Uno studio della Duke University mostra che gli oligoelementi nelle ossa dell'orecchio di un pesce possono essere utilizzati per identificare e tracciare la contaminazione da cenere di carbone nelle acque in cui viveva.

"Le strutture calcificate - o otoliti - trovate nell'orecchio interno di un pesce sono note per memorizzare molte informazioni sulla storia della vita, comprese le registrazioni chimiche e fisiche dell'età del pesce, habitat natale e modelli migratori, "ha detto Jessica Brandt, autore principale dell'articolo e un dottorato di ricerca nel 2018 diplomato alla Nicholas School of the Environment di Duke. "Abbiamo dimostrato che gli otoliti catturano anche le firme dei contaminanti che hanno colpito gli ecosistemi dei pesci".

Brant e il suo team hanno scoperto che i rapporti degli isotopi di stronzio negli otoliti dei pesci di due laghi della Carolina del Nord, entrambi i quali avevano ricevuto effluenti da bacini di cenere di carbone nelle centrali elettriche vicine, corrispondevano ai rapporti degli isotopi di stronzio nei campioni raccolti dai sedimenti sul fondo del laghi.

"Questo mostra che gli otoliti possono essere usati come traccianti biogenici per valutare il potenziale impatto ecologico dei flussi di rifiuti di cenere di carbone nelle acque colpite, "disse Brandt, che ora è un ricercatore post-dottorato presso l'U.S. Geological Survey. "Mentre lo stronzio si comporta in modo diverso dagli elementi tossici negli effluenti delle ceneri di carbone, ci aiuta a collegare livelli elevati di quegli elementi alla fonte di contaminazione".

Lo stronzio è un oligoelemento presente in natura nel carbone che mantiene rapporti isotopici unici anche dopo che il carbone è stato bruciato e la cenere di carbone entra in contatto con un ambiente acquatico.

Studi precedenti hanno utilizzato rapporti isotopici di stronzio per monitorare gli impatti delle ceneri di carbone sulla qualità dell'acqua, "ma questa è la prima volta che siamo stati in grado di dimostrare che possono essere usati anche come impronte digitali per tracciare gli impatti della cenere di carbone negli organismi viventi, " disse Avner Vengosh, professore di geochimica e qualità dell'acqua alla Duke's Nicholas School, chi è coautore dello studio.

"Questo dimostra sicuramente che lo stronzio nel pesce deve provenire dalla contaminazione da cenere di carbone, " ha detto Vengosh.

Il team di Duke ha pubblicato i risultati della revisione paritaria il 21 novembre sulla rivista Lettere di scienze e tecnologie ambientali .

I ricercatori hanno raccolto campioni di acqua di superficie e di acqua interstiziale a base di sedimenti da due laghi della Carolina del Nord, Mayo Lake e Sutton Lake, che sono stati storicamente sequestrati per fornire acqua di raffreddamento alle centrali elettriche vicine e per ricevere i loro effluenti. Sutton Lake è stato il sito di una grande perdita di cenere di carbone nell'adiacente fiume Cape Fear dopo che l'uragano Florence ha causato inondazioni questo autunno.

I ricercatori hanno anche raccolto campioni di acque superficiali e interstiziali da due siti situati a monte dei laghi, e da altri due laghi, il lago Tillery e il lago Waccamaw, che non sono associati ai flussi di rifiuti di cenere di carbone. I campioni sono stati poi analizzati in laboratorio, insieme agli otoliti di persico trota di ciascuno dei laghi.

"I rapporti isotopici di stronzio negli otoliti di persico trota si sovrapponevano ai rapporti nelle corrispondenti acque porose dei sedimenti in tutti i laghi e bacini idrici, che è una prova convincente che gli otoliti possono fungere da traccianti biogeni degli effluenti di ceneri di carbone, " disse Riccardo Di Giulio, la Sally Kleberg Professore di Tossicologia Ambientale alla Duke, che ha co-autore dello studio.

I rapporti isotopici di stronzio nei campioni di acque superficiali dei laghi non sempre corrispondevano a quelli negli otoliti di pesce e nei campioni di acqua interstiziale, Di Giulio ha spiegato, ma questo potrebbe essere dovuto al fatto che i rapporti delle acque superficiali sono più variabili nel tempo.

"I risultati di questo studio dimostrano che gli studi sugli otoliti possono aggiungere ai nostri sforzi di ricerca esistenti, " ha detto Brandt. "I traccianti di isotopi di stronzio a base d'acqua ci danno solo informazioni sugli impatti delle ceneri di carbone in un particolare momento, ma poiché gli otoliti crescono continuamente durante la vita di un pesce, potremmo utilizzare analisi di serie temporali di otoliti per determinare i tempi degli scarichi o delle fuoriuscite dei flussi di rifiuti risalenti a diversi anni. Ciò rappresenta una nuova direzione emergente e importante nella ricerca sulla tossicologia ambientale e sulla qualità dell'acqua".