Gli interferenti endocrini nelle acque - Gruppo Hera · dalla legge cosa peraltro puntualmente...

Atti convegno - 24 settembre 2010Castello Estense - Ferrara

I metodi di rilevazione e le ricerche per l’abbattimento dei nuovi inquinanti: dalle sostanze stupefacenti ai derivati dalla cosmesi.

Gli interferenti endocrini nelle acque

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SommarioIntroduzioneFranco SamiDirettore settori ciclo idrico e distribuzione gas Hera S.p.A.

Le ricerche sugli interferenti endocrini Massimo Ottaviani Direttore Reparto igiene delle acque interne Dipartimento Ambiente e Connessa Prevenzione Primaria - Istituto Superiore di Sanità Laura AcheneReparto igiene delle acque interne Dipartimento Ambiente eConnessa Prevenzione Primaria - Istituto Superiore di Sanità

La messa a punto delle ricerche: la collaborazione con HeraEttore ZuccatoResponsabile laboratorio tossicologia della nutrizione Istituto di Ricerche Farmacologiche “Mario Negri” - Milano

Interferenti endocrini migranti dalle bottiglie in PETDaniela RealiProfessore ordinario Dipartimento patologia sperimentale Università di Pisa

I monitoraggi effettuati nel territorio di HeraLuciano Agostini Responsabile Laboratori Hera S.p.A.Claudio AnzaloneResponsabile Ricerca e Sviluppo Hera S.p.A.

Le prospettive di ricerca nel territorio e nell’ecosistema Po Ivano Graldi Direttore ATO 6 FerraraLuigi Viganò Primo Ricercatore Istituto di Ricerca sulle Acque (IRSA CNR)

Aspetti ecotossicologici e tossicologici degli interferenti endocrini Annamaria Colacci Responsabile cancerogenesi ambientale e valutazione del rischio ARPA Emilia Romagna

ConclusioniMaurizio ChiariniAmministratore Delegato Hera S.p.A.

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Introduzione

Il 24 settembre del 2010, nella bella cornice della Sala Imbarcadero del Castello Estense di Ferrara, si è svolto un confronto serio, approfonditoe sereno su un tema difficile. Il merito va ai relatori, a tutti i partecipanti e al Gruppo Hera che ha organizzato il convegno.Affrontare l’argomento degli interferenti endocrini una particolare classe dei cosiddetti “contaminanti emergenti” nelle acque risulta infatti difficile per la complessità scientifica dell’argomento, per la necessità di un approccio multidisciplinare, per le risorse professionali ed economiche necessarie ad approfondire la conoscenza di questa tematica. Ma è difficile anche perché la serenità necessaria a portare avanti questa complessa attività tecnico-scientifica rischia di essere “contaminata” e qui il termine sembra proprio essere quello giusto da polemiche e strumentalizzazioni che facilmente sorgono nel nostro Paese quando si prova ad indagare su argomenti collegati alla qualità dell’ambiente e alla salute di tutti noi.Emergono facili scetticismi, verità precostituite, volontà di sfuggire ai confronti sui dati e sui fatti, ricerca del sensazionalismo.Purtroppo siamo chiamati qualche volta a dare risposta a diversi interventi, amplificati in alcuni casi da poco opportuni passaggi mediatici, che in maniera piuttosto superficiale destano allarmismi riguardo alla qualità dell’acqua erogata dalle reti d’acquedotto in varie parti d’Italia. Alcuni di questi interventi hanno ad oggetto proprio qualcuno dei cosiddetti “contaminanti emergenti” di cui si è discusso a Ferrara.

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Il termine “contaminanti emergenti” sta ad indicare proprio una conoscenza non compiuta e la necessità, quindi, di approfondimento e di confronto, cose che devono essere fatte con competenza scientifica, ma anche con onestà intellettuale.Credo che il convegno di Ferrara sia stato innanzitutto una testimonianza della costante attenzione del Gruppo Hera verso i temi della qualità dei prodotti e dei servizi che eroga ai propri clienti e una testimonianza di attenzione alla qualità ambientale e alla sicurezza.Ciò richiede necessariamente il costante aggiornamento scientifico dei propri tecnici ed operatori e la capacità di introdurre innovazione tecnologica nei processi gestiti.Non è del resto scontato che un gestore di servizi pubblici impegni professionalità e risorse su questi temi che rimangono comunque temi di ricerca e di innovazione tecnologica e che richiedono ancora molti sforzi per tradursi in prassi operative correnti.Potrebbe apparire sufficiente distribuire acqua avente i requisiti di qualità fissati dalla legge cosa peraltro puntualmente garantita dal Gruppo Hera senza alcuna deroga, e lasciare alle Autorità competenti il compito di fare gli approfondimenti scientifici necessari a far evolvere la normativa di settore. Per gli amministratori e i lavoratori del Gruppo è, invece, naturale impegnarsi in attività come quella di cui si è parlato a Ferrara, perché è frutto di un’impostazione “culturale” proiettata verso il futuro, impostazione voluta e attesa dai soci e dai cittadini dei nostri territori.

Franco SamiDirettore settori ciclo idrico e distribuzione gas Hera S.p.A.

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Le ricerche sugli interferenti endocrini Massimo Ottaviani e Laura Achene Reparto igiene delle acque interne Dipartimento Ambiente e Connessa Prevenzione Primaria - Istituto Superiore di Sanità

IntroduzioneGli interferenti endocrini (Endocrine Disrupters o EDs) sono un gruppo di sostanze chimiche, sia naturali che sintetiche, presenti nell’ambiente, sospettate di alterare la funzione del sistema endocrino e, conseguentemente, di causare effetti avversi sugli organismi. In occasione del “European Workshop on the Impact of Endocrine Disrupters on Human Health and Wildlife”, che si è tenuto a Weybridge, in Inghilterra nel 1996, è stata concordata dalla comunità scientifica internazionale, questa definizione: “Una sostanza che altera il sistema endocrino è una sostanza o una miscela esogena che agisce sulle funzioni del sistema endocrino, provocando di conseguenza effetti negativi per la salute di un organismo intatto, della sua progenie o delle (sotto)popolazioni”. La Environmental Protection Agency degli Stati Uniti (USEPA) ha adottato la seguente definizione: “Gli Endocrine Disrupters (EDs) sono composti chimici che interferiscono con le funzioni del sistema endocrino”. Il National Research Council (NRC, USA 1999 ) ha proposto la definizione di “Composti ormonalmente attivi (hormonally active agents) definiti come agenti che dimostrano attività ormono-simile”. Le sostanze che possono, o potrebbero, alterare il sistema endocrino sono raggruppabili in sostanze di origine naturale, quali gli ormoni naturali, che comprendono gli estrogeni, il progesterone e il testosterone, naturalmente prodotti nell’organismo umano o animale, ed i fitoestrogeni, sostanze contenute in alcune piante (ad esempio la soia), che, se ingerite, esercitano un’attività analoga a quella degli estrogeni. Inoltre, possono comprendere sostanze sintetizzate dall’uomo, quali gli ormoni di sintesi, utilizzati come contraccettivi orali, le sostanze impiegate nella terapia sostitutiva degli ormoni e alcuni additivi per mangimi, concepiti espressamente per interferire sul sistema endocrino, modulandone la funzionalità; composti utilizzati per usi industriali (ad esempio alcuni detergenti industriali), agricoli (alcuni antiparassitari) e per alcuni prodotti di consumo (ad esempio additivi per sostanze plastiche), e derivati dai processi industriali, come le diossine. Per quanto riguarda il meccanismo di azione, queste sostanze sembrano interferire sul funzionamento del sistema endocrino agendo almeno a tre livelli:• simulando l’azione di un ormone naturale, inducendo così reazioni chimiche analoghe a quelle normalmente prodotte ma al tempo sbagliato o in grado eccessivo (effetto agonistico);• bloccando i recettori delle cellule che riconoscono e si legano agli ormoni (recettori ormonali), impedendo, così, la normale azione solitamente esercitata dagli ormoni naturali (effetto antagonistico); • interferendo sulla sintesi, sul trasporto, sul metabolismo e sull’escrezione degli ormoni naturali.

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Fino ad oggi, in base alle osservazioni raccolte sull’uomo e negli animali, l’attenzione è stata rivolta soprattutto allo studio di quelle sostanze che possono avere effetti sugli ormoni che regolano lo sviluppo e la riproduzione, vale a dire gli ormoni steroidei (estrogeni ed androgeni) prodotti nelle gonadi. Gli ormoni steroidei agiscono, insieme ad altri ormoni, sulla riproduzione, sul comportamento sessuale, sulla differenziazione, sullo sviluppo e sulla maturazione fetale. Recentemente si è osservato che gli EDs possono agire anche sulla funzionalità tiroidea, soprattutto per quanto riguarda il suo ruolo nei processi dello sviluppo. Altri effetti sul sistema immunitario e sul sistema nervoso trovano qualche riscontro, ma non è ancora chiaro il meccanismo da cui essi derivino.

Modalità di esposizione agli EDsL’esposizione dell’uomo agli interferenti endocrini avviene attraverso diverse vie. La fonte principale è rappresentata dagli alimenti. Solo in piccola parte contribuirebbero il consumo di acqua potabile, la respirazione e il contatto. Le stime compiute, soprattutto dell’esposizione ad EDs con effetto estrogeno, hanno messo in risalto che le situazioni ipotizzabili (di esposizione da inquinamento ambientale) corrispondono a frazioni minime delle dosi a cui vengono somministrati gli anticoncezionali, antiabortivi, chemioterapici. Inoltre, salvo il caso di una somministrazione terapeutica di ormoni, il maggior apporto di EDs con effetto estrogeno proviene da estrogeni naturalmente presenti negli alimenti. La dose di esposizione assume notevole importanza; livelli elevati di un ormone possono esercitare un’azione inibitrice, mentre livelli molto bassi possono avere un effetto stimolante. La dose non è, tuttavia, l’unico fattore da prendere in considerazione. Occorre non trascurare molti altri aspetti come l’assorbimento, il metabolismo, l’escrezione, il bioaccumulo, e possibili interazioni di miscele di ED simultaneamente ingeriti. Anche il momento dell’esposizione riveste una grande importanza poichè esistono periodi più critici rispetto ad altri, come quello precedente e corrispondente alla nascita o l’inizio della pubertà, con conseguenti effetti reversibili (sulla maturazione) o irreversibili (sulla differenziazione).

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Presenza degli interferenti endocrini nelle acque destinate al consumo umanoNel corso dell’ultima decade, considerevoli quantità di risorse scientifiche ed economiche sono state impiegate per chiarire i potenziali rischi per la salute umana derivanti dagli EDs, presenti negli alimenti e nell’acqua destinata al consumo umano. Per quanto riguarda l’acqua, l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), la Comunità Europea (CE) e l’Environmental Protection Agency degli Stati Uniti (USEPA) hanno proposto importanti iniziative e vasti programmi di ricerca. Negli USA il problema degli EDs è stato affrontato fin dal 1996, quando nella legge Safe Drinking Water Act /SDWA) erano previste azioni per accertare gli effetti sul sistema endocrino delle sostanze chimiche e degli antiparassitari. All’USEPA era affidato anche il compito di mettere a punto un programma volto ad accertare se gli effetti sull’uomo degli EDs fossero paragonabili a quelli degli ormoni naturali (USEPA 2005). Dal canto suo la Commissione Europea, nell’anno 2000, ha commissionato uno studio a due enti di ricerca tedeschi: il Fraunhofer IME (Institute for molecular biology and applied ecology) e l’ESWE (Institute for water research and water technology), allo scopo di fare il punto sulle conoscenze in merito alla presenza degli EDs nelle acque da destinare e destinate al consumo umano e sulle possibili conseguenze dell’esposizione della popolazione europea a queste sostanze. Lo studio si è concluso nel 2003 con la stesura di un rapporto finale comprendente numerosi dati bibliografici, dati forniti dalle Autorità dei Paesi Membri, e dei relativi acquedotti, raccolti mediante un apposito questionario e gli esiti di un monitoraggio in quattro acquedotti campione. I risultati della ricerca possono essere così sintetizzati:• presenza di pesticidi con possibile attività di ED in acque profonde e superficiali usate per il consumo umano anche a concentrazioni superiori a 0,1 µg/L. I più frequenti pesticidi in acque naturali e in quelle destinate al consumo umano sono risultati: atrazina, simazina, diuron, isoproturon e lindano;• presenza di tribultilstagno (composto organostannico) in acque superficiali;• presenza di bisfenolo A ed alchilfenoli nelle acque superficiali ed in acque distribuite da acquedotti a livelli di alcuni ng/L, mentre gli alchilfenoli (octil- e nonilfenolo) erano presenti solo nelle acque superficiali;• presenza di estrogeni naturali e sintetici in tracce nelle acque superficiali.

Attività e normative nazionali e internazionali relative agli Interferenti EndocriniLa Commissione Europea ha finanziato numerosi progetti, a partire dal Quarto Programma Quadro di Ricerca e sviluppo tecnologico (1995-1998), per proseguire nel Quinto (1998-2002) diversificando i temi di ricerca (organi e tessuti diversi dal sistema riproduttivo, sviluppo di sensori per il rilevamento degli ED e nuovi metodi di analisi in vivo (animali transgenici) ed in vitro, sugli effetti protettivi dei fitoestrogeni per il cancro e l’osteoporosi, con particolare attenzione per l’esposizione a basse dosi per lunghi periodi e per esposizioni multiple). E’ stato anche realizzato un sito WEB (http://europa.eu.int/comm/research/endocrine/index_en.html) dedicato alle ricerche sugli ED ove sono indicati tutti i siti dedicati a questo tema. Nel 2001 sono state gettate le basi per un progetto comune, il CREDO, che ha iniziato la

Le ricerche sugli interferenti endocrini

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sua attività nel 2003. Questo progetto interessa 63 laboratori in Europa ed è coordinato dal progetto EDEN, uno dei quattro progetti di ricerca fondamentali del CREDO (gli altri sono COMPRENDO, EURISKED, FIRE). I quattro progetti di base coprono, sinteticamente, i seguenti temi:• EDEN (ricerca di nuovi parametri, esposizione, effetti di basse dosi e di miscele nell’uomo, nella fauna acquatica ed animali da laboratorio);• EURISKED (valutazione del rischio complessivo di alcuni EDs);• COMPRENDO (ricerca comparativa sugli EDs, approccio filogenetico e principi comuni di composti con effetti Androgeni/Antiandrogeni;• FIRE (valutazione del rischio da ritardanti della fiamma bromurati, sospettati di essere interferenti endocrini per l’uomo e animali selvatici). Nel VI programma quadro di ricerca e sviluppo tecnologico (2002-2006), il tema degli EDsè specificatamente incluso nella Priorità 5 (Qualità e sicurezza degli alimenti) e nella Priorità 6 (Sviluppo sostenibile, Cambiamenti globali ed ecosistemi).Nel febbraio 2004 in questo contesto è stato lanciata una vasta Rete di Eccellenza(CASCADE) per la ricerca, la valutazione del rischio, l’educazione e l’informazioneriguardante i composti con attività di interferente endocrino nella catena alimentare.Le azioni a lungo termine comprendono una rivisitazione e un adattamento dellalegislazione esistente relativa ai test per l’identificazione degli EDs, la valutazione e lemodalità d’impiego dei prodotti chimici della CE. Per quanto riguarda la normativa, il 1 giugno 2007 è entrato in vigore il REACH - Rettificadel regolamento (CE) n. 1907/2006 del Parlamento europeo e del Consiglio del 18dicembre 2006, con l’obiettivo di razionalizzare e migliorare il precedente quadrolegislativo in materia di sostanze chimiche dell’Unione europea. Il REACH istituisce, inoltre, l’Agenzia europea per le sostanze chimiche (ECHA) che svolge un ruolo centrale dicoordinamento e di attuazione nell’intero processo. Fra le sostanze che richiedonoelevata attenzione (PBT: persistenti, bioaccumulanti e tossiche) sono comprese quelleaventi caratteristiche di ED.

La Direttiva 2000/60/CE del 23 ottobre 2000, che istituisce un quadro per l’azionecomunitaria in materia di acque, nell’allegato VII, punto 4, riporta: “Sostanze e preparati, o irelativi prodotti di decomposizione, di cui è dimostrata la cancerogenicità o mutagenicità eche possono avere ripercussioni sulle funzioni steroidea, tiroidea, riproduttiva o su altrefunzioni endocrine connesse nell’ambiente acquatico o attraverso di esso”. Gli Stati membri dovevano far pervenire entro la fine del 2009 i dati di esposizione umanaagli EDs attraverso l’ambiente idrico per istituire un programma per i bacini idrici da rendereoperativo nel 2012.

La Direttiva 76/464/CEE (inquinamento provocato da certe sostanze pericolose scaricatenell’ambiente idrico, è stata abrogata, con decorrenza dal 22 dicembre 2013, dall’articolo 22

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della direttiva 2000/60/CE (ad eccezione dell’articolo 6 che è abrogato a decorrere dal 22dicembre 2000).Per quanto riguarda la Direttiva 98/83/EC per le acque destinate al consumo umano, essanon prevede valori di parametro per la categoria degli EDs in generale; alcuni composti ogruppi di composti per i quali è stata riconosciuta attività di interferenti endocrini, come gli antiparassitari sono regolamentati in base a direttive della CE.Si sta lavorando invece sul problema del rilascio di EDs da materiali a contatto con l’acqua(contenitori, tubazioni, etc).A tutt’oggi non esiste una normativa nazionale italiana, in tema di acque, specifica per gliinterferenti endocrini. A questo proposito si ricorda che la Direttiva 98/83/CE,recepita in Italia dal D.L. 31/2001, cita nelle premesse gli interferenti endocrini, “……considerando che, pur non esistendo attualmente sufficienti certezze su cui basarsi, perfissare valori parametrici a livello comunitario per i prodotti chimici nocivi per il sistemaendocrino, è sempre più forte la preoccupazione per il potenziale impatto sugli essere umanie sulla fauna e flora selvatiche”.Nel 2007 è stata avviata la revisione della Direttiva 98/83/CE. Dai lavori dellaCommissione emerge che gli EDs saranno controllati mediante l’approccio dei Water SafetyPlans, che hanno come scopo la tutela della salute, basata sul monitoraggio di queste sostanze lungo tutta la filiera produttiva, dalla captazione alla distribuzione e sulla valutazione del rischio. A marzo 2010 si è svolta a Parma la Quinta Conferenza Ministeriale Ambiente e Salute,in cui si sono riuniti i ministri e i rappresentanti dei 53 Stati membri della regione europeadell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS). Per la prima volta si è parlato di interferentiendocrini a difesa delle categorie più a rischio, come i bambini e le donne in gravidanza.

Il nostro progetto di ricercaIl nostro “Reparto di Igiene delle Acque Interne del Dipartimento di Ambiente e ConnessaPrevenzione Primaria dell’Istituto Superiore di Sanità” è impegnato in un progetto di ricercache riguarda lo studio degli “Interferenti endocrini e le acque destinate al consumo umano”,promosso e coordinato dalla Fondazione AMGA Onlus e dal Dipartimento di Scienze dellaSalute dell’Università di Genova. La finalità è quella di approfondire lo stato delle conoscenze sul potenziale impatto degli interferenti endocrini sui sistemi idrici per la produzione e distribuzione di acque da destinare al consumo umano nel contesto nazionale.Lo studio coinvolge altri Istituti di Ricerca (le Università di Pisa e di Genova, laFondazione Mario Negri) e alcuni acquedotti (Bologna, Firenze, Genova, Torino) conpossibilità di integrazione da parte di altre strutture. Il coinvolgimento di tutte le partiinteressate alla sicurezza della risorsa idrica consente di organizzare una “task force” sulparticolare problema degli interferenti endocrini. Sulla base dei risultati del Rapporto europeodel 2003 l’attenzione iniziale è stata focalizzata su alcune sostanze quali bisfenolo A, alchilfenoli, 17-alfa-etinilestradiolo, 17-beta-estradiolo, estrone e successivamente, in considerazione del crescente interesse nazionale ed internazionale, anche su numerosi

Le ricerche sugli interferenti endocrini

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composti perfluorurati. Questi ultimi, insieme ad altri residui di erbicidi e prodotti farmaceutici, sono stati rilevati di recente anche in Italia in acque superficiali e potrebbero rappresentare un potenziale rischio per le acque da destinare al consumo umano.L’attività fino ad ora svolta ha creato una solida base per la rivelazione analitica dellesostanze, la valutazione sull’efficacia dei trattamenti e la potenziale esposizione per lasalute umana; ha contribuito ad armonizzare criteri e metodi di intervento ed accrescere illivello di conoscenza sul tema in diversi gruppi di interesse. Inoltre ha dimostrato, sebbene i datisiano ancora preliminari, che tracce di EDs possono riscontrarsi in acque da destinare e destinate a consumo umano e che le concentrazioni degli analiti di interesse determinatenelle acque esaminate indicano l’assenza di rischio per la salute.

Riferimenti bibliografici

Decreto Legislativo 2 febbraio 2001, n. 31. Attuazione della direttiva 98/83/CE relativa alla

qualità delle acque destinate al consumo umano Gazzetta Ufficiale n. 52, 3 marzo 2001

Direttiva 2000/60/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio 23 ottobre 2000. Quadro per l’azione

comunitaria in materia di acque Gazzetta Ufficiale delle Comunità Europee n. L 327/1, 22 dicembre 2000

European Workshop on the Impact of EndocrineDisrupters on Human Health and Wildlife”

Weybridge (2-4/12/1996)

Wenzel A., Müller J. and Ternes T. Study on endocrine disruptors in drinking water

Final Report Fraunhofer IME and ESWE, 2003.

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La messa a punto delle ricerche: la collaborazione con HeraEttore ZuccatoDipartimento Ambiente e Salute Istituto di Ricerche Farmacologiche“Mario Negri” - Milano

Contaminanti emergenti nelle acqueNegli ultimi anni si è stabilita tra Hera e Istituto “Mario Negri” una fattiva collaborazione in merito ad alcuni settori relativi alla salvaguardia ambientale e alla sicurezza del consumatore. In particolare, la collaborazione ha riguardato lo studio e l’approfondimento di alcuni inquinanti emergenti che, prodotti dall’uomo e riversati nell’ambiente tramite le acque di scarico, potrebbero arrivare a contaminare le acque superficiali e di falda, col rischio di inquinare anche quelle potabili. Gli inquinanti maggiormente approfonditi nell’ambito degli studi comuni sono stati i farmaci terapeutici e le sostanze stupefacenti presenti nelle acque refluee superficiali. Recentemente è iniziata una nuova collaborazione su un ulteriore argomento:i composti perfluorurati nelle acque superficiali e potabili.

Da dove vengono i farmaci?L’inquinamento da farmaci è un problema ambientale emergente. La letteratura scientifica indica che essi possono essere considerati inquinanti ubiquitari, che contaminano l’ambiente attraverso una miriade di canali diffusi. I pazienti (farmaci per uso umano) e gli animali, (farmaci veterinari), sono considerati la principale fonte d’inquinamento. Lo smaltimento improprio contribuisce all’inquinamento ambientale, così come gli scarichi dell’industria e gli smaltimenti illegali.

Fonti principali: Trattamenti terapeutici nell’uomo e nell’animale

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Farmaci: vie di ingresso nell’ambienteIl paziente è la fonte principale d’inquinamento riguardo ai farmaci ad uso umano. Una volta somministrati, essi non sono metabolizzati e possono essere escreti, come tali o in forma di metaboliti attivi, con urine o feci. Nelle acque fognarie raggiungono i grandi depuratori urbani, che sono costruiti per degradare sostanze chimiche molto semplici, non i farmaci. La loro diffusione in acqua avviene, quindi, senza ostacoli. I principi attivi non vengono rimossi totalmente dai depuratori e si riversano in fiumi e laghi, fino al mare, contribuendo ad un in inquinamento diffuso dell’ambiente.

FARMACISomministrati ai pazienti

Residui dei farmaci escreti con urine o feci

IMPIANTO DI TRATTAMENTO ACQUE FOGNARIE

Smaltimento improprio

Acque depurate contengono ancora farmaci

Fanghi contengono farmaci

Inquinamento fiumi e laghi Inquinamento falde acquifere

Inquinamento industriale

Inquinamento industriale

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Prioritizzazione dei farmaci come contaminanti ambientaliIl riconoscimento di questo nuovo problema ambientale ha dato il via a studi per stabilire quanto sia diffuso, quali siano le sue dimensioni e le possibili implicazioni per l’ambiente e la salute. I primi studi hanno seguito una logica casuale. Venivano raccolti campioni di acque e si provava, con vari metodi, a vedere “quel che si trovava”, cercando di identificare, quasi a caso, alcune molecole nell’ambito delle migliaia potenzialmente presenti. Si sono, poi, utilizzati metodi più sistematici, ricercando farmaci pre-selezionati: quelli ritenuti più rilevanti in base a calcoli di probabilità, che combinavano dati sui volumi di vendita o di prescrizione a dati di metabolismo e tempi di persistenza ambientale delle sostanze.

La messa a punto delle ricerche: la collaborazione con Hera

Carico di vendita(prescrizioni)

Metabolismo nell’uomo(% escrezione come composto di origine)

Carico ambientale previsto

Lista teorica di farmaci in ordine di priorità

Lista ricercata di farmaci in ordine prioritario

Selezione di molecole con più grande carico

Destino di persistenza nell’ambiente

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PharmaceutilcalsPrescription

(ton. active su-stance)

% Excrationas parent compound

Predicted envirovmental

loads (ton.)

Amoxycillin 209.58 60% 125,75

Atenolol 22.07 90% 19.86Hydrochlorothiazide 14.66 95% 13.93

Ranitidine 26.67 40% 10.67Clarithromycin 33.87 25% 8.47

Ceftriaxone 8.47 70% 5.93Furosemide 6.40 90% 5.76Bezafibrate 7.60 50% 3.80

Ciprofloxacin 14.82 20% 2.96Enalapril 4.91 30% 1.47

Spiramycin 5.11 20% 1.02Omeprazole 3.34 20% 0.67

Erythoromycin 3.92 10% 0.39Ibuprofen 1.90 10% 0.19

Prescrizioni e carichi ambientali previsti (2002)I carichi ambientali sono stati ottenuti dalle prescrizioni, correggendo per la percentuale dei farmaci escreti come sostanze parentali. Tramite il calcolo dei carichi ambientali teorici, ottenuti moltiplicando i quantitativi venduti di ciascun farmaco per la sua percentualedi metabolizzazione, è possibile identificare una serie di farmaci “prioritari” per l’ambiente,che generalmente sono sempre rilevati nelle acque di scarico e di fiumi e laghi.In queste acque, i farmaci sono presenti in concentrazioni relativamente basse ma sempre preoccupanti, trattandosi di sostanze attive specificatamente disegnate per suscitare risposte nell’uomo e nell’animale.

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Lista di “farmaci prioritari” per monitoraggi e studi di eco tossicologia(Castiglioni et al. 2005)Ecco, ad esempio, una lista di farmaci selezionata nel 2005 mediante l’approccio fondato sul calcolo dei “carichi ambientali teorici”, basato sui dati di vendita in Italia. Ai farmaci selezionati in questo modo se ne sono poi aggiunti altri, selezionati in base all’attività biologica.Si ottiene, così, una lista di farmaci “prioritari” per le loro potenzialità di tossicità ambientale.

Therapeutic class PharmaceuticalHuman Antibiotics

Macrolides Lincosamides

Clarithomycin, Erythomycin, Lincomycin, Spiramycin

Chinolons Ciprofloxacin, Levofloxacin/OfloxacinPenicillins Amoxicillin

Other antibiotics Vancomycin, TeicoplaninSulphamides Sulphamethoxazole

Vetrinary Antibiotics

Macrolides Oleandomycin, Tilmicosin, TylosinTetracycline Oxytetracycline

AnticancerCyclophosphamide, Methotrexate,

Tamofixen

Anti - infiammatoryIbuprofen, Ketoprofen, Naproxen,

DiclofenacBronchodilators SalbutamolCardiovascular Atenol, Enalapril

Urologic SildenafilCNS Drugs Carbamazepine, DiazepamDiuretics Furosemide, Hydrochlorothiazide

Gastrointestinal Omeprazole, Ranitidine

Lipid regulatorBezafibrate, Atorvastatine,

GemfibrozilOpiates Morphine, Codeine

Estrogens 17 α- EthinylestradiolNatural estrogens 17 β - Estradiol, Estrone

Metabolites Clofibric Acid, Demethyl diazepam


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Il percorso delle droghe: dal consumatore al depuratoreCome i farmaci, anche le sostanze stupefacenti possono inquinare l’ambiente seguendola stessa via di ingresso. Infatti possono essere esecrete come tali o in forma di metabolitiattivi con urine o feci. Insieme alle acque fognarie raggiungono i depuratori che nonpossono degradarle completamente. La loro diffusione nell’ambiente acquatico avviene,quindi, senza ostacoli.

Metabolismo della cocaina nell’uomoUn esempio delle sostanze che si ritrovano nell’ambiente: la cocaina e i suoi metaboliti.

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Metodi analiticiDopo l’identificazione dei farmaci prioritari, sono stati messi a punto metodi analitici per la loro misurazione, utilizzando tecniche specifiche e sensibili come la cromatografia liquida abbinata alla spettrometria di massa in tandem. Si è cercata così conferma della loro presenza e si è misurata la loro concentrazione nelle acque dei depuratori urbani e poi in quelle superficiali.

Farmaci: 35 composti + 6 deuterated standards

Droghe non lecite: 27 composti + 20 deuterated standards(Castiglioni et al., J Chrom A. 2005; Castiglioni et al., Anal. Chem. 2006;Castiglioni et al., Mass Spectrom Rev. 2008; Zuccato et al., Water Res. 2008)

Filtrazione (1.6 and 0.45 μm)

Estrazione in fase solida (SPE)

Estrazione con solvente in ultrasuoni (USE)

Oasis HLB and MCX (60 mg)Lichrolut EN (200 mg)

HPLC-MS/MS analisi

HPLC Colonna: C8-C18 and HILIC phases

Spettrometria di massa: Applied Biosystem-SCIEX API 3000triple quadrupole turbo ion spray source


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Destino ambientale dei farmaci in depuratori (STP) e acque di superficieCarichi di una serie di farmaci prioritari sperimentalmente misurati nelle acque reflue non trattate di alcuni depuratori in Italia (freccia azzurra).

Summary of loads and removal rates (RR) in STPs and attenuation rates and residual loads in surface water for the most abundant pharmaceutical

Pharmaceutical

Load in influent

(mg/day/1000/inh)

RR in STP(%)

Residual load in effluent

(mg /day/1000/inh)

Atte-nuation in river

(%)

Residual load in surface water (mg/

day/1000/inh)

Occur-rence in par-ticulate

(+/-)

Atenolol 494 21 281 28 257 +

Ofloxacin 360 57 233 27 94 +

Hidrochlorothiazide 354 44 415 64 197 +

Furosemnide 277 15 195 27 66 -

Cliprofloxacin 259 63 97 5 224 +

Ranitidine 188 72 96 17 33 +

Ibuprofen 122 55 28 21 35 -

Sulfamethoxazole 65 24 10 3 122 -

Bezafibrate 50 30 29 34 38 +

Enalapril 31 69 1,2 22 6 +

Clarithromycin 21 0 55 41 66 +

Carbamazepine 12 0 28 22 28 +

Erythomycin 5 0 5 35 3 +

Spiramicin 5 0 35 46 30 +

Salbutamol 4 0 4 27 2 -

Lincomycin 3 5 18 4 -

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Gruppi sostanzePrescriptions

Milan 2005Expected loads

Measured loads

(Milan 2005-2006)

mg/day/1000 inhabitans



Atenolol 1407 867 682-781Atorvastin 156 3 3,020Codeine 0.026 0.012 0.017

Gemfibrozil 470 155 130-160Enalpril 384 61 40-41

Sulfametoxazole 440 27,7 19-28Clarithoromycin 896 209 236

Confronto tra carichi attesi (calcolati dalle prescrizioni a Milano) e carichi misurati (calcolati dalle concentrazioni, STP di Milano) dei farmaciI carichi misurati in entrata sono generalmente prevedibili con calcoli teorici. Ad esempio,per la città di Milano, ecco i carichi di alcuni farmaci prioritari previsti in base alle prescrizioni ottenute dal database della Regione Lombardia (prima colonna). Le prescrizioni, moltiplicate per la percentuale di escrezione metabolica dei vari farmaci, permettono di calcolare i carichi teorici seconda colonna) che corrispondono ai carichi che sono effettivamente misurati nelle acque reflue non trattate del depuratore di Milano.E’, così, possibile prevedere il carico dei farmaci in ingresso ad un depuratore.


19

Rimozione dei farmaci in STP Conventional WWTPs: pre-treatment, primary settling and secondary treatment facilities (activated sludge)La percentuale di rimozione dipende anche dall’efficienza dell’impianto. Nel grafico: la percentuale di rimozione complessiva dei farmaci in vari impianti sul territorio italiano. La rimozione può essere molto differente nei diversi impianti e possono verificarsi importanti variazioni stagionali: in estate le rimozioni sono generalmente superiori perché in parte legate alle temperature ambientali.

AmoxycillinCiprofloxacin Removal rate: 30-60% EnalaprilIbuprofenOfloxacin

CarbamazepineClarithromycinErythromycin Estrone LincomycinSpiramycin

AtenolBezafibrate

Clofibric acidFurosemideDiazepam

HydrochlorothiazideRanitidine

Sulphamethoxazole

Removal rate: variable

Rimozione dei farmaci in impianti di trattamento

Removal rate: 10-30%

Removal rate: 0%

Naples

16%

39% 64%

8%

31%

57%

69%

4%0%

Cuneo

Latin

a

Caglia

ri

Vare

se L

ago

Vare

se O

lona

S. Ant

onino (V

A)

Mila

n

Lugan

o

20

Rimozione dei farmaci in impianti di trattamento NosedoPercentuali recentemente misurate nell’impianto di Milano che, essendo di recente costruzione, ha

un’efficienza di rimozione elevata. Anche in questo caso, però, la rimozione dei farmaci è spesso

incompleta.

RIMOZIONE 80-100%

Atenolol

Atorvastatine

Bezafibrate

Enalapril

Estrone

Gemfibrozil

Ibuprofen

Ketoprofen

Methotrexate

Naproxen

Milano WWTP trattamento biologico + disinfezione (acido peracetico)Portata: 374.000 m3/d Popolazione residente: 1.250.000

RIMOZIONE 30-80%

Ciprofloxacin

Clarythromycin

Dehydroerythromycin

Diclofenac

Furosemide

Lincomycin

Ranitidine

Salbutamol

Sulphamethoxazole

RIMOZIONE < 30%

Hydrochlorothiazide

Ofloxacin

Vancomycin

NESSUNA RIMOZIONE

Carbamazepine

Cyclophosphamide

Diazepam

Demethyl-diazepam

Erythromycin


21

Percentuali medie di rimozione dei farmaci in alcuni depuratori in ItaliaConfronto tra la percentuale di rimozione complessiva dei farmaci misurata in vari impianti italiani con quella del depuratore di Milano.

Naples

100%

80%

60%

40%

20%

0%

Latin

a

% r

imo

zio

ne f

arm

aci

Caglia

ri

Cuneo

Vare

se L

ago

Vare

se O

lona

(inve

rno)

Vare

se O

lona

(est

ate)

Mila

no N

osedo

22

Farmaci nelle acque in ingresso al depuratore di Milano

FarmaciIngresso(g/giorno)

Uscita(g/giorno)

Rimozione(%)

Antimicrobici

Amoxicilina 117 <LOQ 100

Vancomicina 40 22 45

Ciprofloxacina 36 <LOQ 100

Sulfametossazolo 23 23 0

Levofloxacina 22 6.5 70

Lincomicina 20 8.0 61

Ossitetraciclina 19 <LOQ 100

Chemioterapici

Metoressato 6.1 <LOQ 100

Tamofixen <LOQ <LOQ -

Cardiovascolari

Atenololo 976 223 77

Enalapril 51 0.2 100

Ipolipemizzanti

Gemfibrozil 163 8.5 95

Bezafibrato 62 5.8 91

Atovastatina 4.0 0.7 82

Diuretici

Furosemide 147 62 58

Idroclorotiazide 146 127 13

Antinfiammatori

Ibuprofen 304 <LOQ 100

Gastrointestinali

Omeprazolo <LOQ <LOQ -

Ranitidina 9.0 4.3 53

Broncodilatatori

Salbutamolo 7.5 3.6 53

Urologici

Sildenafil <LOQ <LOQ -

Carichi totali 2.100 500 76


23

Percentuali medie di rimozione dei farmaci nel depuratore di Milano NosedoDettagli dei carichi d’ingresso e in uscita e della percentuale di rimozione dei vari farmaci,misurati nell’impianto di Milano.

% rimozione

Rimozione FARMACI

0 20 6040 80 100

Ossitetraciclina

Metotrexate

Ibuprofen

Ciprofloxacina

Amoxicillina

Enalapril

Gemfibrozil

Bezafibrato

Atorvastatina

Atenololo

Lincomicina

Furosemide

Ranitidina

Salbutamolo

Vancomicina

Idroclorotiazide

Diazepam

Sulfamethoxazole

Oleandromicina

Carichi Totali

24

Rimozione dei farmaci in impianti di trattamentoDisinfezione con acido peraceticoE’ opinione diffusa che l’efficienza finale di rimozione dei farmaci potrebbe aumentarecon l’uso di trattamenti terziari in coda all’impianto. In questo caso si può notare che ladisinfezione con acido paracetico nell’impianto di Milano può contribuire alla rimozione dialcuni farmaci ma, considerato il carico totale dei farmaci, ha un effetto complessivo molto ridotto (0,3%).

The disinfection with peracetic acid improvesthe removal rates for few compounds

Total removal 74% with an increase after disinfection of 0.3%

PharmaceuticalsRemoval biological

treatment (%)

Removal after

disinfection (%)

Cyclophosphamide 0 8

Clarythromycin 49 59

Lincomycin 31 65

Vancomycin 15 55


25

Rimozione degli antibiotici- Trattamento UVStessa cosa vale per il trattamento UV, di cui si vede un esempio relativo all’impianto di Varese.

AntibioticsConcentration

(ng/L)Concentration

(ng/kg)

InfluentEffluent pre UV (% removala)

Effluent post UV (% removalb)

Sludge

Penicilins

Amoxicilina 18 nd (100) nd nd

Quinolones 22 45

Ciprofloxacina 513 147 (71) 148 (0) 2090

L.floxacin/ofloxacin 463 235 (49) 191 (19) 3408

Macrolides-lincosamides

Clarithoromicyn 319 117 (63) 145 (0) 156

Erythromycin 12 52 (0) 72 (0) 185

Erythromycin H2O na na na na

Lincomycin 9.7 6.1 (37) 7.2 (0) na

Spriramycin 603 454 (25) 375 (17) 658

Sulphamides

Sulfamethoxazole 246 46 (81) 101 (0) nd

Glycopeptides

Vancomycin 41 40 (0) 29 (28) nd

Veterinay antibiotics

Oleandomycin 2.2 2.4 (0) 3.1 (0) nd

Oxytetracycline nd nd nd nd

Tilmicosin nd nd nd nd

Tylosin nd nd nd nd

Behaviour and fate of anitibiotics in the Varese STPna=not assessed; nd=not detectable (concentrations <LOQ)a = difference between the influent and the effluent pre -UVb = difference between the effluent pre -UV and post - UV

26

Effetto di UV, H2O2, e ozono sul carico totale di farmaci (effluente impianto di Napoli)Le evidenze sul campo contrastano parzialmente con i dati sperimentali. Almeno alle condizioni di laboratorio i trattamenti con UV, H2 e O2 e soprattutto con ozono sono in grado di rimuovere efficacemente un carico di farmaci contenuto in acque reflue. La discrepanza suggerisce che l’uso dei trattamenti terziari sia una strada da percorrere. Molto, però, deve essere ancora fatto per identificare le migliori condizioni per ottenere in impianto il grado di rimozione ottenibile in condizioni di laboratorio

Uscita UV +H202min

Ozono 15 minUV 3 min Ozono 5minUV +H202min

Ozono 20 min0,0

4000,0

8000,0

12000,0

2000,0

6000,0

10000,0

14000,0

Co

ncen

traz

ioni

(ng

/L)

Trattamenti effettuati

Ozono 15 min


27

Concentrazioni di farmaci in acque reflue trattate (uscite di nove STPs in Italia – mediane)Concentrazioni di farmaci presenti nelle acque scaricate nell’ambiente.

0

200

400

600

100

300

500

700

ng/L

Oflo

xaci

n

Aten

olol

Hydr

ochl

orot

hiaz

ide

Cycl

opho

spha

mid

e

Omep

razo

le

Met

hotre

xate

Ethi

nyle

stra

diol

Enal

april

Diaz

epam

Carb

amaz

epin

e

Rani

tidin

e

Cipr

oflo

xaci

n

Sulp

ham

etho

xazo

le

Clar

ithro

myc

in

Salb

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ol

Amox

ycill

in

Ibup

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n

Spira

myc

in

Beza

fibra

te

Eryt

hrom

ycin

Linc

omyc

in

Furo

sem

ide

Ozono 15 min

28

Farmaci: stabilità in acquaI farmaci, secondo le loro caratteristiche chimico-fisiche, vengono più o meno rapidamentedegradati o possono persistere a lungo, accumulandosi. Farmaci come eritromicina,ciclofosfamide, naproxene, sulfametossazzolo, sulfasalazina, hanno una vita media nell’ambiente superiore ad un anno. Altri, come l’acido clorofibrico, principale metabolitadel clorofibrato e un tempo usato come ipolipemizzante, ha una persistenza ambientale media di circa 21 anni.

Pharmaceuticals Stability in water Comments

Amoxicilin t90 <2 d low stability

Atenol stable for 40 d (5-25°C)t50 45.2 h pH 7.4 (UV ray) moderate stability

Bezafibrate 83% degraded in 6 d in STP low stability

Carbamazepine t50 100 d prolonged stability

Ceftriaxone t90 250 h (pH 6, 20 °C) low stability

Ciprofloxacin

Stability > 40 d in closed bottle test

t50 90.2 min (xenon lamp 200W/m2)

t50 1.6-2.5 d in STP

moderate stability

Clarithromycin t50 1.3 h pH 2, 37°Ct50 17 min pH 1.39

Excessivelyacidic conditions

Excessivelyacidic conditions

(no data available)

Enalapril Stable 56 d (25°C)Stable 91 d (4 °C) prolonged stability

Erythromycint50 ≥1 y

11.5 d (20°C)t50 3 s pH 1.39

prolonged stability

Furosemide Stable 90 d pH 5.2Stable 96% 240 d pH 5.2 prolonged stability

Ibuprofen t50 < 1 d90% degraded in 6 d STP low stability

Ofloxacin t50 10.6 d moderate stability

Omeprazole

70% 1-2 d pH 5.9- 7.026% 14 d pH 7.8

94% > 100 d pH 1173% 6d pH 7.0

low stability

Ranitidine Stable 160 h pH 6.18, 65° prolonged stability

Sulphometaxazole t50 2.4 d low stability


29

Farmaci: degradazione ambientale

% attenuation0 10 20 4030 50 60 70

Hydrochlorothiazide (+)

Spiramycin (+)

Clarithromycin (+)

Estrone (+)

Erythromycin (+)

Bezafibrate (+)

Atenolol (+)

Ofloxacin (+)

Furosemide (+)

Salbutamol (+)

Enalapril (+)

Carbamazepine (+)

Ibuprofen (-)

Lyncomicin (-)

Ranitidine (+)

Ciprofloxacin (+)

Sulphamethoxazole (-)

30

Farmaci più abbondanti in acque reflue e di superficie in ItaliaUn monitoraggio continuo è indispensabile allo studio del problema ambientale alla valutazione del rischio, alla programmazione ed alla verifica dell’efficacia di interventi migliorativi. Il monitoraggio va attuato su liste di farmaci preselezionati, stabilite in base a criteri previsionali e poi verificate sperimentalmente, andando a misurare le effettive concentrazioni ambientali. Nella tabella si può vedere come una lista di farmaci ‘prioritari’ possa essere raffinata sperimentalmente, escludendo dai successivi monitoraggi le sostanze che non siano risultate effettivamente presenti.

PharmaceuticalsWaste water

River water

Atenol *** ***

Hydrochlorothiazide *** ***

Ibuprofen *** ***

Ofloxacin *** ***

Carbamazepine *** **

Furosemide *** **

Ciprofloxacin *** *

Sulphometaxazole *** *

Bezafibrate ** ***

Erythromycin ** **

Lincomycin ** **

Spiramycin ** **

Clarithromycin ** *

Amoxycilion * *

Cyclophosphamide * *

Sulbutamol * *

Ranitidine x *

Enalapril x x

Ethinylestriadol x x

Omeprazole x x

Ceftriaxone x x

*< 0.01 µg/L

** 0.01- 0.1 µg/L

*** 0.01- 1 µg/L

(1 µg = 10-6 g)


31

Farmaci: che tipo di inquinamento?In sintesi: la contaminazione ambientale dei farmaci rappresenta un tipo di inquinamento non convenzionale e non legato ad attività produttive ma che riconosce l’uomo o l’animale che assumono farmaci come causa principale della contaminazione. Si tratta comunque di sostanze vendute in quantità elevate, differenti tra loro dal punto di vista chimico-fisico, biologicamente attive e presenti in complesse miscele. Possono, quindi, esecitare effetti tossici sull’ambiente e potenzialmente anche sull’uomo.

Quantitavi elevati - Migliaia di tonnellate/annoGruppo eterogeneo di sostanzeInquinamento continuoSostanze biologicamente attiveComplesse miscelePotenziali effetti tossici

Impatto degli antibiotici nelle acque di superficieIl grafico rappresenta un esempio dei livelli di contaminazione che è possibile raggiungere. In Italia, secondo gli studi, si riversano nell’ambiente quantitativi pari a 6,9 – 14,4 tonnellate di soli antibiotici all’anno. E’, dunque, un tipo di inquinamento relativamente nuovo ma attualmente esaminato in tutto il mondo, causa i potenziali rischi per l’ambiente e per l’uomo.

0

150

300

50

200

350

100

250

400

Milan

115.8Effluents Loads

Amount of antibiotics dischargedin the environment per year

Eff

luen

ts L

oad

s g

/100

0 in

h/ye

ar

Removal in STP 30.84

141.6

55.34

352.5

0.00

238.5

48.18

Varese Lugano Como

32

Caratteristiche chimico-fisicheI composti perfluorurati rappresentano un altro recente argomento di collaborazione tra Hera e l’Istituto “Mario Negri”, soprattutto per lo studio di possibili ricadute sulla salute umana causa la loro presenza in acque superficiali e potabili. Tra i composti perfluorurati spiccano per importanza PFOS (perfluorooctane sulphonate) e PFOA (perfluorooctanoic acid). Sono molecole complesse, molto stabili e potenzialmente bioaccumulabili.

Surfattanti florurati

Estrema stabilità

Elevata tendenza al bioaccumulo

Tempi di eliminazione per il PFOS superiori rispetto al PFOA

PFOS - PFOADerivano da un inquinamento classico, in particolare correlate alla produzione del teflone altri fluorobiopolimeri, del goretex e di una vasta serie di altri prodotti e applicazioni.

Produzione ed utilizzoPTFE (Teflon) capostipite di tutti i fluoropolimeriGore-TexAmpia varietà di prodotti ed applicazioni:• Trattamenti impermeabilizzati di pelle e tessuti• Trattamenti di rivestimento di carta e cartone• Detergenti (tensioattivi), cere per pavimenti;• Pitture e vernici• Pesticidi e insetticidi• Schiume anti-incendio• Pellicole fotografiche• Trattamenti di superfici metalliche (per diminuire la tensione superficiale)• Agenti di sgorgo per tubature.


33

PFOS - PFOAL’esposizione umana a queste sostanze è legata al consumo di alimenti contaminati,soprattutto di origine marina, all’utilizzo di posate prodotte con polimeri contenenti sostanze polifluorurate e al consumo alimentare di acque potabili contaminate. Da qui l’importanza della verifica delle acque adatte al consumo umano in merito alla presenza di queste sostanze.

Metodica per il rilevamento di PFOS e PFOA L’analisi viene effettuata con HPLC-MS-MS, metodi altamente sensibili e specifici, unici in grado di rilevare con sicurezza queste sostanze nelle acque destinate al consumo umano.PFOS e PFOA rappresenta un recente argomento di collaborazione tra Hera ed Istituto“Mario Negri”, che avrà importanti sviluppi riguardo allo studio della presenza di questesostanze nelle acque potabili e alla messa a punto di medoti efficaci per la loro rimozione.

Determinazione strumentaleStrumentazione

HPLC: Perkin-Elmer Series 200 (autocampionatore e due pompe analitiche)

Spettrometro di massa: Applied Biosystem API 3000, con sorgente ESI

34

Metodica per il rilevamento di PFOS e PFOAOttimizzazione delle condizioni analitiche in spettrometria di massa e spettrometriadi massa/massa, mediante infusione continua di una soluzione standard (1 ng/µl).

SostanzaIone precursore

(m/z)

Ione prodotto I (m/z)

ed energia di collisione (eV)

Ione prodotto II (m/z)

ed energia di collisione (eV)

PFOS 499 80 (56) 99 (48)

PFOS - 13 C4 503 80 (56) 99 (48)

PFOA 413 169 (15) 369 (4)

PFOS - 13 C4 417 172 (56) 372 (4)


35

Interferenti endocrini migrantidalle bottiglie in PET

Daniela RealiProfessore ordinario Dipartimento patologia sperimentale Università di Pisa

La ricerca sperimentale applicata allo studio di determinanti ambientali e alimentari di rischio per la salute collettiva, in quanto accertati/ritenuti potenziali deregolatori del sistema endocrino (Endocrine Disruptor Chemicals), è stata finalizzata alla produzione di metodi che consentano di attuare strategie di prevenzione primaria. Per questo, in collaborazione con l’Università di Ginevra, è stato sviluppato un test biologico a breve termine in vitro per lo studio della diffusione ambientale e alimentare di xeno biotici, capaci di esprimere azione estrogeno mimetica conseguentemente alla struttura chimica. Il mezzo biologico sviluppato consiste in un microrganismo ingegnerizzato, in grado di esprimere il recettore alfa umano per gli estrogeni.

Linea di lievito utilizzataE’ stata utilizzata la linea di lievito ricombinante RMY326 (His3 Leu2-3, 112 trp1-1 ura3-52/hER-TRP1-2µ[pG/ER(G)], ERE-CYC-LacZ-URA3-2µ[pUCΔSS-ERE], HIS-3CEN/ARS[pRS423]), auxotrofa per triptofano ed uracile, contenente il recettore α umano per gli estrogeni (hERα) inserito nel plasmide pG/ER(G), ed un elemento di risposta agli estrogeni (ERE) a monte del gene reporter lacZ, che codifica per l’enzima β-galattosidasi contenuto nel plasmide PUCΔSS-ERE (Liu et al. 1999). Nel plasmide pG/ER(G) è contenuto il gene TRP1 che codifica per un enzima richiesto per la biosintesi del triptofano, mentre nel plasmide PUCΔSS-ERE è contenuto il gene URA3 che codifica per un enzima richiesto per la biosintesi dell’uracile. Questi markers permettono la selezione del lievito che li contiene su terreni privi di triptofano e uracile.

Mezzi colturaliIl mezzo colturale selettivo sintetico viene preparato aggiungendo a 90ml di acqua ultrapura per colture cellulari (SIGMA) 0,67g di yeast nitrogen base, 2% glucosio, 10ml di una soluzione stock 10X di aminoacidi (30mg L-isoleucina, 150mg L-valina, 20mg L-arginina-HCl, 30mg L-lisina-HCl, 20mg L-metionina, 50mg L-fenilalanina, 200mg L-treonina, 30mg L-tirosina in 100ml), 1ml di una soluzione stock 100X di L-istidina-HCl (200mg in 100ml acqua), 1ml di una soluzione stock 100X di L-leucina (1g in 100ml acqua) e una soluzione di adenina emisolfato (200mg in 100ml acqua) con aggiunta di 3g di Agar (OXOID) per i terreni solidi.

36 Interferenti endocrini migranti dalle bottiglie in PET

Saggio su lievito (Yeast Estrogen Screen assay)Le cellule di lievito sono conservate in glicerolo al 25% a –80°C. Per l’allestimento della coltura, le cellule vengono seminate su piastre di terreno selettivo agarizzato e cresciute per 72h a 30°C. La piastra si conserva a 4°C per 20gg. Per effettuare il test, un pool di colonie viene inoculato in 2ml di terreno di crescita selettivo liquido e incubate a 30°C per 7h in agitazione continua (210rpm). Le colture sono successivamente risospese in terreno di crescita fresco, in modo da ottenere una densità ottica ≤ 0.1 (OD600nm). La sospensione di cellule viene dispensata in tubi e incubata a 30°C overnight in presenza di concentrazioni note del controllo positivo (E2), del controllo negativo (solvente) e dei campioni.

Attività agonistaPer valutare l’attività agonista (estrogenica) concentrazioni crescenti dei campioni vengono aggiunte alla coltura di lievito (2μl/2ml) in modo tale che la concentrazione di solvente (MeOH/DMSO) non ecceda lo 0,1% (v/v). Il solvente è usato come controllo negativo, l’ormone naturale 17β-estradiolo (ISS), concentrazione finale 10ppb, come controllo positivo. L’induzione della trascrizione dell’enzima da parte del complesso recettore-ligando viene misurata mediante spettrofotometro (OD420 nm). Per ogni campione vengono effettuate tre repliche. Al momento del saggio, le cellule di lievito vengono raccolte mediante centrifugazione e il pellet risospeso in 1ml Z-buffer (60mM Na2HPO4 · 7H2O, 40mM NaH2HPO4 · H2O, 10mM KCl, 1mM MgSO4 · 7H2O e 35mM 2-mercaptoetanolo, pH 7.0). Dopo centrifugazione il pellet è risospeso in 150µl Z-buffer. La permeabilizzazione delle cellule è effettuata aggiungendo 50µl di diclorometano e 20µl di 0.1% SDS e agitando per 10s. Per evidenziare la produzione di enzima, 700µl di 2 mg/ml o-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside (ONPG) in Z-buffer vengono aggiunti al mezzo colturale. La coltura è incubata a 30°C per 5min e la reazione bloccata mediante aggiunta di 500µl di 1M Na2CO3. La produzione di enzima β-galattosidasi è misurata mediante assorbanza del campione a 420nm (OD420) (Pinto et al., 2004; Garritano et al., 2006). L’attività β-galattosidasica è normalizzata al numero di cellule usate nel saggio ed espressa come Unità Miller utilizzando la seguente formula: Unità Miller = (1000 x OD420) / (t x V x OD600).Dove t rappresenta il tempo di incubazione (min), V il volume della coltura usato nel test (ml).L’attività agonista/estrogenica dei campioni viene espressa come Relative Inductive Efficiency (RIE), calcolata come il rapporto tra la massima attività β-galattosidasica indotta da ogni singolo campione e quella indotta dal 17 β-estradiolo (E 2) 10 nM x 100. Per una lettura in termini “relativamente quantitativi” di presenza di composti con attività agonista possiamo esprimere i risultati ottenuti in RIE anche in termini di Estradiolo Equivalenti (EEQs ng/l) utilizzando un modello di corrispondenza (curva dose-risposta 17 β-estradiolo elaborata con Graph Pad Prism 4.0, Graph Pad Inc.) in base al quale sono stati definiti range di attività RIE % e corrispondenti Estradiol Equivalents (EEQs) espressi in ng/l . La sensibilità del saggio è rappresentata dalla minima concentrazione di un composto che ha la capacità di dare una risposta significativamente diversa dal bianco procedurale (tutti i componenti escluso il campione).

37

La concentrazione più bassa di 17βestradiolo alla quale si è prodotta una risposta valutabile come positiva (LOD) è stata minore di 1ng/L.L’attività antagonista/antiestrogenica esprime la capacità di composti o miscele di essi di antagonizzare il legame del 17 βestradiolo al suo specifico recettore alfa. Se l’ormone non si lega al recettore non si attiva il gene reporter che codifica la sintesi dell’enzima β-galattosidasi e nel mezzo di coltura non è dosabile l’enzima. Per valutare l’attività antagonista (antiestrogenica) dei campioni, le cellule di lievito vengono co-trattate overnight in presenza di 17 β-estradiolo (1nM) e di concentrazioni crescenti dei singoli campioni. Viene poi misurata la produzione di β-gal secondo il protocollo. Come controllo positivo è stata utilizzata una coltura cellulare contenente solo 17 β-estradiolo (1nM), come controllo negativo è stata usata una soluzione di tamoxifen a concentrazione finale massima dello 0,2%. La capacità degli estratti di inibire l’attività inducibile dall’estradiolo, è espressa come inibizione (%) dell’attività elicitata dal 17 β-estradiolo 1nM (100%). Per ogni punto sperimentale vengono effettuate tre repliche.

Esempio:E2 1nM = RIE 100 %E2 + composto = RIE 85 %Questo significa che il composto ha inibito per un 15 % l’attività enzimatica inducibile da 1 nM di estradiolo.

Usando varie concentrazioni del composto in esame possiamo anche capire se questa attività biologica di tipo antagonista possa essere funzione di una relazione dose-risposta.Come controllo dell’attività antiestrogenica è stato usato il 4-hydroxytamoxifen (4-OHT), farmaco antitumorale ad azione antagonista usato in chemioterapia per pazienti affette da tumore della mammella estrogeno dipendente.Il test è stato messo a punto; ne è stata valutata la sensibilità, specificità e la riproducibilità nel tempo. E’ stata sperimentata l’applicabilità su composti puri ed estratti organici da vegetali e da matrici complesse (acque superficiali, acque per uso alimentare imbottigliate, alimenti ittici) ed è in corso di sperimentazione l’applicabilità per evidenziare l’azione agonista/antagonista indotta da composti migranti da contenitori per alimenti, da reti acquedottistiche e da dispositivi medici (sacche per infusione, tubi per alimentazione enterale, apparati per dialisi, etc.).

38

I monitoraggi effettuati nel territoriodi HeraLuciano AgostiniResponsabile Laboratori Hera S.p.A.Claudio AnzaloneResponsabile Ricerca e Sviluppo Hera S.p.A.

Il servizio idrico gestito da Hera, le fonti d’approvvigionamento,il sistema di controllo, la qualità dell’acquaIl Gruppo Hera è uno dei maggiori gestori di Servizio Idrico Integrato (SII) in Italia. Opera in larga parte del territorio dell’Emilia Romagna e in alcune aree adiacenti della Toscana e delle Marche. L’immagine nella pagina seguente mostra l’ubicazione dei principali centri di produzione di acqua potabile con l’evidenziazione dei due impianti principali che si approvvigionano da acque superficiali: la centrale di Val di Setta a Sasso Marconi BO (t. Setta e f. Reno, 2400 L/s) e la centrale di Pontelagoscuro a Ferrara (f. Po, 1400 L/s) .Di seguito si presentano sinteticamente i principali numeri che caratterizzano il Servizio Idrico Integrato del Gruppo Hera. Si evidenziano nei diversi territori le concentrazioni medie di alcuni parametri di qualità considerati critici (clorito, trialometani-totale, tetracloroetilene+tricloroetilene, nitrato, nitrito, antiparassitari-totale) che risultano inferiori ai limiti di legge in una misura compresa fra il 76% e l’89% come mostrato nel grafico riportato alla pagina seguente.

I numeri del servizio idrico del Gruppo Hera

• 226 comuni

• 30.850 km di reti di acquedotti

• 304.1 Mmc acqua immessa in rete

• 7.87 mc/km/giorno perdite (fisiche ed amministrative)

• 15.000 km di reti fognarie

• 300 Mmc di reflui trattati

• concentrazione media dei principali parametri di qualità degli scarichi pari al 23% delle concentrazioni massime di legge

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Diga di Ridracoli

Mare Adriatico

Pozzi Cesena

Pozzi Forlì

NIPCentrale Bubano

Pozzi Imola

Centrale Castel S. Pietro

Centrale Val di Setta

Pozzi San CesarioPozzi Sassuolo

Pozzi Formigine

Pozzi Marzaglia Pozzi Cognento

Pozzi Modena Sud

Pozzi Borgo Panigale

Pozzi San Vitale

Pozzi Stellata

CentralePontelagoscuro

Pozzi Tiro a Segno

Pozzi Mirandola

Pozzi Fossolo

Diga Suviana

Pozzi Anello Nord

Pozzi Raggera

Centrale Campana

Pozzi PolverieraDiga Conca

SOT Ferrara

1 Impianto minore

33 Punti di captazione:

0 Sorgenti

2 Derivazioni da acque superficiali

31 Pozzi

SOT Imola-Faenza

88 Impianti minori


203 Sorgenti


45 Pozzi

SOT Forlì-Cesena*54 (47) Impianti minori

181

(134)Punti di captazione:

133 (120) Sorgenti

9 (1) Derivazioni da acque superficiali

39 (13) Pozzi

SOT Rimini*80 (52) Impianti minori

182 (68) Punti di captazione:

69 (60) Sorgenti

11 (5) Derivazioni da acque superficiali

102 (3) Pozzi

SOT Ravenna*2 (0) Impianti minori

4 (0) Punti di captazione:

0 (0) Sorgenti

1 (0) Derivazione da acque superficiali

3 (0) Pozzi

Rete Principale HeraRete Romagna AcqueImpianti di potabilizzazione alimentati con acque di falda

Impianti di potabilizzazione alimentati con acque di superficie

SOT Modena

55 Impianti minori


141 Sorgenti


81 Pozzi

SOT Bologna

58 Impianti minori


193 Sorgenti


57 Pozzi

L’acquedotto gestito da Heranel territorio dell’Emilia Romagna

*Tra parentesi il numero di impianti e punti di captazione gestiti da Hera

Qualità dell’acqua rispetto ai limiti di legge (2009): concentrazioni medie rilevate / concentrazioni massime ammissibili (valore ottimale < 100%)

SOTBologna

SOTFerrara

SOTModena

SOTRavenna

SOTRimini

SOTForlì-

Cesena

SOTImola-

Faenza

11,4% 14,1% 15,7% 14,0% 14,5%23,7%

15,6%

%

%

%

%

%

%

Limite di legge: 100%

Rapporto tra le concentrazioni di clorito, trialometani-totale, tetracloroetilene+tricloroetilene, nitrato, nitrito, antiparassitari-totale e i rispettivi valori di parametro ex D.Lgs. 31/01 rilevati in punti rappresentativi di rete.

40 I monitoraggi effettuati nel territorio di Hera

Indagini sui contaminanti emergenti: quali CE, le partnershipCon il termine “contaminanti emergenti” (CE) ci si riferisce a una serie di sostanze di origine antropica che si possono rilevare nelle acque naturali, generalmente a concentrazioni molto basse, per le quali è stata accertata (o si sospetta) un’azione tossica nei confronti dell’ambiente in generale e della salute umana in particolare. I CE appartengono a diverse “famiglie” fra le quali i farmaci e le sostanze psicoattive, i prodotti per la cura della persona, alcune classi di prodotti chimici per l’industria e per l’agricoltura (ad es. ritardanti di fiamma, pesticidi). Una categoria trasversale a queste è quella dei cosiddetti interferenti endocrini (endocrine disruptors), sostanze capaci di interferire con il sistema endocrino umano, degli animali da allevamento e della fauna/ittiofauna selvatica.

Sintesi delle attività avviate e programmate sui contaminanti energetici

• Identificazione dei CE di maggiore interesse nei sistemi idrici, con particolare riferimento alle acque naturali destinate alla potabilizzazione

• Messa a punto di metodiche analitiche per la loro determinazione quantitativa

• Acquisto di idonea strumentazione di laboratorio

• Screening della presenza di tali sostanze nei sistemi idrici gestiti dal Gruppo (acque naturali destinate alla potabilizzazione, acque potabili, acque reflue)

• Valutazione dell’efficacia di rimozione degli attuali sistemi di trattamento (potabilizzazione e depurazione)

• Valutazione di eventuali nuove tecniche di rimozione

• Possibilità di implementare sistemi di controllo real time

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Le motivazioni e l’obiettivo dell’impegno di Hera in questa attività di ricerca sono tesi a garantire i migliori standard qualitativi possibili dell’acqua erogata oltre quelli che sono i requisiti richiesti dalla normativa di settore.Il mondo dei Contaminanti Emergenti è veramente molto vasto: la lista delle sostanze da considerare potenziali contaminanti delle acque redatta dall’EPA nel 2009 include 104 sostanze o gruppi chimici e 12 contaminanti microbiologici; uno studio del 2001 della Commissione europea sulle sostanze che hanno potenziale interferenza con il sistema endocrino enumera 553 sostanze artificiali e 9 ormoni naturali. E’ evidente, quindi, che occorre concentrare l’attenzione su un numero limitato di sostanze per le quali esistono già ricerche di base abbastanza consolidate e siano di potenziale interesse per i corpi idrici che approvvigionano i nostri acquedotti.Per indirizzare queste attività così complesse, Hera ha strutturato rapporti di collaborazione con Enti e Istituti di ricerca. Ciò assicura un supporto tecnico-scientifico di elevata qualità e la partecipazione ai network nazionali e internazionali che si occupano nella maniera più qualificata possibile di questi temi.Le collaborazioni hanno portato a concentrare le ricerche attuali su un insieme di 10 sostanze: 4 polialchilfenoli, 4 estrogeni e 2 acidi perfluorurati (vedi pag.44).In un recente passato sono stati presi in considerazione anche 5 principi attivi di farmaci di largo consumo, appartenenti alla categoria degli antinfiammatori non steroidei, oggi non considerati prioritari.

Sostanze candidate:

553 sostanze artificiali ; 9 ormoni naturali

Es.

Fonte: Unione Europea – http://europa.eu

Drinking Water Contaminant Candidate List 3 (ott 2009):

104 sostanze o gruppi chimici , 12 contaminanti microbiologici

Es.

Fonte: US EPA – www.epa.gov

Necessità di concentrarsi su sostanze:- con ricerche di base abbastanza consolidate- di potenziale interesse per i nostri corpi idrici

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Il sistema laboratori di HeraIn seguito ad una profonda razionalizzazione dell’attività, oggi i laboratori Hera sono strutturati su tre grandi centri specializzati per matrice. L’organizzazione attuale permette una migliore razionalizzazione degli strumenti, degli investimenti, dei metodi e una specializzazione professionale che garantisce più sicurezza, maggiori qualità e controlli.

I laboratori sul territorio: la struttura

LEGENDA MAPPApallino blu - unità operativa di campionamento bersaglio rosso - laboratorio di analisi

I monitoraggi effettuati nel territorio di Hera

Laboratorio BolognaAcque potabili, acque reflue, microbiologia

Laboratorio RavennaRifiuti speciali, pericolosi, liquidi, terreni e compost

Laboratorio ForlìRifiuti solidi, fanghi, diossine,emissioni in atmosfera

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I numeri chiave e le innovazioni

• 66 tecnici di laboratorio di cui 34 laureati

• 14 addetti al campionamento

• 5000 mq di superficie adibita a laboratori

• processi automatizzati e strumentazione all’avanguardia

• oltre 1.000.000 di determinazioni all’anno di cui oltre 400.000 sulle acque potabili e destinate alla potabilizzazione

• rapporti di prova emessi con firma digitale

• trasmissione automatica dei dati e segnalazione delle anomalie ai gestori degli impianti

Certificazioni e accreditamentiIl laboratorio di Bologna è riconosciuto dal MIUR come laboratoriodi ricerca.

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I contaminanti emergenti principali oggetto d’indagine

Nonsteroidal anti-inflammatorydrugs (NSAIDs)

IbuprofenNaxoprofenKetoprofenTolfenamic AcidDiclofenac

Perfluorinated acids

Perfluorooctanoic acid (PFOA)Perfluorooctanesulfonic acid (PFOS)

Estrogens

Estrone (E1)Beta Estradiol (E2)Estriol (E3)17 alfa Ethynylestradiol (EE2

Polyalkylphenols

Octylphenol (OP)Nonylphenol (NP)ter- Octyphenol (tOp)Bisphenol A (BPA)

I laboratori Hera dispongono delle tecniche e delle metodiche analiticheper la loro determinazione.


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Valori espressi in ng/L

DATI 2009 A B C

Entrata Uscita Entrata Uscita Entrata Uscita

Polyalkylphenols

Octylphenol (OP)< 0.50 < 0.50 < 0.50

Nonylphenol (NP)

ter - Octylphenol (tOP) 2.32 < 0.50 2.89 1.25 1.08 < 0.50

Bisphenol A (BPA) < 1.00 < 1.00 < 1.00

Estrogens

Estrone (E1) < 0.50 < 0.50 < 0.50

Beta estradiol (E2) < 0.50 < 0.50 < 0.50

Estriol (E3)< 1.00 < 1.00 < 1.0017 alfa Ethynylestradiol

(EE2)

Polyalkylphenols

Octylphenol (OP)

< 0.50 < 0.50Nonylphenol (NP)

ter - Octylphenol (tOP)

Bisphenol A (BPA) 5.08 < 1.00 4.17 < 1.00 1.89 < 1.00

Estrogens

Estrone (E1)< 0.50 < 0.50 < 0.50

Beta estradiol (E2)

Estriol (E3)< 1.00 < 1.00

1.17 < 1.00

17 alfa Ethynylestradiol (EE2) < 1.00

Perfluorinatedacids 2.2 2.4 (0) nd

PFOA nd 14.50

PFOS nd 1.19

Si riportano i dati riscontrati all’ingresso e dopo i trattamenti presso tre importanti impianti di potabilizzazione che prelevano acque superficialisituati nel nostro territorio.

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Valori espressi in ng/L (dati 2009 - mesi novembre e dicembre)

A B C

Entrata Uscita Entrata Uscita Entrata UscitaPolyalkylphenols

Octylphenol (OP)

< 0.50 < 0.50 < 0.50Nonylphenol (NP)


Bisphenol A (BPA) 14.30 1.12 6.99 < 1.00 < 1.00 < 1.00

Estrogens

Estrone (E1)< 0.50 < 0.50 < 0.50

Beta estradiol (E2)

Estriol (E3)< 1.00 < 1.00 < 1.0017 alfa Ethynylestradiol

(EE2)

Polyalkylphenols

Octylphenol (OP)

< 0.50Nonylphenol (NP)


Bisphenol A (BPA) 68.20 < 1.00

Estrogens

Estrone (E1)< 0.50

Beta estradiol (E2)

Estriol (E3)< 1.0017 alfa Ethynylestradiol

(EE2)

Valori espressi in ng/L A

Entrata UscitaPerfluorinated acids

PFOA nd 22.10

PFOS nd 1.73


PFOA 13.90 15.60

PFOS 2.55 2.00


PFOA 5.00 12.00

PFOS 3.10 1.60


PFOA 19.50 22.40

PFOS 2.04 2.00


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Il campionamento medioDal 2010 i campionamenti in ingresso e in uscita sono il risultato di un campionamento medio effettuato come sotto riportato.

Prelievo aliquote ogni 15 minuti

Campionamento in uscita con shift temporale pari al tempo di detenzione dell’impianto Campione dell’analisi

Campionamento medio ingressoe uscita

150 litri

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DATI settembre 2010

A

Entrata Uscita

Polyalkylphenols

Octylphenol (OP)

< 0.50Nonylphenol (NP)


Bisphenol A (BPA) < 1.00

Estrogens

Estrone (E1)< 0.50

Beta estradiol (E2)

Estriol (E3)< 1.0017 alfa Ethynylestradiol

(EE2)

Perfluorinatedacids

PFOA 12.50 17.40

PFOA 2.60 1.90

DATI 2008 A B

Entrata Uscita Entrata UscitaNonsteroidal anti-inflammatory drugs

(NSAIDs)

Ibuprofen 0.068 < 0.03 < 0.03 nd

Naxoprofen < 0.05 < 0.05

Ketoprofen < 1.00 < 1.00

Tolfenamic Acid < 0.05 < 0.050

Diclofenac < 0.01 < 0.01


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DATI 2010 Acque grezze Acque trattate

min max min max L.R.Polyalkylphenols

Octylphenol (OP) < 0.50 < 0.50 < 0.50 < 0.50 0.50

Nonylphenol (NP) < 0.50 < 0.50 < 0.50 < 0.50 0.50

ter - Octylphenol (tOP) < 0.50 2.89 < 0.50 1.25 0.50

Bisphenol A (BPA) < 0.5 68.20 < 0.5 2.60 0.50

Estrogens

Estrone (E1) < 0.50 < 0.50 < 0.50 < 0.50 0.50

Beta estradiol (E2) < 0.50 < 0.50 < 0.50 < 0.50 0.50

Estriol (E3) < 1.00 1.17 < 1.00 < 1.00 1.00


PFOA 5.00 19.50 12.60 22.40 0.50

PFOS 2.04 3.10 1.60 2.00 0.50


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Attività di ricerca: il futuro

• Prosecuzione attività EDinwater e circuiti interlaboratori

• Acquisizione dati sistematici a cadenza mensile su un sito di interesse

• Studio preliminare di valutazione comparata dei processi di rimozione

• Studio sperimentale per la valutazione dell’efficacia dei processi di potabilizzazione in uso

• Estensione monitoraggio su altri siti di produzione


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Le prospettive di ricerca nel territorio e nell’ecosistema Po

Ivano GraldiDirettore Autorità di Ambito Territoriale Ottimale di Ferrara AATO6 Luigi ViganòPrimo Ricercatore Istituto di Ricerca sulle Acque (IRSA CNR)

Parlare in questo convegno di ricerche attuali e future che riguardano l’ecosistema Po può sembrare di minore rilevanza o addirittura una forzatura rispetto al tema portante di questa giornata. Questo convegno pone infatti grande attenzione sulla salute umana, ma disgiungere quest’ultima dalla salute dell’ecosistema ed in particolare dalla salute dell’ecosistema acquatico è solo illusorio o, più realisticamente, pericoloso. La recente Direttiva Acque (2000/60/CE), se mai fosse stato ancora necessario, ha ampiamente fatto proprio questo punto fondamentale ed ha imposto agli Stati Membri una visione d’insieme del patrimonio idrico, che prescinde da distinzioni più o meno artificiose tra acque superficiali, profonde, costiere. La tabella sintetizza le principali caratteristiche del bacino del Fiume Po, dando nel contempo una immagine chiara, anche se essenziale, sia delle dimensioni importanti del “sistema Po” e sia del carico inquinante che grava sulle sue acque.

Superficie: 71.000 Km² Aree interessate: 7 Regioni 3.200 ComuniAbitanti residenti: 16 milioniCarichi inquinanti: 114 milioni di abitanti equivalenti, cui contribuisconoper il 15% il settore civile, per il 52% l’industria e per 33% il settore agrozootecnicoPortata media a Pontelagoscuro: 1000 - 1400 m³/s mediamente 30 – 40 miliardi di m³/annoPrelievi idrici totali: 20,5 miliardi di m³/anno, di cui per usi potabili 2,5 miliardi di m³/anno,per usi industriali 1,5 miliardi di m³/anno (escluso il settore di produzione di energia elettrica), per usi irrigui 16,5 miliardi di m³/anno

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Le fonti di prelievo: il fiume Po

Nella provincia di Ferrara il legame tra l’ecosistema fiume e la salute umana è forse ancora più stretto che non altrove lungo il suo corso. Considerando che nel fiume Po sono stati trovati vari interferenti endocrini e sono stati dimostrati i loro effetti, si può comprendere l’importanza, da un lato, di incentivare la ricerca di questi inquinanti nell’ecosistema e, dall’altro, di verificare l’adeguatezza dei processi di potabilizzazione affinché non vi siano rischi per la salute umana. Con queste premesse è stato sottoscritto un Protocollo d’intesa con finalità a breve e medio termine tra AATO 6, ARPA, IRSA CNR, HERA per attività di analisi e ricerca e studi legati alla qualità delle acque e all’ecosistema fiume Po.


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• la nostra comprensione dell’estensione e gravità del problema nelle acque Italiane è ancora preliminare • analitica chimica, istologia, tossicogenomica e tossicoproteomica• l’ambiente è molto più complesso del laboratorio per cui i dati in field sono insostituibili• le modalità di indagine che legano laboratorio e ambiente sono strumenti essenziali.

a) Mosselmonitor Registra reazioni fisiologiche e comportamentali dei bivalvi installati, valutando: • valori di apertura/chiusura delle valve • frequenza e variazioni della frequenza dei movimenti Segnala allarmi a seguito di: • chiusura prolungata • apertura anormale prolungata (rilassamento dei muscoli a seguito della morte – gaping).

Circa un paio di anni fa conclusi un comunicazione dedicata al problema degli interferenti endocrini sottolineando alcuni punti essenziali:

Tra questi emergeva la necessità di disporre di dati di laboratorio ma soprattutto di campo,e ciò a fronte di una forte carenza di informazioni in merito all’estensione e alla gravità del problema degli interferenti endocrini nelle acque italiane. Il Fiume Po non faceva eccezione, sebbene alcuni studi fossero già stati condotti proprio nel suo tratto intermedio. Rispetto ad allora c’è ancora moltissimo da fare, ma alcuni piccoli passi fondamentali sono stati compiuti, almeno per il Fiume Po. Non ultimo il Protocollo di Intesa già menzionato, grazie al quale sono stati da poco attivati nuovi approfondimenti sulla presenza di interferenti nell’ecosistema Po. A questo proposito, si riportano alcuni esempi di inquinanti capaci di modulare le funzioni del sistema endocrino la cui presenza nel fiume è stata documentata o ritenuta altamente probabile. La miscela di composti è ovviamente complessa e numerosi di essi non sono ancora stati identificati.

Il Protocollo prevede due linee progettuali:a) la realizzazione di un sistema di preallarme biologico ad ampio spettro, che utilizza organismi viventi (molluschi e pesci), in grado di fornire una risposta rapida ed affidabile per il monitoraggio in continuo delle acque da potabilizzare;b) la ricerca di nuovi inquinanti organici e inorganici, in particolare gli interferenti endocrini, al fine di avere informazioni degli effetti nel tempo sull’ecosistema del Po.

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Uno dei gruppi di interferenti che forse è stato più ampiamente studiato è quello degli estrogeni naturali e degli xeno-estrogeni:• 17β-estradiolo (E2), estrone (E1), estriolo (E3)• etinilestradiolo (EE2)• nonilfenolo (NP), octilfenolo (OP), alchilfenoli etossilati (APEOn), bisfenolo A (BPA).Tra quelli naturali, in particolare, vi sono alcune molecole, come gli ormoni dei vertebrati,che non a caso sono tra gli interferenti più potenti, almeno nei confronti della fauna ittica.Più volte, infatti, sono stati dimostrati effetti sui pesci a concentrazioni nell’ordine delle decine di nanogrammi per litro o inferiori. Anche nel caso di un farmaco come l’etinilestradiolo, un composto di sintesi ad azione estrogenica utilizzato nei farmaci contraccettivi, la potenza si è dimostrata particolarmente elevata. In uno studio tratto dalla letteratura internazionale, si è visto che concentrazioni di pochi ng/L di tale farmaco hanno determinato varie alterazioni negli individui di un piccolo ciprinide, ma cosa più sorprendente, sono state sufficienti ad eliminarne l’intera popolazione da un laghetto utilizzato per la sperimentazione. Anche nel Po è stata riscontrata la presenza di queste molecole ad azione estrogenica e sono stati osservati gli effetti imputabili, almeno in parte, alla loro presenza.

• Molecole naturali, ormoni animali + fitoestrogeni E1, E2, E3, genisteina, etc

• Molecole di sintesi* e loro prodotti di degradazione: farmaci (EE2↑ER) prodotti per la cura personale (triclosan, filtri UV, profumaz. musks ...) detergenti (OP; NP e APEOn↑ER) plastificanti (bisfenolo A (BPA), ftalati (DEP, DBP)↑ER) intermedi di sintesi (perfluorurati, PFOA ↑ER; 3,4-DCA) ritardanti di fiamma (PBDEs, TBBPA, HBCD…) pesticidi (DDTs (opDDE ↑ER; ppDDE ↓AR); atrazina ↑CYP19; procimidone ↓AR; vinclozolin ↓AR …) PCBs ↑↓ER e aggiungiamo PAHs, PCDDs


Larve di carpa (40 dph) esposte per 5 mesi alla miscela [1x] trovata in un tributario del Po• intersex• alterazioni del pattern ormonale• aumento della VTG nei maschi• sex ratio sbilanciato.

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Nei maschi di una specie residente, ad esempio, erano state osservate ampie invasioni di tessuto ovarico in sostituzione di quello testicolare. In seguito, con lo scopo di verificare, le osservazioni effettuate sugli esemplari di questa come di altre specie residenti, giovani esemplari di carpa sono stati esposti in laboratorio ai livelli di inquinanti estrogenici misurati nelle acque di un tributario del Po. Questa miscela è stata in grado di indurre varie alterazioni tra quelle osservate sia nello studio precedente che nei pesci del Fiume Po.Le alterazioni ormonali ed istologiche causate dagli interferenti ad azione estrogenica (ma non solo) sono in grado di minare seriamente il successo riproduttivo di una specie ittica e, pertanto, la sua stabilità all’interno dell’ecosistema. Molte di queste alterazioni sono state studiate e documentate a carico degli esemplari di sesso maschile, i quali, come già accennato, possono subire una completa inversione a livello gonadico, sviluppando un ovario in sostituzione del testicolo o nel caso l’esposizione sia stata meno severa, sviluppando porzioni più o meno ampie di tessuto ovarico. E’ da tenere presente, tuttavia, che i composti ad azione estrogenica danneggiano gravemente anche lo sviluppo gonadico degli esemplari di sesso femminile. La sperimentazione a lungo termine condotta sugli stadi giovanili di carpa ha considerato l’esposizione a inquinanti presenti in soluzione acquosa. La situazione espositiva in un fiume come il Po è, tuttavia, più complessa

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Per molti inquinanti, infatti, gli organismi sono esposti anche attraverso la dieta, sia che si nutrano di materiale vivente che di detrito. Inoltre, oltre agli inquinanti estrogenici già citati, sono certamente da considerare anche altri interferenti che agiscono sul sistema endocrino con meccanismi diversi. Agli estrogeni sono da affiancare, ad esempio, gli inquinanti ad azione anti-androgenica, come pure quelli che interagendo con il recettore Ah (aryl hydrocarbon), hanno generalmente un’azione mutuamente antagonista con gli induttori di tipo estrogenico.Come evidenziato:

Femmine di trota iridea esposta per 1 mese a diluizioni del tributario ed al Po:

• evidenza dirette e non: ER, antiandrogenici e AhR

• alterazione del pattern ormonale• atresia e vari sintomi degenerativi a carico dell’ovario: inibizione dello sviluppo ovarico

• proliferazione di oogoni.


Gli effetti indotti da una miscela complessa come quella presente nel Fiume Po sono stati studiati in esemplari femminili di trota. Questo studio ha dimostrato l’insorgenza di alterazioni molto evidenti sia a livello ormonale che ovarico, peraltro ancora poco documentate in letteratura rispetto a quelle indotte in esemplari di sesso maschile ben più ampiamente studiate.Tra i gruppi di inquinanti che meritano ulteriori approfondimenti vanno ricordati i ritardanti di fiamma. Si tratta di sostanze che, a causa dell’ampio uso di materiali sintetici notoriamente ad elevata infiammabilità, hanno trovato moltissimi impieghi sia domestici che industriali e sono generalmente prodotte in quantità di migliaia di tonnellate per anno.

Contaminazione da polibromodifenileteri ed altri ritardanti di fiamma. I PBDE e in generale i BFRs sono utilizzati come additivi, o legati chimicamente, in prodotti a base di poliuretano e polistirene, nell’edilizia, nell’industria automobilistica, nelle plastiche di computer, televisori, circuiti elettronici, cavi elettrici etc.• esabromociclododecano (α+β+γ HBCD) • tetrabromobisfenolo (TBBPA) (+ TCBPA)• tetrabromobisfenolo – bis • decabromodifeniletano (DBDPE)

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Per contro, queste sostanze sono spesso persistenti e lipofile, caratteristiche che hanno contribuito significativamente alla loro pericolosità. Recentemente abbiamo dimostrato che una categoria di ritardanti di fiamma come i polibromodifenileteri, merita maggiori approfondimenti.Oltre che per la presenza nel fiume Po, l’attenzione verso questi composti deriva dal fatto che sia i congeneri parentali che i loro metaboliti, in particolare congeneri a maggior numero di atomi di Br, modulano, ad esempio, l’attività tiroidea o hanno marcata attività anti-androgenica:

Questi inquinanti sono stati identificati in più componenti dell’ecosistema Po, dai sedimenti ai macroinvertebrati, dagli stadi giovanili agli adulti di diverse specie ittiche. Ciò può avere importanti conseguenze sia per la salute degli organismi acquatici che per gli eventuali consumatori umani di organismi contaminati. La sperimentazione di laboratorio resta uno degli approcci sperimentali più utili per chiarire se la miscela di inquinanti identificati nel fiume agisca negativamente, ad esempio, sui pesci. Ad un livello di complessità maggiore, la sperimentazione può essere condotta in campo, con un livello di realismo e quindi di rilevanza ecotossicologica superiore. All’estremo opposto, e cioè ad una dimensione sperimentale notevolmente più celere e compatta, troviamo i saggi in vitro, grazie ai quali l’opportunità di ricercare su molti campioni la presenza di effetti ormono-simili è da tempo ampiamente apprezzata. Entrambe queste soluzioni hanno ovviamente molta attenzione nell’ambito del Protocollo di Intesa più volte citato e della menzione dei “pacchetti operativi” n. 3 e 4 che essa riporta. In entrambe le direzioni sperimentali sono già attive diverse iniziative a breve/medio termine.• 3. Sperimentazione con pesci in laboratorio e in campo• 4. Saggi in vitro per la ricerca di effetti ormono-simili.

• per degradazione microbica e fotochimica, il BDE-209 è trasformato in congeneri con minore numero di Br • per via enzimatica all’interno degli organismi può avvenire lo stesso processo di “debromination” dal quale risultano ad es. BDE-100, BDE-47, BDE-49, BDE-19 tutti potenti anti-AR.

Il pacchetto operativo #5 Andamento temporale di alcuni interferenti endocrini nel Fiume Po:• per molti EDs abbiamo informazioni scarse e frammentarie o più spesso nulle • la mancanza di informazioni complete e aggiornate rende molto difficile se non impossibile la ricostruzione delle cause di degrado dell’ecosistema• i cambiamenti sono imputabili agli inquinanti tossici, agli effetti dei nutrienti, ai cambiamenti climatici...??

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Si vuole richiamare l’attenzione su un altro aspetto legato alla carenza informativa che affligge il tema degli interferenti endocrini. Le lacune e la discontinuità del quadro a nostra disposizione rendono, infatti, pressoché impossibile comprendere il ruolo degli interferenti endocrini nei mutamenti che l’ecosistema Po ha subito negli ultimi decenni. Anche se il contributo di questi inquinanti è ed è stato evidente, è per ora molto difficile disgiungerlo da altre concause, come l’arricchimento in nutrienti, i cambiamenti climatici, la progressiva degradazione degli habitat o l’introduzione di specie alloctone. In ogni caso è sicuro che molti degli interferenti endocrini lasciano tracce evidenti nel comparto dei sedimenti dell’ambiente in cui sono stati sversati. La ricerca di questo tipo di tracce memorizzate nell’ecosistema può dare un importante contributo per chiarire il ruolo degli interferenti endocrini nei mutamenti che sono avvenuti o sono attualmente in corso nel Fiume Po. Ecco altri esempi di inquinanti che, riconducibili ai cosiddetti “personal care products”, sono a loro volta oggetto di approfondimenti.

#6 Ricerca di “personal care products”: • triclosan • triclocarban • galaxolide • tonalide • benzofenoni

Vi sono infine, alcuni esempi di fitofarmaci che, rappresentativi delle tre maggiori categorie di impiego, hanno dimostrato effetti su componenti sensibili del sistema endocrino dei vertebrati (esempio: 3-4 DCA - non ha impieghi diretti, ma come altri, è un importante metabolita). Di fatto, il gruppo dei prodotti fitosanitari è molto ampio ed eterogeneo e meriterebbe molto più di un solo “pacchetto operativo”. Molti di questi inquinanti sono dispersi nel bacino del Po in quantitativi elevati che spesso raggiungono le centinaia ed anche le migliaia di tonnellate per anno. Mentre gran parte degli inquinanti discussi sinora è presente nel sistema Po durante tutto l’arco dell’anno, i pesticidi mostrano una presenza tipicamente stagionale, legata sostanzialmente agli impieghi in agricoltura. Questo è ben illustrato dal grafico elaborato da ISPRA con i dati dei rilevamenti ARPA. Purtroppo i mesi che sono caratterizzati dalle presenze più numerose e dalle concentrazioni più elevate di vari principi attivi sono anche quelli di riproduzione della comunità ittica del fiume. Difficile pensare che questa coincidenza non comporti un significativo aggravamento delle condizioni di stress chimico già presenti nell’ecosistema. A questo proposito si può ricordare che molte specie di anfibi, il cui ciclo vitale è tipicamente stagionale, hanno subito gravi danni con pesanti rarefazioni in molte aree del pianeta dove si hanno più intense pratiche agricole.I danni osservati, confermati anche in laboratorio, sono stati chiaramente ricondotti ad effetti di pesticidi sul loro sistema endocrino.


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Si conclude questo intervento ponendo l’accento su alcuni punti sostanziali per l’ecosistemaPo che, esemplificati nella seguente Tabella, sono in parte comuni a molti dei grandi fiumi che drenano bacini fortemente antropizzati.

#7 Ruolo dei prodotti fitosanitari quali interferenti endocrini:• ERBICIDI: atrazina, simazina (↑ CYP19), terbutilazina, metolaclor, oxadiazon (CYP19 ↑), linuron, 3,4-dicloroanilina (↓ AR + diuron), 2,4 D (↑Vtg, ↑ER?), trifluralin• FUNGICIDI: procimidone (↓ AR) propiconazolo (↓ CYP19 + azoli)• INSETTICIDI: carbofuran, diazinone, dimetoato, endosulfan, fenitrotion (↓ AR) …. DDTs …. invisibili

Non dimentichiamo, poi, quei principi attivi che essendo caratterizzati da una maggiore lipofilicità, si disperdono all’interno dell’ecosistema in forma adsorbita al materiale particolato. Per tale motivo sono più o meno ampiamente trascurati dai rilevamenti analitici ufficiali, ma la loro presenza nei sedimenti espone molti organismi attraverso altre vie di assunzione che non sono necessariamente meno efficaci nell’indurre effetti indesiderati.

È necessario promuovere azioni di approfondimento e ricerca:• E1, E2, E3, EE2, NP, OP, BPA, PBDE, HBCD, TBBPA, DBDPE, PCPs, …., oxadiazon, metolaclor, diuron, procimidone, …: agonisti e antagonisti attraverso l’acqua e la dieta • Istopatologie a carico delle gonadi, minore qualità e quantità di oociti e spermatozoi, alterazioni dei processi di differenziazione e sviluppo …• Riduzione del successo di una popolazione: evidenti cambiamenti della comunità ittica del Fiume Po.

Il primo punto sottolinea la grande complessità del quadro espositivo che è imputabile alla moltitudine degli agenti chimici contemporaneamente presenti nell’ecosistema e per i quali sono noti molteplici meccanismi di azione. A tale proposito è opportuno ricordare che, proprio per gli interferenti endocrini, è stato chiaramente dimostrato che se, ad esempio, un pesce è esposto a una miscela in cui ciascun composto è di concentrazione priva di effetto, la miscela nel suo complesso è ancora in grado di agire sia sul sistema endocrino che sulle gonadi. Se questo primo punto enfatizza il rischio di un complesso “effetto miscela”, i due punti successivi sottolineano che questo quadro espositivo può modificare i bilanci ormonali, lo sviluppo gonadico, il metabolismo e l’accrescimento degli individui, colpendo verosimilmente in più punti quelli che sono considerati gli elementi chiave della stabilità e del successo di una popolazione. Ciò la renderebbe quanto mai vulnerabile ad ulteriori fattori di stress e di instabilità. Questo meccanismo ha verosimilmente operato su più specie della comunità ittica del Po, specie che sono fortemente ridotte o localmente scomparse. Azioni di approfondimento e ricerca, come quelle sostenute dal Protocollo di Intesa sottoscritto da Ato6, Hera, ArpaER e Cnr, sono dunque necessarie e benvenute.

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Aspetti ecotossicologici e tossicologici degli interferenti endocrini

Annamaria ColacciResponsabile cancerogenesi ambientale e valutazione del rischio ARPA Emilia Romagna

La definizione dell’OMSL’interesse della comunità scientifica internazionale per gli interferenti endocrini nasce già negli anni ‘70, ma si consolida agli inizi degli anni ‘90. In Italia i primi progetti vedono la luce alla fine degli anni ‘90. Da allora, l’accumularsi di evidenze sperimentali e di studi di popolazione ha portato ad affinare definizioni e concetti relativi a queste sostanze.

“An endocrine disruptor is an exogenous substance or mixture that alters function(s) of the endocrine system and consequently causes adverse health effects in an intact organism,or its progeny, or (sub)populations.” (Definizione OMS)

Il recepimento in Italia: definizione• Distruttori endocrini (1998) Progetto MIUR e Finalizzata Sanità• Interferenti endocrini (2003) CEFIC_LRI, Berlino• Composti ad azione ormono-simile (2005) Primo Gruppo di lavoro Comitato nazionale biotecnologie e biosicurezza (CNBB)• Perturbatori endocrini (2008) Secondo Gruppo di lavoro Comitato nazionale biotecnologie e biosicurezza (CNBB)

L’ultima definizione (in ordine di tempo)• Modulatori endocrini (2010) EUSAT 2010 - Linz

Perché tante definizioni?• A questa classe di composti appartengono sostanze utilizzate a diversi scopi e a diverso titolo presenti nell’ambiente.• Tutte sono accomunate da un tale modo di azione che le porta ad “interferire” con il sistema ormonale. • Il termine “interferire” non deve trarre in inganno, perché non sempre e non per tutti i composti tale modo di azione si traduce in un effetto deleterio.

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Tossicologia Umana: prime evidenzeDietilstilbestrolo (DES)DES e un estrogeno di origine sintetica sintetizzato nel 1938 e largamente usato a partiredal 1941 come farmaco anti-aborto, nella convizione dell’epoca che l’assunzione giornaliera di piccole quantità di estrogeni potesse proteggere la gravidanza e la salute del bambino.Il DES fu messo al bando nel 1971 quanto apparirono in tutta la loro evidenza le gravi conseguenze sulla prole, specialmente di genere femminile, delle donne che lo avevano assunto durante la gravidanza (si stima che il numero di tali donne possa aggirarsi intornoai 4 milioni).I danni congeniti all’apparato riproduttivo si tramutarono in difficoltà riproduttive (sterilità,aborti spontanei, nati pre-termine) e in molti casi in una forma rara di tumore alla vagina.

Ormoni naturali e sinteticiDES non si comporta in modo dissimile agli estrogeni naturalmente prodotti dall’organismoAnche gli estrogeni naturali possono giocare un ruolo importante nell’insorgenza ed evoluzione dei tumori.L’equilibrio fisiologico è, infatti, mantenuto da un delicato meccanismo.Quantità, metabolismo e finestre temporali nella produzione degli estrogeni sono importanti fattori.

Modo e meccanismo d’azionePoiché tutti gli ormoni, fisiologicamente prodotti dagli organismi viventi, esplicano la loro azione attraverso la reazione con un recettore specifico con una struttura adatta a “catturare” e “legare” l’ormone, riconoscendone forma e struttura, nello stesso modo in cui ogni serratura può essere aperta da una unica, specifica chiave.Gli interferenti endocrini possono essere falsamente riconosciuti da un recettore deputatoad “ospitare” una molecola molto simile dando origine a risposte diverse da quelle attese.

62 Aspetti ecotossicologici e tossicologici degli interferenti endocrini

Ormoni e tumore della mammellaEstradiolo l’effetto biologico dipendeda come la molecola è metabolizzata.

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Ormoni e tumore dell’ovaioGli ormoni possono promuoverela crescita di cellule mutate, favorendo la formazione del tumore.

Stima dose giornaliera di assunzione nelle donneLa tabella mostra le principali fonti di esposizione ad estrogeno equivalenti. EEQ (estrogeno equivalenti) rispetto all’ estradiolo endogeno.

Composto EEQ (estrogeno equivalenti)

Contraccettivi orali 16675Terapia ormono-sostitutiva 3350

Erbe e alimentazione 10217-estradiolo (endogeno) 1

Organoclorurati 0.0000025

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Ormoni nelle acqueMolti, recenti studi dimostrano una cospicua presenza di ormoni e sostanze ormono-simili nelle acque superficiali. Non tutti i composti rintracciati possiedonolo stesso grado di pericolosità, ma la co-presenza di molecole con meccanismi d’azione molto simili potrebbe comportare effetti additivi.

In questa tabella sono riportate le potenze relative degli interferenti endocrini più comunemente rintracciati nell’ambiente e che, quindi, costituiscono la maggiore esposizione per l’uomo.

Composto EEQ (estrogen equivalents)

Dietilstilbestrolo 10

17β -estradiolo 1

Genisteina 0.000204-tert-Octilfenolo 0.000065

Nonilfenolo 0.000003o,p’-DDT 0.000001

Ormoni di origine biologica• 17- estradiolo• estriolo• estrone• progesterone• testosteroneOrmoni di origine vegetale• sesquiterpeni• fitosteroliOrmoni di origine sintetica• 17-etinilestradiolo• dietilstilbestrolo• 17-trenbolone


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Gli effetti ecotossicologici (1)Le prime evidenze: gli alligatori del lago Apopka in Florida• anomalie degli organi sessuali, incompatibili con la riproduzione e che, infine, determinarono la drastica riduzione di questa specie animale nell’area.I pesci dei Grandi Laghi• pesantemente contaminati con policlorurati bifenili mostravano problemi riproduttivi.Gabbiani, rondini di mare ed altri uccelli esposti al pesce contaminato• disfunzioni simili a quelle riscontrati nelle loro prede.Il drastico declino dell’ aquila americana• uova rese fragili dall’accumulo di DDT nel guscio.

Gli effetti ecotossicologici (2)Le evidenze attuali• una varieta’ di effetti osservati in ambiente e verificati in laboratorio• effetti correlati alla qualità e quantità dei composti presenti nelle acque• endpoint misurati negli animali acquatici utilizzati come biosensori e biomarcatori per monitorare l’inquinamento.

Gli effetti ecotossicologici (3)Quali composti correlati agli effetti• PCB, PBB, DDT • alchilfenoli (nonilfenolo e octilfenolo)Pesticidi• atrazina • simazina• endosulfan • metossicloro • vinclozolin • ketoconazolo

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Carbamati

Insetticidi

Androgeni, estrogeni, prolattina

Inibitori competitivi del recettora androgeni. Alcuni inducono la produzione di aromatasi che converte androgeni in estrogeni

Insetticidi (+)Erbicidi (-)

Estrogeni Ormoni Tiroide

Prevengono legame ormonetiroide-recettore. Aumentano l’espressione dei geniresponsivi agli estrogeni

ErbicidFungicidi

Androgeni, estrogeni,steroidi

Meccanismo non ancora delucidato. Interferiscono con la fromazione dei microtubuli nelle cellule sensibili agli estrogeni

Piretroidi

Insetticidi

Estrogeni, progesterone

Erbicidi

Androgeni, estrogeni

Inibizione dei ligandi naturali dei recettori per androgeni. Alcuniinducono la produzione di aromatasi che converte androgeni in estrogeni.

Antagonizzano o potenziano l’azione degli estrogeni. Inibiscono azione progesterone.

Organocloruri

FITOFARMACI COME INTERFERENTI ENDOCRINI

Triazine

Organofosfati


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Sono estrapolabili questi dati?• Atrazina è un neuroendocrino con effetti cancerogeni nei roditori• Vinclozolin e Ketoconazolo hanno effetti antiandrogeni nei mammiferi con inibizione di enzimi chiave della sintesi degli androgeni• Metossicloro e’ un pesticida organo-clorurarto con effetti estrogenici nei topi • EPA considera la possibile contaminazione dell’acqua potabile un rischio potenziale per l’uomo Limiti: 0.05 mg/L composto d’origine :0.2 mg/L metaboliti• Alchilfenolo e alchilfenolo etossilato possono essere riscontrati nell’acqua potabile non esistono prove conclusive che i due composti abbiano effetti avversi nell’uomoIn che concentrazioni?• Detergenti • Steroidi naturali di origine fecale• Plasticizzanti • Gli ormoni di origine naturale (testosterone, 17-estradiolo, progesterone)sono presenti in concentrazioni piu’ basse del 19-norethisterone derivante dai contraccettivi orali. I rischi emergentiContaminanti emergenti• perfluorati • ritardanti di fiamma • paraffine clorurate • farmaci. Gli aspetti critici della valutazione del rischio• basse dosi • miscele complesse.

I farmaci• Disegnati per stimolare la risposta nell’uomo e negli animali a basse dosi.• Studi in vitro e in vivo suggeriscono che i farmaci presi singolarmente o in combinazioni a concentrazioni simili a quelle riscontrate nell’ambiente possono avere effetti ecotossicologici.

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Il concetto di ormesiMolti dati sperimentali dimostrano che il comportamento della maggior parte dei composti chimici (e anche degli agenti fisici) alle basse dosi è imprevedibile. Da molti autori è stato introdotto (o meglio rispolverato) il concetto di ormesi già descritto da Ippocrate.Ormesi: indica la capacita’ di una sostanza di agire in modo diverso a seconda della dose. La curva dose-risposta acquisisce cosi’ una forma a J o ad U rovesciata. Per questi effetti non prevedibili e’ stato suggerito di sostituire il termine di ormesi con curvanon monotonica.

Le basse dosiUno degli aspetti più dibattuti relativamente all’esposizione ambientale a interferenti endocrini è quello relativo alle basse concentrazioni. Nella tossicologia classica, infatti, per gli xenobiotici non genotossici (come gli interferenti endocrini) è possibile stabilire una dose soglia al di sotto della quale non vi è effetto. La curva dose-risposta alle dosi basse e molto basse (il range di dosi che generalmente esula da quelle sperimentali) è teoricamente considerato essere sempre lineare.

Dose sperimentalee esposizione umana

Il dogma della curva abasse dosi linearizzata


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Il problema delle misceleRischio cumulativo• Derivante da più contaminanti nella stessa matrice: possibilità di effetto avverso da esposizione da tutte le fonti di esposizione a un gruppo di sostanze che condividono lo stesso meccanismo d’azione.Rischio aggregato• Derivante dallo stesso contaminante in più matrici: possibilità di effetto avverso da esposizione allo stesso principio da più fonti.

Additività dell’effetto e fitofarmaci: l’approccio di US-EPAApproccio:common mechanism group• raggruppamento di composti sulla base della struttura, delle proprietà tossicologiche e/o fitofarmacologiche• definizione del meccanismo d’azione per uno o più componenti del gruppo (candidate substance)• caratterizzazione degli altri composti del gruppo sulla base del peso dell’evidenza nell’attribuzione delle medesime caratteristiche strutturali, tossicologiche e dei dati di farmacocinetica e farmacodinamica e nell’dentificazione di un comune meccanismo d’azione.(Guidance for Identifying PesticideChemicals and Other Substances That Have A Common Mechanism of Toxicity)

L’approccio US-EPA e il caso delle triazineComposti • atrazina, simazina, propazina, tribenuron-metile (Express), • 2-idrossiatrazina, desetil-s-atrazina (DEA), desisopropil-s-atrazina (DIA), diaminoclorotriazina (DACT)Endpoint• tumore delle ghiandole mammarie nel rattoMeccanismo d’azione• effetto di interferenza endocrina sull’asse ipotalamo - ipofisi - gonadi con incremento della produzione di estrogeni e di prolattinaCandidate compound • atrazina Composti correlati (common mechanism group) • simazina, propazina, desetil-s-atrazina (DEA), desisopropil-s-atrazina (DIA), diaminoclorotriazina (DACT)Risultato • additività di effetto.

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Effetti sulla salute umana: il dibattito scientifico (1)Le prime ipotesi (oltre ai tumori)• funzione riproduttiva, soprattutto a carico del genere maschile diminuzione della qualita’ e quantita’ dello sperma, ipospadia.

Diminuzione della conta spermatica nel corso degli anni:un evento associato all’esposizione a interferenti endocrini


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Il dibattito scientificoRecentemente la correlazione tra esposizione a interferenti endocrini e effetti sull’efficienza riproduttiva maschile sono stati messi in discussione.

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Incremento parti pre-termine

Effetti sulla salute umana:il dibattito scientifico (2)Gli effetti “emergenti”• funzione riproduttiva a carico del genere femminile e della progenie parti pre-termine• malattie cronico-degenerative, diabete, obesità.

Possibili effetti obesinogeni dell’esposizione a ftalatiI grafici mostrano una possibile correlazione fra esposizione a fatalati e incremento del giro-vita (da Hatch et al., Int J. Andrology, 2009)

Età 20 - 59 Età 60 - 80


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ConclusioniDopo più di un ventennio di studi sugli interferenti endocrini, il dibattito nella comunità scientifica è ancora aperto. Molte evidenze scientifiche si scontrano con risultati recenti contraddittori. La presenza di interferenti endocrini nelle acque superficiali costituisce la più importante fonte di esposizione a queste sostanze per gli animali, in particolare pesci e uccellipredatori, può spiegare gli effetti ecotossicologici osservati e il declino di alcune specieÈ importante mantenere alta l’attenzione anche sul controllo delle acque potabili e ricordareche l’ecotossicologia e la tossicologia umana sono solo due lati di uno stesso problema.

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Ritengo che questo convegno abbia centrato l’obiettivo che si poneva: dare un aggiornamento sullo stato della ricerca scientifica relativa ad un tema che interessa i cittadini consumatori prima ancora di chi, come Hera, gestisce importanti sistemi acquedottistici.

Il merito va in primo luogo ai relatori dai cui interventi emergono la serietà e la profondità con i quali questo tema viene trattato dalla comunità scientifica, dagli enti istituzionali deputati alla ricerca e al controllo e dagli operatori di settore. Questo impegno credo che costituisca la migliore garanzia per il consumatore finale di poter usare l’acqua del rubinetto con estrema fiducia.

Dobbiamo tutti avere presente che la qualità di questo bene non è quasi mai garantita da condizioni “di natura”. Per erogare un prodotto buono e sicuro occorrono competenza e impegno, ma anche risorse economiche necessarie sia a sostenere la ricerca sia a implementare, nelle nostre reti e nei nostri impianti, quelle soluzioni tecnologiche che proprio dalla ricerca vengono indicate nel tempo come best practices.Al riguardo non si può nascondere qualche elemento di criticità: i fabbisogni d’investimento attuali del servizio idrico integrato appaiono difficilmente sostenibili dall’attuale sistema tariffario, in assenza, ormai da tempo, di contribuzioni finanziarie pubbliche. In particolare le esigenze di rinnovamento e potenziamento dei sistemi fognari-depurativi imposte dalla normativa europea e nazionale improntata ai più elevati standard di protezione ambientale, unitamente alle esigenze di contenimento delle perdite idriche di rete, ha limitato nell’ultimo decennio la possibilità di attuare upgrade impiantistici rilevanti nel settore della potabilizzazione.

Conclusioni

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Per impostazione iniziale e per perizia dei gestori, nei nostri territori riusciamo a garantire un livello di affidabilità molto elevato, come dimostrano i controlli interni ed esterni sulla qualità dell’acqua erogata. E’ però forse arrivato il momento di valutare, insieme agli enti di regolazione, come possano essere rese disponibili maggiori risorse economiche per mantenere aggiornato e potenziare il sistema di produzione idropotabile.

Se noi oggi beneficiamo di acquedotti che portano nelle nostre case con continuità un prodotto di qualità e sicuro, lo dobbiamo a scelte coraggiose e lungimiranti e il riferimento all’acquedotto di Ferrara in questa sede è d’obbligo di chi negli anni dal dopoguerra ad oggi ha ritenuto strategico per lo sviluppo del tessuto sociale ed economico trovare le risorse necessarie ad infrastrutturare il territorio, realizzando anche sistemi acquedottistici di qualità. Abbiamo però l’obbligo morale di dare continuità a questa azione per garantire acqua abbondante, buona e sicura anche alle generazioni future.

Credo che il Gruppo Hera che si distingue nel panorama italiano per i più alti valori di investimento specifico sul servizio idrico integrato abbia dimostrato, sin dalla sua costituzione, di seguire questo indirizzo. L’organizzazione dell’evento odierno e l’attività di ricerca in esso rappresentata testimoniano il nostro impegno costante per assicurare ai cittadini di questi territori i più alti livelli di servizio.

Dott. Maurizio ChiariniAmministratore Delegato Hera S.p.A.

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Hanno collaborato alla redazione degli atti del convegno Maurizio ChiariniAmministratore Delegato Hera S.p.A.

Franco SamiDirettore settori ciclo idrico e distribuzione gas Hera S.p.A.

Massimo Ottaviani Direttore Reparto igiene delle acque interne Dipartimento Ambiente e Connessa Prevenzione Primaria - Istituto Superiore di Sanità

Laura AcheneReparto igiene delle acque interne Dipartimento Ambiente eConnessa Prevenzione Primaria - Istituto Superiore di Sanità

Ettore ZuccatoResponsabile laboratorio tossicologia della nutrizione Istituto di Ricerche Farmacologiche “Mario Negri” - Milano

Daniela RealiProfessore ordinario Dipartimento patologia sperimentale Università di Pisa

Luciano Agostini Responsabile Laboratori Hera S.p.A.

Claudio AnzaloneResponsabile Ricerca e Sviluppo Hera S.p.A.

Ivano Graldi Direttore ATO 6 Ferrara

Luigi Viganò Primo Ricercatore Istituto di Ricerca sulle Acque (IRSA CNR)

Annamaria Colacci Responsabile cancerogenesi ambientale e valutazione del rischio ARPA Emilia Romagna

Progetto grafico:ondecomunicazione.it

Stampa:Grafiche Damiani

Stampato su carta ecologica Cyclus Print riciclata al 100%

Finito di stampare nel luglio 2011

Hera S.p.A.Viale C. Berti Pichat 2/4 - 40127 Bologna

www.gruppohera.it

Gli interferenti endocrini nelle acque - Gruppo Hera · dalla legge cosa peraltro puntualmente...

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