Threshold Values for Marine Litter: General discussion paper on defining threshold values for marine litter

The revised Commission Decision (EU) 2017/848 requires EU Member States to establish threshold values (TVs) for criteria of Descriptor 10 on marine litter. TVs which are now mandatory through the new provisions, are intended to contribute to MS determination of a set of characteristics for GES and enable their assessment of the extent to which GES is being achieved. The MSFD Technical Group on Marine Litter (TG-ML) has been mandated, through the MSFD 2016-2019 work program of the Common Implementation Strategy, to develop approaches for setting of TVs and to work towards agreed TVs. This documents sets out the scope of setting TVs for marine litter criteria, explores on general concepts of threshold setting and how those concepts can be translated to address the various hazardous effects of marine litter and evaluates potential options for setting TVs and which of them might be suitable to be applied to marine litter. While thresholds for ML criteria may follow the same basic concepts, they may each require specific approaches and need to be discussed separately. Therefore basic thoughts and questions are raised in order to be further discussed when working on the actual definition of TVs for litter in the different marine compartments and for marine litter impacts. Finally concluding recommendations for marine litter threshold setting are proposed.JRC.D.2-Water and Marine Resource

Harm caused by Marine Litter

Marine litter is a global concern with a range of problems associated to it, as recognised by the Marine Strategy Framework Directive (MSFD). Marine litter can impact organisms at different levels of biological organization and habitats in a number of ways namely: through entanglement in, or ingestion of, litter items by individuals, resulting in death and/or severe suffering; through chemical and microbial transfer; as a vector for transport of biota and by altering or modifying assemblages of species. Marine litter is a threat not only to marine species and ecosystems but also carries a risk to human health and has significant implications to human welfare, impacting negatively vital economic sectors such as tourism, fisheries, aquaculture or energy supply and bringing economic losses to individuals, enterprises and communities. This technical report aims to provide clear insight about the major negative impacts from marine litter by describing the mechanisms of harm. Further it provides reflexions about the evidence for harm from marine litter to biota comprising the underlying aspect of animal welfare while also considering the socioeconomic effects, including the influence of marine litter on ecosystem services. General conclusions highlight that understanding the risks and uncertainties with regard to the harm caused by marine litter is closely associated with the precautionary principle. The collected evidence in this report can be regarded as a supporting step to define harm and to provide an evidence base for the various actions needed to be implemented by decision-makers. This improved knowledge about the scale of the harmful effects of marine litter will further support EU Member States (MSs) and Regional Seas Conventions (RSCs) to implement their programme of measures, regional action plans and assessments.JRC.D.2-Water and Marine Resource

Guidance on Monitoring of Marine Litter in European Seas

This publication is a Reference Report by the Joint Research Centre of the European Commission.The MSFD Technical Subgroup on Marine Litter was tasked to deliver guidance so that European Member States could initiate programmes for monitoring of Descriptor 10 of the MSFD. The present document provides the recommendations and information needed to commence the monitoring required for marine litter, including methodological protocols and categories of items to be used for the assessment of litter on the Beach, Water Column, Seafloor and Biota, including a special section on Microparticles

Cooling water intake of the electric power plan in the litoral area of Lazio: adverse impact on early stage of teleostei

La crescente richiesta di energia elettrica per il funzionamento delle apparecchiature elettroniche di uso quotidiano, sia in ambito civile che industriale, ha provocato negli ultimi decenni il proliferare di centrali termoelettriche, con conseguente aumento della potenza di produzione e delle dimensioni delle singole unità produttive. La necessità di raffreddare i condensatori e, quindi, l'esigenza di disporre di ingenti quantitativi d’acqua atti allo scopo, ha reso sempre più pressante il problema di reperire siti idonei per l’istallazione delle centrali, motivo per cui la maggior parte di esse sono state collocate presso la costa, con evidenti vantaggi di presa di acqua e smaltimento del calore residuo direttamente a mare. Spesso non si è tenuto in debito conto che, l’utilizzo di notevoli masse di acqua, potesse provocare problemi ambientali, non solo come impatto sulle biocenosi nel bacino ricevente il refluo termico, ma anche con una serie di effetti nocivi sugli organismi associati al volume d’acqua prelevata, quasi sempre con conseguenze mortali. Studi sugli impatti degli scarichi di reflui caldi sulle biocenosi, hanno dimostrato che gli organismi viventi sottoposti all’effetto del “pennacchio caldo” possono subire shock termici dovuti a repentini cambiamenti di temperatura in un tempo così breve da non consentirne l’acclimatazione. Questi impatti, sono in grado di provocare cambiamenti sulle risorse trofiche dei pesci, anticipazione nel raggiungimento della maturità sessuale, aggregazione massiva di individui nelle aree di scarico, riduzione della ricchezza specifica della comunità. Per quanto riguarda i volumi di acqua prelevati dall’ambiente per i processi di raffreddamento delle centrali termoelettriche, l’impossibilità di resistere alla forza con cui l’acqua viene pompata nell’impianto, fa sì che un certo numero di organismi (pesci, molluschi e organismi planctonici) associati alla massa in ingresso, vengano trascinati verso l’interno della struttura. Gli organismi di taglia maggiore si arrestano contro le grate metalliche dei filtri, dove subiscono effetti dannosi dipendenti dall’esaurimento fisico, dal soffocamento e dall’impatto meccanico contro le barriere, tale fenomeno viene definito “impingement”. Gli organismi di piccole dimensioni (fra cui larve e uova di pesci), vengono trascinati all’interno delle strutture di raffreddamento, fenomeno di “entrainment”, dove subiscono abrasioni meccaniche, intossicazione per la presenza di biocidi e stress legati all’aumento di temperatura ed a cambiamenti di pressione. L’impatto delle centrali elettriche sulle comunità ittiche ha riscosso particolare attenzione nel Nord America ed in Canada, dove l’industria idroelettrica ha una lunga tradizione e l’entità delle ricadute economiche per il depauperamento di specie commerciali sono notevoli. In Italia la presa e restituzione di acqua per usi industriali è regolamentata dal Decreto Legislativo n.152 del 3 Aprile 2006 (Gazzetta Ufficiale n.88) anche se, nel detto decreto, non si fa cenno agli organismi viventi associati alla massa d’acqua utilizzata. Inoltre nonostante la maggior parte delle centrali Italiane siano collocate lungo la costa, non risultano studi sperimentali volti all’individuazione di un impatto sulle biocenosi, conseguente la presa di acqua marina. E’ in tale ambito che è nata l’idea progettuale, indirizzata alla verifica di eventuali impatti sulla fauna ittica relativi alla presa e restituzione di acqua marina per il raffreddamento dei condensatori della centrale termoelettrica A. Volta nel Tirreno centrale. L’idea, seppur innovativa e mai sperimentata in Italia, non teneva in considerazione il sopraggiungere della crisi economica che ha, di fatto, dal 2008 ad oggi provocato la riduzione del quantitativo annuale di produzione elettrica della centrale, in conseguenza della chiusura in tutto il territorio nazionale di numerosi esercizi commerciali e fabbriche, con successiva minor richiesta energetica. L’altalenante funzionamento della centrale e quindi il ridotto prelievo di acqua marina, ha aumentato enormemente i livelli di variabilità del sistema, diminuendo al contempo la disponibilità programmatica per i campionamenti e la presenza costante di un refluo termico a mare consistente. Si è quindi deciso di concentrare le attività di ricerca nella valutazione del fenomeno dell’entrainment sugli stadi precoci dei teleostei, ricerca che presenta il maggior indice di innovazione, non essendo mai stata sperimentata in nessuna centrale Italiana e di cui non ci risulta esistano lavori analoghi in tutto il Mediterraneo. L’analisi ha riguardato la messa a punto di un sistema di campionamento particolare, dovendo operare all’interno delle strutture artificiali dell’impianto, con la scelta degli attrezzi da pesca più idonei, l’individuazione dell’area di prelievo, il lume della maglia più adatto ed i tempi di cala più redditizi, cioè in grado di armonizzare abbondanza di catture e rigurgito dovuto ad intasamento delle maglie. I campionamenti con reti da plancton per la componente ittioplanctonica e le uova sono state eseguite nei canali interni alla centrale nell’area antecedente i filtri. Le attività a mare invece, hanno riguardato il campionamento con sciabica da terra nell’area interessata dal refluo termico ed in due aree controllo a nord e sud dello stesso, per la cattura dei giovanili in fase d’insediamento. Le attività di campionamento interne alla centrale sono state condotte dal 2009 al 2011, con cadenza stagionale nei primi due anni. Durante le 384 ore di lavoro sono stati filtrati un totale di 235.574,5 m3 di acqua marina, suddiviso in 236 cale, la maggior parte delle quali nel 2009. Alcune cale sono state effettuate preliminarmente nel 2008, al fine di definire il disegno di campionamento per gli anni successivi ed individuare l’area di prelievo, la tipologia di rete adatta e standardizzare i tempi di cala più idonei. Le attività di smistamento e determinazione tassonomica hanno portato complessivamente alla raccolta di 668 individui suddivisi in 24 taxa e 2.459 uova di teleostei. Lo studio ha dimostrato, per il sistema di raffreddamento della centrale A. Volta, l’esistenza di un impatto sugli stadi precoci dei teleostei, in conseguenza del fenomeno di entrainment, con un prelievo stimato per l’anno 2009 di circa 12 x 106 larve e 24,5 x 106 uova, le sardine e le alici sono risultate le specie maggiormente impattate dalla centrale. Il peso stimato, circa 300 Kg, delle larve di sardina prelevate dalla centrale nel corso del 2009, è stato relazionato con i dati di cattura del bianchetto in Liguria. Il dato corrisponde a 50 giorni barca per il compartimento di Genova e 31 giorni barca per il compartimento di Savona, con una perdita economica che va dai 9.000,00 euro (vendita all’ingrosso) ai 15.000,00 euro (vendita al dettaglio). L’analisi statistica mediante PERMANOVA ha inoltre constatato differenze significative fra le comunità ittioplanctoniche nelle varie stagioni per i valori di abbondanza, mentre non sono risultati significativamente differenti i dati stagionali per numero di uova. L’estate si è confermata come il periodo con i valori di diversità, ricchezza specifica ed equitabilità più elevati, mentre l’inverno ha registrato il maggior numero di esemplari campionati. La relazione fra il numero di esemplari catturati e le fasi lunari ha mostrato una maggiore abbondanza di larve durante il I quarto lunare, fase in cui la differenza di marea manifesta un’escursione minore rispetto alla fase di luna piena o luna nuova. L’identificazione delle principali specie registrate nei diversi periodi, è stata confermata da dati di letteratura in aree limitrofe del Mediterraneo. Le catture con sciabica da terra non hanno mostrato differenze significative nelle comunità ittiche soggette al refluo caldo rispetto alle aree di controllo.Due to the large amount of natural water used in the cooling intake of electric power plants, resulting impact on marine organisms have been studied in different part of the world. Cooling water intake usually affect marine organisms in three different way: entrainment (where small aquatic organisms are carried by the cooling water into the power plant), impingement (where the cooling water intake traps larger organisms against the intake screens) and thermal outfall (hot water discharged on living organisms in the receiving water body). In this study (the first one carried out in Italy), the impact of the cooling water intake of the electric power plant of Montalto di Castro (VT) (Central Tyrrhenian Sea) on fish was determined by evaluating the effect of entrainment on eggs and larvae and that of thermal outfall on juveniles. A specific sampling design has been create to operate inside the artificial intake, with new methodology, different plankton nets and right time of haul. Sampling campaign have been conduct at sea, using a handed trawling net, to the catch of juveniles fish during settlement stage, in the thermal outfall area and in two control areas. Overall 668 fish larvae of 24 taxa and 2500 fish eggs were collected after filtering 235.574 m3 of marine water inside the intake. Impact of entrainment on early stage of fish was estimated to be of 12 x 106 larvae and 24,5 x 106 eggs per year. Sardina pilchardus was the most impacted species, with an estimated economic damage to the traditional fisheries, ranging between 9.000 and 15.000 euro per year. The highest values of diversity index, richness and evenness were recorded in summer, whereas the largest number of larvae were caught during winter.Dottorato di ricerca in Ecologia e gestione delle risorse biologich

Macro-litter ingestion in deep-water habitats. Is an underestimation occurring?

Marine litter affects marine organisms, posing threats to biodiversity conservation and to ecosystem structure and functioning. Providing a suitable assessment of marine litter effects on marine life through bioindicator species is crucial to drive an effective waste management policy. However, to date no standardized tool has been developed to describe and monitor the impact of marine macro-litter on marine life within deep-water habitats. Modifying the protocol proposed to monitor macro-litter ingestion by the loggerhead sea turtle Caretta caretta, we perform a preliminary investigation on the suitability of different elasmobranch species for monitoring macro-litter ingestion in deep-sea. A total of 122 specimens representing 7 elasmobranch species were collected and examined. External visual inspections documented no clear evidences of disease due to marine litter entanglement. A total of 7 ingested litter items were found in the stomach or in the esophagus of 6 specimens of 4 different species (frequency of occurrence = 4.9%), with a maximum number of 2 items per specimen. No litter items were found in the intestinal contents, as well as no evidence of gastrointestinal blockages due to litter items were detected. The low number of collected litter items suggests that the number of samples required is too large for a feasible monitoring program. Moreover, we observed that the anatomy of the intestinal spiral valve may represent an obstacle to the transit of macro-litter items, which could be spontaneously regurgitated as it happens in the selective elimination of undigested remains, such as bones and scales. Therefore, macro-litter retention time in the gastrointestinal tract of elasmobranchs could be brief and shorter than retention time of food. This may lead to an underestimation of macro-litter ingestion frequency by deep-water elasmobranchs. This study reports the first evidence of plastic ingestion by the kitefin shark Dalatias licha

A preliminary study on shape descriptors for the characterization of microplastics ingested by fish

In this study we investigate the reliability of shape descriptors in providing a more detailed characterization of microplastics ingested by fish. In particular, a new approach based on shape descriptors is compared with the traditional approach, in the explanation of speciesspecific selection mechanisms in the ingestion of MPs. In accordance with the traditional information available, the first question is whether the rate of ingestion depends on the species. Correspondence analysis was then performed to highlight possible differences in the types of MPs ingested by the three species in terms of shape categories, color and size classes. The traditional approach does not provide enough information on the selection mechanism of MPs. New quantitative shape descriptors were therefore used to identify a relationship between MPs characteristics and species. PCA technique and Kruskal-Wallis test were used

Sewage pollution impact on Mediterranean rocky-reef fish assemblages

8 pages, 3 figures, 3 tablesThe effects of sewage outfalls on subtidal fish assemblages were studied along the NW coasts of Malta (Sicily channel, Mediterranean Sea) by means of underwater visual census. The presence of two spatially distinct outfalls discharging untreated wastewaters allowed to use a balanced symmetrical after control/impact (ACI) design that consisted of two putatively impacted locations and two controls, with four sites nested in each location. Surveys were performed in 2006 at two random dates. The study highlighted significant changes at both assemblage and individual species levels. Fish assemblages structures were different between controls and sewages, where total abundance of fish were higher. The responses of individual species to sewage pollution were mostly related to an anomalous increase of two small opportunistic species i.e. Gobius bucchichii and Parablennius rouxi and to a decrease of species of the genus Symphodus, particularly S. roissali and S. ocellatus. Moreover in correspondence of the outfalls, significant changes of the fish size distribution were detected for several species. These results support the use of fish assemblages as biological indicators for marine coastal waters and demonstrated the possibility to obtain sharp signals of environmental impact from some individual fish speciesThis research was funded by the Interreg IIIA Italia-Malta ProjectPeer Reviewe

Food preference determines the best suitable digestion protocol for analysing microplastic ingestion by fish

Microplastic presence in the marine environment has generated considerable concern. Many procedures for microplastics detection in fish gastrointestinal tract have been recently developed. In this study, we compared efficiencies of two common procedures applied for the digestion of organic matter (10% KOH; 15% H2O2) with a new proposal (mixture of 5% HNO3 and 15% H2O2). We considered ecological diversity among species and differences in their diet compositions as factors that could affect the efficiency and feasibility of analytical approaches. Our aim was to understand whether either one of the three protocols might be suitable for all species or it might be more advisable to select a method according to the gut content determined by different food preferences. The results showed that the trophic level and feeding habits should be considered for protocol selection. Finally, we applied the best protocols on samples from the Tyrrhenian sea