Bioavailability of metals II Part Lidia Ceriani June 2016

Derivazione di un SQAbiodisponibile SQAbiodisponibile deve rispecchiare le condizioni di massima biodisponibilita’ = ACQUE SENSIBILI Cio’ anche nella nuova TG aggiornata… Es. SQAbio Ni = 4 µg/L Raccolta di dati chimici di tutte le acque Europee disponibili Determinazione regione/zona piu’ sensibile = Alpi Austriache Il 5° percentile di tutti gli HC5 stimati dal dataset austriaco  SQAbiodisponibile June 2016

Un approccio a step per valutare il pieno rispetto del SQAbiodisponibile (1) Ref. wca, 2014 June 2016

Un approccio a step per valutare il pieno rispetto del SQAbiodisponibile (2) Es. Valutazione indicativa del rispetto del Ni SQAbio, tramite approccio a step (1) FOREGS dataset – 794 samples, di cui 672 (85%) entro il dominio di applicabilita’ del Full NiBLM (pH 6.5-8.7, Ca 2.0-88 mg/L). Mappa di sensibilita’– distribuzione dei valori di HC5 stimati con il Full NiBLM June 2016

Solamente 16 campioni presentano [Ni]biodisponibile > SQAbio Un approccio a step per valutare il pieno rispetto del SQAbiodisponibile (3) Es. Valutazione indicativa del rispetto del Ni SQAbio, tramite approccio a step (2) Step 1 = la biodisponibilita’ non viene considerata  il 15% dei campioni supera il SQAbio Step 2 = 1) calcolo HC5 tramite i BLMs (i.e. PNECsito-specifiche ), 2) calcolo del BioF (SQAbio/HC5), 3) “normalizzazione” [Ni]disciolta misurata per relativa biodisponibilita’ (BioF x [Ni]disciolto)  Concentrazione Ni biodisponibile Solamente 16 campioni presentano [Ni]biodisponibile > SQAbio June 2016

User-friendly tools (Bio-Met, M-BAT, PNECpro)(1) Riproducono gli output dei BLMs, usando un minor numero di dati di input L’interfaccia usata dall’operatore e’ un foglio excel Risultati consistenti con quelli del FullBLM, ma meno accurati, e percio’ piu’ cautelativi La comprensione dell’ output e’ immediata June 2016

User-friendly tools (Bio-Met, M-BAT, PNECpro)(2) Entrambi basati su dati di ecotossicita’ cronica e sugli outputs dei Full BLMs per Cu, Ni e Zn Screening tool per il Piombo PNECsite = EQSreference + (1.2 x (DOCsite – DOCreference)) June 2016

User-friendly tools (Bio-Met, M-BAT, PNECpro)(3) - Basato su diversi dataset ecotossicologici - Differente approccio usato per normalizzare i dati ecotox - Diverso numero di BLMs Le predizioni sono piu’ cautelative rispetto a quelle di M-BAT e Bio-Met... June 2016 Ref. Peters et al. 2016

Data richiesti (1) I dati di input per Bio-Met, M-BAT: [Me] disciolto (media annua) pH (media annua) DOC (mediana annua) Calcio/Durezza (media annua) Misurati nello stesso campione ed allo stesso tempo! Attenzione a: LOD/LOQ ( ≤ 30% dello SQAbiodisponibile) Uso delle [Me] totali – sconsigliato, OK solo per un compliance assessment di tipo indicativo June 2016

Data richiesti (2) Dati mancanti DOC = Dissolved Organic Carbon, se manca possiamo stimarlo da: ferro disciolto Abs UV 25° percentile della [DOC] di uno stesso sito (uso di dati storici) pH e Ca2+ = uso delle medie/mediane da dati storici (sempre su scala spaziale piccola) Ca2+ = stima possibile anche dalla durezza (Ref. Peters et al. 2011) E’ sconsigliato calcolare le [Me] disciolto da quelle totali tramite l’uso di Kp  predizioni inaccurate June 2016

Data richiesti (3) Dati mancanti Censored data = valori < LOD Dimezzamento del LOD Rimozione del dato Uso del piu’ basso LOD nel dataset Uso del piu’ alto LOD nel dataset Concentrazione estrapolata da un determinato percentile sui restanti dati Usare la concentrazione misurata (<LOD) June 2016

Data richiesti (4) Le [BKG] Le concentrazioni di background (BKG) Abc = Ambient Background concentration Non esiste ancora un metodo universalmente accettato per la misurazione delle [BKG] Gli approcci ARA (Added Risk Approach , es. Zn) e TRA (Total risk Approach, es. Ni/Pb) Attualmente solo le ABC dello Zn possono essere immesse negli User-Friendly Tools Approccio a scaletta – Considerazione delle [BKG] nello Step 3 Nelle aree geologiche metallifere, e’ possibile che: BKGbiodisponibile > SQAbiodisponibile Questi dati devono essere trattati separatamente dal dataset rimanente Effettuare una valutazione locale June 2016

Interpretazione dei risultati (1) Celle colorate di rosso = RCR ([Me]bio/SQAbio) ≥ 1 POTENZIALE RISCHIO Flag rosso sulle celle = I parametrici chimico-fisici del campione in esame sono fuori dal dominio di applicabilita’ del modello… Il valore predetto NON e’ erroneo, ma il livello di incertezza associato e’ maggiore. June 2016

Interpretazione dei risultati (2) Dominio di applicabilita’? Range di pH e Ca2+ determinati dai parametri chimico-fisici usati nei test di tossicita’ su cui il FullBLM e’ stato costruito. Condizioni che gli organismi sono in grado di tollerare Bio-Met metal pH Ca (mg/L) Zn 5.5-8.5 5.0-160 Ni 6.5-8.7 3.8-88 Cu 6.0-8.5 3.1-93 M-BAT metal pH Ca (mg/L) Zn 6.0-8.0 3.0-160 Ni 6.5-8.7 2.0-88 Cu 6.0-8.5 3.1-93 Mn 5.5-8.5 1.0-200 June 2016

Performance dei tools vs. FullBLMs (1) Ref. wca 2014 June 2016

Performance dei tools vs. FullBLMs (2) Ref. wca 2014 Bio-Met = predizioni accurate e principalmente cautelative M-BAT = predizioni leggermente meno accurate e cautelative, ma comunque entro un fattore pari a 2 June 2016

Note generali MAC – dati di tossicita’ acuta = MAC-BLM disponibili in US Diversi criteri da WFD Acque marine = I relative BLMs sono ancora in fase di sviluppo Analisi di acque nelle vicinanze di scarichi fognari = usare sempre i valori upstream (< DOC, piu’ cautelativi) BLMs per la stima di Me-SQAbiodisponibili nei sediment (Di Toro et al. 2005) Per il biota…la strada e’ ancora un po’ piu’ lunga. June 2016

Materiale utile http://www.wca-environment.com/blog/italian-training-blms-and-bioavailability-metals http://www.wca-environment.com/blog/eqspae-2016 http://bio-met.net http://www.wfduk.org/resources/rivers-lakes-metal-bioavailability-assessment-tool-m-bat https://vimeo.com/125676240 http://www.metal-bioavailability.org/ http://bio-met.net/wp-content/uploads/FINAL-TECHNICAL-GUIDANCE-TO-IMPLEMENT-BIOAVAILABILITYNovember-20142.pdf Per informazioni, o domande: lidia.ceriani@wca-consulting.com June 2016

June 2016