STIMA DEL RISCHIO ECOTOSSICOLOGICO DA PRODOTTI FITOSANITARI PER ECOSISTEMI TERRESTRI Mattia Meli...

STIMA DEL RISCHIO ECOTOSSICOLOGICO STIMA DEL RISCHIO ECOTOSSICOLOGICO DA PRODOTTI FITOSANITARI PER DA PRODOTTI FITOSANITARI PER

ECOSISTEMI TERRESTRIECOSISTEMI TERRESTRI

Mattia MeliMattia Meli

Università degli Studi di Milano – Università degli Studi di Milano – BicoccaBicocca

MUSEO DI MAGGIO 2009MUSEO DI MAGGIO 2009

Mattia Meli - Stima del rischio ecotossicologico da prodotti fitosanitari per ecosistemi terrestri

ECOTOSSICOLOGIA: La necessità ECOTOSSICOLOGIA: La necessità storica di una nuova disciplinastorica di una nuova disciplina

Anni ’40-50:Dal “paradigma della diluizione”

(il problema dell’inquinamento non esiste in quanto una sostanza emessa nell’ambiente si

diluisce rapidamente)al “paradigma della ritorsione”

(boomerang paradigm: ogni azione dell’uomo può avere delle conseguenze indesiderabili)

ECOTOSSICOLOGIA: ECOTOSSICOLOGIA: definizionedefinizione

L’ecotossicologia riguarda gli effetti tossici degli agenti chimici e fisici sugli organismi viventi, in

particolare su popolazioni e comunità all’interno di definiti ecosistemi; essa comprende anche lo

studio delle modalità di diffusione di questi agenti e le loro interazioni con l’ambiente

Butler, 1978 Definizione proposta dallo SCOPE (Scientific Committee on Problems of the Environment)


I PROBLEMI LEGATI ALL’USO DI I PROBLEMI LEGATI ALL’USO DI PRODOTTI FITOSANITARIPRODOTTI FITOSANITARI



PROCEDURA DI STIMA DEL PROCEDURA DI STIMA DEL RISCHIO ECOTOSSICOLOGICORISCHIO ECOTOSSICOLOGICO

• capacità di prevedere le conseguenze sulle comunità biologiche naturali molto scarsa: non tengono conto dei meccanismi omeostatici e delle interazioni tra componenti biotiche e abiotiche che regolano gli ecosistemi naturali • gli organismi non target non vengono esposti solamente ad una sostanza nociva, ma generalmente a una miscela di tossici e a stress diversi oltre quello da pesticidi

Queste procedure rappresentano lo strumento fondamentale per rispondere alle esigenze delle

normative per il controllo delle sostanze chimiche, ma hanno dei limiti:


MASSIMO LIVELLO DI REALISMO ECOLOGICO SOLO CON STUDI DI CAMPO

FINALITA’ DEL PROGETTOFINALITA’ DEL PROGETTO

i principi attivi contenuti nei prodotti fitosanitari hanno un effetto tossico non solo sugli organismi bersaglio

del trattamento


monitoraggio della comunità edafica

ORGANISMI SELEZIONATIORGANISMI SELEZIONATI

Sono attivi pre-decompositori del detrito organicoPartecipano alla strutturazione del suoloSono indicatori della qualità del suolo: indice QBS-ar

MICROARTROPODIMICROARTROPODI

In particolare

ACARIACARI COLLEMBOLICOLLEMBOLI


ATTIVITA’ PREVISTEATTIVITA’ PREVISTE

Identificazione del vigneto sperimentaleRaccolta delle informazioni su: trattamenti effettuati, parametri meteoclimatici e caratteristiche del suolo CampionamentiConta e classificazione degli organismi campionati


PRINCIPI ATTIVIPRINCIPI ATTIVI

Tra i principi attivi applicati sul vigneto in esame, quelli più tossici per gli organismi oggetto del presente studio sono i due insetticidi:

thiamethoxam (neonicotinoide) chlorpyrifos (organofosforico)

Pertanto i campionamenti sono stati pianificati in base alle date di applicazione di questi composti


PRE-APPLICAZIONE (23-24 giugno

2008)

POST-THIAMETHOXAM

(15-17 luglio 2008)

APPLICAZIONE CHLORPYRIFOS POST-

CHLORPYRIFOS (28-30 luglio

2008)

POST-APPLICAZIONE II (15-16 settembre

2008)

POST-APPLICAZIONE III (previsto a inizio dicembre 2008)

INIZIO PRIMAVERA DELL’ANNO

SUCCESSIVO (previsto a marzo 2009)

UN ANNO DOPO L’INIZIO DEL PROGETTO (previsto a

maggio/giugno 2009)

RECOVERY?


APPLICAZIONE THIAMETHOXAM

Pinot Grigio Prosecco

Meolo river

DN

V

10 m

4 m


Per ragioni di tempo sono stati presi in considerazione soltanto i campioni di artropodi relativi a: situazione di pre-applicazione di insetticidi

(23/24 giugno)

situazione di post-applicazione post-thiamethoxam 15 luglio post-chlorpyrifos 29 luglio

fase transitoria tra una situazione di stress determinato dall’applicazione di pesticidi durante l’estate e la eventuale fase di recovery (16 settembre)


FASI DEL LAVOROFASI DEL LAVORO

1. Valutazione teorica del rischio ecotossicologico

2. Lavoro di campo e di laboratorio per la caratterizzazione della comunità ipogea: campionamento, estrazione e conservazione dei campioni, conta e classificazione degli organismi

3. Elaborazione dei dati e confronto tra stima teorica del rischio e risultati dello studio di campo


1.1. STIMA DEL RISCHIO TEORICOSTIMA DEL RISCHIO TEORICO

Principio attivo

Rata applicazione

(g/ha)

Crop interception

(%)

Crop interception

(g/ha)

Ricaduta al suolo (g/ha)

Concentrazione diluita in

(g/m3)

Esposizione al tempo 0 (C0) (μg/kg

suolo)thiamethoxa

m50 85 42,5 7,5 0,0075 5

chlorpyrifos 450 85 382,5 67,5 0,0675 45

Principio attivo

Rata applicazione (g/ha)

Crop intercepti

on (%)

Crop interception (g/ha)


Concentr. diluita in (g/m3)

Esposizione al tempo 0 nel campo

(μg/kg suolo)

Esposizione al tempo 0 (C0) a 4 m

(μg/kg suolo)

thiamethoxam

50 70 35 15 0,015 10 0,25

chlorpyrifos 450 70 315 135 0,135 90 2,25

Principio attivo

Rata applicazione (g/ha)

Crop intercepti

on (%)

Crop interception (g/ha)


Concentr. diluita in (g/m3)

Esposizione al tempo 0 nel campo

(μg/kg suolo)

Esposizione al tempo 0 (C0) a 10m

(μg/kg suolo)

thiamethoxam

50 70 35 15 0,015 10 0,05

chlorpyrifos 450 70 315 135 0,135 90 0,45

SITO V

SITO D

SITO N

Caratterizzazione dell’esposizione:



Principio attivo

Organismo Taxon Endpoint ValoreR.A.

saggio (kg/ha)

Tempo (d)LC50

corrispondente

chlorpyrifos

Folsomiacandida

Collembola (isotomidae)

LC50 (mg/kg)

0,28 28

Folsomiacandida

Collembola (isotomidae)

LC50 (mg/kg)

0,24 35

Typhlodromus

pyri

Acari (mesostigmata

)LR50 (g/ha) 1986

1,32 mg/kg suolo

thiamethoxam

Typhlodromus

pyri(protoninfa)

Acari (mesostigmata

)% effetto 100 0,2

Caratterizzazione degli effetti:



Sito

LC50 F. candida(mg/kg suolo)

PEC chlorpyrifos

(mg/kg suolo)

TER

V 0,26 4,5 E-02 6

D 0,26 2,25 E-03 116

N 0,26 4,5 E-04 578

SitoLC50 T. pyri

(mg/kg suolo)

PEC chlorpyrifos

(mg/kg suolo)

TER

V 1,32 4,5 E-02 29

D 1,32 2,25 E-03 587

N 1,32 4,5 E-04 2933

Folsomia candida

Typhlodromus pyri

Calcolo del TER per il chlorpyrifos:

50LCToxicityTER

Exposure PEC


SCHEMA DI SCHEMA DI CLASSIFICAZIONE CLASSIFICAZIONE

DEGLI ARTROPODIDEGLI ARTROPODI

Subphylum

ClasseInfraclas

seOrdine Sottordine Famiglia

CrustaceaMalacostrac

aIsopoda

Chelicerata

ArachnidaPseudoscorpioni

daChelicerat

aArachnida Araneae

Chelicerata

Arachnida Acari Astigmata

Chelicerata

Arachnida Acari Prostigmata

Chelicerata

Arachnida Acari Cryptostigmata

Chelicerata

Arachnida Acari Mesostigmata

Hexapoda Insecta HemipteraHexapoda Insecta OrthopteraHexapoda Insecta PsocopteraHexapoda Insecta ColeopteraHexapoda Insecta HymenopteraHexapoda Insecta Hymenoptera FormicidaeHexapoda Insecta DipteraHexapoda Entognatha ProturaHexapoda Entognatha DipluraHexapoda Entognatha Collembola Poduromorpha Poduridae

Hexapoda Entognatha Collembola PoduromorphaHypogastrurida

eHexapoda Entognatha Collembola Poduromorpha OnychiuridaeHexapoda Entognatha Collembola Poduromorpha Tullbergiidae

Hexapoda Entognatha CollembolaEntomobryomorph

aIsotomidae


aTomoceridae


aOncopoduridae


aEntomobryidae

Hexapoda Entognatha Collembola Symphypleona ArrhopalitidaeHexapoda Entognatha Collembola Symphypleona BourletiellidaeHexapoda Entognatha Collembola Symphypleona DicyrtomidaeHexapoda Entognatha Collembola Symphypleona KatiannidaeHexapoda Entognatha Collembola Symphypleona SminthuridaeHexapoda Entognatha Collembola Symphypleona SminthurididaeHexapoda Entognatha Collembola Neelipleona Neelidae

Myriapoda DiplopodaMyriapoda ChilopodaMyriapoda PauropodaMyriapoda Symphyla

2.2. CARATTERIZZAZIONE CARATTERIZZAZIONE DELLA COMUNITA’DELLA COMUNITA’

2.2. CARATTERIZZAZIONE DELLA CARATTERIZZAZIONE DELLA COMUNITA’COMUNITA’


3.3. ELABORAZIONE DEI DATIELABORAZIONE DEI DATI

Indice acari/collemboli


Osservazione F1 Osservazione F2

T 12,197 C_t 4,074

U 3,907 C_c 3,820

Prostigmata 2,355 Tullbergiidae 2,182

MA 0,398 U 1,764

Sminthuridae 0,261Hypogastrurida

e0,819

Mesostigmata 0,071 Onychiuridae 0,629

Astigmata -0,245 Prostigmata 0,521

FA -0,343 T 0,398

Isotomidae -0,556 Mesostigmata 0,370

Cryptostigmata

-0,848Cryptostigmat

a0,107

Katiannidae -1,058 Neelidae -0,008

Onychiuridae -1,150 NA -0,248

NA -1,256 Isotomidae -0,948

Tullbergiidae -1,376 Entomobryidae -0,949

Entomobryidae -1,497 Astigmata -1,176

Sminthurididae -1,520 FA -1,261

C_t -1,592 Sminthurididae -1,510

C_c -1,868 MA -2,453

Hypogastruridae

-2,826 Katiannidae -3,060

Neelidae -3,053 Sminthuridae -3,071

PCA: campioni singoli, valori di temperatura, umidità e concentrazioni di insetticidi,

normalizzati al valore massimo

Analisi multivariata


Osservazione F1 Osservazione F2

V1giu 7,690 V1set 4,061

N2giu 3,531 V2set 3,653

D2set 1,839 N2set 2,173

N2set 1,480 V1lug2 2,052

D1set 0,973 V2lug2 1,870

N2lug1 0,940 V1lug1 1,430

V1set 0,524 D1set 1,313

D2lug1 0,514 V1giu 0,980

N2lug2 0,421 V2lug1 0,784

V2set 0,247 N1set 0,760

N1lug1 0,170 D2set 0,151

D1giu -0,237 V2giu -0,107

V2lug1 -0,438 D1lug2 -0,497

N1set -0,492 N1lug2 -0,890

D2lug2 -0,668 D1lug1 -0,950

V1lug1 -0,992 N1lug1 -1,211

N1giu -1,214 D2lug2 -1,284

V2giu -1,244 D1giu -1,362

D2giu -1,755 N1giu -1,371

V1lug2 -1,758 D2lug1 -1,495

N1lug2 -2,226 D2giu -1,858

D1lug2 -2,260 N2lug2 -2,130

V2lug2 -2,362 N2lug1 -2,411

D1lug1 -2,682 N2giu -3,662

PCA sulla matrice trasposta: le variabili sono costituite da date e siti di campionamento

Analisi multivariata


Confronto tra stima del rischio teorico e risultati dell’analisi in campo



CONCLUSIONICONCLUSIONI

Le analisi effettuate costituiscono solo una parte del monitoraggio completo, e sarà pertanto possibile trarre delle conclusioni

solamente quando saranno disponibili tutti i dati; è tuttavia possibile avanzare delle

ipotesi preliminari e fare alcune considerazioni utili per la prosecuzione del

lavoro di indagine.


CONCLUSIONICONCLUSIONI

1. All’interno del vigneto la presenza di insetticidi nel suolo prevale sui parametri fisici come fattore di disturbo per la comunità.

2. Nelle PCA i campioni maggiormente sottoposti a stress sia di tipo chimico che fisico, sono correlati alla presenza di organismi che vivono in profondità.

3. I risultati della stima teorica del rischio sono sostanzialmente in accordo con quelli, seppur parziali, dello studio di campo.

4. Si ipotizza che il recovery della comunità sia più veloce al di fuori del campo.


GRAZIE PER L’ATTENZIONEGRAZIE PER L’ATTENZIONE

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