MONITORAGGIO AMBIENTALE DEGLI ELEMENTI DELLE TERRE RARE (REES) MEDIANTE APIS MILLIFERA E I PRODOTTI DELL’ALVEARE IN ITALIA CENTRALE

SUMMARY: Honey bees (Apis mellifera) and hive products are increasingly recognized as effective bioindicators for assessing environmental contamination. This study evaluated the occurrence and spatial distribution of rare earth elements REEs) in bees, honey, pollen and propolis collected from ten apiaries located in Abruzzo, Campania and Lazio (Italy). Concentrations of Sc, Y and fourteen lanthanides were determined by ICP-MS following acid digestion. Statistical analyses included Kruskal–Wallis and Dunn's post hoc tests,together with Principal Component Analysis (PCA). Propolis showed significantly higher REE concentrations than the other matrices (p<0.001), confirming its high accumulation capacity. PCA identified a marked enrichment in samples collected near the Sabatini Volcanic District. Bees, pollen and propolis provided the strongest environmental signal, whereas honey exhibited a more complex compositional pattern, suggesting biological modulation during its production. INTRODUZIONE: Gli elementi delle terre rare (Rare Earth Elements, REE), costituiti da scandio, ittrio e quindici lantanidi, sono ampiamente impiegati nelle moderne tecnologie e nei sistemi energetici. Il crescente utilizzo di tali elementi rende necessario approfondirne il destino ambientale e i possibili effetti sugli organismi viventi, sviluppando strumenti idonei al loro monitoraggio (1). In questo contesto il biomonitoraggio rappresenta un approccio efficace e Apis mellifera, insieme ai prodotti dell'alveare, costituisce un valido bioindicatore in grado di integrare le caratteristiche ambientali dell'area di foraggiamento. Nell'ambito del progetto di Ricerca Corrente IZS AM 02/24 RC, il presente studio ha valutato l'impiego di api, miele, polline e propoli per il rilevamento e la geolocalizzazione dei REE in aree dell'Abruzzo, Campania e Lazio, al fine di verificarne l'idoneità come matrici di biomonitoraggio ambientale. MATERIALI E METODI: Il campionamento è stato effettuato tra maggio e giugno 2024 in dieci apiari distribuiti in sei siti localizzati nelle regioni Abruzzo, Campania e Lazio: L'Aquila (1A-1B), Teramo (2A-2B), Avellino (3A-3B), Napoli (4A-4B), Rieti (5A) e Roma (6A). Per ciascun apiario sono stati campionati circa cinque alveari, raccogliendo api (esclusivamente individui rinvenuti morti prima del campionamento), miele, polline e propoli, per un totale di 183 campioni. Sui campioni di miele è stata inoltre effettuata l'analisi melissopalinologica perla caratterizzazione botanica. Le concentrazioni di Sc, Y e quattordici lantanidi sono state determinate mediante spettrometria di massa con plasma accoppiato induttivamente (Q-ICP-MS) dopo digestione acida dei campioni. Le differenze tra matrici e tra siti sono state valutate mediante test non parametrico di Kruskal-Wallis e confronti multipli post hoc di Dunn. È stata inoltre eseguita un'Analisi delle Componenti Principali (PCA) per descrivere la struttura multivariata dei dati e individuare i principali gradienti di variabilità. RISULTATI E DISCUSSIONE: L'analisi delle concentrazioni totali delle terre rare (REE), indipendentemente dal sito di campionamento, ha evidenziato una marcata differenza nella capacità di accumulo delle diverse matrici apistiche. La propoli ha mostrato le concentrazioni mediane più elevate (1709,63), seguita dal polline (199,81), dalle api (58,56) e dal miele (6,15). Il confronto statistico mediante test di Kruskal-Wallis ha confermato differenze altamente significative tra le matrici (H=157,63; p<0,001), definendo un chiaro gradiente di accumulo (propoli > polline > api > miele). I confronti post hoc hanno evidenziato differenze significative tra tutte le matrici considerate. La suddivisione dei REE in terre rare leggere (LREE) e pesanti (HREE) ha mostrato una predominanza delle LREE in tutte le matrici (p<0,001). Il rapporto LREE/HREE è risultato significativamente differente (H=77,07; p<0,001), indicando differenti modalità di accumulo delle due classi di elementi. Tale risultato riflette la maggiore abbondanza naturale delle LREE nella crosta terrestre e costituisce il background geochimico comune alle matrici analizzate. La propoli è risultata la matrice maggiormente rappresentativa dell'accumulo dei REE, in accordo con quanto recentemente osservato da Trimmel et al. (2) La sua natura resinosa e lipofila favorisce infatti la ritenzione del particolato atmosferico e degli elementi inorganici derivanti dalla deposizione ambientale. Inoltre, essendo costituita da resine vegetali raccolte dalle api, essa riflette anche il naturale arricchimento dei REE nei suoli e nelle piante (2), rappresentando pertanto un bioindicatore particolarmente sensibile sia di sorgenti geogeniche sia di potenziali contributi antropici. L'analisi tra i siti ha evidenziato differenze statisticamente significative per tutti gli elementi analizzati, indicando una marcata eterogeneità spaziale nella distribuzione ambientale dei REE. In particolare, i confronti multipli hanno identificato il sito 6A, localizzato nell'area del Lago di Bracciano (Distretto Vulcanico Sabatino), come quello caratterizzato dal maggiore arricchimento in lantanidi. Tale risultato appare coerente con la natura geochimica delle vulcaniti alcalino-potassiche che caratterizzano quest'area, naturalmente ricche di terre rare. La PCA ha confermato tali evidenze. La prima componente principale (PC1) rappresenta il principale gradiente di accumulo dei REE, spiegando dal 70,37% all'89,71% della variabilità totale nelle quattro matrici, mentre la seconda componente (PC2) spiega una quota decisamente inferiore (5,47-12,66%) e descrive prevalentemente differenze composizionali tra gli elementi. Api (89,71%), polline (89,48%) e propoli (87,07%) mostrano una struttura multivariata estremamente simile, caratterizzata da un unico gradiente dominante di arricchimento, principalmente associato agli elementi medi e pesanti (Dy, Ho, Tb e Gd). Le api riflettono l'esposizione diretta dell'insetto durante il foraggiamento, il polline rappresenta il particolato vegetale raccolto e trasportato all'alveare, mentre la propoli conserva in maniera particolarmente efficace il segnale geochimico dell'ambiente circostante. Il miele presenta invece una struttura differente. Pur mostrando un contributo significativo di Dy e Ho, la PC1 è influenzata soprattutto da La e Pr e spiega una quota inferiore della variabilità totale (70,37%), suggerendo che la distribuzione dei REE sia modulata dai processi biologici e fisiologici che intervengono durante la trasformazione del nettare e la maturazione del miele all'interno dell'alveare. Nel complesso, i risultati confermano il potenziale delle matrici apistiche come strumenti di biomonitoraggio dei REE e dimostrano come l'integrazione tra analisi multielementare e approcci statistici multivariati permetta di discriminare differenti contesti geochimici e di identificare matrici con diversa sensibilità all'accumulo degli elementi. Lo studio fornisce inoltre nuove evidenze a supporto dell'impiego di api e prodotti dell'alveare nella sorveglianza ambientale dei contaminanti emergenti secondo l'approccio One Health.