POTENTIAL TOXICITY OF SEAWATER ALONG ADRIATIC COAST, CROATIA

Maja Fafandel *, Nevenka Bihari, Milena Micic, Renato Batel

Center for Marine Research, Rudjer Boškovic Institute, G. Paliaga 5, HR-52210 Rovinj, Croatia - * maja@cim.irb.hr

Abstract

The potential toxicity of organic extracts from 12 seawater samples per 24 sampling sites, collected during 1999-2001 period along

Adriatic coast, Croatia, was analyzed by Microtox

7

bioassay. Discrimination between sampling sites according to their potential seawater

toxicity was achieved by cluster analysis. The water quality of selected sites could be described as excellent at one sampling site (mean

EC50 > 625), good at 15 sampling sites (375 < mean EC50 < 625) and fair at 8 sampling sites (EC50 < 375). 

Keywords: Adriatic Sea, Microtox

7

, seawater toxicity

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

193

Introduction

The Adriatic sea, as a semienclosed part of the Mediterranean Sea

is of special interest for an evaluation of environmental pollution. We

hypothesized that by assesing the potential toxicity of seawater

collected at 24 sites along Adriatic coast (Croatia) four times per year

for 3 years, one could get a better insight into the general seawater

quality at each sampling site. Physical-chemical properties of the Split

region waters showed to be the most polluted along the Croatian

Adriatic coast (1). The levels of PCBs from the Adriatic Sea sediment

samples (1976-1992) were significantly lower compared to samples

from areas of the south coast of France, west coast of Italy and east

coast of Greece (2).The aim of the study was to determine the

potential toxicity load of the main “hot spots”along the Adriatic

coast, Croatia. Cluster analysing was introduced for discrimination

between groups according to their toxicity load. 

Materials and methods

The investigated sites were along Adriatic coast, Croatia, in the

vicinity of urban and industrial areas (Rijeka, Zadar, Šibenik, Split,

Dubrovnik) under the influence of human activities. For potential

toxicity testing, seawater was collected at: mariculture (site 1),

protected (sites 2, 3), urban (sites8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 18),

industrial (sites 16,17), harbour ( sites 4, 5, 6, 7, 12, 19, 24) and

brackish(sites 20, 21, 22, 23). Surface seawater was collected at 0.5

m depth at each sampling site in March, June, August and October

from 1999 - 2001. Non-polar compounds were extracted (3),

dissolved in DMSO (300 µl) and stored at -20 

o

C. Decline in

luminescence of marine bacterium Vibrio fischeriNRRLB-11177

(DIN EN ISO 11348-3) was measured in the Microtox

7

bioassay.

Maximal tested amount corresponded to 1250 ml of seawater.The

results were expressed as ml of seawater causing a 50% reduction of

bioluminescence after 15 minutes (EC50). To detect groupings in

EC50 data (minimum, maximum, mean and median) a cluster

analysis (complete linkeage method, Euclidean distances) was

applied. To verify the groupings K-means clustering was performed.

Results and discussion

Microtox

7

bioassay provides a response to a single toxicant or a

combined effect of many toxicants when their concentration exeeds

treshold limit. It was succesfully applied for detection of sediment and

seawater toxicity (4, 5, 6) as well as for accidental toxic events (7).We

observed broad range and high variation of EC50 values at each

investigated site. Due to the high standard deviations at each sampling

site, Kruskal-Wallis test showed no statistical differences between

sampling sites. Therefore, the cluster analysis as a multivariate

procedure for detecting natural grouping of data was performed.

Hierarchical tree sorted samling sites in clusters in such a way that

sites with similar toxicity data appear in the same cluster while sites

with dissimilar toxicity data in different clusters (Fig. 1).Three-group

K-means method produced partitioned clusters identical to 3 clusters

(each case p<0,05) separated at 60% similarity in the joining tree.

First cluster comprise sampling site 21 with mean EC > 625 ml

(Fig.2), second cluster 15 sampling sites (2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13,

16, 18, 19, 22, 23, 24) with 375 < mean EC50 < 625 and third cluster

comprised 8 sampling sites (1, 4, 5, 11, 14, 15, 17, 20) with mean

EC50 <375. Our investigation based on determination of potential

toxicity of seawater organic extracts mirrored the present status of

seawater quality and background levels of potential toxicity at 24

selected sites along Adriatic coast, Croatia. 

Fig. 1. Cluster analysis tree diagram of toxicity data (EC50) obtained

from 12 samplings at 24 investigated sites along Adriatic coast, Croatia.

Fig. 2. Classification of 24 sampling sites along Adriatic coast, Croatia

according to seawater toxicity: group I - mean EC50 > 625, group II - 375

< EC50 < 625, group III - EC50 < 375. 

References

1-Vukadin I., Stojanovski L.1998. Proceedings: Present water quality of

Kastela Bay (Adriatic Sea) and some proposal for its protection and

improvement. Kastela kolijevka Hrvatske, Matica Hrvatska, Kastela.

ISBN 963-6370-10-7.

2-Picer M., Picer N. 1997. DDT and PCBs levels and long-term trends in

sediments collected from the eastern coastal and open waters of the

Adriatic Sea. Organohal. Comp.,32:198-203.

3-Hamer B., Bihari N., Reifferscheid G., Zahn R.K., Muller W.E.G.,

Batel R. 2000. Evaluation of the SOS/umu-test post-treatment assay for

the detection of genotoxic activities of pure compounds and complex

environmental mixtures. Mutat. Res. Gem. Tox. En., 406(2):161- 171.

4-Quinou F., Judas A., Lesquerande E. 1997.Assesment of potential

toxicityin estuary water and sediments in the Bay of Brest using two types

of bioassay. Ann. Inst. Oceanogr.,73:35-48.

5-Passarini F., Rampazzo G., Ghirardini A.V., Sperni L., Salizzato M.,

Pavoni B. 2000. Extraction, identification and quantification of heavy

metals in Venice Lagoon sediments using toxicity tests with

microorganisms. Ann. Chim.,90: 91-101.

6-Boluda R., Quinanilla J.F., Bonilla J.A., Saez E., Gamon M. 2002.

Application of the Microtox test and pollution indeces to the study of

toxicity in the Albufera Natural Park, Valencia, Spain. Chemosphere, 46:

355-369.

7-Bihari N., Najdek M., Floris R., Batel R., Zahn R.K. Sediment toxicity

assesment using bacterial bioluminescence: effect of an unusual

phytoplankton bloom. Mar. Ecol. Prog. Ser.,37: 307-310.