OECD 209 Fanghi attivi, test di inibizione respiratoria (ossidazione del carbonio e dell'ammonio)

pubblicato nelle linee guida OCSE sulla condotta responsabile delle imprese per le imprese multinazionali (linee guida OCSE).Lo standard OCSE 209, "Fanghi attivi, test di inibizione della respirazione (ossidazione del carbonio e dell'ammonio)", è progettato per valutare gli effetti di una sostanza sui microrganismi ottenuti da fanghi attivi negli impianti di trattamento delle acque reflue, misurandone la velocità di respirazione (ossidazione del carbonio o dell'ammonio) come consumo di ossigeno. I risultati del test possono anche essere utilizzati come indicatori delle concentrazioni non inibitorie appropriate delle sostanze in esame da utilizzare nei test di biodegradabilità.

Questo metodo di prova consente di determinare la concentrazione efficace e la concentrazione senza effetto osservata della sostanza in esame. È possibile determinare tre diversi tipi di inibizione dell'assorbimento di ossigeno: totale, solo eterotrofa e inibizione indotta dalla nitrificazione in presenza e assenza di N-alliltiourea, uno specifico inibitore della nitrificazione.

Per ottenere sia la concentrazione senza effetto osservata sia la concentrazione efficace, si raccomanda una serie geometrica di cinque repliche di sei concentrazioni di controllo e cinque di trattamento. In ciascun recipiente di prova, le miscele di prova contenenti acqua, liquame sintetico e la sostanza in esame vengono incubate a pH 7,5 ± 0,5 e a 20 °C ± 2 °C sotto aerazione forzata per mantenere la concentrazione di ossigeno disciolto al di sopra del 60-70% di saturazione. Il consumo di ossigeno viene misurato dopo 3 ore di esposizione e, se la sostanza in esame si degrada rapidamente, è possibile effettuare ulteriori misurazioni dopo 30 minuti di esposizione.

Lo standard OCSE 209 è un metodo standard sviluppato dall'Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico (OCSE) per valutare la potenziale tossicità delle sostanze chimiche per i microrganismi nei sistemi di trattamento delle acque reflue. Questo test è fondamentale per valutare l'impatto ambientale delle sostanze chimiche, in particolare nel contesto degli impianti di trattamento delle acque reflue, dove i fanghi attivi svolgono un ruolo fondamentale nella degradazione della materia organica.

L'obiettivo principale del metodo di prova OECD 209 è valutare gli effetti di una sostanza sui microrganismi presenti nei fanghi attivi, una componente chiave dei processi di trattamento aerobico delle acque reflue. La velocità di respirazione di questi microrganismi, in particolare il loro consumo di ossigeno durante l'ossidazione del carbonio e dell'ammonio, viene misurata per determinare se una sostanza inibisce l'attività microbica. Queste informazioni sono cruciali per:

• Valutazioni del rischio ambientale: i test aiutano a valutare la potenziale tossicità delle sostanze chimiche sulle comunità microbiche necessarie per la degradazione degli inquinanti organici nelle acque reflue.
• Test di biodegradabilità: i risultati possono indicare concentrazioni appropriate e non inibitorie di una sostanza in prova da utilizzare in successivi studi di biodegradabilità.
• Conformità normativa: i test forniscono dati a supporto delle decisioni normative in merito alla sicurezza delle sostanze chimiche e alla garanzia che non interrompano i processi di trattamento delle acque reflue.

Questo metodo di prova misura i parametri chiave utilizzati per quantificare la tossicità di una sostanza, come la concentrazione efficace (ad esempio, EC50, la concentrazione che provoca un'inibizione del 50%) e la concentrazione senza effetti osservati.

Il test OECD 209 prevede l'esposizione di microrganismi da fanghi attivi a diverse concentrazioni di una sostanza in esame in condizioni controllate. La metodologia è progettata per garantire riproducibilità e affidabilità, nel rispetto di rigorosi criteri di validazione.

I passaggi fondamentali del metodo di prova sono i seguenti:

• Organismi di prova: nel test vengono utilizzati fanghi attivi, solitamente raccolti dalla vasca di aerazione di un impianto di trattamento delle acque reflue ben gestito che tratta principalmente acque reflue urbane. I fanghi contengono una comunità microbica diversificata responsabile della degradazione della materia organica e della nitrificazione. Per garantire l'omogeneità, i fanghi possono essere lavati se il tasso di respirazione endogena è basso e vengono in genere utilizzati entro un giorno dalla raccolta.
• Configurazione di prova:
  • Miscele di prova: il test prevede l'incubazione di miscele di fanghi attivi, alimentazione sintetica di acque reflue (che imita i nutrienti delle acque reflue) e sostanza di prova in reattori da 1000 mL contenenti 500 mL della miscela di reazione. Un controllo in bianco (senza sostanza di prova) e una sostanza di riferimento (ad esempio, 3,5-diclorofenolo o solfato di rame(II) pentaidrato) vengono aggiunti per verificare la sensibilità del sistema di prova.
  • Concentrazioni: il test solitamente include almeno tre concentrazioni della sostanza in esame in una serie geometrica (ad esempio, 10 mg/L, 100 mg/L e 1000 mg/L) e, per i test dose-risposta, sei controlli e cinque repliche per trattamento. Nei test limite, è possibile utilizzare una singola concentrazione (ad esempio, 1000 mg/L) per determinare se si verifica una tossicità significativa.
  • Condizioni: il test viene condotto a un pH di 7,5 ± 0,5 e a una temperatura di 20 °C ± 2 °C, con ventilazione forzata per mantenere i livelli di ossigeno disciolto al di sopra del 60-70% di saturazione. Il consumo di ossigeno viene misurato dopo un periodo di esposizione di 3 ore; le misurazioni di 30 minuti sono facoltative per le sostanze a rapida degradazione.
• Misurazione: la frequenza respiratoria viene determinata misurando il consumo di ossigeno disciolto nell'intervallo 2-7 mg/L utilizzando un elettrodo per l'ossigeno in una cella chiusa. Il test può valutare tre tipi di consumo di ossigeno:
  • Respirazione totale: consumo totale di ossigeno del fango.
  • Respirazione eterotrofa: l'ossigeno utilizzato per l'ossidazione del carbonio viene misurato in presenza di N-alliltiourea, un inibitore della nitrificazione.
  • Respirazione nitrificante: l'ossigeno utilizzato per l'ossidazione dell'ammonio viene calcolato come la differenza tra la respirazione totale e quella eterotrofa.

Le frequenze respiratorie della sostanza in esame e della sostanza di riferimento vengono confrontate con i controlli in bianco ed espresse come percentuale di inibizione. Da questi dati, vengono calcolate la concentrazione efficace e la concentrazione senza effetto osservata.

• Criteri di validità: per garantire l'affidabilità del test, devono essere soddisfatti i seguenti criteri:
  • I controlli in bianco devono mostrare un tasso di assorbimento di ossigeno di almeno 20 mg per grammo di fango attivo all'ora.
  • Il coefficiente di variazione dell'assorbimento di ossigeno nelle ripetizioni di controllo non deve superare il 30 percento.
  • Il valore EC50 della sostanza di riferimento (ad esempio 3,5-diclorofenolo) deve rientrare nell'intervallo previsto dai precedenti ring test.

Il test OCSE 209 è applicabile a sostanze non volatili, comprese quelle scarsamente solubili e assorbenti. È ampiamente utilizzato in quadri normativi come il Regolamento (CE) n. 440/2008 della Commissione Europea ed è compatibile con standard come la norma ISO 8192.

Tuttavia, questo metodo presenta alcune limitazioni:

• Tempo di esposizione breve: il tempo di esposizione standard di 3 ore (o 30 minuti per le sostanze a rapida degradazione) potrebbe non essere sufficiente a rilevare gli effetti a lungo termine. È stata proposta una versione modificata con un tempo di incubazione di 27 ore per aumentare la sensibilità.
• Miscele complesse: i test potrebbero essere meno efficaci per le miscele complesse o le sostanze a rapida degradazione e potrebbero richiedere valutazioni o misurazioni aggiuntive.
• Specificità: sebbene il test distingua tra ossidazione del carbonio e ossidazione dell'ammonio, potrebbe non cogliere appieno l'impatto ecologico delle sostanze su altri processi microbici.

Il test OCSE 209 è un pilastro dei test ecotossicologici, in quanto fornisce un metodo di screening rapido ed economico per valutare i potenziali pericoli delle sostanze chimiche nei sistemi di trattamento delle acque reflue. I suoi risultati sono fondamentali per settori quali la produzione chimica, i pesticidi e i coloranti, al fine di garantire che i loro prodotti non interferiscano con l'attività microbica negli impianti di trattamento. La conformità del test agli standard internazionali e la sua adozione da parte di laboratori di analisi in tutto il mondo ne sottolineano l'importanza nelle valutazioni della sicurezza ambientale.

In conclusione, lo standard OCSE 209 fornisce un quadro solido per la valutazione della tossicità delle sostanze per i microrganismi dei fanghi attivi. Misurando l'inibizione respiratoria, fornisce dati preziosi per la valutazione del rischio ambientale e il processo decisionale normativo. La sua metodologia standardizzata e i rigorosi criteri di convalida garantiscono risultati affidabili, mentre i continui miglioramenti, come i periodi di incubazione prolungati, mirano ad aumentarne l'applicabilità. Per ricercatori, autorità di regolamentazione e industria, il test OCSE 209 rimane uno strumento importante per salvaguardare i processi di trattamento delle acque reflue e proteggere la salute ambientale.

La nostra organizzazione, attiva da molti anni e che segue meticolosamente gli sviluppi scientifici e tecnologici a livello globale, esegue test, misurazioni e analisi in un'ampia gamma di ambiti per aziende di ogni settore, avvalendosi di un team qualificato e di un'ampia infrastruttura. In questo contesto, forniamo anche servizi di test in conformità con lo standard OCSE 209 "Fanghi attivi, test di inibizione respiratoria (ossidazione del carbonio e dell'ammonio)".