Standard di
esposizione umana
Ingegneria Sanitaria-Ambientale I
Claudio Lubello
Introduzione
In questa lezione l’attenzione viene spostata
dagli aspetti connessi alla salute degli
ecosistemi in generale a quelli riguardanti
quella dell’Uomo.
Il bersaglio-Uomo
Il nostro interesse è quindi quello di
proteggere la salute umana.
A questo scopo è necessario definire alcune
modalità per la valutazione:
degli effetti avversi (tossici) sull’Uomo dovuti
alle modificazioni ambientali
ed in particolare dell’esposizione ad
alcune sostanze ritenute potenzialmente
dannose.
Definizione di tossicità
In generale, per tossicità di una sostanza si intende
la proprietà intrinseca di esercitare effetti negativi
sull’organismo attraverso l’interazione con il
metabolismo.
Gli effetti tossici possono essere classificati in:


effetti acuti, se si manifestano entro un breve lasso
di tempo in seguito ad un’esposizione elevata;
effetti cronici e subcronici, se si manifestano
dopo un periodo lungo, in seguito a esposizioni di
limitata entità ma protratte nel tempo.
Classificazione delle sostanze
(1)

Sostanze tossiche, che reagiscono con alcune
componenti cellulari uccidendo le cellule. Fra
queste ricordiamo il benzene, il cadmio, il
tetracloruro di carbonio, il tetracloroetilene, il
cloroformio, i composti del cianuro, il piombo, il
mercurio, il nichel;

Sostanze neurotossiche, sostanze tossiche che
colpiscono specificatamente le cellule nervose
(metalli pesanti, anestetici, idrocarburi clorurati,
organofosfati, …);
Classificazione delle sostanze
(2)

Mutageni: Composti o radiazioni che
danneggiano o alterano il materiale genetico.
Quando colpiscono le cellule riproduttive gli
effetti possono essere trasmessi alla generazioni
successive.

Teratogeni: Composti o fattori che causano un
anormale sviluppo dell’embrione e del feto.

Cancerogeni, Composti che inducono la
formazione di cancri, cioè la crescita incontrollata
di cellule che dà origine a tumori maligni.
Standard di qualità
Allo scopo di definire gli “standard” di qualità dei sistemi
con cui l’Uomo interagisce si utilizzano comunemente i
seguenti approcci:



Studi epidemiologici;
Studi tossicologici;
Estrapolazione di risultati ottenuti da studi
epidemiologici e tossicologici tra sostanze di
caratteristiche simili.
Gli studi epidemiologici
L’epidemiologia è quella disciplina della medicina che si
occupa dell’osservazione e dello studio della
distribuzione delle malattie e di tutti gli eventi di
rilevanza sanitaria sulla popolazione.
Gli studi epidemiologici si basano su un confronto
statistico fra una popolazione a rischio ed una
popolazione di riferimento, che dovrebbe essere
identica alla precedente con l’esclusione della
esposizione al fattore di rischio.
Difficoltà degli studi epidemiologici
Molti fattori possono influenzare l’attendibilità
delle indagini:





Eterogeneità della risposta degli individui
Attitudini di vita differenti
Storia sanitaria pregressa
Attitudini alimentari passate e presenti
Difficoltà nell’individuazione della
popolazione di confronto
Gli studi tossicologici
Sono costituiti da tests di laboratorio su
gruppi di animali cui è possibile
somministrare dosi crescenti del fattore di
rischio (generalmente composti chimici fatti
assumere con modalità diversa) considerato
rilevandone gli effetti.
I dati ottenuti sugli animali sono estrapolati
all’uomo.
Difficoltà studi tossicologici

Indagini su popolazioni di animali di
numero molto elevato;

Durata della sperimentazione a causa dei
tempi di latenza;

Difficoltà di estrapolazione sull’uomo.
Relazione dose-effetto
Rapporto esistente fra la dose assunta
dall’organismo e l’effetto su di esso prodotto.
La risposta può essere:

Non lineare, che comporta l’esistenza di
una soglia minima di non risposta, tipica di
tutte le sostanze chimiche non cancerogene.

Lineare, che comporta la non esistenza di
una dose minima di non risposta, tipica delle
sostanze cancerogene e delle radiazioni.
Relazione dose-effetto
Diverso andamento dei due tipi di relazione
Composti a comportamento
lineare
In questo caso anche per dosi molto limitate si
possono avere effetti tossici, ovviamente per
valori inferiori si avranno probabilità inferiori
che ciò accada.
Composti a comportamento non
lineare

NOAEL (No Observed Adverse Effect Level): dose massima di
sostanza somministrabile giornalmente senza la comparsa di
aumenti statisticamente o biologicamente significativi nella
frequenza o gravità di effetti avversi rispetto ad un gruppo di
controllo (mg kg-1peso corporeo giorno-1).

LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level): dose minima
di sostanza somministrabile giornalmente con la comparsa di
aumenti statisticamente o biologicamente significativi nella
frequenza o gravità di effetti avversi rispetto ad un gruppo di
controllo (mg kg-1peso corporeo giorno-1)

RfD (Reference dose): è una stima (con grado di incertezza
anche pari a un ordine di grandezza) della dose giornaliera
assumibile per via orale senza apprezzabile rischio per tutta la
vita. Si ottiene dal NOAEL o dal LOAEL dividendo per un fattore
di sicurezza.
Calcolo dell’RfD
La dose di riferimento, sempre espressa in
termini mg/(kg d), è calcolata attraverso la
seguente espressione:
NOAEL
RfD 
UF  MF
I coefficienti UF ed MF hanno valori
crescenti all’aumentare del grado di
incertezza dei dati a disposizione.
LD50
Per rappresentare la tossicità acuta delle
sostanze chimiche si ricorre spesso (da
indagini tossicologiche) al concetto di dose
letale, intesa come quella dose in
corrispondenza della quale il 50% degli
animali esposti muore. Tale parametro LD50 è
espresso come masse della sostanza per
unità di massa del corpo dell’animale.
Il concetto di rischio
Nel caso di composti a relazione dose-effetto
di tipo lineare è necessario fare riferimento al
concetto di rischio, mettendo in relazione dosi
crescenti con crescente aumento della
probabilità di effetti indesiderati sulla
popolazione bersaglio.
Espressione del rischio
Trattandosi prevalentemente di composti
cancerogeni il cui effetto diretto o indiretto è
costituito dalla morte dell’individuo, il rischio
è frequentemente espresso come:

Tasso di mortalità standard:
(morti osservate/morti attese)

Morti per data causa su 100.000 persone:
(morti/popolazione 100.000 persone)

Morti per data causa su 1.000 morti generali:
(morti/1.000 morti)
Enti e Commissioni






UE Unione Europea
US EPA US Environmental Protection Agency
CCTN Commissione Consultiva Tossicologica
Nazionale
IARC Agency for Research on Cancer
NIOSH National Institute for Occupational Safety
and Health
ACGIH American Conference of Governmental
Industrial Hygienists
Classificazione USEPA
Gruppo
Categoria
A
Cancerogeno per l’uomo
B
Probabile cancerogeno per l’uomo:
B1 limitata evidenza sull’uomo;
B2 sufficiente evidenza sugli animali e inadeguata o
assente sull’uomo
C
Possibile cancerogeno per l’uomo
D
Non classificabile come cancerogeno per l’uomo
E
Evidenza di non cancerogenicità per l’uomo
Classificazione Unione Europea
Categoria
Descrizione
1
Sostanze con effetto cancerogeno sull’uomo.
Esiste un nesso causale tra l’esposizione alla
sostanza e lo sviluppo di tumori.
2
Sostanze che dovrebbero considerarsi cancerogene
per l’uomo.
Esistono elementi sufficienti per ritenere verosimile
che l’esposizione dell’uomo alla sostanza possa
provocare lo sviluppo di tumori.
3
Sostanze da considerare con sospetto per i possibili
effetti cancerogeni sull’uomo.
Non sono disponibili informazioni sufficienti a
dimostrarlo.
Classificazione CCTN