THE ROLE OF PLASTICS AS CARRIER OF ENVIRONMENTAL POLLUTANTS: AN INTEGRATED APPROACH TO ASSESS TOXICITY ON AQUATIC AND TERRESTRIAL SPECIES.

The uniqueness of plastic is given by its several advantages, including low cost, lightweight, flexibility and resistance. These properties exponentially increased the global demand for plastic in the last 70 years, turning this revolutionary material into a global environmental threat. Indeed, the mismanagement of plastic waste, most of which is still sent to landfills or directly littered in the environment by human improper behaviour, is becoming a serious threat for ecosystems. The effects of plastic dispersal in the environment potentially increase when considering the fragments of smaller dimension, which derive from the degradation of macroplastics or are intentionally produced for industrial applications. A lower dimension may therefore enhance the plastic fragment capacity to accumulate at tissue level, but also to act as vector for chemical contaminants. The project was aimed at evaluating the environmental impact due to the presence of micro- and nanoplastics, exposing aquatic and terrestrial species and observing the potential adverse effects using multi-tiered approaches. Several laboratory experiments were conducted using both freshwater model species, the vertebrate Danio rerio and the invertebrate Dreissena polymorpha, and, for the first time, the terrestrial model Bombyx mori. Moreover, the role of plastics as carrier of environmental contaminants was investigated on zebrafish larvae. All organisms showed the accumulation of plastics and their infiltration in different tissues. The biochemical analyses highlighted only slight effects of micro- and nanoplastic exposures, while more relevant results emerged from behavioural tests, which deserve further studies. Furthermore, the effects at individual level, combined with proteomic analyses, pointed out a shift in the toxicity of plastics and chemical contaminants when co- administered, suggesting a more complicated relationship then an additive or synergistic effect. Finally, the study paves the way for the use of B. mori larva as model organism for the evaluation of the effects of plastic particles on terrestrial ecosystems, which are still largely unknown.

La plastica è un materiale unico per i suoi numerosi vantaggi, tra cui l’essere economico, versatile, leggero, flessibile e resistente. Sono proprio queste indubbie qualità ad aver fatto crescere esponenzialmente la produzione dei polimeri plastici negli ultimi 70 anni, dando vita parallelamente ad una nuova minaccia ambientale, causata soprattutto dalla inadeguata gestione dei rifiuti plastici, la cui maggior parte viene tutt’ora abbandonata in discarica, se non rilasciata direttamente in ambiente. I rischi della dispersione della plastica negli ecosistemi aumentano quando si fa riferimento ai frammenti di minor dimensione, sia derivanti dalla degradazione di macroplastiche sia appositamente prodotti per applicazioni industriali. Infatti, una ridotta dimensione può aumentare la capacità dei frammenti plastici di accumularsi a livello dei tessuti degli organismi, ma anche di agire da vettori di contaminanti chimici. Lo scopo del progetto è stato valutare l’impatto ambientale dovuto alla presenza delle micro- e delle nanoplastiche, attraverso l’esposizione di specie acquatiche e terrestri e l’osservazione dei potenziali effetti ai diversi livelli dell’organizzazione biologica. Sono stati condotti diversi esperimenti di laboratorio utilizzando sia specie modello d’acqua dolce, Danio rerio e Dreissena polymorpha, che, per la prima volta, un modello terrestre, il baco da seta Bombyx mori. È stato inoltre approfondito il ruolo delle plastiche come carrier di contaminanti ambientali. In tutti gli organismi è stato dimostrato l’accumulo delle plastiche e la conseguente infiltrazione nei diversi tessuti. Le analisi biochimiche hanno evidenziato lievi effetti dell’esposizione a micro- e nanoplastiche, mentre risultati più rilevanti e da approfondire sono emersi dai test comportamentali. Gli effetti a livello individuale, uniti alle analisi di proteomica, hanno inoltre indicato un cambiamento della tossicità di plastiche e contaminanti chimici quando amministrati in combinazione, invece che singolarmente, suggerendo una relazione ben più complicata che un semplice effetto additivo o sinergico. Lo studio ha infine aperto le porte all’utilizzo delle larve di B. mori come organismo modello per la valutazione degli effetti dei frammenti di plastica su organismi terrestri, ancora ampiamente sconosciuti.