Inquinanti organici persistenti

DDT (dicloro-dimetil-tricloroetano) e PCB (policloro-bifenili) sono due esempi di inquinanti organici persistenti. Nonostante il loro utilizzo sia stato vietato a partire dagli anni Settanta, negli organismi e nei sedimenti di alcuni laghi subalpini italiani è stata comunque rilevata in tempi recenti la loro presenza! In alcuni casi, questa forma di contaminazione recente è ascrivibile allo scioglimento dei ghiacciai.

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Cosa sono gli inquinanti organici persistenti

Gli inquinanti (o contaminanti) organici persistenti (in inglese persistent organic pollutants, POPs) sono molecole di sintesi che persistono nell’ambiente grazie alla loro stabilità chimica. Proprio per questa caratteristica, la loro permanenza (o emivita) in ambiente è piuttosto lunga e varia da anni a decenni.

Gli inquinanti organici persistenti sono inoltre difficilmente solubili in acqua e altamente lipofili. Questo significa che possono accumularsi facilmente nei tessuti grassi degli organismi viventi o nel suolo, contaminando l’intera rete trofica. I POPs infatti, bioaccumulando negli esseri viventi, aumentano di concentrazione man mano che si sale all’interno della rete trofica, ossia man mano che si attraversano i rapporti preda-predatore: questo fenomeno è detto biomagnificazione e descrive il processo per cui la concentrazione di una sostanza tossica cresce dal basso verso l’alto all’interno della rete trofica.

Gli inquinanti organici persistenti sono parzialmente in grado di passare allo stato gassoso a temperatura ambiente (sono semi-volatili) e quindi soggetti a trasporto a lungo raggio , per azione dell’aria. Proprio per questa ragione, questa forma di inquinamento interessa anche le aree del mondo che addirittura non hanno mai impiegato i POPs^[1-2]!

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Effetti su uomo e ambiente

I contaminanti organici persistenti possono avere effetti sia cronici che acuti sull’ambiente e sull’uomo, in quanto vanno ad interagire negativamente con il normale funzionamento del sistema ormonale e immunitario. Le principali conseguenze sono rappresentate da danni alle funzioni neurologiche e riproduttive, disfunzioni endocrine e carcinogenesi: non a caso, le specie animali esposte agli inquinanti organici persistenti mostrano difficoltà riproduttive e alterazioni cellulari.

Dato che la principale via di esposizione per gli umani è rappresentata dal cibo, le popolazioni che presentano un più alto rischio di venire a contatto con i POPs sono quelle che basano gran parte della loro alimentazione sulle risorse ittiche. Anomalie comportamentali e malformazioni osservate negli animali possono essere considerate un effetto sentinella della presenza in una determinata area di contaminanti organici persistenti, per i quali esiste quindi un rischio di esposizione anche per l’uomo^[1].

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Proprio per via della loro pericolosità, nel 2001 è stata redatta la Convenzione di Stoccolma (entrata poi in vigore nel 2004) che ne regolamenta l’uso secondo il principio di precauzione^[3], ossia limitandone l’impiego per tutelare in maniera cautelativa la salute umana e ambientale.

Principali gruppi di inquinanti organici persistenti

Nel corso della storia, soprattutto nel secondo dopoguerra, gli inquinanti organici persistenti sono stati ampiamente impiegati, in particolar modo in ambito agricolo (come pesticidi) e industriale. Questa categoria di composti di sintesi è rappresentata da dodici diverse sostanze tra insetticidi, pesticidi e fungicidi, che per questo vengono definite la sporca dozzina: aldrin, clordano, dieldrin, endrin, eptacloro, mirex, toxafene, esaclorobenzene, policloro-bifenili, dicloro-difenil-tricloroetano, diossine e furani^[4-5].

DDT e toxafene

Il dicloro-difenil-tricloroetano (DDT) è un insetticida organo-clorurato formulato in Svizzera nel 1939. il DDT ha trovato largo impiego a partire dal 1940 grazie alla sua efficacia contro le zanzare che veicolavano la malaria e la febbre gialla, contro le pulci e contro i pidocchi. Il DDT è risultato essere un pesticida ideale proprio per via della sua persistenza, che è legata alla sua bassa pressione di vapore e alla conseguente lenta evaporazione, alla limitata reattività alla luce e alla bassa solubilità in acqua.

In corrispondenza della messa al bando del DDT, è aumentato per contro l’impiego del toxafene, che veniva utilizzato come insetticida e antiparassitario nella disinfestazione degli animali domestici. Pur essendo meno stabile del DDT e meno bioaccumulabile, si è rivelato essere anch’esso tossico e sospetto cancerogeno.

PCB

Di origine industriale sono invece i policloro-bifenili (PCB). Si tratta di liquidi chimicamente inerti, difficili da bruciare e con bassa pressione di vapore; proprio in virtù di queste caratteristiche, essi sono stati ampiamente utilizzati come liquidi refrigeranti. I PCB sono stati anche impiegati come plastificanti, come solventi per eliminare l’inchiostro dalla carta riciclata, come liquidi in grado di trasferire calore nei macchinari e come agenti impermeabilizzanti. Le diverse combinazioni in termine di numero e di posizione di atomi di cloro determinano la possibilità di dar luogo a ben 209 diversi composti congeneri!

La IARC (Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro) ha classificato i PCB come cancerogeni di gruppo 2. La loro tossicità dipende dalla posizione degli atomi di cloro sulla molecola: vi sono dei congeneri diossina-simili, dotati cioè di una struttura disposta nello spazio in modo simile a quella delle diossine, che agiscono con lo stesso meccanismo di tossicità.

Diossine e furani

A differenza dei POPs che sono stati prodotti volontariamente per sfruttarne le proprietà, diossine e furani sono sostanze che non sono mai state prodotte intenzionalmente. Questi composti si formano come sottoprodotti indesiderati durante i processi di combustione ad alte temperature.  Si tratta di composti organoclorurati, di cui esistono diversi congeneri (75 per le diossine e 135 per i furani) in funzione del numero e della posizione degli atomi di cloro sulla molecola. Sono presenti in modo ubiquitario nell’ambiente, ma le maggiori emissioni del passato sono registrate all’interno di suolo e sedimenti, dove tendono a deporsi in seguito all’emissione in atmosfera. L’esposizione cronica a questo genere di sostanze provoca effetti negativi sul sistema immunitario e sull’apparato riproduttivo.

Altri POPs

Aldrin, dieldrin, endrin, mirex, clordano e eptacloro sono degli insetticida organoclorurati, ampiamente usati a partire dalla metà del 1900. Si tratta di composti ad ampio spettro di azione, che venivano impiegati soprattutto per il trattamento delle coltivazioni, risultando poco tossici per i vegetali. Si sono poi rivelati molto pericolosi per la vita acquatica e per i mammiferi, con effetti a lungo termine in funzione delle caratteristiche chimiche di ciascuno. Attualmente sono classificati come sospetti cancerogeni.

L’esaclorobenzene, invece, è stato impiegato soprattutto come fungicida, scopo per cui è stato messo al bando in passato, ma rappresenta anche un sottoprodotto indesiderato di diverse reazioni chimiche. È una sostanza molto tossica per l’ambiente e la vita acquatica ed è classificato come cancerogeno.

Inquinanti organici persistenti e scioglimento dei ghiacci

In uno studio condotto dall’Università degli Studi dell’Insubria^[2], i sedimenti sono stati utilizzati come record storico dei contaminanti per valutare l’esistenza di una sorgente recente di DDT e PCB nel Lago di Como. I sedimenti, infatti, integrano informazioni sullo stato della colonna d’acqua, del bacino idrografico e dell’atmosfera e costituisce quindi un’informazione essenziale per comprendere lo stato di salute di un corpo idrico. Da questo studio è stato possibile identificare nello scioglimento dei ghiacciai il principale fattore responsabile dell’apporto di DDT e PCB nel Lago di Como: le concentrazioni, anche in tempi recenti, rimangono costanti pur essendone stato vietato l’uso a partire dagli anni Settanta per il DDT e Ottanta per i PCB.

Effetto condensatore freddo

Una particolarità degli inquinanti organici persistenti è che questi tendono ad accumularsi nelle zone fredde. Nel dettaglio, in funzione dell’affinità che il composto chimico considerato ha per l’aria (descritta dalla costante di Henry), esso tenderà ad evaporare nelle zone calde per spostarsi verso aree più fredde della Terra. Qui, condensando, ricadrà al suolo, nel cosiddetto effetto condensatore freddo.

Di conseguenza, i residui delle sostanze organiche persistenti utilizzate in passato sono ancora presenti nelle aree fredde del Pianeta^[6] e producono effetti piuttosto importanti anche sulle popolazioni locali, come infertilità, malformazioni, morti precoci e diabete^[7-8].

Il fenomeno del rilascio di contaminanti che si trovavano intrappolati all’interno dei condensatori freddi è stato già osservato in altre zone montuose della Terra e può essere letto come una conseguenza del riscaldamento globale, che porta proprio allo scioglimento dei ghiacci^[9-10].

Ruolo dei POPs nel Lago di Como

All’interno del sedimento, le sostanze chimiche si trovano in una condizione di equilibrio dinamico e il loro trasferimento diretto dal sedimento agli organismi può essere sicuramente considerata una delle maggiori vie di esposizione per molte specie^[11].

Per questo motivo, nel corso dello studio preso in esame, il contenuto di DDT è stato valutato anche per il comune agone (Alosa agone): questo pesce è comunemente consumato nella zona del Lago di Como e si è rivelato fondamentale per valutare l’effettiva entità della contaminazione. Nonostante la triste consapevolezza che l’uso incontrollato di queste sostanze antropogeniche abbia per sempre alterato il naturale equilibrio dell’ecosistema lacustre, nei pesci campionati le concentrazioni di DDT non superano mai i livelli limite stabiliti dal Ministero della Sanità per il consumo umano.

Conclusioni

Nonostante l’impiego  di DDT e PCB sia vietato dalla fine Novecento, in alcuni laghi subalpini Italiani ne è stata rilevata una sorgente di contaminazione recente. Nel corso di approfondite indagini scientifiche è emerso che questa sorgente recente potrebbe essere rappresentata dallo scioglimento dei ghiacciai. Le acque di disgelo, a loro volta, alimentando gli immissari del Lago di Como, contribuirebbero a fare crescere i livelli di DDT e PCB anche nella baia di Como. Una peculiarità degli inquinanti organici persistenti è infatti quella di accumularsi nelle zone fredde del pianeta, che fungono da condensatori. Per via del surriscaldamento globale e del ritiro esasperato delle coperture ghiacciate, questi contaminanti un tempo immobilizzati tornano ora ad essere disponibili.

Per valutare l’entità della contaminazione, uno studio condotto dall’Università degli Studi dell’Insubria, ha valutato le concentrazioni di tali inquinanti anche nello zooplancton e nell’agone, un pesce che viene comunemente consumato nella dieta locale. Fortunatamente, i livelli nella fauna ittica rimango al disotto dei limiti stabiliti dal Ministero della Salute. Nonostante questo, rimane la triste consapevolezza che con l’introduzione di tali sostanze 100 anni orsono, abbiamo per sempre alterato l’equilibrio naturale dell’ecosistema.

Referenze

1. United States Environmental Protection Agency (EPA);
2. Bettinetti, R., et al. (2016). Recent DDT and PCB contamination in the sediment and biota of the Como Bay (Lake Como, Italy). Science of the Total Environment, 542, 404-410;
3. EUR-Lex – Convenzione di Stoccolma sugli inquinanti organici persistenti;
4. European Chemicals Agency (ECHA) – Informazioni sulle sostanze chimiche;
5. Spezzano, P. (2004). Inquinanti organici persistenti. Energia, Ambiente, Innovazione, 5, 30-48;
6. ping Wang, X., et al. (2008). The historical residue trends of DDT, hexachlorocyclohexanes and polycyclic aromatic hydrocarbons in an ice core from Mt. Everest, central Himalayas, China. Atmospheric Environment, 42(27), 6699-6709;
7. Bonde, J. P., et al. (2008). Fertility and markers of male reproductive function in Inuit and European populations spanning large contrasts in blood levels of persistent organochlorines. Environmental health perspectives, 116(3), 269-277;
8. Varakina, Y., et al. (2021). Concentrations of Persistent Organic Pollutants in Women’s Serum in the European Arctic Russia. Toxics, 9(1), 6;
9. Bettinetti, R., et al. (2011). Sediment analysis to support the recent glacial origin of DDT pollution in Lake Iseo (Northern Italy). Chemosphere, 85(2), 163-169;
10. Bogdal, C., et al. (2009). Blast from the past: melting glaciers as a relevant source for persistent organic pollutants. Environmental science & technology, 43(21), 8173-8177;
11. Zoumis, T., et al. (2001). Contaminants in sediments: remobilisation and demobilisation. Science of the total environment, 266(1-3), 195-202.

Immagine di copertina da pikist.com.