Current and Historic Levels of Persistent (PAHs, PCBs) and Emerging Pollutant (Nano-microplastics or NMPs) Body-Burdens in Oysters and Fish from an Urban-Industrialized Estuary

Sintesi Tecnica: Livelli attuali e storici di carichi corporei di inquinanti persistenti (PAH, PCB) e inquinanti emergenti (nano-microplastiche o NMP) in ostriche e pesci di un estuario urbano-industriale

Problematica
La Baia di Galveston, un importante estuario urbano-industriale del Texas che drena l'area metropolitana di Houston, funge da hub critico per il trasporto marittimo e la produzione di energia. Nonostante il monitoraggio storico esteso dei contaminanti legacy, esiste una lacuna significativa nella comprensione degli attuali carichi corporei di contaminanti emergenti, specificamente le nano- e microplastiche (NMP), all'interno di questo ecosistema. Mentre gli inquinanti legacy come gli idrocarburi policiclici aromatici (PAH) e i policlorobifenili (PCB) sono ben documentati, la co-occorrenza di questi con le NMP nei biota, e la capacità di quantificare le NMP nei tessuti dei pesci utilizzando metodi analitici avanzati, rimane poco esplorata. Lo studio affronta la necessità di confrontare i livelli attuali di carico corporeo sia dei contaminanti legacy che di quelli emergenti con i dati storici, per valutare l'impatto continuo dell'industrializzazione e dell'urbanizzazione sulla salute estuarina e sul potenziale rischio per l'uomo.

Metodologia
Lo studio ha impiegato un'analisi comparativa di biota campionati nella Baia di Galveston nel 2021, inclusi ostriche orientali (Crassostrea virginica), pesce gattopardo (Bagre marinus), pesce rosso (Sciaenops ocellatus) e pesce seatrout (Cynoscion nebulosus). I campioni sono stati raccolti opportunisticamente durante la primavera e l'autunno, rispettando i limiti di dimensione del Texas Parks and Wildlife Department.

• Inquinanti Legacy (PAH e PCB): Le concentrazioni di 14 PAH prioritari EPA e 28 PCB (inclusi 11 congeneri tipo diossina) sono state quantificate nei tessuti di branchie/mantello delle ostriche e nei tessuti muscolari ed epatici dei pesci. L'analisi ha utilizzato l'Estrazione con Solvente Accelerata (ASE) seguita da Gascromatografia-Spettrometria di Massa (GCMS).
• Inquinanti Emergenti (NMP): Le NMP (con un range da 700 nm a 5 mm) sono state quantificate utilizzando un nuovo approccio di Pirolisi-Gascromatografia-Spettrometria di Massa Tandem (Py-GCMS/MS) con correzione lipidica per minimizzare i falsi positivi derivanti dall'interferenza dei lipidi. Questo metodo ha mirato a 12 polimeri comuni, tra cui Nylon-66 (N66), Poliammide (PA), Polietilene (PE), Polipropilene (PP) e Gomma Stirene-Butadiene (SBR).
• Confronto Storico: È stata condotta una revisione completa della letteratura (1965–2021 per PAH/PCB; 2000–2023 per NMP) per compilare i dati storici sulle concentrazioni in matrici di acqua, sedimenti e biota.
• Valutazione del Rischio: I rapporti di sorgente per i PAH sono stati calcolati per determinare le origini petrogeniche rispetto a quelle pirogeniche. L'Assunzione Giornaliera Media (ADI) e l'assunzione annuale umana di NMP sono state stimate sulla base delle concentrazioni tissutali misurate e dei tassi di consumo standard.

Risultati Chiave

• Modelli di Accumulo degli Inquinanti:

  • Dominanza delle NMP: Le NMP hanno esibito i carichi corporei più elevati in tutti i biota, con valori da due a quattro ordini di grandezza superiori rispetto a PAH e PCB.
  • Specificità Tissutale: Le ostriche hanno accumulato le concentrazioni più elevate di tutti gli inquinanti rispetto al muscolo dei pesci (PAH ≤ 2,4x, PCB ≤ 19,2x, NMP ≤ 278x superiore). All'interno dei pesci, i tessuti epatici hanno mostrato costantemente carichi di contaminanti significativamente più alti rispetto al muscolo (ad esempio, i PCB erano 6x–42x più alti nel fegato; le NMP erano circa 29x–53x più alte nel fegato).
  • Variazione tra Specie: Il pesce own (spotted seatrout) ha mostrato un bioaccumulo di NMP significativamente più alto nel muscolo (13.063 µg/g DW) rispetto al pesce rosso (red drum) (43 µg/g DW).

• Attribuzione della Sorgente:

  • PAH: L'analisi dei rapporti diagnostici ha indicato un'origine mista per i PAH nella Baia di Galveston, con una dominanza petrogenica complessiva (57%) ma contributi pirogenici significativi (43%). I tessuti epatici di alcune specie hanno mostrato firme pirogeniche più elevate.
  • PCB: I PCB di tipo diossina, in particolare il PCB-126, erano prominenti nei tessuti dei pesci. Sono stati rilevati anche congeneri non di tipo diossina come il PCB-52 e il PCB-128, riflettendo gli input industriali legacy e i processi di degradazione microbica.

• Tendenze Storiche:

  • PAH e PCB: I livelli attuali di PAH e PCB rimangono entro i range precedentemente riportati, non mostrando alcun declino a lungo termine discernibile nonostante i divieti normativi sui PCB. I sedimenti continuano ad agire come un serbatoio, mantenendo la biodisponibilità.
  • NMP: A causa della mancanza di dati basati sulle concentrazioni precedenti al 2019, non è stato possibile eseguire un'analisi temporale diretta delle tendenze per le NMP. Tuttavia, lo studio stabilisce una linea di base che mostra come le NMP siano ubiquitarie, con concentrazioni nel muscolo dei pesci sei ordini di grandezza superiori rispetto alle acque superficiali.

• Esposizione Umana:

  • L'assunzione annuale umana di NMP tramite il consumo di pesce è stata calcolata a ≤ 443,90 mg NMP/kg di peso corporeo/anno per il pesce seatrout e ≤ 309,98 mg/kg/anno per le ostriche. Sebbene questi valori siano inferiori ad alcune stime globali dell'ingestione totale di microplastiche, rappresentano una via di esposizione quantificabile derivante dal consumo di pesce locale.

Significato e Rivendicazioni
Gli autori rivendicano che questo studio è il primo a riportare i carichi corporei di NMP nei pesci della Baia di Galveston utilizzando il metodo Py-GCMS/MS, dimostrando la sua efficacia per il monitoraggio ambientale sia delle nano- che delle microplastiche. La ricerca evidenzia che:

1. Le Ostriche come Sentinelle: Le ostriche fungono da bioindicatori altamente efficaci per tutte e tre le classi di inquinanti grazie alla loro natura di filtratori e al loro stile di vita sessile, accumulando carichi significativamente più alti rispetto al muscolo dei pesci teleostei.
2. Persistenza degli Inquinanti Legacy: Nonostante gli sforzi normativi, i livelli di PAH e PCB non sono diminuiti, sottolineando il ruolo dei sedimenti come serbatoi a lungo termine e la necessità di un monitoraggio continuo.
3. Minaccia Emergente: Lo studio quantifica l'entità della contaminazione da NMP, rivelando che le NMP sono l'inquinante dominante per massa nei biota studiati.
4. Avanzamento Metodologico: L'applicazione di Py-GCMS/MS con correzione lipidica fornisce un quadro robusto per il futuro monitoraggio delle NMP in matrici biologiche complesse.

L'articolo conclude che i futuri sforzi di monitoraggio devono dare priorità alle NMP insieme agli inquinanti legacy per informare pienamente le strategie di valutazione del rischio e di mitigazione.