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L'inquinamento globale dell’ambiente marino e d'acqua dolce causato dalla plastica è in continuo aumento con crescenti interrogativi sui potenziali effetti per il biota. I piccoli detriti plastici di dimensione inferiore ai 5 mm sono chiamati microplastiche. I frammenti di tali dimensioni derivati da pneumatici sono una forma comune di inquinamento da microplastica, risultando di particolare interesse in quanto rappresentano il secondo più abbondante inquinante microplastico nei nostri oceani. Quando i pneumatici si usurano sull'asfalto delle strade si formano minuscole particelle che si disperdono nell'ambiente, producendo un volume di mezzo milione di particelle in Europa ogni anno. Esse rappresentano una potenziale minaccia a causa della combinazione di tassi di emissione elevati (milioni di tonnellate all'anno) e dei loro additivi, come idrocarburi aromatici policiclici e metalli pesanti. Attualmente i dati disponibili riguardo al loro potenziale rischio per l’ambiente sono scarsi e i principali studi indagano principalmente i possibili effetti acuti. È stato dimostrato che i percolati derivati dalla plastica causano tossicità acuta in vari organismi acquatici tra cui il fitoplancton, copepodi e bivalvi.
Date queste premesse, lo scopo del seguente studio è di contribuire a colmare alcune delle lacune esistenti nella ricerca sulle microplastiche, indagando il possibile effetto cronico dei contaminanti chimici da esse rilasciate, su due organismi modello.
Per prendere in esame le possibili risposte da parte del biota acquatico esposto alla contaminazione da microplastica attraverso la colonna d’acqua, in collaborazione con l’istituto di ricerca francese (IFREMER) sono stati valutati gli effetti dei sottoprodotti di desorbimento dei frammenti di pneumatici sull'organismo modello Crassostrea gigas. C. gigas è stata esposta a 4 concentrazioni diverse di percolato di pneumatici (2 giorni per ciascuna concentrazione: 0 µg/mL, 1 µg/mL, 10 µg/mL e 100 µg/mL). I parametri biologici e fisico-chimici sono stati registrati ogni 3,5 ore per 8 giorni su 8 ostriche poste in camere singole. Questa procedura è stata replicata 3 volte, raccogliendo così dati individuali da 24 ostriche. Per ogni prova, una camera è stata lasciata vuota, rappresentando una camera di controllo. In questo lavoro, gli endpoint di tossicità sono stati studiati attraverso la risposta fisiologica dei bivalvi marini, utilizzando un sistema di misurazione ecofisiologico, indagando il tasso di filtrazione e di respirazione e l’efficienza di assimilazione.


Inoltre, è stata presa in considerazione un’esposizione tramite i sedimenti, utilizzando il pesce persico europeo (Perca fluviatilis) in collaborazione con l’Università di Goteborg, Svezia. L'esperimento è stato condotto esponendo i pesci a microplastiche di materiali diversi provenienti da prodotti di consumo (MPs) e pneumatici (CT) di auto, mescolati ad un sedimento grossolano. I possibili effetti sono stati poi studiati a due tempi sperimentali, dopo quattro e sette mesi. In particolare i pesci sono stati divisi in 12 acquari: 4 di essi contenevano tutti i polimeri, eccetto CT, miscelati con sedimenti (MPs); gli altri quattro contenevano tutti i materiali (MPs+CT); 4 contenevano solo sedimenti, fornendo così un controllo (sedimento senza MPs e senza CT). A seguito di tale esposizione, gli effetti tossici sono stati valutati a livello cromosomico tramite il Cytome assay, per valutare la presenza di cellule micronucleate rappresentative di possibili effetti clastogeni ed aneuploidogeni e altre anomalie morfologiche a carico del nucleo cellulare.
In conclusione, è stato rilevato un certo grado di tossicità a causa di un'esposizione ai percolati in C. gigas. In modo particolare, è stata misurata una riduzione del tasso di filtrazione e di respirazione, mentre non è stato rilevato un cambiamento significativo nel tasso di escrezione.
L'esposizione cronica di P. fluviatilis alle microplastiche non ha esercitato un danno cromosomico significativo in termini di cellule micronucleate e anomalie nucleari totali (Bleb, Bud, Notched, Lobed). Tuttavia, è stato rilevato un incremento statisticamente significativo di ponti nucleoplasmatici (NPB), indicativi della presenza di cromosomi dicentrici negli esemplari co-esposti a microplastiche e particelle di pneumatici per 7 mesi. Inoltre sono state osservate variazioni dei biomarcatori di citotossicità e differenze significative di cellule apoptotiche al tempo di esposizione maggiore a seguito dei trattamenti di sole microplastiche e co-esposizione di microplatiche e frammenti di pneumatici.
Sono necessarie ulteriori indagini per comprendere meglio i meccanismi di azione delle microplastiche, dei loro additivi e di contaminanti ambientali potenzialmente ad esse associati. Pertanto, questi risultati possono essere importanti per portare l'attenzione sull'effetto a lungo termine che le microplastiche possono avere sugli organismi acquatici, anche a causa del lento e costante rilascio di additivi chimici nell'acqua.


Global pollution of marine and freshwater environments caused by plastics has been increasingly detected and quantified and there are growing concerns about potential effects in biota. Tire particles are a common form of microplastic pollution and are of particular interest as they represent the second largest microplastic pollutant in the oceans. When the tires wear out on the asphalt of the roads, tiny particles are formed and disperse into the environment, producing half a million particles in Europe every year. They represent a potential stress factor due to the combination of high emission rates (millions of tonnes per year) and their additives, such as polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals. Their potential environmental risk is yet to be examined, as limited data is available from studies mainly investigating possible acute effects. Plastic leachates have been shown to cause acute toxicity to several aquatic organisms including phytoplankton, copepods and bivalves.
Against this background, the purpose of the following study was to fill some of the existing gaps in microplastic research by investigating the possible chronic effect of additives released by them on two model organisms within two scientific collaborations. The first set of experiments was carried out at The French Research Institute for the Exploitation of the Sea (IFREMER) in Brest and the second experimental part was performed in collaboration with the University of Gothenburg.
In order to examine the possible responses from aquatic biota exposed to plastic contamination through the water column, the effects of tire particle desorption by-products on the model organism, the oyster Crassostrea gigas, were evaluated. C. gigas was exposed to 4 different concentrations of tire leachate (2 days for each concentration: 0 µg/mL, 1 µg/mL, 10 µg/mL and 100 µg/mL). Biological and physico-chemical parameters were recorded every 3.5 hours for 8 days on 8 oysters in single rooms. This procedure has been replicated three times, thus collecting individual data from 24 oysters. For each test, one room was left empty, thus providing a control. In this work, toxic endpoints were studied through physiological response of marine bivalves, using an ecophysiological measurement system, investigating on clearance and respiration rate and on absorption efficiency.
In addition, sediment exposure was carried out on European perch (Perca fluviatilis). The experiment was conducted by exposing fish to microplastics (MPs) of different materials from consumer products and car tires (CT), mixed with coarse sediment. Then, possible effects were studied after four and seven months. In particular, the fish were divided into 12 tanks: 4 of them contained all the plastic polymers, except CT, mixed with sediments (MPs); the other four contained all the materials (MPs + CT); 4 contained only sediments, thus providing a control chamber (sediment without MPs). In this work, genotoxic effects were evaluated at chromosomal level through Cytome assay, to assess the presence of micronucleated cells and cells with morphological nuclear abnormalities.
In conclusion, a certain degree of toxicity was detected due to exposure to leachates in C. gigas. In particular, a reduction in filtration and respiration rate was measured, while no significant change in absorption efficiency was detected.
Chronic exposure of P. fluviatilis to microplastics did not exert significant chromosomal damage in terms of micronucleated cells and total nuclear abnormalities (Bleb, Bub, Notched, Lobed). However, a statistically significant increase in nucleoplasmic bridges (NPB) was found, indicative of the presence of dicentric chromosomes in specimens co-exposed to microplastics and car tires for 7 months. In addition, changes in cytotoxicity biomarkers and significant differences in apoptotic cells at the longest exposure time has been observed following treatment to microplastics and co-treatment of microplates and tire fragments.
Further investigation is needed to better understand the mechanisms of action of microplastics, their additives and potentially associated environmental contaminants. Therefore, these results can be important to bring attention to the long-term effect that microplastics can have on aquatic organisms, also due to the slow and constant release of chemical additives into the water.