Preliminary studies on heavy metals accumulation at nano-scale in the shell of Patella caerulea

Mollusks, and in particular the shell structure, are highly sensitive to environmental conditions, making them a valid subject for biomonitoring studies. Different alterations are observed in these living organisms after exposure to a polluted environment, such as structural and chemical alterations of the shell. In particular, chemical alterations typically involve accumulation of trace metals in the shell structure, which is thought to be an excretion mechanism exploited by the mollusk to reduce toxicity in the soft-tissues. The chemical composition of the shell is thus exploited as a valid parameter for assessing water quality, providing a direct proof for the presence of contamination. The vast majority of the studies analyze the chemical composition of the whole shell, without spatially resolving the distribution of chemical elements. Few studies reported the chemical composition resolved at $\mu$-scale, but considering only the major constituents of the shell. The present study proposes a nano-scale spatially resolved analysis of different samples of \textit{Patella caerulea} by means of nano-XRF and nano-tomography, performed at the European Synchrotron Radiation Facility, in Grenoble, France. Nano-XRF technique is employed to determine the chemical composition of different regions of the shell, considering both major constituents and trace metals. Nano-tomography analysis would possibly reveal local changes of density in the shell structure correlated to the presence of trace metals, providing a complementary technique with respect to XRF. The high spatial resolution provided by both techniques would possibly provide further insights, clarifying the way trace metals incorporate in the shell structure and in which regions they accumulate; a topic poorly documented in literature.

I molluschi, ed in particolare la conchiglia, sono altamente sensibili alle condizioni ambientali, rendendoli validi soggetti per studi di biomonitoraggio ambientale. Differenti alterazioni sono state osservate in questi organismi viventi in seguito ad esposizione ad inquinamento ambientale, come alterazioni strutturali e chimiche della conchiglia. In particolare, alterazioni chimiche tipicamente coinvolgono l'accumulo di tracce di metalli nella struttura della conchiglia, considerato un meccanismo di escrezione impiegato dal mollusco per ridurre la tossicità nei tessuti molli. La composizione chimica del guscio viene quindi impiegata come un valido parametro per valutare la qualità dell'acqua, fornendo una prova diretta della presenza di inquinamento. La stragrande maggioranza degli studi analizza la composizione chimica dell'intera conchiglia senza risolvere spazialmente la distribuzione degli elementi chimici. Pochi studi hanno riportato la composizione chimica risolta su micro-scala, ma considerando soltanto i maggiori costituenti della conchiglia. Il presente studio propone un'analisi risolta spazialmente su scala nanometrica di diversi campioni di \textit{Patella caerulea}, mediante nano-XRF e nano-tomografia. L'analisi è stata svolta al European Synchrotron Radiation Facility, a Grenoble, Francia. La tecnica nano-XRF è stata impiegata per determinare la composizione chimica di differenti regioni della conchiglia, considerando sia i maggiori costituenti che la presenza di tracce di metalli. L'analisi mediante nano-tomografia potrebbe invece rivelare variazioni locali di densità nella struttura della conchiglia correlati alla presenza di metalli, dunque rivelandosi una tecnica complementare a XRF. L'elevata risoluzione spaziale fornita da entrambe le tecniche potrebbe fornire ulteriori informazioni, chiarendo in quale modo i metalli vengono incorporati nella conchiglia e in quali regioni si accumulano; un argomento fino ad ora poco documentato in letteratura.