Speciale Diossine

3DQUASER – SPECIALE DIOSSINA

Un po’ di chiarezza sulla Diossina e le Diossine

Cos’è la “diossina” ?

In genere, quando si parla di “diossina” in senso non chimicamente rigoroso, ma tossicologico, si intende l’intera classe di diossine.

Le diossine sono una classe di composti organici aromatici clorurati la cui struttura consiste di due anelli benzenici legati da due atomi di ossigeno e con legati uno o più atomi di cloro. Nella terminologia corrente il termine diossina è spesso usato come sinonimo di TCDD o 2,3,7,8-tetracloro-dibenzo-p-diossina. In realtà si conoscono più di 200 tipi diversi tra diossine (PCDD) e furani (FCD), strettamente correlati per caratteristiche e tossicità.

Fonti di Provenienza

Le diossine vengono prodotte quando materiale organico è bruciato in presenza di cloro.

IL cloro può derivare sia dal cloruro inorganico (come il comune sale da cucina) sia presente in composti organici clorurati (ad esempio, il PVC).  La termodinamica dei processi di sintesi delle diossine è fortemente favorita da reazioni a bassa temperatura. Questo è il motivo per cui gli impianti in cui la combustione può portare alla formazione delle stesse, sono costretti a funzionare a temperature elevate, indipendentemente dalla convenienza generale dei processi. Per evitarne la formazione in fase di raffreddamento, è necessario introdurre processi di spegnimento o raffreddamento rapido.

Per quanto riguarda i processi di combustione, possiamo ritrovare diossina  in: industrie chimiche, siderurgiche, metallurgiche, industrie del vetro e della ceramica, nel fumo di sigaretta, nelle combustioni di legno e carbone (potature e barbecue, camini e stufe), nella combustione (accidentale o meno) di rifiuti solidi urbani avviati in discarica o domestici, nella combustione di rifiuti speciali obbligatoriamente inceneribili (esempio rifiuti a rischio biologico, ospedalieri) in impianti inadatti, nei fumi delle cremazioni, dalle centrali termoelettriche e dagli inceneritori. Questi ultimi sono stati a lungo fra i maggiori produttori di diossina, ma negli ultimi anni l’evoluzione tecnologica ha permesso un notevole abbattimento delle emissioni gassose (anche se questi emettono pericolose nanoparticelle che possono trasportare diossine in forma non gassosa).

I vecchi impianti di incenerimento e la gestione dei rifiuti in generale producono quantità enormi di diossina, mentre gli impianti moderni, secondo le normative vigenti, sono scesi a una frazione della produzione passata. Se l’incenerimento di rifiuti solidi urbani, industriali o ospedalieri, nel 1990 producevano rispettivamente oltre 20 e 50 volte più inquinanti della produzione dell’acciaio, negli impianti attuali sono circa a un decimo. È pertanto evidente che la rilevanza dell’incenerimento sul complesso delle fonti di diossina in un Paese dipende fortemente dall’arretratezza degli impianti esistenti, nonché ovviamente dalla quantità di rifiuti bruciati.

Le emissioni più rilevanti di diossina, tuttavia, non sono quelle in atmosfera ma quelle nel terreno. Su questo versante, i massimi responsabili sono i pesticidi, in fase di produzione ma anche in fase di utilizzo; seguono a una certa distanza i fuochi accidentali, nonché ancora una volta lo smaltimento dei rifiuti. Queste stime sono generalmente molto incerte, per la difficoltà e rarità delle misurazioni su fenomeni assai poco controllati e controllabili; i fuochi accidentali sono in particolare un elemento di estrema incertezza, mentre l’incenerimento è una fonte più studiata e si sa che, come per i pesticidi, l’attenzione che ha attirato e attira sta facendo diminuire le sue emissioni.

Il Percorso nell’ Ambiente e negli Organismi Viventi

Le diossine, stante la loro alta temperatura di ebollizione (e di fusione), non si ritrovano primariamente in forma gassosa, ma solida, quindi per quanto riguarda l’emissione atmosferica, nel particolato. Nonostante questo si può dire che le diossine sono poco volatili per via del loro elevato peso molecolare, poco o nulla solubili in acqua (circa 10-4 ppm), ma sono più solubili nei grassi (circa 500 ppm), dove tendono ad accumularsi. Proprio per la loro tendenza ad accumularsi nei tessuti viventi, anche un’esposizione prolungata a livelli minimi può recare danni.

Mediamente il 90% dell’esposizione umana alla diossina avviene attraverso gli alimenti (in particolare dal grasso di animali a loro volta esposti a diossina) e non direttamente per via aerea. Il fenomeno del bioaccumulo (accumulo di sostanze tossiche persistenti negli organismi  con concentrazioni crescenti lungo la catena alimentare) fa sì che la diossina risalga la catena alimentare umana concentrandosi sempre più, a partire dai vegetali, passando agli animali erbivori, ai carnivori ed infine all’uomo.

Se l’ erba contaminata è mangiata da erbivori, le diossine si trasferiscono dall’ erba ai tessuti grassi di questi animali. In questo caso lo strato adiposo funziona come “serbatoio” di diossine, da cui tali sostanze sono “prelevate” durante l’allattamento, per passare nel latte. Ovviamente questo fenomeno riguarda tutti i mammiferi.

Oltre il 90% delle assunzione umana di diossine è attraverso gli alimenti, soprattutto di origine animale. The is ten to hundred times higher for breast fed babies than for adults with respect to their body weight. L’assunzione è da dieci a cento volte più elevato per i neonati nutriti al seno che per gli adulti rispetto al loro peso corporeo. Ma poiché l’allattamento al seno ha molti altri vantaggi ed è ridotto in termini di arco temporale rimane consigliabile. L’allattamento al seno ha molti effetti positivi. Therefore, the World Health Organization ( ) promotes breastfeeding while recommending the reduction of emissions. Pertanto, l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) promuove l’allattamento mentre raccomanda la riduzione delle emissioni di diossina. Dioxin levels in human milk have decreased since the early 90’s. I livelli di diossina nel latte umano sono diminuite sin dai primi anni 90.

La persistenza delle diossine all’interno degli organismi animali non è completamente chiara e accertata ma è sicuramente lunga. Sembra che l’emivita di queste molecole assunte da un animale o dall’uomo, possa essere dai 3 a oltre i 10 anni.

Tossicità ed effetti sulla Salute

Le diossine, nel loro insieme sono molecole molto varie a cui appartengono composti cancerogeni. Ad esse vengono ascritti composti estremamente tossici per l’uomo e gli animali, arrivando a livelli di tossicità valutabili in ng/kg, sono tra i più potenti veleni conosciuti.

La diossina più potente, 2,3,7, 8-TCDD, è ormai considerata un agente cancerogeno del gruppo 1 (che significa sicuro agente cancerogeno per l’uomo).

Nei paesi industrializzati, l’assunzione giornaliera di diossine è dell’ordine di 1-3 pg (picogrammi) per kg di peso corporeo al giorno, che è vicino al valore tollerabile di assunzione giornaliera fissata dalla Organizzazione Mondiale della Sanità (da 1 a 4 pg per kg di peso corporeo al giorno).

Questa norma significa che, giornalmente, una persona di 70 chili, può assorbire al massimo 210 picogrammi di diossine (70 kg x 4 pg/kg), mentre per un bambino di 5 chili la dose giornaliera di diossine non dovrebbe superare 20 picogrammi.

E’ utile precisare che la Dose Giornaliera Tollerabile proposta dall’ OMS, non corrisponde ad una dose sicura (rischio zero) ma è il giusto compromesso tra un rischio aggiuntivo, estremamente basso e la concentrazione “naturale” nel cibo, nell’ acqua, e nell’ aria di questi composti che si formano anche a seguito di eventi naturali quali, ad esempio gli incendi di boschi.

[NB 1 pg = 10-12 g = 10-9 mg = 0,000000001 mg] un picogrammo equivale ad un miliardesimo di milligrammo.

Un accidentale esposizione a livelli di Diossina da cento a mille volte superiori rispetto al normale, aumenta del 40% il rischio di tumori.

Oltre agli effetti cancerogeni si sono potuti evidenziare altri effetti tossici.

nel corso degli ultimi decenni in concomitanza con incidenti ed  episodi critici, si sono potuti studiare effetti di contaminazione su ampia scala. Da queste osservazioni si sono evidenziate le seguenti problematiche:

–          Elevati livelli di glucosio e trigliceridi nel sangue

–          Diabete

–          Malattie cardiovascolari

–          Cloracne

–          Patologie epatiche

–          Infiammazioni e malesseri varii

–          Nei bambini si sono evidenziati anche ritardi nello sviluppo.

L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha raccomandato che occorre compiere ogni sforzo per limitare le emissioni di diossine e dei composti simili per ridurre la loro presenza nella catena alimentare.

Meccanismo d’azione

La base per la tossicità della diossina si ritrova a livello cellulare. Secondo recenti studi la diossina si lega ad un recettore (Ah) con affinità alla diossina. Da questo legame si genera un meccanismo che promuove la trascrizione di alcune geni che codificano per enzimi. Questo stato modificato di controllo porta a regolazioni nel controllo di queste cellule “attivate” dalla diossina. L’attivazione del recettore della diossina può portare a disturbi endocrini e paracrini e modifiche nella funzioni cellulari tra cui la crescita e la differenziazione. Alcuni di questi effetti sono stati osservati sia negli esseri umani e gli animali, il che suggerisce l’esistenza di meccanismi d’azione comune.

Come si rilevano le diossine

Le tecniche di analisi fondamentali si basano principalmente sulla gascromatografia e sulla spettrometria di massa. Sui campioni che risultano contaminati  con un livello di “fattori di tossicità equivalente” (TEF) più alti dell’atteso si devono utilizzare tecniche piu “fini” come  la gascromatografia ad alta risoluzione e dalla spettrometria ad alta risoluzione (HRGC/HRMS) come metodi di conferma. Devono inoltre essere fatte in doppio o triplo e anche analisi di controllo  e su bianco.

L’elevatissima tossicità porta alla necessità di sensibilità piuttosto elevate, con la risoluzione di livelli dell’ordine del picogrammo (10-12 g o meglio 10-15 Kg per il sistema internazionale), e dalla processazione in ambienti straordinariamente puliti e controllati (camere bianche) per evitare contaminazioni.

A livello legale, tali analisi sono normate dalla direttiva Europea 2002/69/CE, del 26 luglio 2002, che stabilisce i metodi di campionamento e d’analisi per il controllo ufficiale di diossine e la determinazione di PCB diossina-simili nei prodotti alimentari.

FONTI

http://www.greenfacts.org/en/dioxins/index.htm

http://it.wikipedia.org/wiki/Diossine

http://www.epa.gov/NCEA/pdfs/dioxin/dioxin%20questions%20and%20answers.pdf

http://www.who.int/ipcs/publications/en/exe-sum-final.pdf

http://www.ejnet.org/dioxin/