ (Floating Storage Regasification Unit). Si tratta di un'ex nave metaniera ancorata in modo permanente sul fondale di circa 110 m, la funzione della quale è ritrasformare gas naturale liquefatto (GNL), scaricato da navi metaniere, allo stato gassoso. Una pipeline sottomarina collega infine il terminale FSRU alla rete nazionale di distribuzione collocata sulla terraferma. Il campionamento di acqua di mare e zooplancton è stato effettuato in estate e in inverno per studiare la variazione stagionale della concentrazione dei microinquinanti; il sedimento, invece, considerata la bassa variabilità stagionale, è stato campionato singolarmente (in una sola stagione). I campioni di zooplancton, conservati in etanolo al 70%, sono stati successivamente sottoposti al processo di ¿sorting¿ tramite stereomicroscopio, metodica che prevede la separazione su base morfologica dei differenti taxa presenti nel campione. Sulla base del feeding habits e dell'ambiente di vita degli organismi sono stati individuati e separati i seguenti gruppi: isopodi iperbentonici, copepodi erbivori oloplanctonici, copepodi carnivori oloplanctonici e ittioplancton. Tale separazione consente di indagare in modo approfondito eventuali differenze nei pattern di bioaccumulo di IPA e PCB e l'influenza che le caratteristiche ambientali, comportamentali e trofiche di ogni gruppo generano su tali pattern. Per la determinazione di IPA e PCB nelle matrici selezionate sono stati applicati metodi chimico-analitici basati su meccanismi cromatografici, che permettono di estrarre, purificare e analizzare i microinquinanti in relazione alla matrice considerata. L'acqua di mare è stata processata mediante SPE (Solid Phase Extraction) a fase inversa; tale tecnica ha permesso l'estrazione selettiva, la preconcentrazione e la purificazione di analiti da una matrice liquida altamente salina. Per l'analisi del sedimento è stata utilizzata la tecnica QuEChERS, proposta nel 2003 da Anastassiades et al. per l'analisi di pesticidi in matrici alimentari, adattata per l'estrazione di IPA e PCB dai sedimenti marini. Infine, per la purificazione e l'estrazione di microinquinanti dallo zooplancton è stato utilizzato un metodo basato su uno studio di Wirth et al. del 1994 riguardante l'estrazione di PCB da crostacei copepodi. Le rese di estrazione, calcolate mediante l'aggiunta di standard surrogati IPA/PCB marcati isotopicamente, sono risultate soddisfacenti con intervalli che variano per i PCB tra il 55% (PCB52) e l'80% (PCB28) e per gli IPA tra l'80% (Dibenzoantracene) e il 100% ottenuto per il Benzo(a)antracene. I risultati ottenuti mostrano la presenza degli analiti indagati in tutte le matrici analizzate. Il lavoro di tesi presenta delle riflessioni in merito alla variabilità stagionale del contenuto di inquinanti nelle matrici indagate e alla vulnerabilità all'accumulo dei taxa individuati.| File | Dimensione | Formato | |
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