Ecotossicologia: concetti chiave

Corso di Ecologia

• Il corso è tenuto dal Prof. Antonio Calisi presso il Dipartimento di Scienze e Innovazione Tecnologica dell'Università del Piemonte Orientale.
• L'indirizzo email del professore è [email protected]
• Il corso di laurea è in Scienze Biologiche.

Cenni di Ecotossicologia

• L'ecotossicologia è lo studio degli effetti tossici di agenti chimici e fisici su organismi viventi, popolazioni e comunità all'interno di ecosistemi definiti.
• Comprende lo studio delle modalità di diffusione di questi agenti e delle loro interazioni con l'ambiente.
• L'ecotossicologia è una scienza interdisciplinare che si basa sulla tossicologia classica, sulla chimica ambientale e sull'ecologia.
• Cerca di tutelare l'intero ecosistema e non solo componenti isolati.

Ecotossicologia: tossicologia ambientale

• La tossicologia ambientale considera non solo le sostanze tossiche ma anche quelle che alterano squilibri trofici e la composizione degli ecosistemi
• Gli scambi di materia ed energia all'interno dei sistemi sono importanti per comprendere la tossicologia ambientale
• La tossicologia ambientale studia gli effetti delle sostanze tossiche sugli ecosistemi.

Ecotossicologia (approfondimento)

• L'ecotossicologia è lo studio degli effetti delle sostanze tossiche sugli ecosistemi.
• Individua i processi chiave che regolano gli ecosistemi.
• Coinvolge discipline come: ecologia, fisiologia, genetica, biologia molecolare e chimica.
• Fornisce strumenti per la valutazione del danno causato da sostanze tossiche.
• Individua le proprietà e il destino delle sostanze tossiche.

Ecotossicologia (Scopi)

• Identificazione e catalogazione delle sostanze inquinanti.
• Monitoraggio e previsione della distribuzione degli inquinanti.
• Valutazione degli effetti degli inquinanti sulle componenti biotiche.
• Individuazione di procedure per il risanamento e la gestione dell'ambiente.
• Fornire supporto al mondo legale e giurisdizionale.
• Sviluppare principi empirici e teorici per comprender il comportamento e gli effetti delle sostanze chimiche.

Ecotossicologia (Campi di applicazione)

• Studiare le fonti di inquinamento (es. produzione, emissioni).
• Analizzare la diffusione e il destino delle sostanze nell'ambiente (es. trasporto, dispersione).
• Valutare gli effetti delle sostanze su diversi livelli biologici (individuo, popolazione, ecosistema).

Ecotossicologia (Concetto di tossicità)

• La tossicità indica la compromissione di una o più funzioni in un sistema biologico (sopravvivenza, crescita, motilità, ecc.).
• Affinchè l’effetto tossico si manifesti, la sostanza deve raggiungere il sito d’azione ad una certa concentrazione e per un tempo ben determinati.

Ecotossicologia (Modalità di assorbimento)

• Assorbimento attraverso apparato gastrointestinale, respiratorio, tegumento;
• Dipende da proprietà chimiche della sostanza (lipofilicità, piccole dimensioni);
• La barriera lipidica consente il passaggio delle sostanze.

Ecotossicologia (Principali comparti di esposizione)

• Vertebrati terrestri: apparato gastrointestinale, pelle
• Invertebrati terrestri: pelle, superficie corporea, apparato respiratorio
• Pesci: apparato gastrointestinale, branchie
• Anfibi: apparato gastrointestinale, pelle, apparato respiratorio
• Invertebrati acquatici: apparato gastrointestinale, superficie respiratorie
• Piante: foglie, steli, radici

Ecotossicologia (Distribuzione)

• La sostanza tossica viene trasportata attraverso il sangue o l’emolinfa,
• I composti idrosolubili vengono trasportati nella parte acquosa del sangue.
• I composti lipofili si legano a lipoproteine e alle membrane delle cellule.
• La velocità di distribuzione dipende dalla via di trasporto e dai flussi nei tessuti.

Ecotossicologia (Accumulo)

• Accumulo in tessuti adiposo, scheletro, o strutture calcaree.
• Dipende dalle caratteristiche fisico-chimiche della sostanza e dalle capacita’ di accumulo dell’organismo.

Ecotossicologia (Metabolismo)

• Gli organismi possono modificare le sostanze tossiche attraverso processi biochimici.
• Tale processo è definito biotrasformazione, e interessa i contaminanti chimici organici lipofili.

Ecotossicologia (Escrezione)

• Le vie di escrezione includono bile e urina.

Ecotossicologia (Bioconcentrazione)

• Fenomeno di arricchimento di sostanze attraverso le superfici respiratorie.
• Prevalentemente interessano gli organismi acquatici.
• Dipende dalla lipofilicità della sostanza.

Ecotossicologia (Bioaccumulo)

• Accumulo di una sostanza negli organismi viventi attraverso varie vie (es. respirazione, ingestione).
• Negli animali terrestri l’arricchimento avviene prevalentemente attraverso la via alimentare.

Ecotossicologia (Biomagnificazione)

• L’incremento della concentrazione di inquinanti attraverso le reti trofiche.
• La concentrazione aumenta di livello in livello nella catena alimentare.

Ecotossicologia (Effetti sugli organismi)

• L’entità degli effetti tossici dipende dalla natura della sostanza tossica, dall'efficienza dei meccanismi di detossificazione e riparazione dell'organismo, e dall'intensità dello stress chimico.

Ecotossicologia (Soglie di tossicità)

• Dose o concentrazione sotto la quale non si evidenzia un danno misurabile in un tempo prestabilito.
• NOEL: livello più alto di concentrazione senza effetti osservati.
• LOEL: livello più basso di concentrazione con effetti osservati.

Ecotossicologia (Test di tossicità)

• Distinzione tra effetto e risposta.
• Classificazione dei test di tossicità in acuti e cronici.
• Parametri come LD50, LC50, EC50, e LT50 usati per definire la tossicità di una sostanza in relazione al tempo di esposizione.

Biomonitoraggio

• Valutazione dello stato di salute dell'ecosistema
• Utilizza organismi viven come indicatori di contaminanti chimici.
• I test Biologici sono complementari agli analisi chimiche
• Il Biomonitoraggio fornisce informazioni sui livelli di inquinamento attuali e passati su diverse aree geografiche.

Biomonitoraggio (Organismi bioindicatori)

• Organismi che accumulano sostanze chimiche e le cui risposte biochimiche, fisiologiche o comportamentali sono influenzate dall'esposizione ai contaminanti.
• Mitili e molluschi bivalvi
• Certi pesci come il Mullus barbatus
• Anellidi Oligocheti
• Diverse specie di insetti, anfibi, uccelli, e così via.

Biomonitoraggio (Biomarker)

• Biomarker genetici, cellulari, fisiologici e comportamentali.
• Si concentra sulle risposte precoci a uno stress per evitare conseguenze negative.
• Valutazioni integrative e specifiche.

Biomonitoraggio (Test)

• Test disponibili per l'acqua dolce e l'acqua marina
• Include saggi tossicologici, test di laboratorio su campioni di terreno, e metodi per aree estese
• Permette di identificare i punti finali ecologici.

Biomonitoraggio (Ecotossicologia)

• L’ecotossicologia è una scienza multidisciplinare che si occupa degli effetti tossici di agenti chimici e fisici su ecosistemi.

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