Lo studio degli effetti sui sistemi biologici 2013_2014...ELEMENTO CHE NON DIPENDE NÉ...

Lo studio degli effetti sui sistemibiologici

Lo studio degli effetti sui sistemibiologici

Università degli Studi di Napoli Federico II Master II livello REACH Dott.ssa Teresa Verde

Tossicologia: scienza dei veleniTossicologia: scienza dei veleni

Ecotossicologia: scienza dei veleniper l’ambienteEcotossicologia: scienza dei veleniper l’ambiente

2. Lo studio degli effetti sui sistemi biologici

Università degli Studi di Napoli Federico II Master II livello REACH2

Ecotossicologia applicata: descrive imetodi utilizzati per verificare se e quandoun determinato veleno può interferire conl’ambiente, quali sono le soluzioni daevitare, alleviare o porre rimedio.

Ecotossicologia: scienza dei veleniper l’ambiente


Strategie ed obiettivi della tossicologia classicaStrategie ed obiettivi della tossicologia classicae dell’e dell’ecotossicologiaecotossicologia

EcotossicologiaTossicologia classica

Differenti strategie perdifferenti obiettivi

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Mantenimento dellostato di salute

Mantenimento delleStrutture e delle funzioni

del sistema

Protezione di popolazioniProtezione di comunitàProtezione di ecosistemi

EcotossicologiaTossicologia classica

Protezione di individuiProtezione di popolazioni

Università degli Studi di Napoli Federico II Master II livello REACH

VELENO : qualsiasi sostanza che,tramite interazioni chimico-fisichecon i tessuti viventi, può causaredanni e/o morte dell’organismo.


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Tutte le sostanze sono potenziali veleni perchétutte possono produrre danni agli organismi inseguito ad una esposizione eccessiva


Ne consegue che:

PERTANTO :TUTTE LE SOSTANZE SONO SICURE SEL’ESPOSIZIONE È CONTENUTA ENTRO

CERTI LIMITI TOLLERABILI.

Nihil sine veneno praesertim dosi nonservari

Concetto di dose soglia


PERTANTO :TUTTE LE SOSTANZE SONO SICURE SEL’ESPOSIZIONE È CONTENUTA ENTRO

CERTI LIMITI TOLLERABILI.

5Università degli Studi di Napoli Federico II Master II livello REACH

VALUTAZIONE DEL PERICOLO PER L’AMBIENTE

Identificazione del pericolo identificare le proprietà intrinseche di unasostanza che la rendono capace di essere assunta e di causare effettitossici negli organismi esposti ad essa ( proprietà fisico chimiche, didestino ambientale e di tossicità di una sostanza)

Valutazione del pericolo caratterizzare la relazione esistente tra laseverità degli effetti osservati e i livelli di esposizione alla sostanza(relazioni dose risposta/concentrazione risposta)

Caratterizzazione del rischio confrontare l’incidenza e la severità deglieffetti con le concentrazioni ambientali predette (stima del rischio perle popolazioni esposte alla sostanza


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Identificazione del pericolo identificare le proprietà intrinseche di unasostanza che la rendono capace di essere assunta e di causare effettitossici negli organismi esposti ad essa ( proprietà fisico chimiche, didestino ambientale e di tossicità di una sostanza)

Valutazione del pericolo caratterizzare la relazione esistente tra laseverità degli effetti osservati e i livelli di esposizione alla sostanza(relazioni dose risposta/concentrazione risposta)

Caratterizzazione del rischio confrontare l’incidenza e la severità deglieffetti con le concentrazioni ambientali predette (stima del rischio perle popolazioni esposte alla sostanza


La misura della tossicità la valutazione della sogliaminima di una sostanza in grado di danneggiare unsistema biologico

N.B. tossicità e pericolosità non sono sinonimiN.B. tossicità e pericolosità non sono sinonimi


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La quantificazione della tossicità è trovare la relazione traesposizione, risposta biologica e durata dell’esposizione

La relazione è solitamente dose/risposta

N.B. tossicità e pericolosità non sono sinonimiN.B. tossicità e pericolosità non sono sinonimi


SISTEMA BIOLOGICOSISTEMA BIOLOGICO CONTAMINANTECONTAMINANTE

ASSORBIMENTOASSORBIMENTO

CONTATTOCONTATTO

+

+


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> affinità>assorbimento> affinità>assorbimento

< affinità< assorbimento< affinità< assorbimento

ESPOSIZIONEESPOSIZIONE


Durata e frequenza dell’esposizione

La tossicità di una determinata dose aumenta all’aumentaredella durata e della frequenza dell’esposizione, a causa didue fenomeni:

1. accumulo del tossico nell’organismoLa frequenza di somministrazione è maggiore della velocitàdi eliminazione. Quindi la concentrazione dello xenobioticosupera la soglia di tossicità. (necessità di conoscere i datitossicocinetici)


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La tossicità di una determinata dose aumenta all’aumentaredella durata e della frequenza dell’esposizione, a causa didue fenomeni:

1. accumulo del tossico nell’organismoLa frequenza di somministrazione è maggiore della velocitàdi eliminazione. Quindi la concentrazione dello xenobioticosupera la soglia di tossicità. (necessità di conoscere i datitossicocinetici)


DURATA E FREQUENZA DELL’ESPOSIZIONE

2. Accumulo del danno

La velocità di somministrazione è maggiore dellavelocità di riparazione del danno da parte dell’organismo.Si può avere accumulo del danno senza accumulo deltossico . Il tempo di recupero del danno è spessomaggiore del tempo necessario all’eliminazione deltossico dall’organismo.


Durata e frequenza dell’esposizione

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2. Accumulo del danno

La velocità di somministrazione è maggiore dellavelocità di riparazione del danno da parte dell’organismo.Si può avere accumulo del danno senza accumulo deltossico . Il tempo di recupero del danno è spessomaggiore del tempo necessario all’eliminazione deltossico dall’organismo.

Es. la somministrazione di etanolo causa deposito di lipidi nel fegato(steatosi); il tempo necessario per la scomparsa dei depositilipidici è molto più lungo di quello necessario all’eliminazionedell’etanolo comparsa di effetti cronici (cirrosi)


L’Esposizione può essere:

CONTINUA e di INTENSITA’ COSTANTEDISCONTINUA e di INTENSITA’ VARIABILE (esposizione accidentale)ECCESSIVA : produce un effetto avversoTOLLERABILE : non produce effetto avverso


ESPOSIZIONE :- FUNZIONE DELLE QUANTITÀ O CONCENTRAZIONE DELLA

SOSTANZA- FUNZIONE DELLA FORMA- FUNZIONE DEL TIPO DI SOMMINISTRAZIONE- FUNZIONE DEL TEMPO DI INTERAZIONE CON L’ORGANISMO.

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Tuttavia per una stessa sostanza a parità di esposizione, l’effetto puòessere diverso per organismi diversi.


Dose : Quantità di sostanza esogena o agente fisico assorbita in unospecifico intervallo di tempo.

L’esposizione e la dose assunta sonodirettamente proporzionali


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Risposta /esposizione = Risposta /dose

. Le informazione sulla relazione dose-risposta sono combinate conle informazioni sulla entità della esposizione per produrre unastima della probabilità di osservare l’effetto tossico nellapopolazione


L’effetto non è la quantificazione del danno ovvero la risposta subitada un sistema biologico ma il tipo di danno ovvero la funzionebiologica compromessa, come ad esempio la sopravvivenza, la motilità,la velocità di crescita.

Risposta: Percentuale di incidenza in una data popolazione, adesempio un certo numero di animali da esperimento. che sviluppa undeterminato effetto a una specifica dose effettiva assorbita o livello diesposizione


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L’effetto non è la quantificazione del danno ovvero la risposta subitada un sistema biologico ma il tipo di danno ovvero la funzionebiologica compromessa, come ad esempio la sopravvivenza, la motilità,la velocità di crescita.

Il danno o la misura della risposta biologica , dovuto all’esposizioneall’agente tossico. può avvenire dopo aver identificato l’effetto


QUALSIASI CAMBIAMENTO CHE SI DISCOSTA DALLA NORMALITÀ,INDESIDERABILE, DANNOSO IN UN ORGANISMO ESPOSTO AD UNASOSTANZA POTENZIALMENTE TOSSICA.

EFFETTO AVVERSO ESTREMO COMPORTA LA MORTE DELL’ORGANISMO.

GLI EFFETTI AVVERSI MENO SEVERI comprendono:

- alterazioni del consumo del cibo- alterazioni del peso corporeo- alterazioni di alcuni organi- cambiamenti patologici visivi- alterazioni dei livelli enzimatici

EFFETTO AVVERSOEFFETTO AVVERSO


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GLI EFFETTI AVVERSI MENO SEVERI comprendono:

- alterazioni del consumo del cibo- alterazioni del peso corporeo- alterazioni di alcuni organi- cambiamenti patologici visivi- alterazioni dei livelli enzimatici

Un cambiamento statisticamente significativo dallo stato “normale” perdiventare avverso, deve alterare una proprietà importante ed essere postoin relazione allo stato complessivo di salute dell’organismo esposto.


SI PUÒ QUINDI DEFINIRE, PIÙ IN GENERALE, EFFETTO DANNOSO

UN EFFETTO CHE CAUSA DANNI :- NELLE FUNZIONI O ANATOMICI,- CAMBIAMENTI IRREVERSIBILI DELL’OMEOSTASI,- AUMENTA LA SUSCETTIBILITÀ VERSO ALTRE SOSTANZE O ALLO STRESSBIOLOGICO.

SI CONSIDERANO ANCHE LE MALATTIE INFETTIVE.


SI PUÒ QUINDI DEFINIRE, PIÙ IN GENERALE, EFFETTO DANNOSO

UN EFFETTO CHE CAUSA DANNI :- NELLE FUNZIONI O ANATOMICI,- CAMBIAMENTI IRREVERSIBILI DELL’OMEOSTASI,- AUMENTA LA SUSCETTIBILITÀ VERSO ALTRE SOSTANZE O ALLO STRESSBIOLOGICO.

SI CONSIDERANO ANCHE LE MALATTIE INFETTIVE.

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L’entità del danno è influenzato dallo stato diL’entità del danno è influenzato dallo stato disalute dell’organismosalute dell’organismo


In figura si rappresenta graficamente le importanti differenzedegli effetti indotti da sostanze dannose.


LALA SOSTANZASOSTANZA DANNOSADANNOSA PUÒ PRODURRE EFFETTI REVERSIBILI(L’EFFETTO NON SI MANIFESTA PIÙ QUANDO CESSA L’ESPOSIZIONE),OPPURE IRREVERSIBILI (L’EFFETTO DELL’ESPOSIZIONE CAUSA DANNIPERMANENTI ANCHE QUANDO L’ESPOSIZIONE È CESSATA).

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In figura si rappresenta graficamente le importanti differenzedegli effetti indotti da sostanze dannose.


In alcuni casi l’effetto può essere diverso durante una prima esposizione e nelleesposizioni successive dell’organismo alla stessa sostanza


È QUANTO SI VERIFICA SE L’ORGANISMO È IN GRADO DI SVILUPPARE MECCANISMI ADATTATIVI(L’EFFETTO È MOLTO PIÙ MARCATO CON LA PRIMA ESPOSIZIONE, MENTE IN SEGUITO ÈNECESSARIA UNA ESPOSIZIONE SUPERIORE PER DETERMINARE LO STESSO EFFETTO), OPPURENEI FENOMENI DI SENSIBILIZZAZIONE (UN ORGANISMO, ESPOSTO PER LA PRIMA VOLTA ADUNA SOSTANZA, SOPPORTA L’ESPOSIZIONE SENZA MOSTRARE EFFETTI SIGNIFICATIVI, MASUCCESSIVAMENTE GLI EFFETTI SONO MOLTO PIÙ MARCATI GIÀ AD ESPOSIZIONI RIDOTTE; È ILCASO AD ESEMPIO DELLE SOSTANZE ALLERGIZZANTI).


Un caso particolare è rappresentato dagli elementi essenziali.


Un elemento è considerato essenziale se un organismo nonpuò crescere o completare il suo ciclo vitale in sua assenza;non può essere sostituito da un altro elemento, ha unainfluenza diretta ed è coinvolto nel metabolismodell’organismo.


Tra gli elementi essenziali si contano ovviamente C, H, N, O, P e S,costituenti fondamentali della materia viventi; inoltre, sonoprobabilmente essenziali per tutte le piante Ca, Cl, Co, Cu, Fe, K,Mg, Mn, Na, Se e Zn; per alcuni organismi, anche se nonnecessariamente per tutti: B, I, Si; ancora da verificare: As, Br, Cr, F,Ni, Sn, V (Bowen, 1979)


IN QUESTO CASO SI HANNO EFFETTI DANNOSI SE L’ESPOSIZIONE NONRAGGIUNGE ALMENO UN LIVELLO MINIMO, MA L’ORGANISMO FUNZIONA“NORMALMENTE” PER ESPOSIZIONI SUPERIORI A QUESTO MINIMO. IN ALCUNICASI, TUTTAVIA, SUPERATA UNA DETERMINATA ESPOSIZIONE MASSIMATOLLERABILE, SI RIPRESENTANO EFFETTI DANNOSI (EVENTUALMENTE DIVERSIDA QUELLI IN CONDIZIONI DI CARENZA).


IN TERMINI QUALITATIVI QUESTO PUÒ ESSERE SOLO CASUALE, FORTUITA,OPPURE PUÒ ESSERE SPIEGATA COME ELEMENTO CONFONDENTE, CIOÈ UN

ELEMENTO CHE NON DIPENDE NÉ DALL’ESPOSIZIONE NÉ DALL’EFFETTO

L’esposizione può essere una causa che può determinare un effetto.


IN TERMINI QUALITATIVI QUESTO PUÒ ESSERE SOLO CASUALE, FORTUITA,OPPURE PUÒ ESSERE SPIEGATA COME ELEMENTO CONFONDENTE, CIOÈ UN

ELEMENTO CHE NON DIPENDE NÉ DALL’ESPOSIZIONE NÉ DALL’EFFETTO

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Un’associazione statisticamente significativa tra esposizione ed effetto, nonstabilisce necessariamente una relazione causa-effetto. Es.: ci può esserecorrelazione tra vendite dei gelati e scottature solari, ma in questo caso le

scottature non dipendono dalla vendita dei gelati.


ERRORE SISTEMATICOERRORE SISTEMATICO

bias di selezionebias di selezione bias dell’osservatorebias dell’osservatore

quando il campione non èrappresentativo


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quando il campione non èrappresentativo quando i dati raccolti

hanno un vizio di fondo

indagine solo il mese di agostosoggetti che rispondono in maniera viziataalle condizioni di esposizione es. albini golosi


ALCUNI CRITERI GUIDA POSSONO ESSERE UTILI PER IMPOSTARE

L’ESPERIMENTO:

- FORZA DELL’ASSOCIAZIONE: NEI SOGGETTI OSSERVATI L’EFFETTO DEVE ESSERE ABBASTANZA FORTE DA

POTER ESSERE DISTINTO DALLA RISPOSTA DEL GRUPPO DI CONTROLLO;

- CONSISTENZA: ESPERIMENTI DIVERSI PORTANO AGLI STESSI RISULTATI;

- SPECIFICITÀ: L’EFFETTO SI MANIFESTA SOLO IN SEGUITO ALL’ESPOSIZIONE;

- TEMPORANEITÀ: LA CAUSA DEVE PRECEDERE L’EFFETTO;

- GRADIENTE BIOLOGICO: EFFETTO PROPORZIONALE DOSE-RISPOSTA;

- PLAUSIBILITÀ BIOLOGICA: L’ESPERIMENTO È PLAUSIBILE SE È IPOTIZZABILE UN MECCANISMO DI AZIONE

DELLA CAUSA;

- COERENZA: IL RISULTATO NON DEVE ESSERE IN CONTRASTO CON INFORMAZIONI PREGRESSE;

- ESPERIMENTO: LA RIMOZIONE DELLA CAUSA ELIMINA L’EFFETTO;

- ANALOGIA: ALTRE CAUSE SIMILE A QUELLA INVESTIGATA, DETERMINANO LO STESSO EFFETTO.


ALCUNI CRITERI GUIDA POSSONO ESSERE UTILI PER IMPOSTARE

L’ESPERIMENTO:

- FORZA DELL’ASSOCIAZIONE: NEI SOGGETTI OSSERVATI L’EFFETTO DEVE ESSERE ABBASTANZA FORTE DA

POTER ESSERE DISTINTO DALLA RISPOSTA DEL GRUPPO DI CONTROLLO;

- CONSISTENZA: ESPERIMENTI DIVERSI PORTANO AGLI STESSI RISULTATI;

- SPECIFICITÀ: L’EFFETTO SI MANIFESTA SOLO IN SEGUITO ALL’ESPOSIZIONE;

- TEMPORANEITÀ: LA CAUSA DEVE PRECEDERE L’EFFETTO;

- GRADIENTE BIOLOGICO: EFFETTO PROPORZIONALE DOSE-RISPOSTA;

- PLAUSIBILITÀ BIOLOGICA: L’ESPERIMENTO È PLAUSIBILE SE È IPOTIZZABILE UN MECCANISMO DI AZIONE

DELLA CAUSA;

- COERENZA: IL RISULTATO NON DEVE ESSERE IN CONTRASTO CON INFORMAZIONI PREGRESSE;

- ESPERIMENTO: LA RIMOZIONE DELLA CAUSA ELIMINA L’EFFETTO;

- ANALOGIA: ALTRE CAUSE SIMILE A QUELLA INVESTIGATA, DETERMINANO LO STESSO EFFETTO.


QUI CHE SI EVIDENZIA PER LA PRIMA VOLTA LADIFFERENZA TRA TOSSICOLOGIA ED ECOTOSSICOLOGIA

TossicologiaTossicologia EcotossicologiaEcotossicologia

Basata su animali e sull’uomo la causaviene quantizzata con la dose

Concentrazione: quantità dellasostanza (fornita con

l’esposizione) per unità di massadel veicolo (mg/L, mg/Kg)


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Basata su animali e sull’uomo la causaviene quantizzata con la dose

Dose: quantità della sostanza (fornita conl’esposizione) per unità di massa corporea

(mg/Kg)

Concentrazione: quantità dellasostanza (fornita con

l’esposizione) per unità di massadel veicolo (mg/L, mg/Kg)

LCnLCn

LDnLDn


I PRIMI STUDI HANNO PRESO IN CONSIDERAZIONESOLITAMENTE GLI EFFETTI ESTREMI, IN GRADO CIOÈ DIPROVOCARE LA MORTE DI SOGGETTI ESPOSTI.IL PIANO SPERIMENTALE PREVEDE IN QUESTO CASO DISOTTOPORRE ALCUNI SOGGETTI A DOSI CRESCENTI DI UNASOSTANZA E DI CONTARE, PER OGNI DOSE E PER CONTROLLINON ESPOSTI, IL NUMERO DEI MORTI.


I PRIMI STUDI HANNO PRESO IN CONSIDERAZIONESOLITAMENTE GLI EFFETTI ESTREMI, IN GRADO CIOÈ DIPROVOCARE LA MORTE DI SOGGETTI ESPOSTI.IL PIANO SPERIMENTALE PREVEDE IN QUESTO CASO DISOTTOPORRE ALCUNI SOGGETTI A DOSI CRESCENTI DI UNASOSTANZA E DI CONTARE, PER OGNI DOSE E PER CONTROLLINON ESPOSTI, IL NUMERO DEI MORTI.


LA RELAZIONE CAUSA – EFFETTO ASSUME ALLORA LA FORMA DOVE SI PUÒDISTINGUERE, IN PARTICOLARE, LA DOSE MEDIANA LETALE. SULLA BASE DI UNCAMPIONE FINITO DI SOGGETTI. QUESTO TIPO DI RAPPRESENTAZIONEPERMETTE DI INTERPOLARE LA DOSE IN GRADO DI PROVOCARE LA MORTE DEL50 % DEGLI ORGANISMI ESPOSTI; PER INFERENZA, SI ASSUME CHE QUESTADOSE SAREBBE IN GRADO DI PROVOCARE LA STESSA PERCENTUALE DI MORTINELLA POPOLAZIONE DI SOGGETTI.




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Il grafico indica anche che due sostanze diverse possono (ma non necessariamente) averela stessa LD50, ma la relazione causa – effetto indica che una sostanza (A) ha effetti letalianche quando l’altra sostanza (B) non ha un effetto misurabile. Al contrario, la sostanzaB ha un effetto letale superiore della sostanza A a dosi più elevate

Questa una rappresentazione è intesa a mettere in evidenza che la LD50, da sola, non è sufficiente acaratterizzare completamente la relazione causa – effetto. Sostanze diverse possono ovviamenteavere curve simili, ma ampiamente sfasate.


In Ecotossicologia, si ottengono curve dello stesso tipo ma sostanzialmentediverse in quanto descrivono la relazione causa – effetto in funzione dellaconcentrazione dell’esposizione (riferita al mezzo di somministrazione),invece che alla dose (riferita al soggetto che la riceve).



Per un’applicazione concreta che dia garanzie di salvaguardia,è necessario introdurre un altro concetto, quello di

RischioRischio: frequenza prevista o osservata (probabilità) con laquale una sostanza può indurre danni o effetti inaccettabili

quale risultato di una esposizionedi organismi o ecosistemi suscettibili

rischio.rischio.


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Per un’applicazione concreta che dia garanzie di salvaguardia,è necessario introdurre un altro concetto, quello di

RischioRischio: frequenza prevista o osservata (probabilità) con laquale una sostanza può indurre danni o effetti inaccettabili

quale risultato di una esposizionedi organismi o ecosistemi suscettibili

Non è sufficiente che una sostanza dimostri di poter produrre un effetto;questa sostanza deve avere una probabilità (misurabile) di raggiungerel’organismo bersaglio nelle dosi che determinano gli effetti avversi.


PERICOLO

Proprietà intrinseca di un agente chimico,fisico,biologico,diprodurre effetti nocivi in seguito all’esposizione

RISCHIOEsprime la PROBABILITA’ di subire un danno più o menograve conseguente all’esposizioneRiflette l’aspetto qualitativo della valutazione e rispondealla domanda:Che tipo di effetti avversi induce la sostanza?



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LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO TOSSICOLOGICO

1 Hazard identification (usato per la classificazione e l’etichettatura)2 Relazione dose-risposta3 Valutazione dell’esposizione4 Risk characterization

La procedura è definita a livello EU: Commission Directive 93/67/EEC; CouncilRegulation (EEC) 793/93; TGD Tecnical Guidance Document on RiskAssessment, 2003; Commission Regulation (EC) N° 1488/94.

La stessa procedura dovrà essere eseguita per condurre valutazioni di rischiosecondo quanto stabilito dal Regolamento Reach


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1 Hazard identification (usato per la classificazione e l’etichettatura)2 Relazione dose-risposta3 Valutazione dell’esposizione4 Risk characterization

La procedura è definita a livello EU: Commission Directive 93/67/EEC; CouncilRegulation (EEC) 793/93; TGD Tecnical Guidance Document on RiskAssessment, 2003; Commission Regulation (EC) N° 1488/94.

La stessa procedura dovrà essere eseguita per condurre valutazioni di rischiosecondo quanto stabilito dal Regolamento Reach


Il caso tipico è quello di sostanze che manifestano un effetto avverso soloa concentrazioni superiori al loro prodotto di solubilità: è praticamenteimpossibile che, in un’acqua potabile, raggiungano dunqueconcentrazioni tanto elevate da danneggiare l’organismo che la beve.

Pertanto:


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Una sostanza può essere ritenuta “sicura” quando c’è unaUna sostanza può essere ritenuta “sicura” quando c’è unaelevata probabilità che l’esposizione non provochi dannielevata probabilità che l’esposizione non provochi danni

Una sostanza può essere ritenuta “sicura” quando c’è unaUna sostanza può essere ritenuta “sicura” quando c’è unaelevata probabilità che l’esposizione non provochi dannielevata probabilità che l’esposizione non provochi danni

Pertanto:


La misura del valore di LD50 non è certamentesufficiente per garantire che una sostanza siasicura. È necessario almeno stimare la dosecorrispondente ad una mortalità “accettabile”,alla quale non corrisponde un “danno”.


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La misura del valore di LD50 non è certamentesufficiente per garantire che una sostanza siasicura. È necessario almeno stimare la dosecorrispondente ad una mortalità “accettabile”,alla quale non corrisponde un “danno”.


RischioRischio accettabileaccettabile: Probabilità che il danno possaessere tollerato da un individuo, un gruppo, o dallasocietà. La valutazione dipende dai dati scientifici, ma lasua accettabilità è influenzata da fattori sociali,economici e politici


In generale, è dunque necessario definire il:


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Viene dunque superata la verifica della mortalità, ritenuta non sufficiente inquanto non dà indicazioni su eventuali effetti sub-letali, per investigare invece ilmaggior numero possibile di relazioni causa – effetto che possono determinareeffetti avversi.


FATTORI DI VARIABILITÀ

Valutazione del rischio

PERICOLO

ESPOSIZIONECARATTERIZZAZIONE DEL RISCHIO


FATTORI DI VARIABILITÀ

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- Esposizione (durata, dose, via di esposizione):Quale popolazione e’ più esposta ?- Suscettibilità (età, stati pato/fisiologici, fattori genetici e/o acquisiti):Quale popolazione è più suscettibile,indipendentemente dai livelli diesposizione?Se, attraverso la valutazione del rischio proteggo questa/e popolazione/iproteggo anche la popolazione generale


FATTORI DI INCERTEZZA

- del dato sperimentale (qualità degli studi disponibili)- adeguatezza del modello sperimentale (specie animale

rilevante, durata dello studio)- della estrapolazione dei dati animali


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- del dato sperimentale (qualità degli studi disponibili)- adeguatezza del modello sperimentale (specie animale

rilevante, durata dello studio)- della estrapolazione dei dati animali

Introduzione di Assessment Factors per tenere conto divariabilità e incertezza nella determinazione dei DNELS


La scelta di tali fattori non può essere un processo“automatico”. La scelta dovrebbe dipendere dalla valutazionecomplessiva e sono scelti dall’esperto che deve giustificare lesue scelte in modo trasparente sulla base di “expertjudgement”.

Gli AF non sono sempre basati su solide basi scientifiche equindi è necessario considerare i dati sperimentaliogniqualvolta se ne disponga.

AssessmentAssessment FactorsFactors


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La scelta di tali fattori non può essere un processo“automatico”. La scelta dovrebbe dipendere dalla valutazionecomplessiva e sono scelti dall’esperto che deve giustificare lesue scelte in modo trasparente sulla base di “expertjudgement”.

Gli AF non sono sempre basati su solide basi scientifiche equindi è necessario considerare i dati sperimentaliogniqualvolta se ne disponga.


PNEC = EC50 /NOAECAF


PNEC: va considerato come un “complessivo” No Observed (adverse) EffectConcentration, livello di esposizione al di sotto del quale si assume che glieffetti avversi abbiano una probabilità tendente a zero di manifestarsi nellepopolazioni esposte.

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PNEC = EC50 /NOAECAF

Concentrazione priva di effetti avversi osservati (NOAEC)La concentrazione priva di effetti avversi osservati è la più alta concentrazionetestata alla quale non si osservano aumenti statisticamente significativi dellafrequenza o della gravità degli effetti avversi tra la popolazione esposta e ungruppo di controllo adeguato, a questo livello possono essere prodotti alcunieffetti, ma si tratta di effetti che non sono considerati avversi o precursori dieffetti avversi.


Per diverse vie di esposizione vanno calcolati i diversi PNEC

PNEC (Predicted No Effect Concentration)

il PNEC, è l’analogo al DNEL , usato nella caratterizzazione del rischioambientale, obbligatoria nel REACH. Esistono diversi PNEC per diversicomparti ambientali (acque salmastre, sedimenti ecc.)


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Per diverse vie di esposizione vanno calcolati i diversi PNEC

Il risultato del rapporto tra PEC (Predicted EnvironmentalConcentration)/PNEC è il rapporto di caratterizzazione del rischio (RCR),che deve essere indicato, analogamente a DNEL e PNEC, sulle SDS.

The Predicted Environmental Concentration (PEC) is based on models for thedegradation or distribution of the substance in the environment (betweenwater, air and solids) using physico-chemical and biodegradation data


L’effetto non è la quantificazione del danno.

EFFETTO: tipo di danno ovvero la funzione biologica compromessa (mortalità, velocitàdi crescita )

RISPOSTA: è la quantificazione dell’effetto espressa in % di incidenza in una certapopolazione.

Esiste un livello di soglia al di sotto del quale una sostanza non produce effetto.

Un esempio è dato da alcuni metalli pesanti, che hanno un ruolo di micronutrienti la cuiassenza provocherebbe fenomeni di carenza.

Superata questa soglia l’organismo mette in funzione meccanismi di difesa, ma quandoquesti non sono più sufficienti, si avranno manifestazioni croniche o a dosi più elevate,fenomeni acuti.


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L’effetto non è la quantificazione del danno.

EFFETTO: tipo di danno ovvero la funzione biologica compromessa (mortalità, velocitàdi crescita )

RISPOSTA: è la quantificazione dell’effetto espressa in % di incidenza in una certapopolazione.

Esiste un livello di soglia al di sotto del quale una sostanza non produce effetto.

Un esempio è dato da alcuni metalli pesanti, che hanno un ruolo di micronutrienti la cuiassenza provocherebbe fenomeni di carenza.

Superata questa soglia l’organismo mette in funzione meccanismi di difesa, ma quandoquesti non sono più sufficienti, si avranno manifestazioni croniche o a dosi più elevate,fenomeni acuti.


Bisogna distinguere tra gli effetti :

Locali : dove vengono applicate le sostanze;

Sistemici: in cui l’organo bersaglio, nel quale si manifesta l’effettoavverso, può essere diverso da quello di assorbimento.

Per esempio le sostanze irritanti hanno spesso effetto locale, ma inqualche modo possono avere anche effetto sistemico su organibersaglio diversi dal sito di assorbimento.Altre sostanze come il Pb tetraetile ha sia un effetto locale, sia uneffetto sul sistema nervoso centrale dopo assorbimento etrasporto.


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Bisogna distinguere tra gli effetti :

Locali : dove vengono applicate le sostanze;

Sistemici: in cui l’organo bersaglio, nel quale si manifesta l’effettoavverso, può essere diverso da quello di assorbimento.

Per esempio le sostanze irritanti hanno spesso effetto locale, ma inqualche modo possono avere anche effetto sistemico su organibersaglio diversi dal sito di assorbimento.Altre sostanze come il Pb tetraetile ha sia un effetto locale, sia uneffetto sul sistema nervoso centrale dopo assorbimento etrasporto.


Quando l’assorbimento supera l’escrezione, si osserva ilbioaccumulo

Di per sé questo non può essere considerato un danno avverso, perché i tessutiadiposi possono accumulare grandi quantità di pesticidi organoclorurati senzariceverne un danno.


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Di per sé questo non può essere considerato un danno avverso, perché i tessutiadiposi possono accumulare grandi quantità di pesticidi organoclorurati senzariceverne un danno.


L’effetto avverso si manifesta, invece, quando l’accumulocomporta il raggiungimento di un determinato organo aduna concentrazione che ne alteri la funzionalità.

Al contrario gli effetti di una sostanza possono essere cumulativianche quando la sostanza stessa non viene accumulata.

Un esempio è dato dai pesticidi organofosforati sul sistemanervoso.

Gli effetti di una sostanza possono anche non essere immediati,ma ritardati come nel caso degli allergeni, cancerogeni,teratogeni.


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Al contrario gli effetti di una sostanza possono essere cumulativianche quando la sostanza stessa non viene accumulata.

Un esempio è dato dai pesticidi organofosforati sul sistemanervoso.

Gli effetti di una sostanza possono anche non essere immediati,ma ritardati come nel caso degli allergeni, cancerogeni,teratogeni.


Gli effetti si distinguono, per modalità di azione in :

-- reversibilireversibili

-- irriversibiliirriversibili

Per es. gli effetti sul fegato sono reversibili per la sua capacità dirigenerazione mentre quelli sul sistema nervoso centrale secomportano cambiamenti morfologici sono irreversibili e lacapacità di recupero è limitato.


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Gli effetti si distinguono, per modalità di azione in :

-- reversibilireversibili

-- irriversibiliirriversibili

Per es. gli effetti sul fegato sono reversibili per la sua capacità dirigenerazione mentre quelli sul sistema nervoso centrale secomportano cambiamenti morfologici sono irreversibili e lacapacità di recupero è limitato.


Il tipo di effetto dipende non solo dall’esposizione, ma anche daltipo di esposizione.

Questa può essere:

CONTINUA e COSTANTE

DISCONTINUA (accidentale)

La misura della risposta biologica, il danno, può avvenire solodopo aver identificato l’effetto dovuto all’esposizione all’agente

tossico.


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Il tipo di effetto dipende non solo dall’esposizione, ma anche daltipo di esposizione.

Questa può essere:

CONTINUA e COSTANTE

DISCONTINUA (accidentale)

La misura della risposta biologica, il danno, può avvenire solodopo aver identificato l’effetto dovuto all’esposizione all’agente

tossico.


L’interpretazione dei risultati è poi particolarmente complicataquando si ha una esposizione multipla, dando luogo ad interazioni ditipo additivo, sinergico, potenziante o antagonista.

In pratica, l’esposizione contemporanea a due o più sostanze produce uneffetto complessivo pari, superiore, o inferiore alla somma degli effettiche produrrebbero indipendententemente le due o più sostanze


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Es. Sostanza A (pari a 1) si somma all’effetto della sostanza B (pari a5), producendo un effetto complessivo pari a 6

effetto Additivo


Altre interazioni possono essere di tipo :1+5=10 : fibre di asbesto + fumo di sigarette aumenta 40 volte ilrischio di cancro.

0+5=20 :isopropanolo aumenta i danni al fegato prodotti daltetracloruro di carbonio.

1+5=2 : il selenio aumenta la tolleranza al mercurio.

In sostanza la manifestazione di un effetto dipende da un bilancio complessivo traassorbimento ed escrezione,danno esercitato ed eventuali processi metabolici di riparazione

o alleviamento del danno.

effetto di Potenziamento

effetto Sinergico


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Altre interazioni possono essere di tipo :1+5=10 : fibre di asbesto + fumo di sigarette aumenta 40 volte ilrischio di cancro.

0+5=20 :isopropanolo aumenta i danni al fegato prodotti daltetracloruro di carbonio.

1+5=2 : il selenio aumenta la tolleranza al mercurio.

In sostanza la manifestazione di un effetto dipende da un bilancio complessivo traassorbimento ed escrezione,danno esercitato ed eventuali processi metabolici di riparazione

o alleviamento del danno.

effetto Antagonista


Pertanto non sempre da esperimenti semplici è possibile predire con certezzal’effetto finale.

Talvolta può anche risultare una :

TOLLERANZA: in seguito all’esposizione ad una data sostanza o adaltre sostanze con strutture simili, si ha una diminuita sensibilitàverso quella sostanza.

RESISTENZA : completa insensibilità ad una sostanza .

Qui intervengono capacità metaboliche ad inattivare ed eliminare la sostanzaed i suoi metaboliti.


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Pertanto non sempre da esperimenti semplici è possibile predire con certezzal’effetto finale.

Talvolta può anche risultare una :

TOLLERANZA: in seguito all’esposizione ad una data sostanza o adaltre sostanze con strutture simili, si ha una diminuita sensibilitàverso quella sostanza.

RESISTENZA : completa insensibilità ad una sostanza .

Qui intervengono capacità metaboliche ad inattivare ed eliminare la sostanzaed i suoi metaboliti.


Particolarmente importante risulta essere la via di esposizione allasostanza potenzialmente tossica e le sue caratteristiche chimico- fisiche

Va ricordato allora che:una sostanza può causare danni solo se raggiunge una parte sensibiledi un organismo con una concentrazione sufficientemente elevata eper un insufficiente tempo di esposizione.


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Va ricordato allora che:una sostanza può causare danni solo se raggiunge una parte sensibiledi un organismo con una concentrazione sufficientemente elevata eper un insufficiente tempo di esposizione.

La forma di un veleno dipende dalle condizioniambientali, in particolare temperatura e pressione,anche i suoi effetti tossici possono variare con lecondizioni ambientali che devono quindi esserespecificate quando si presentano dati di tossicità.


Fattori determinanti l’esposizione a contaminanti

Le sostanze chimiche di origine antropica possono entrare nell’ambiente soprattuttoquello acquatico attraverso fonti puntiformi, come uno scarico industriale oppure fontidiffuse come dilavamento, erosione dei terreni agricoli trattati con pesticidi.

Una volta immesse in un corpo idrico, il comportamento, la distribuzione, il destino, ladegradazione delle sostanze chimiche nell’ambiente dipendono dalle loro specifichecaratteristiche chimico-fisico e da quelle del sistema acqua-sedimento ricevente.

Queste ultime determineranno le concentrazioni della sostanza a cui gliorganismi saranno esposti


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Le sostanze chimiche di origine antropica possono entrare nell’ambiente soprattuttoquello acquatico attraverso fonti puntiformi, come uno scarico industriale oppure fontidiffuse come dilavamento, erosione dei terreni agricoli trattati con pesticidi.

Una volta immesse in un corpo idrico, il comportamento, la distribuzione, il destino, ladegradazione delle sostanze chimiche nell’ambiente dipendono dalle loro specifichecaratteristiche chimico-fisico e da quelle del sistema acqua-sedimento ricevente.

Queste ultime determineranno le concentrazioni della sostanza a cui gliorganismi saranno esposti


Il trasporto dei contaminanti in forma disciolta darà luogo a diluizione ediffusione della sostanza nella colonna d’acqua, mentre

l’assorbimento sul particolato farà legare le sostanze ai solidi sospesi ed allafrazione solida dei sedimenti.


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Il trasporto dei contaminanti in forma disciolta darà luogo a diluizione ediffusione della sostanza nella colonna d’acqua, mentre

l’assorbimento sul particolato farà legare le sostanze ai solidi sospesi ed allafrazione solida dei sedimenti.


Nel caso di contaminanti persistenti, nel tempocostituiranno serbatoi di accumulo di queste sostanze neisedimenti e quindi fonti durevoli di emissione nel corpo

idrico.

Parametri atti a caratterizzare i composti chimici

Quando un composto chimico viene inserito nell’ambiente,ènecessario conoscere:

• Il nome chimico• La formula di struttura• I metodi di identificazione e di analisi.

Nel caso di miscele complesse, sarà necessario trovare il metodoper separare i componenti.


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Quando un composto chimico viene inserito nell’ambiente,ènecessario conoscere:

• Il nome chimico• La formula di struttura• I metodi di identificazione e di analisi.

Nel caso di miscele complesse, sarà necessario trovare il metodoper separare i componenti.


I- Solubilità in acqua:

- Il coefficiente di ripartizione impiegato per stimare:

1. L’assorbimento da parte del terreno;2. Assunzione da parte di organismi;3. Accumulo nei tessuti grassi;4. Bioconcentrazione

- La tensione di vapore, che insieme alla solubilità in acquaconsente una previsione della velocità di evaporazione di uncomposto organico sciolto in acqua, attraverso il calcolo dellacostante di Henry (rapporto tra la concentrazione del compostonell’aria/acqua all’equilibrio)


REACHREACH :: parametri atti a prevedere la circolazione dei composti chimici sono:

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I- Solubilità in acqua:

- Il coefficiente di ripartizione impiegato per stimare:

1. L’assorbimento da parte del terreno;2. Assunzione da parte di organismi;3. Accumulo nei tessuti grassi;4. Bioconcentrazione

- La tensione di vapore, che insieme alla solubilità in acquaconsente una previsione della velocità di evaporazione di uncomposto organico sciolto in acqua, attraverso il calcolo dellacostante di Henry (rapporto tra la concentrazione del compostonell’aria/acqua all’equilibrio)


Coefficienti di ripartizioneCoefficienti di ripartizione

Il destino di un contaminante può essere previsto in base allecostanti di ripartizione che definiscono la distribuzione tra ivari comparti ambientali:

1. Il coefficiente di ripartizione carbonio organico/acqua Koc2. Il coefficiente di ripartizione aria/acqua Kaw3. Il coefficiente di ripartizione ottanolo/acqua Kow.


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Il destino di un contaminante può essere previsto in base allecostanti di ripartizione che definiscono la distribuzione tra ivari comparti ambientali:

1. Il coefficiente di ripartizione carbonio organico/acqua Koc2. Il coefficiente di ripartizione aria/acqua Kaw3. Il coefficiente di ripartizione ottanolo/acqua Kow.


Coefficiente di ripartizione carbonioCoefficiente di ripartizione carbonioorganico/acquaorganico/acqua KocKoc

Descrive l’affinità delle sostanze organiche non polari verso il suolo,sedimenti e particolato e la tendenza a concentrarsi in questi comparti per

assorbimento invece che rimanere in fase acquosa.

Il Koc dipende dal contenuto in C organico del suolo/sedimento.

Un esempio è dato dagli idrocarburi policiclici aromatici, PAH,che sonopresenti nei sedimenti migliaia di volte superiori a quelli presenti nell’acqua.

Le sostanze polari, ionizzate, l’assorbimento dipende dal pH e non dal Koc

I metalli sono assorbiti ai sedimenti come particelle di argilla, rivestimento diossidi metallici su argilla e materia organica disciolta o particolata.


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Descrive l’affinità delle sostanze organiche non polari verso il suolo,sedimenti e particolato e la tendenza a concentrarsi in questi comparti per

assorbimento invece che rimanere in fase acquosa.

Il Koc dipende dal contenuto in C organico del suolo/sedimento.

Un esempio è dato dagli idrocarburi policiclici aromatici, PAH,che sonopresenti nei sedimenti migliaia di volte superiori a quelli presenti nell’acqua.

Le sostanze polari, ionizzate, l’assorbimento dipende dal pH e non dal Koc

I metalli sono assorbiti ai sedimenti come particelle di argilla, rivestimento diossidi metallici su argilla e materia organica disciolta o particolata.


Coefficiente di ripartizione aria/acquaCoefficiente di ripartizione aria/acqua KawKaw

Esprime il rapporto all’equilibrio, tra la concentrazionedella sostanza in aria e in acqua descrivendo latendenza di una sostanza a migrare dal compartoacqua al comparto aria (volatilizzazione). Si calcoladalla costante di Henry.


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Esprime il rapporto all’equilibrio, tra la concentrazionedella sostanza in aria e in acqua descrivendo latendenza di una sostanza a migrare dal compartoacqua al comparto aria (volatilizzazione). Si calcoladalla costante di Henry.


Coefficiente di ripartizioneCoefficiente di ripartizione ottanoloottanolo/acqua/acqua KowKow

Descrive la lipofilicità ovvero la tendenza delle sostanzeorganiche neutre a ripartirsi nella fase lipidica.

Questa proprietà è molto importante, perché da essa che dipende lacapacità delle sostanze chimiche di attraversare le membrane biologiche,produrre effetti tossici e concentrarsi negli organismi dando luogo afenomeni di accumulo e magnificazione lungo la catena alimentare.

Il Kow non si applica nel caso di metalli, sostanze polari o ionizzate etensioattivi.


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Descrive la lipofilicità ovvero la tendenza delle sostanzeorganiche neutre a ripartirsi nella fase lipidica.

Questa proprietà è molto importante, perché da essa che dipende lacapacità delle sostanze chimiche di attraversare le membrane biologiche,produrre effetti tossici e concentrarsi negli organismi dando luogo afenomeni di accumulo e magnificazione lungo la catena alimentare.

Il Kow non si applica nel caso di metalli, sostanze polari o ionizzate etensioattivi.


Persistenza dei composti chimiciPersistenza dei composti chimici

La determinazione della persistenza di un composto chimiconell’ambiente o in un organismo serve a valutare la suapotenziale pericolosità. Una persistenza più lunga potrebbeaumentare la probabilità di diffondersi sempre più nell’ambienteed entrare nella catena alimentare, nonché di accumularsisuperando il livello di sicurezza. Una sostanza si può accumulareanche nell’organismo superando il livello di sicurezza speciequelle dotate di tropismo verso determinati organi.


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La determinazione della persistenza di un composto chimiconell’ambiente o in un organismo serve a valutare la suapotenziale pericolosità. Una persistenza più lunga potrebbeaumentare la probabilità di diffondersi sempre più nell’ambienteed entrare nella catena alimentare, nonché di accumularsisuperando il livello di sicurezza. Una sostanza si può accumulareanche nell’organismo superando il livello di sicurezza speciequelle dotate di tropismo verso determinati organi.


Persistenza e DegradazionePersistenza e Degradazione

La durata della vita delle sostanze chimiche nei sistemi ambientali dipendeda processi di natura diversi.

La DEGRADAZIONE è quel fenomeno che determina la scomparsa di unasostanza per reazione. Dipende in parte dalle caratteristiche strutturali dadel composto stesso (fattori intrinseci) e in parte dalle condizioniambientali in cui si trova (fattori estrinseci).


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La durata della vita delle sostanze chimiche nei sistemi ambientali dipendeda processi di natura diversi.

La DEGRADAZIONE è quel fenomeno che determina la scomparsa di unasostanza per reazione. Dipende in parte dalle caratteristiche strutturali dadel composto stesso (fattori intrinseci) e in parte dalle condizioniambientali in cui si trova (fattori estrinseci).

Fattori IntrinseciFattori Estrinseci

1.Fattori fisici: qualità ed intensitàdell’irraggiamento, temperatura, umidità;

2.Fattori chimici: nutrienti essenziali,pH,catalizzatori, cometaboliti..;

3.Fattori biologici: microflora ebiodisponibilità.

legati alla strutturachimica.


La resistenza alla degradazione di una sostanza viene rappresentata dal tempo didimezzamento (t1/2) che è il tempo necessario per degradare il 50% del composto.

Data la varietà e differenza dei processi di degradazione presenti in natura, i tempi didimezzamento si riferiscono ai comparti di suolo, aria, acqua, sedimenti.

Importante è conoscere la “resistenza” di una sostanza per poter definire iltempo di permanenza di questa nella geosfera.


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La resistenza alla degradazione di una sostanza viene rappresentata dal tempo didimezzamento (t1/2) che è il tempo necessario per degradare il 50% del composto.

Data la varietà e differenza dei processi di degradazione presenti in natura, i tempi didimezzamento si riferiscono ai comparti di suolo, aria, acqua, sedimenti.

Invece, la persistenza di una sostanza, intesa come “residenza” è semplicemente il tempodi permanenza di questa in un determinato comparto, qualunque sia la via con cui questoviene rimosso (degradazione, trasporto di massa, assorbimento).


Il termine persistenza viene anche impiegato come resistenzaalla degradazione, nel senso di resistente ai processi ditrasformazione chimica es. DDT, PCB.. che sono definiticontaminanti “persistenti” in quanto resistono alle degradazionichimiche.

La persistenza,τ, è una grandezza fisica, con le dimensioni di untempo e conseguenti unità di misura ( giorni, ore, anni..).


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Una sostanza soddisfa il criterio di persistenza quando èil periodo di emivita:

- nell’acqua di mare è superiore a 60gg- nell’acqua dolce è superiore a 40gg- nei sedimenti marini è superiore a 180gg- nei sedimenti di acqua dolce è superiore a 120gg- nel suolo è superiore a 120gg


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- nell’acqua di mare è superiore a 60gg- nell’acqua dolce è superiore a 40gg- nei sedimenti marini è superiore a 180gg- nei sedimenti di acqua dolce è superiore a 120gg- nel suolo è superiore a 120gg


Per studiare il destino ambientale di una sostanza ènecessario quantificarne la persistenza.

Da un punto di vista ecotossicologico, cioè dello studio del destinoe degli effetti dei contaminanti, è importante determinare, per icomposti organici, diversidiversi aspettiaspetti delladella loroloro persistenzapersistenza perpervalutarevalutare l’effettival’effettiva degradabilitàdegradabilità didi unun composto,composto, ii tempitempi dididegradazionedegradazione ee lele condizionicondizioni ambientaliambientali cheche lolo rendonorendono possibilepossibile..


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Da un punto di vista ecotossicologico, cioè dello studio del destinoe degli effetti dei contaminanti, è importante determinare, per icomposti organici, diversidiversi aspettiaspetti delladella loroloro persistenzapersistenza perpervalutarevalutare l’effettival’effettiva degradabilitàdegradabilità didi unun composto,composto, ii tempitempi dididegradazionedegradazione ee lele condizionicondizioni ambientaliambientali cheche lolo rendonorendono possibilepossibile..


Risulta quindiimportanteconoscere:

Le condizioniambientali che

influenzano idiversi processi

degradativi.


Per studiare il destino ambientale di una sostanza ènecessario quantificarne la persistenza.

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Risulta quindiimportanteconoscere:

Le viedegradativeprincipali e imetabolitiprodotti;

La velocità concui avviene ladegradazione;

Le condizioniambientali che

influenzano idiversi processi

degradativi.


Per le sostanze naturali si possono avere differenzenotevoli riguardo la facilità con cui vengono degradate,ma la loro persistenza generalmente non determinamai un problema.

Es. la lignina che è un composto vegetale difficilmentedegradabile, non verrà facilmente utilizzata come sostentamentoda altri organismi ma si mantiene insieme ad altri composti nelsuolo in forma più o meno modificata costituendone unacomponente essenziale.


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Per le sostanze naturali si possono avere differenzenotevoli riguardo la facilità con cui vengono degradate,ma la loro persistenza generalmente non determinamai un problema.

Es. la lignina che è un composto vegetale difficilmentedegradabile, non verrà facilmente utilizzata come sostentamentoda altri organismi ma si mantiene insieme ad altri composti nelsuolo in forma più o meno modificata costituendone unacomponente essenziale.


Diversamente accade per le sostanze xenobiotiche. Per alcune di queste siverifica una certa somiglianza con le sostanze naturali, per cui vengonoattaccate in maniera simile e producono dei composti perfettamenteassimilabili nei cicli naturali: l’effetto specifico di queste sostanze si esauriscecon la loro trasformazione.


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Altri xenobiotici risultano, invece, difficilmente degradabili perché, peresempio, presentano una struttura chimica particolarmente resistente operché si trovano in determinate condizioni che non ne facilitano ladegradazione; questi composti risulteranno dotati di una persistenza più omeno lunga che può causare la loro diffusione e distribuzione in luoghi anchemolto lontani da quelli di utilizzo-emissione.


La degradazione è la via di rimozione di un compostodall’ambiente: infatti se con la volatilizzazione o la lisciviazionesi ha solo il trasferimento di una sostanza da un luogo ad unaltro, con la degradazione si ha la sua effettiva eliminazione.

La degradazione è la via di rimozione di un compostodall’ambiente: infatti se con la volatilizzazione o la lisciviazionesi ha solo il trasferimento di una sostanza da un luogo ad unaltro, con la degradazione si ha la sua effettiva eliminazione.

L’ eliminazione dall’ambiente di uno xenobiotico porta alla suatrasformazione in composti più semplici o componenti cherientrano nei normali cicli biogeochimici della materia.

Alcune volte i prodotti della trasformazione possono essere anche piùresistenti del prodotto di partenza. Si parla in questo caso di metaboliti stabiliche sono difficilmente degradabili (DDT, composto di partenza; DDE,metabolita più resistente)




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Nella degradazione ènecessario distinguere tra“degradazione ultima” aCO2, H2O e Sali minerali,

che rappresenta l’avvenutaneutralizzazione di una

sostanza (mineralizzazione)

“degradazione parziale” otrasformazione di un

composto che porta allaformazione di uno o più

composti a loro volta di unaloro stabilità.


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Data la grande varietà dei possibili meccanismi di degradazione el’influenza delle variabili ambientali molto spesso i dati di persistenzasono difficilmente utilizzabili o confrontabili tra loro perché parziali oriferiti a situazioni troppo specifiche.


Nei diversi comparti ambientali agiscono specificispecifici processiprocessi degradatividegradativi,come la biodegradazione nel suolo, la fotodegradazione in aria, e ladegradazione chimica, che possono essere più o meno importanti aseconda delle sostanze e delle condizioni del sistema. Spesso agisconocontemporaneamente più vie di degradazione: così nel suolo si puòavere anche degradazione per idrolisi o per azione della luce.

BiodegradazioneBiodegradazione


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BiodegradazioneBiodegradazione

La biodegradazione è considerata uno dei processinaturali più importanti con cui la maggioranza dellesostanze organiche vengono inattivate ed eliminate,analogamente a quanto avviene nei cicli biogeochimicidelle sostanze naturali.

La biodegradazione è considerata uno dei processinaturali più importanti con cui la maggioranza dellesostanze organiche vengono inattivate ed eliminate,analogamente a quanto avviene nei cicli biogeochimicidelle sostanze naturali.


Per biodegradazione si intendono quelle trasformazioni chesono operate da microrganismi, soprattutto batteri e funghi,che presenta caratteristiche diverse in condizioni diaerobiosi o di anaerobiosi


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L’efficacia e la versatilità dei microrganismi fa si che quasitutti i composti organici vengono degradati nel suolo adeccezione di alcuni composti xenobiotici come insetticidiorganoclorurati o i polimeri plastici.


La resistenza di uno xenobiotico alla biodegradazione puòdipendere da diversi motivi:

Gli xenobiotici possono nonpresentare una somiglianza

sufficiente con compostinaturali, per cui non vengonoattaccati dai sistemi enzimaticigià presenti e selezionati nei

microrganismi

Possono essere presentiin concentrazioni nonsufficienti a indurre isistemi enzimatici

appropriati;

Possono avere un effettotossico sui

microrganismi;


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Gli xenobiotici possono nonpresentare una somiglianza

sufficiente con compostinaturali, per cui non vengonoattaccati dai sistemi enzimaticigià presenti e selezionati nei

microrganismi

Possono essere presentiin concentrazioni nonsufficienti a indurre isistemi enzimatici

appropriati;

Possono avere un effettotossico sui

microrganismi;

Possono non esserebiodisponibili, nel senso

che possono veniresequestrati da comparti

biologicamente nonattivi;

Possono presentarestrutture chimiche di per

se difficilmentebiodegradabili come

anelli aromatici, sostituitiin particolare con il cloro.


FotodegradazioneFotodegradazioneLe reazioni di fotodegradazione sono prodotte o innescate dalla luce evengono distinte in:


Fotolisi indiretta pertrasferimento di energia, quando

il composto assorbe energiaattraverso un altro composto asua volta eccitato dalla luce;

Reazioni con specie reattive,quando il composto reagisce conuna specie molecolare presentenell’atmosfera che, a sua volta,può essere stata prodotta da

una reazione indotta dalla luce.

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La sede principale della fotodegradazione è l’atmosfera, anche se sipossono avere reazioni di fotodegradazione in acqua, nelle interfasi esulle superfici dei solidi (strato superficiale del terreno


Fotolisi diretta, quando uncomposto viene eccitatodirettamente dalla luce;

Fotolisi indiretta pertrasferimento di energia, quando

il composto assorbe energiaattraverso un altro composto asua volta eccitato dalla luce;

Reazioni con specie reattive,quando il composto reagisce conuna specie molecolare presentenell’atmosfera che, a sua volta,può essere stata prodotta da

una reazione indotta dalla luce.

Degradazione chimicaDegradazione chimica

Tutte le reazioni di degradazione non mediate da sistemi enzimaticie non provocate dalla luce sono dette reazioni di degradazionechimica.

Le principali reazioni di degradazione chimica nell’ambiente sono lereazioni di ossido-riduzione e l’idrolisi.


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Tutte le reazioni di degradazione non mediate da sistemi enzimaticie non provocate dalla luce sono dette reazioni di degradazionechimica.

Le principali reazioni di degradazione chimica nell’ambiente sono lereazioni di ossido-riduzione e l’idrolisi.


BIODISPONIBILITÀ

Misura della frazione della sostanza nei mediaambientali che è accessibile all’assorbimento daparte di un organismo (ASTM, 1998) Misura del potenziale di entrare in contatto (o

interagire) con recettori umani o ecologici. E’specifica del recettore, della via di entrata,tempo di esposizione e della matrice checontiene la sostanza.


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Misura della frazione della sostanza nei mediaambientali che è accessibile all’assorbimento daparte di un organismo (ASTM, 1998) Misura del potenziale di entrare in contatto (o

interagire) con recettori umani o ecologici. E’specifica del recettore, della via di entrata,tempo di esposizione e della matrice checontiene la sostanza.


PROCESSI DI BIODISPONIBILITÀ



FATTORI DI BIODISPONIBILITÀ



Parametri utilizzati per quantificare una risposta

LDLD5050 (Lethal Dose 50), dose letale mediana: rappresenta la dose di unasostanza chimica che determina la morte del 50% degli individui in saggi ditossicità acuta per somministrazione diretta (ad es. orale ). Viene espressaper unità di peso corporeo dell’individuo (es. mg/Kg di peso corporeo).

LCLC5050 (Lethal Concentration 50), concentrazione letale mediana: rappresentala concentrazione di una sostanza che determina la morte del 50% degliindividui in saggi di tossicità acuta per esposizione ambientale (es. tossicitàacquatica).

ECEC5050 (Effettive Concentration 50), concentrazione efficace mediana:rappresenta la concentrazione che produce nel 50% degli individui un effettodiverso dalla morte (immobilizzazione, arresto della crescita ecc.) in saggiacuti. Deve essere anch’essa riferita al tempo di esposizione.


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LDLD5050 (Lethal Dose 50), dose letale mediana: rappresenta la dose di unasostanza chimica che determina la morte del 50% degli individui in saggi ditossicità acuta per somministrazione diretta (ad es. orale ). Viene espressaper unità di peso corporeo dell’individuo (es. mg/Kg di peso corporeo).

LCLC5050 (Lethal Concentration 50), concentrazione letale mediana: rappresentala concentrazione di una sostanza che determina la morte del 50% degliindividui in saggi di tossicità acuta per esposizione ambientale (es. tossicitàacquatica).

ECEC5050 (Effettive Concentration 50), concentrazione efficace mediana:rappresenta la concentrazione che produce nel 50% degli individui un effettodiverso dalla morte (immobilizzazione, arresto della crescita ecc.) in saggiacuti. Deve essere anch’essa riferita al tempo di esposizione.


Parametri utilizzati per quantificare una risposta

NoelNoel (No Observed Effect Level): rappresenta il più alto livello(concentrazione o dose) al quale non si è manifestato alcun effetto,Può essere riferito anche a saggi di tossicità acuta ma, di norma, siriferisce a saggi cronici a lungo termine.

LoelLoel (Lowest Observsd Effect Level): rappresenta il più basso livello alquale è stato possibile evidenziare un effetto.


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NoelNoel (No Observed Effect Level): rappresenta il più alto livello(concentrazione o dose) al quale non si è manifestato alcun effetto,Può essere riferito anche a saggi di tossicità acuta ma, di norma, siriferisce a saggi cronici a lungo termine.

LoelLoel (Lowest Observsd Effect Level): rappresenta il più basso livello alquale è stato possibile evidenziare un effetto.

NOEL e LOEL non rappresentano il vero livello di non effetto ma solo illivello a cui non si è osservata un ‘evidenza sperimentale limitatamenteai saggi disponibili.

NOEL e LOEL non rappresentano il vero livello di non effetto ma solo illivello a cui non si è osservata un ‘evidenza sperimentale limitatamenteai saggi disponibili.


VALUTAZIONE DEL PERICOLO PER L’AMBIENTE

In base alle caratteristiche intrinseche delle sostanze, ha loscopo di:

- Determinare la classificazione e l’etichettatura di unasostanza secondo CLP

- Identificare i livelli della sostanza al di sotto della qualeè prevedibile che non vi siano effetti preoccupanti perl’ambiente (PNEC)

- Valutazione delle sostanze PBT e vPvB


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In base alle caratteristiche intrinseche delle sostanze, ha loscopo di:

- Determinare la classificazione e l’etichettatura di unasostanza secondo CLP

- Identificare i livelli della sostanza al di sotto della qualeè prevedibile che non vi siano effetti preoccupanti perl’ambiente (PNEC)

- Valutazione delle sostanze PBT e vPvB


Prende in considerazione i seguenti gruppi di effetti nei varicomparti ambientali ( acquatico, terrestre, atmosferico) :

1. Effetti acuti2. Effetti cronici3. Accumulo lungo la catena

alimentare(biomagnificazione)1. Effetti sull’attività microbiologica nei sistemi di trattamento

delle acque reflue.

Valutazione del pericolo per l’ambienteValutazione del pericolo per l’ambiente


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Prende in considerazione i seguenti gruppi di effetti nei varicomparti ambientali ( acquatico, terrestre, atmosferico) :

1. Effetti acuti2. Effetti cronici3. Accumulo lungo la catena

alimentare(biomagnificazione)1. Effetti sull’attività microbiologica nei sistemi di trattamento

delle acque reflue.

La valutazione dei pericoli per l’ambiente implica l’esame degli effettipotenziali sull’ambiente in tutti i suoi comparti


-- II testtest didi tossicitàtossicità acutaacuta prevedono la misura di una risposta individuale ( mortalità,metabolismo).

--II testtest didi tossicitàtossicità cronicacronica prendono in considerazione la risposta dell’intero organismo(crescita, riproduzione).

InIn tuttitutti ii casi,casi, lala tossicitàtossicità osservataosservata èè funzionefunzione didi::

•Specie

•Età

•Sesso

•Alimentazione

•Condizioni dell’organismo

•Caratteristiche chimico-fisiche del mezzo


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InIn tuttitutti ii casi,casi, lala tossicitàtossicità osservataosservata èè funzionefunzione didi::

•Specie

•Età

•Sesso

•Alimentazione

•Condizioni dell’organismo

•Caratteristiche chimico-fisiche del mezzo


Contaminazione

conseguenza del rilascio di sostanze antropogeniche taleda modificare le proprietà o la disponibilità e la qualitàdelle risorse in un determinato intervallo di spazio e ditempo.

Inquinamento

la contaminazione diviene inquinamento quando siverifica un effetto deleterio sugli organismi viventi


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Contaminazione

conseguenza del rilascio di sostanze antropogeniche taleda modificare le proprietà o la disponibilità e la qualitàdelle risorse in un determinato intervallo di spazio e ditempo.

Inquinamento

la contaminazione diviene inquinamento quando siverifica un effetto deleterio sugli organismi viventi


Lo studio degli effetti sui sistemi biologici 2013_2014...ELEMENTO CHE NON DIPENDE NÉ...

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