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L’Ecotossicologia studia gli effetti dei contaminanti sugli organismi con l'obiettivo finale di salvaguardare la struttura e il funzionamento degli ecosistemi. La valutazione del rischio ambientale per il suolo è generalmente basata sui risultati di test di tossicità eseguiti in laboratorio utilizzando invertebrati, ma solo pochi animali, tra cui Folsomia candida (Collembola: Hexapoda), vengono utilizzati come organismi test in linee guida internazionali standardizzate. Tra queste ISO 11267 descrive un metodo standardizzato che si basa sulla determinazione degli effetti subletali di suoli contaminati su F. candida. I collemboli sono un gruppo di invertebrati del suolo abbondante e ben studiato che svolge un importante ruolo ecologico. Sono ottimi bioindicatori perché hanno caratteristiche anatomiche, fisiologiche ed ecologiche ben conosciute e sono sensibili ai contaminanti presenti nel suolo (concimi, ammendanti, pesticidi, metalli). In particolare, F. candida è ideale per vari esperimenti di laboratorio poiché ha caratteristiche che lo rendono facilmente allevabile. Recentemente, alcuni Autori mettono in discussione le linee guida esistenti e affermano che dovrebbero essere migliorate anche al fine di poterle applicare ai nuovi contaminanti e, nel caso di contaminanti prodotti in quantità ridotte, potrebbe essere necessario ridurre la quantità di suolo e di conseguenza il numero di collemboli.
Uno degli obiettivi del mio lavoro è quello di verificare se le linee guida ISO 11267 possono essere sempre considerate "standard" e in particolare, se il test di tossicità può essere utilizzato per contaminanti che alterano le proprietà del suolo come pH e se il risultato di test di tossicità può essere influenzato dall’uso di diversi suoli standard. I contaminanti utilizzati per questo studio sono stati a) digestati, residuo organico della digestione anaerobica di rifiuti agro-industriali e urbani per la produzione di biogas, che possono essere utilizzati in agricoltura ad es. come fertilizzanti e b) cadmio.
In esperimenti in cui il digestato è stato aggiunto al suolo artificiale standard (suolo OECD), i valori di pH del suolo sono aumentati e ho dimostrato che gli effetti negativi sulla riproduzione di F. candida sono attribuibili soprattutto all'aumento del pH che agisce principalmente sulla oogenesi. Quindi F. candida non risulterebbe adatto a saggiare contaminanti che modificano il pH del suolo. Per verificare se i risultati dei test di tossicità sono influenzati dall’uso, come substrato, di suoli diversi, ho usato due tipi di contaminanti (cadmio e digestato) aggiunti separatamente a due suoli standard: il suolo artificiale OECD e il suolo naturale LUFA entrambi previsti dalle linee guida (ISO 11267). Nelle prove in cui è stato utilizzato il cadmio, il test di tossicità ha dato gli stessi risultati per entrambi i suoli a cui è stato aggiunto. Al contrario, in esperimenti in cui è stato utilizzato il digestato, il test di tossicità ha dato risultati opposti per i due tipi di suolo. In prospettiva di una valutazione del rischio ambientale, per un potenziale uso come fertilizzante, il digestato non è risultato tossico nel test in cui è stato usato il suolo OECD, invece si è rivelato tossico nel test in cui è stato usato LUFA. Il mio studio mette in discussione i risultati dei test standardizzati di tossicità e mette in evidenza le difficoltà nella loro interpretazione. Inoltre, un altro scopo del mio studio è la miniaturizzazione dei test di tossicità dimezzando la quantità di suolo (OECD e LUFA) e il numero di collemboli per poter testare contaminanti disponibili in quantità ridotte. Il dimezzamento del numero di animali non sembrerebbe influenzare il risultato del test mentre il dimezzamento della quantità di suolo potrebbe influenzarlo.

Ecotoxicology studies the effects of contaminants on organisms in the environment, with the final aim to protect the structure and functioning of ecosystems. The risk assessment of contaminants to soil ecosystems is generally based on the results of toxicity tests in the laboratory evaluated using many group of soil invertebrates, but only few are used as test organisms in international standard guidelines, amongst these is Folsomia candida (Collembola: Hexapoda). Collembola are abundant in the soil, well-investigated, play an important ecological role and are considered excellent bio-indicators because for their sensitivity to contaminants in the soil (eg. fertilizers, soil improvers, pesticides, heavy metals). In particular, F. candida is ideal organism for various laboratory experiments: indeed the short life cycle, the rapid growth, the parthenogenetic reproduction make rearing easy. The ISO guidelines 11267 (1999; 2014) describe a standardized method that is based on the determination of sublethal effects of contaminated soils on F. candida. In the 2014 guidelines, in addition to artificial standard soil (OECD soil), standard natural soil (eg. LUFA soil) and reference soil were considered as substrates for the toxicity tests. Recently, some Authors affirm that existing guidelines might need to be improved mainly in order to apply them to new contaminants and in the case of contaminants produced in very small quantities might need to be reduced the amount of soil and consequently the number of springtails. One of the aims of my work is to investigate whether the protocol ISO 11267 can always be considered as "standard" and in particular, whether this toxicity test can be used for contaminants that alters soil properties such as pH and whether the outcome of toxicity tests can be affected by use of different standard soils. The contaminants used for this study are: i) digestates, the residual organic material of anaerobic digestion of agro-industrial and urban wastes for the biogas production and that can be used in agriculture as soil improver, and ii) cadmium, a natural contaminant widely distributed in the environment due to human industrial activities. In experiments where digestate was added to OECD soil, the soil pH values increased and a negative effects of digestate was detected on the survival and reproduction of F. candida. The decrease of the number of offspring was attributed mainly to the increase of pH values. So F. candida would not be suitable to assay contaminants that modify the soil pH. The data obtained in this study allow to attribute the decrease of the offspring at a negative effect on oogenesis. To investigate whether the results of toxicity tests were affected by type of soil (OECD and LUFA) I have used two different types of contaminants (a digestate and a metal, cadmium) added separately to the two soils. In tests in which the cadmium has been used, the toxicity test gave the same results for both soils to which was added. On the contrary, in experiments in which the digestate has been used, the toxicity test gave opposite results for the two soils. From the perspective of the environmental risk assessment, for a potential use as fertilizer, digestate showed no toxicity in tests with the OECD soil, whereas it has proved toxic when tested using LUFA soil. My study contests deeply the results of toxicity tests standardized and highlights the difficulty of their interpretation. Furthermore, another aim of my work was the miniaturization of test systems halving the amount of soil (OECD and LUFA soil) and the number of springtails using cadmium as contaminant. The halving of the number of animals does not seem to influence the outcome of the test while the halving of the amount of soil could influence it.