Il bioaccumulo degli inquinanti: presenti in concentrazioni elevate in carne, pesce, latticini e uova

Sintesi

Gli inquinanti organici persistenti (POPs) sono sostanze tossiche che si concentrano degli organismi viventi in quantità molto superiore a quella riscontrata nell'ambiente. L'esposizione delle persone ai POPs avviene principalmente attraverso la dieta, in particolare attraverso il consumo di prodotti di origine animale (carne, pesce, latticini e uova), dove queste sostanze si accumulano maggiormente.

Importanti sono gli effetti a lungo termine che si manifestano a seguito di esposizione cronica a basse concentrazioni di POPs: possono indurre disfunzioni del sistema immunitario, disturbi della sfera riproduttiva, disordini neurologici e anomalie comportamentali. L'esposizione durante le prime fasi dello sviluppo è particolarmente critica.

Il metodo migliore per ridurre l'esposizione a queste sostanze risulta dunque essere quello di ridurre il più possibile il consumo di alimenti di origine animale. Data la loro pericolosità, l'ottimo è arrivare a eliminarli del tutto.

Cosa sono i POPs?

Con il termine inquinanti organici persistenti (POPs, acronimo di "Persistent Organic Pollutants") si indica un gruppo di sostanze tossiche costituite da composti organici chimicamente stabili, resistenti nel tempo alla degradazione biologica, chimica e fotochimica, caratterizzati da una marcata tossicità e lunghi "tempi di vita" nell'ambiente. Ad aggravare la situazione, tali sostanze sono soggette al trasporto ambientale su lunghe distanze, per centinaia o anche migliaia di chilometri, e sono bioaccumulabili, vale a dire che si concentrano degli organismi viventi in quantità molto superiore a quella riscontrata nell'ambiente.

I POPs più conosciuti sono i policlorobifenili (PCB), le policlorodibenzodiossine (PCDD), i policlorodibenzofurani (PCDF), i pesticidi organo clorurati (POC), gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e l'esaclorobenzene (HCB).

Cosa significa "bioaccumulo"?

Il termine "bioaccumulo" indica il processo per cui una sostanza chimica viene accumulata nei tessuti di un organismo attraverso tutte le possibili vie di assorbimento ed è quantificato dal fattore di bioaccumulo (BAF), definito come il rapporto tra la concentrazione della sostanza chimica nell'organismo e la concentrazione nell'ambiente esterno. Il bioaccumulo delle sostanze inquinanti può avvenire direttamente dall'ambiente in cui l'organismo vive, attraverso le superfici respiratorie e/o la pelle, oppure attraverso l'ingestione di altri organismi viventi lungo le catene alimentari, o anche in entrambi i modi: nel primo caso il fenomeno viene definito bioconcentrazione, nel secondo caso biomagnificazione. Il fattore di bioconcentrazione (BCF) è utilizzato tipicamente per gli organismi acquatici con riferimento all'assorbimento dell'inquinante dall'acqua, mentre il fattore di biomagnificazione (BMF) è definito come il rapporto tra la concentrazione di una sostanza nel predatore e la concentrazione presente nella sua preda.

Elevati fattori di bioaccumulo sono responsabili del fenomeno di "amplificazione" delle concentrazioni, che portano quantità e concentrazioni di inquinanti presenti nell'ambiente da livelli di traccia a livelli potenzialmente pericolosi.

La contaminazione attraverso il consumo di cibi animali

È importante evidenziare che l'esposizione delle persone ai POPs, presenti nell'ambiente come contaminante di fondo, avviene principalmente attraverso la dieta, in particolare attraverso il consumo di prodotti di origine animale (carne, pesce, latticini e uova), dove queste sostanze si accumulano maggiormente.

I POPs hanno una bassa solubilità in acqua e una elevata lipofilicità: tendono quindi ad attraversare le strutture fosfolipidiche delle membrane biologiche e ad accumularsi negli organismi viventi, in particolare nel tessuto adiposo dei vertebrati (tessuti e organi di tutti gli animali, uomo incluso). Il bioaccumulo porta ad avere elevate concentrazioni e quindi elevate esposizioni nei livelli più alti della catena alimentare, giungendo ad esporre a rischio maggiore il vertice, costituito tipicamente dall'uomo.

Per quantificare l'entità del bioaccumulo nei tessuti animali, facciamo l'esempio del bioaccumulo in ambiente marino del DDT, un inquinante organico persistente appartenente alla famiglia dei pesticidi organoclorurati (POC), il cui uso è stato vietato nell'Unione Europea dal 1986 ma che risulta ancora presente nell'ambiente a causa appunto delle sue caratteristiche di persistenza.

In uno studio effettuato nel 1967 nell'estuario del canale naturale "Long Island Sound" (Connecticut, U.S.A.), si è registrato un fattore di bioconcentrazione (dall'acqua allo zooplancton) pari a circa 800, e un successivo fattore di biomagnificazione (negli anelli superiori della catena alimentare) pari a circa 250, per un bioaccumulo complessivo, dall'acqua marina all'ultimo anello della catena alimentare, di circa 200.000 volte. Più in dettaglio, sono stati registrati i seguenti fattori di aumento della concentrazione nei vari passaggi dall'ambiente marino ai successivi anelli della catena alimentare:

• dall'acqua allo zooplancton = 800 volte la concentrazione acquatica
• dallo zooplancton alla specie 1 di pesce = 31 volte (31x800=24.800 volte quella acquatica)
• dalla specie 1 di pesce alla specie 2 = 1,7 volte (1,7x24.800=42.160 volte quella acquatica)
• dalla specie 2 di pesce al gabbiano = 4,8 volte (4,8x42.160=202.368 volte quella acquatica)

Facendo il prodotto di tutti i fattori di concentrazione si ottiene, appunto, una concentrazione di DDT nel gabbiano 202.368 volte maggiore rispetto alla concentrazione di DDT nell'acqua marina, a causa del bioaccumulo dell'inquinante lungo la sua catena alimentare. Se al posto del gabbiano poniamo un essere umano che si nutre di pesce, il risultato è lo stesso.

È evidente quindi che tanto più un organismo si nutre ai livelli alti della catena alimentare, tanto più risulta soggetto all'accumulo nel proprio corpo di queste sostanze. Per questo motivo, come vedremo, la scelta migliore per limitare la propria esposizione ai POPs è alimentarsi alla base della catena alimentare, ovvero utilizzare solo alimenti vegetali.

Perché "persistenti"?

La contaminazione degli ecosistemi acquatici e terrestri su scala globale divenne evidente quando livelli ambientali significativi di alcuni POPs, come il DDT e i PCB, furono riscontrati in località dove non erano mai stati prodotti o utilizzati, come ad esempio le regioni artiche. I POPs sono resistenti alla degradazione chimica e biologica e persistono nel suolo, nelle acque e negli organismi viventi per molto tempo. Il suolo e i sedimenti, dove è accumulata la maggior parte dei POPs dispersi nell'ambiente negli anni passati, ora fungono da sorgente di emissione verso l'atmosfera. Infatti, la presenza di diossine nell'ambiente deriva, prevalentemente, non dalle emissioni attuali, ma dall'accumulo continuo e prolungato di quantità, anche piccole, di questi contaminanti nelle cosiddette "riserve ambientali".

Sebbene i livelli ambientali più elevati di POPs siano generalmente riscontrati in prossimità dei punti di rilascio, queste sostanze sono ormai ubiquitarie: una volta liberati nell'ambiente, raggiungono tutti e raramente portano l'indirizzo del mittente.

Le concentrazioni ambientali dei POPs, a differenza di molti altri contaminanti, non diminuiscono rapidamente al cessare delle loro emissioni. Queste sostanze persistono nell'ambiente e non rispettano i confini internazionali, potendo migrare su lunghe distanze. Inoltre, una volta dispersi nell'ambiente, non subiscono un processo di diluizione: al contrario, sul lungo termine tendono ad accumularsi nei livelli trofici più elevati e in particolare nell'uomo.

Quali POPs nei cibi animali

Diossine (policlorodibenzodiossine e policlorodibenzofurani)

È noto che l'uomo assume la maggior parte delle diossine (circa il 97%) per via alimentare, in particolare attraverso gli alimenti di origine animale: il 99% delle diossine si concentrano nei grassi degli animali, pesci inclusi, nelle uova, nel latte. Altre fonti, quali l'aria, il suolo e l'acqua veicolano quantità esigue di questi composti [Fiedler, 1999].

Il Comitato scientifico dell'Alimentazione Umana (SCF) afferma che una parte considerevole della popolazione europea introduce una quantità di diossine e PCB superiore al limite massimo giornaliero.

Policlorobifenili (PCB)

Analogamente alle diossine, l'esposizione umana ai PCB avviene per più del 90% attraverso la dieta. In quanto liposolubili, soggetti a bioaccumulo e persistenti nell'ambiente, i livelli di concentrazione dei PCB tendono a crescere lungo la catena alimentare. Conseguentemente, le concentrazioni di questi inquinanti negli alimenti di origine animale sono molto più elevate rispetto ai prodotti di origine vegetale. I mangimi e i loro componenti, olio di pesce, mangimi per pesci, i pesci e prodotti della pesca, sono stati individuati come i prodotti con la più alta contaminazione [EFSA, 2005].

L'assunzione di latte e latticini contaminati da diossine e PCB rappresenta approssimativamente il 37% dell'esposizione dell'uomo a queste sostanze, tuttavia una percentuale apprezzabile del totale deriva dall'assunzione di carni bovine (14%), suine (5%) e di pesce e prodotti a base di pesce (26% di cui 19% di acqua dolce ed il 7% di mare), oli di origine vegetale (6%), la restante percentuale suddivisa con uova carni di pollo e altre carni [EFSA, 2004].

L'esposizione ai PCB da aria, polvere e suolo contribuiscono solo per poche unità percentuali sul "body burden" (carico di inquinanti nel corpo umano).

Effetti a lungo termine: particolarmente pericolosi per i bambini

Importanti sono gli effetti a lungo termine che si manifestano a seguito di esposizione cronica a basse concentrazioni di POPs: possono indurre disfunzioni del sistema immunitario, disturbi della sfera riproduttiva, disordini neurologici e anomalie comportamentali. Alcuni POPs possono avere effetti mutageni e cancerogeni.

Altri importanti effetti, in particolare per le diossine, si riscontrano a livello del sistema endocrino; tali contaminanti vengono infatti classificati tra gli interferenti endocrini, termine che indica "un agente esogeno che interferisce con produzione, rilascio, trasporto, metabolizzazione, legame, azione o eliminazione di ormoni naturali del corpo, responsabili del mantenimento dell'omeostasi e della regolazione dei processi riproduttivi e di sviluppo".

La tetraclorodibenzodiossina (TCDD), appartenente sempre alla famiglia delle diossine, è stata invece riconosciuta quale agente cancerogeno certo per l'uomo (classificata gruppo 1) dall'Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro [IARC, 1997].

L'esposizione ai POPs durante le prime fasi dello sviluppo è particolarmente critica. Grazie alla loro resistenza alla degradazione, alla capacità di passare attraverso le membrane biologiche e all'alta solubilità nei grassi, i POPs aggirano le difese biologiche costituite dalla placenta e, poiché nelle donne che allattano queste sostanze liposolubili sono espulse col latte materno, vengono trasferiti alla generazione successiva durante i periodi più critici dello sviluppo.

Altri studi evidenziano come l'azione delle diossine sia particolarmente dannosa durante lo sviluppo fetale, al momento cioè della differenziazione tissutale del sistema immunitario, determinando alterazioni a lungo termine, sia in senso immunodepressivo che ipersensibilizzante. Nei feti esposti a concentrazioni di diossine pari o lievemente superiori ai valori di base durante la fase gestazionale sono stati riscontrati effetti sullo sviluppo del sistema nervoso e sulla neurobiologia del comportamento, oltre che effetti sull'equilibrio ormonale della tiroide.

Per questi motivi, le autorità sanitarie di vari paesi hanno emesso raccomandazioni per sconsigliare il consumo di pesce, in particolare per bambini e donne in gravidanza e allattamento.

Come difenderci

A causa di questa tendenza al bioaccumulo nei livelli più elevati della catena alimentare, i prodotti di origine vegetale contribuiscono solo in piccola percentuale all'esposizione ai POPs. Il metodo migliore per ridurre l'esposizione a queste sostanze risulta dunque essere quello di ridurre il più possibile il consumo di alimenti di origine animale. Data la loro pericolosità, l'ottimo è arrivare a eliminarli del tutto.

Bibliografia:

[APAT, 2006] "Diossine Furani e PCB", APAT (Agenzia per la Protezione dell'Ambiente e per i servizi Tecnici), oggi ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale), febbraio 2006;
http://www.salute.gov.it/imgs/C_17_pubblicazioni_821_allegato.pdf

[ARPA 2010] "Bioaccumulo di microinquinanti nella rete trofica marina – I quaderni di Arpa", ARPA Emilia Romagna (Agenzia regionale per la prevenzione, l´ambiente e l´energia dell´Emilia-Romagna), dicembre 2010;
https://www.arpae.it/dettaglio_documento.asp?id=3167&idlivello=1589

[ENEA, 2004] "Inquinanti organici persistenti", ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico e sostenibile), maggio 2004;
http://old.enea.it/produzione_scientifica/pdf_EAI/2004/InquinantiOrganici.pdf

[Woodwell , 1967] Woodwell GM, Wurster CF Jr, Isaacson PA., "DDT residues in an east coast estuary: a case of biological concentration of a persistent insecticide." - Science. 1967 May 12;156(3776):821-4.
http://w3.marietta.edu/~biol/102/2bioma95.html

[Hedley, 2006] Hedley A, Wong T, Hui L, Malisch R, Neslon E. Breast milk dioxins in Hong Kong and Pearl River Delta. Environ Health Perspect. 2006;114(2):202-208.

[Fiedler, 1999] Fiedler H. (1999),Compilation of EU Dioxin Exposure and Health Data Task 2–Environmental Levels. Technical Annex, Report for EC DG Environment, UK DETR; October 1999.

[IARC, 1997] IARC. Monographs on the Evaluation of the Carcinogenic Risk of Chemicals to Man. Vol. 69, p. 33 (1997).

[EFSA, 2004] EFSA (European Food Safety Authority), Colloquium on Dioxins, Furans and Dioxin-like PCBs, Brussels Belgium 28, 29 June 105,(2004), http://bookshop.europa.eu/en/dioxins-pbTM6304408/downloads/TM-63-04-408-EN-C/TM6304408ENC_002.pdf?FileName=TM6304408ENC_002.pdf&SKU=TM6304408ENC_PDF&CatalogueNumber=TM-63-04-408-EN-C

[EFSA, 2005] EFSA (European Food Safety Authority), Question N° EFSA-Q-2003-114 "Opinion of the scientific panel on contaminants in the food chain on a request from the commission related to the presence of non dioxin-like polychlorinated biphenyls (PCB) in feed and food". Adopted on 8 November 2005 The EFSA Journal (2005) 284: 1 – 137.

Published Online: 12 Aug 2017