Negli ultimi 25 anni, la BCAA ha sostenuto molti progetti di ricerca in Antartide e stimolato numerosi studi nel campo della chimica analitica e e della chimica ambientale, affrontando le problematiche relative all’analisi di matrici polari a livello di ultratracce. Questa attività è qui brevemente illustrata richiamando alcuni lavori di ricerca rappresentativi. Per una rassegna completa degli studi relativi alla BCAA, si può consultare la lista delle pubblicazioni.

Biomonitoraggio retrospettivo della contaminazione chimica in un ambiente marino costiero

Gli organismi marini possono accumulare inquinanti dall’ambiente circostante e l’analisi dei loro tessuti può quindi fornire informazioni sulla contaminazione chimica dell’ambiente in cui vivono.

In questo studio, ottanta esemplari del mollusco bivalve Adamussium colbecki, una specie chiave per il biomonitoraggio dell’inquinamento negli ecosistemi antartici, sono stati analizzati per quantificare gli elementi in tracce e gli inquinanti organici persistenti, inclusi i policlorobifenili (PCB), i naftaleni policlorurati (PCN) e gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA). I campioni, conservati nella BCAA dal 1996 al 2009, sono stati analizzati contemporaneamente nel 2014-15, utilizzando le più recenti procedure analitiche e tecniche strumentali che non erano ancora disponibili al momento del campionamento.

È stato trovato che le concentrazioni dei metalli non sono influenzate da contributi antropici, evidenziando un accumulo naturale con l’età dell’organismo. Analogamente, non si è evidenziato alcun andamento temporale per PCN, PCB e IPA. Tuttavia, i campioni raccolti durante l’estate 1997-98 hanno mostrato concentrazioni maggiori di PCB e IPA che potrebbero essere dovute ad una fonte locale di contaminazione antropica.

Riferimento: Grotti, M., Pizzini, S. et al., Chemosphere 165 (2016) 418. Link

Presenza naturale di specie di arsenico negli organismi marini in zone costiere

L’arsenico è importante sia dal punto di vista tossicologico che ambientale e, come altri elementi in tracce, il suo comportamento è fortemente dipendente dalle proprietà fisiche e chimiche, dalla tossicità, dalla mobilità e dalla biotrasformazione delle singole specie di arsenico. Gli ecosistemi antartici offrono l’opportunità unica di indagare i processi naturali di accumulo e trasformazione dell’arsenico, perché le catene alimentari sono relativamente semplici e la contaminazione da fonti antropiche è trascurabile.

In questo lavoro, i tessuti di una serie di organismi marini (alghe, molluschi, stelle marine, ricci e vermi di mare, pesci), raccolti da siti costieri antartici e conservati nella BCAA dal 1997 al 2004, sono stati analizzati per quantificare i composti di arsenico e confrontare i risultati con quelli di studi simili in acque temperate e tropicali.

È stato trovato che i composti principali sono l’arsenobetaina e gli arsenozuccheri, e che il loro rapporto dipende dalla posizione dell’organismo nella catena alimentare e, per alcune specie, dal tipo di tessuto analizzato. Sono stati trovati anche diversi composti minori, con concentrazioni significativamente inferiori nel muscolo rispetto agli altri tessuti. Il trasferimento dell’arsenico lungo la catena alimentare marina antartica e la sua speciazione sono risultati simili a quelli riscontrati in organismi simili da altri ecosistemi marini, supportando l’idea che gli alti livelli di arsenico che si riscontrano nei campioni marini è un fenomeno naturale.

Riferimento: Grotti, M. et al., Environ. Chem. 7 (2010) 207. Link

Fonti naturali e antropiche di piombo atmosferico negli ultimi cinquant'anni

Il piombo è un elemento tossico che può essere trasportato a lunghe distanze dalla circolazione atmosferica, raggiungendo così le regioni più isolate della Terra, come l’Antartide. Qui si accumula nella neve per deposizione secca e umida, e la sua determinazione in campioni datati di neve può perciò fornire informazioni sui cambiamenti nel tempo della presenza di piombo in atmosfera. Inoltre, la misurazione precisa della sua composizione isotopica permette di identificare le sorgenti naturali e antropiche e di tracciarne le possibili vie di trasporto.

In questo lavoro, è stata ottenuta una serie di dati di concentrazione di piombo e dei suoi rapporti isotopici mediante l’analisi di 109 campioni di nevato raccolti sul plateau antartico orientale, corrispondenti al periodo 1971-2017.

È stato trovato che le variazioni temporali della composizione isotopica del piombo dal 1970 alla metà degli anni ‘90 riflettono i cambiamenti nel consumo di benzina con piombo nell’emisfero meridionale, mentre il successivo aumento dei rapporti isotopici può essere attribuito a uno spostamento verso la marcatura isotopica naturale, in accordo con la concomitante diminuzione della concentrazione totale di piombo. Di conseguenza, il contributo del piombo antropogenico è diminuito dal 61 ± 3% nel 1980-1990 al 49 ± 10% nel 2010-2017. Inoltre, i rapporti misurati hanno suggerito che l’Australia è stata una fonte significativa di piombo antropogenico in Antartide, anche in tempi recenti.

Riferimento: Bertinetti, S. et al., Chemosphere 255 (2020) 126858. Link