La parola ambiente ha vari significati, in
generale significa il contesto, ciò che sta
attorno, ma in biologia significa
soprattutto ciò che può influire su un
organismo.
L’ambiente biologico coincide con la
biosfera, cioè l'insieme delle risorse
indispensabili a garantire la vita di tutte le
specie viventi, presenti sul pianeta Terra.
Lo studio dell’ambiente è oggetto
dell’ECOLOGIA
L’origine dei termini “ecologia” ed
“economia della natura”
Il termine «ecologia» (gr. oikía, casa, ambiente, e lógos,
discorso) venne per la prima volta introdotto in campo
biologico da Ernst Heinrich Haeckel (1834-1919), come
«scienza dei rapporti dell’organismo con l’ambiente».
Dunque una sorta di «economia della natura» —
terminologia usata già un secolo prima da Linneo
(1707-1778) — avente per oggetto lo studio «delle
reciproche relazioni di tutti gli organismi viventi come
riunite in un solo e medesimo legame, il loro
adattamento all’ambiente che li circonda, le loro
trasformazioni e la loro lotta per la sopravvivenza» (E.
Haeckel, Storia della creazione, 1868).
La Terra è un sistema (sostanzialmente)
chiuso
Conservazione della massa:
da quando esiste sulla Terra l'intera massa di acqua
degli oceani, per esempio, è evaporata, ha prodotto
precipitazioni ed è ritornata nell'oceano attraverso i
fiumi molte migliaia di volte (ciclo dell’acqua). E
ossigeno, carbonio e azoto, attraverso specifici cicli,
vengono continuamente riciclati all’interno del sistema,
principalmente a opera degli organismi viventi
L’energia necessaria per questi processi di trasporto e
trasformazione di materia nei vari comparti è quella
che la Terra riceve dal Sole. L’energia solare grazie
alla fotosintesi clorofilliana viene incamerata negli
zuccheri, divenendo energia chimica che, attraverso
l’alimentazione, passa agli animali.
La logica (ed
economia) della
Natura: flusso di energia
e ciclo della materia
CATENE ALIMENTARI
L’energia è dunque un flusso
continuo che giunge dal Sole e si
diffonde attraverso i diversi livelli
trofici,
mentre la materia (aria, acqua,
terra e cibo) viene continuamente
riciclata grazie ai
CICLI BIOGEOCHIMICI
(cicli del carbonio, dell’azoto, del fosforo
e dell’acqua)
LE BASI DEL
CICLO DEL
CARBONIO
Cicli
biogeochimici
il ciclo del
carbonio
Ciclo della
materia
organica
(non si
producono rifiuti,
ma solo scarti
riutilizzati)
Esempio di ECOSISTEMA
IL FLUSSO DI ENERGIA
L’energia del sole, lungo la catena alimentare,
giunge fino ai nostri muscoli
Rappresentazione schematica di un
organismo (analisi dei flussi)
(assimilazione costruttiva)
Corollario:
mentre la Tatcher affermava che
la società non esiste e ci sono
solo individui, lo studio delle
relazioni ecologiche ci spiega che
esistono solo comunità (società)
di individui, in relazione tra loro,
con altre comunità e con
l’ambiente circostante.
La relazione tra ambiente e
salute:
il ruolo dell’inquinamento
Concetto di salute
Non solo assenza di malattia ma benessere
psico-fisico (OMS)
Malattia
• Le malattie derivano in gran parte dall’alterato
equilibrio tra organismo ed ambiente (e dai
conseguenti flussi alterati).
• Perché si sviluppi una malattia occorre non solo
un agente patogeno (radiazioni, agenti chimici,
fattori biologici – batteri, virus ecc.), ma anche
una insufficiente reazione di difesa dell’individuo
(per fattori ambientali, stress, cause genetiche o
altro).
• Tutto ciò che in qualche modo altera il normale
equilibrio dell’uomo e dell’ambiente è di per sé
una minaccia alla salute
La Prevenzione
La salute dipende quindi anche dalle capacità di autodifesa.
Prevenzione significa mettere l'individuo in condizione o di
non entrare in contato con l’agente patogeno o di difendersi,
ricordando che le patologie più diffuse nella nostra società,
come malattie cardiovascolari e tumori, sono di tipo
degenerativo, strettamente legate all'ambiente e ai ritmi di
vita: si tratta di malattie molto più facili da prevenire
che da curare.
Cos’è l’inquinamento
L'inquinamento consiste nell'introduzione diretta o
indiretta nell’ambiente di nuovi organismi, sostanze o
energia capaci di alterare gli equilibri naturali,
producendo anche effetti sulla salute umana.
Alcune di queste trasformazioni sono irreversibili nel medio o nel
lungo periodo.
L'inquinamento può essere provocato da fenomeni naturali - per
esempio eruzioni vulcaniche, incendi, radioattività di alcune rocce
- o da attività dell'uomo. In entrambi i casi, vengono immesse in
un ambiente sostanze estranee ad esso o sostanze comuni ma in
quantità tali che superano la capacità di digestione (demolizione e
decomposizione) e assorbimento da parte di quell'ambiente: è il
caso dell'eutrofizzazione negli ambienti acquatici o dell'eccesso di
produzione di anidride carbonica che provoca l'effetto serra.
Nell'ultimo secolo l'inquinamento provocato dalle
attività umane ha di gran lunga superato l'inquinamento
di origine naturale.
Fattori di origine ambientale
Aria, acqua e cibo inquinati da
• AGRICOLTURA E
ALIMENTAZIONE
• INDUSTRIE E PRODUZIONE DI
ENERGIA
• RIFIUTI E LORO GESTIONE
• TRASPORTI
Confronto tra processi produttivi
naturali e umani
A differenza dei processi
produttivi naturali, che
utilizzano energia solare,
seguono un andamento ciclico,
senza produzione di rifiuti e
senza combustioni,
gli attuali processi produttivi
umani bruciano en. fossile,
sono lineari e producono
inquinamento e rifiuti (sprechi di
materia ed energia).
Processi produttivi lineari
Materie prime
processo produttivo
Energia fossile
prodotto commerciale
rifiuti e
inquinamento (acqua e aria)
In pratica si trasforma sempre più velocemente materie prime in
rifiuti non riciclati
Alcuni esempi di inquinamento
ambientale e conseguenze
per la salute:
• l’inquinamento atmosferico;
• l’inquinamento lungo le catene
alimentari
Inquinamento atmosferico
Nella diffusione planetaria dell'inquinamento l'aria
svolge un ruolo molto importante, tanto da poter
essere considerata il veicolo preferito
dall'inquinamento stesso.
L'inquinamento atmosferico è determinato dalla
diffusione in atmosfera di gas e polveri sottilissime.
Le principali fonti di inquinamento sono le attività
industriali, gli impianti per la produzione di energia,
gli impianti di riscaldamento e il traffico.
Si calcola che il 75% dell'inquinamento atmosferico
sia prodotto dalla lavorazione e dall'uso dei
combustibili fossili.
Impatto delle combustioni
Le fonti fossili (petroli,carbone,gas) e le
biomasse, compresi i rifiuti, producono energia
per combustione, che a sua volta produce vari
inquinanti.
In natura nulla si crea e nulla si distrugge:
tutto si trasforma.
I principali inquinanti prodotti dalla combustione
sono:
CO2, NOx, SO2,CO, metalli pesanti, polveri sottili
(PM 10, 2,5, 1 e 0,1), composti complessi come
IPA,Diossine ecc.
LA TERRA E’ MALATA
…e in Italia
Come ferite non curate, le macchie
rosse che indicano concentrazioni
elevate di NO2 (generato dalla
combustione), coincidono con le zone
più industrializzate: le principali città
del Nord America e dell'Europa. In
particolare in Italia, tutta la zona della
Pianura Padana presenta valori
altissimi.
EFFETTO SERRA
CRESCITA DI CO2 NEL TEMPO
Effetti dei
cambiamenti
climatici
Polveri sottili
Cd
Cr
Pb
As
PM
10
PCDD
PCB
PCDF
PCDD
PCB
Cd
PM 2.5As
Cr
Pb
PM 1
PM 0,1
PCDF
Queste particelle restano sospese nell’aria per tempi lunghissimi.
Riescono a penetrare nell’uomo con l’ inalazione.
Giunte nell’alveolo polmonare, quelle nanometriche passano
direttamente alla circolazione sanguigna e da qui agli organi:
fegato, rene, gangli linfatici, cervello e in ogni tessuto.
Alcune di esse possono penetrare nelle cellule.
POLVERI E PARTICOLATO FINE
NANOPATOLOGIE
E PARTICOLATO ULTRAFINE
• Più alta è la T. di combustione più pericoloso
è il particolato che si forma in quanto più fine
• Non esistono filtri in grado di trattenere
particelle di 0.1-2 micron
• Adsorbono e veicolano altri inquinanti
• Passaggio diretto dal polmone al sangue da
qui a qualunque tessuto dell’ organismo e
possibilità di innescare processi patologici
• I MODERNI inceneritori sono grandi
produttori di polveri e particelle ultrafini!
Ambiente e salute: inquinamento da
particolato
• Non esiste un effetto soglia, ossia una
concentrazione al di sotto della quale non si
registrino effetti sulla salute
• La legislazione attuale prevede controlli solo per
il PM 10 (quello MENO pericoloso!)
• Si calcola che in Italia siano centinaia i casi di cancro al
polmone attribuibili all’inquinamento atmosferico,
migliaia i ricoveri per patologie respiratorie e
cardiovascolari, decine di migliaia i casi di bronchite ed
asma tra i bambini sotto i 15 anni.
(Dal manifesto dell’ Associazione Italiana di Epidemiologia, Taranto (28/04/2005)
Effetti sulla salute umana in % per ogni
incremento di 10 microgrammi/m3 di PM10 e
PM2.5
Effetti
PM10*
PM10**
PM2.5***
Mortalità generica
0.6
1.3
1.3
2.1
6
Mortalità per patologie
cardiovascolari
0.9
1.4
12
Ricoveri ospedalieri
Pazienti over 65 anni
0.7
Mortalità per patologie
respiratorie
Mortalità per cancro al
polmone
*Anderson HR WHO Regional Office for Europe 2004
**MISA Meta Analisi Italiana su otto grandi città italiane
***Pope A.C., Journal American Association 2002
Pope Circulation 2004
14
Con il nome generico di
DIOSSINE
si identificano classi di composti chimici
con simili effetti tossici:
• Diossine (PCDD)
• Furani (PCDF)
• Policloro Bifenili
(PCB)
Diossine, Furani, PCB,
sono pericolosi perchè:
• Si concentrano progressivamente
nell’ambiente
– persistenza
• Si concentrano lungo la catena
alimentare
– Bio accumulabilità
Inquinamento delle
catene alimentari
UNA CATENA ALIMENTARE
La catena alimentare rappresenta il target
d’elezione per tutte le sostanze presenti
nell’ambiente, le quali, penetrando la
catena, si introducono nell’organismo (ad
esempio attraverso l’assunzione di acqua
contaminata) e possono essere trasferite
dalla preda al predatore. Non a caso
l’alimentazione rappresenta una delle
principali vie di esposizione dell’organismo
animale alle agli inquinanti ambientali (G.
Tognoni)
Biomagnificazione
dei PCB in un
ecosistema marino
Concetto di limite nella legislazione
ambientale
I valori limite rappresentano un
compromesso tra gli interessi di vari gruppi:
•Cittadini (salute, diritto all’ambiente, ecc)
•Settori economici (interessi d’impresa,
profitti, ecc.)
•Collettività (servizi, disponibilità di merci,
ecc.)
L’importanza dei valori assoluti di
emissione (nell’arco del giorno
e dell’anno)
Il problema della concentrazione
lungo la catena alimentare e la
magnificazione: il caso del DDT,
delle diossine e della
radioattività (radionuclidi)
Dal territorio alla tavola: verdure,
latte e carne
Diossine, Furani e PCB
hanno in comune:
• un’elevata stabilità chimica
• una facile solubilità nei grassi
• un’attività biologica che interferisce con quella
degli ormoni sessuali.
(sono considerati distruttori del sistema endocrino)
• un effetto cancerogeno
INOLTRE: una prevalente origine da attività
umane. In particolare:
– Incenerimento rifiuti (grigio)
– Fusione metalli (blu)
• Dosi tollerabili di diossine
• 1991
L’Organizzazione Mondiale della Sanità
stabilisce, per le diossine, una dose
tollerabile giornaliera pari a 10
picogrammi/kg di peso
• 2001
L’Unione Europea riduce la dose tollerabile
giornaliera a 2 picogrammi/kg di peso
Il picogrammo è un’unità di misura del peso
che equivale a un miliardesimo di milligrammo
La quota di diossine presenti nel latte
materno è, nella massima parte dei
casi, nettamente superiore a quella
che la normativa stabilisce per
diossine e PCB nel latte vaccino: 6
TEQ pg/g di grasso.
PCDD/F e PCB pgTEQ/g di grasso in latte
materno in alcuni paesi
N° CASI
(Paese)
169
(Germania)
RISULTATI
pg WHO-TEQ/g
grasso
range o (valore
medio)
3.01 - 78.7 ( 27.27)
1
Brescia (Italia)
147
39
(Italia)
20.4-34.2 (27)
RIFERIMENTO
BIBLIOGRAFICO
Wittsiepe J
(2007)
L. T. Baldassarri.
(2008)
Abballe A
(2008)
ANCORA SUI LIMITI
Per tutelare la salute pubblica
è più importante controllare la quantità
di diossine emesse giornalmente ed
annualmente da un impianto e non la
concentrazione nei sui fumi
la quantità di diossine emesse
dipende dalla
quantità di rifiuti inceneriti
POP (Persistent Organic Pollutants)
Molte sostanze tossiche sono persistenti, poiché resistono alla
degradazione e possono percorrere anche lunghe distanze dai
loro punti di emissione: la loro origine è nelle aree molto
industrializzate e coltivate intensivamente. Esse vengono quindi
definite comunemente “inquinanti organici persistenti” (indicate
generalmente con la sigla POP, Persistent Organic Pollutants).
Gli inquinanti persistenti non conoscono confini: si diffondono
attorno al globo trasportate dalle correnti dell’aria e del mare. In
corrispondenza dei poli, o delle alte regioni montagnose, il clima
freddo ne favorisce i processi di condensazione e così si
depositano nuovamente con le precipitazioni, raggiungendo la
terra o l’acqua ed entrando nella catena alimentare. I POP si
concentrano nel tessuto adiposo degli organismi attraverso un
processo noto come bioaccumulo. Tra le donne degli Inuit,
popolo che si nutre soprattutto di pesce e carne, il latte materno
contiene un tasso di POP dieci volte superiore a quello registrato
in altre donne che vivono in Canada. (HELCOM, 2002)
Bisfenolo A (BPA)
I contenitori metallici per alimenti sono rivestiti al loro interno da una
resina epossidica che spesso è sintetizzata per condensazione fra il
bisfenolo A e l’epicloridrina. Il bisfenolo A è il monomero del
policarbonato, di cui sono costituiti molti contenitori, compresi i biberon.
Il monomero che non condensa e rimane libero, fa sorgere problemi di
cessione all’alimento. I limiti di migrazione all’alimento attualmente
stabiliti dall’Unione Europea sono di 3 ppm per il cibo.
Il livello di cessione di BPA da un recipiente per alimenti è stato
recentemente testato da Munguia-Lopez e coll. (2002): i risultati hanno
indicato che vi è un minimo effetto del calore, mentre si è osservato un
effetto di cessione dopo 40 giorni a 25°C con un aumento nei contenitori
conservati a 35°C ed un picco a 35°C dopo 160 giorni.
In alcuni casi sono stati riscontrati tassi ematici di BPA superiori alle
concentrazioni che hanno determinati effetti clinici (danni al sistema
nervoso, tumori, effetti epigenetici, alterazione del tessuto adiposo).
The recent hypothesis that exposure to environmental
compounds which have effects on dopaminergic
neurotransmission, including 2,4-dichlorophenoxyacetic acid,
Bisphenol A, and multiple heavy metals, may potentiate drug
induced behaviors and increase the brain’s vulnerability to drug
addiction will be discussed.
Ciò significa effetti collegati al morbo di Parkinson
Schizophrenia Bulletin, January 31, 2008
Effects of Bisphenol-A and Other Endocrine Disruptors Compared With
Abnormalities of Schizophrenia: An Endocrine-Disruption Theory of
Schizophrenia - James S. Brown Jr.
Radionuclidi
Le centrali nucleari inglesi, che sono state ampiamente
studiate, hanno riversato nei fiumi e nel mare vari
elementi radioattivi (radionuclidi). Vi sono radionuclidi
biologicamente attivi, come nel caso del cesio e dello
stronzio, che entrano negli organismi viventi. Questi
elementi vengono dapprima assorbiti dalle piante, che
sono cibo per erbivori, che a loro volta sono cibo per
carnivori. Attraverso questa catena alimentare il
radionuclide si sposta nel tempo e nello spazio, perché
non si distrugge e gradatamente passa da un livello
trofico ai successivi. Ma il passaggio da un livello trofico
all’altro comporta una concentrazione dell’elemento e
della sua radiattività. Ancora più rilevante il caso di
Chernobyl.
I.Fairlie Commentary: childhood cancer near nuclear power stations. Environmental
Health 2009;8:43
Nel 2008 lo studio KiKK (Kinderkrebs in der Umgebung von Kernkraftwerken =
tumori infantili nelle vicinanze di impianti nucleari) ha rilevato un incremento di
1.6 volte dei tumori solidi e di 2.2 volte delle leucemie tra i bambini di età <5 anni
residenti entro 5 km da tutti gli impianti di energia nucleare in Germania.
Baker PJ, Hoel DG. Meta-analysis of standardized incidence and mortality rates of
childhood leukaemia in proximity to nuclear facilities Eur J Cancer Care 2007; 16:
355–36
La metanalisi, finanziata dal Dipartimento dell’Energia degli U.S., analizza gli studi su
incidenza e mortalità per leucemia infantile nelle vicinanze di impianti nucleari:
nel gruppo 0-9 anni il tasso standardizzato di mortalità (SMR) per leucemia entro
16 km dal sito era >1 e statisticamente significativo (SMR 1.23 95%IC 1.04-1.46),
così come il tasso standardizzato di incidenza (SIR) di leucemia (SIR 1.14 95%IC
0.98-1.33).
IPA (idrocarburi policiclici aromatici)
Gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) costituiscono
una vasta classe di composti organici contenenti due o
più anelli aromatici.
Essi si formano principalmente nella combustione o
pirolisi incompleta di materia organica e nel corso di vari
processi industriali.
In genere gli IPA sono presenti in miscele complesse che
possono comprendere centinaia di composti. Le fonti di
esposizione dell’uomo agli IPA sono molteplici.
Negli alimenti la contaminazione può derivare da fonti
ambientali, da lavorazioni industriali e da alcune pratiche
di cottura casalinga.
I due alimenti che maggiormente contribuiscono
all’esposizione alimentare sono i cereali e i prodotti ittici.
Mercurio e metil-mercurio
Il mercurio elementare viene trasformato ad opera dei microrganismi
acquatici in metilmercurio, un composto lipofilo che si accumula negli
organismi e che entra nella catena alimentare. Di conseguenza le
popolazioni che consumano grosse quantità di pesce saranno
pesantemente esposte al metilmercurio (WHO, 1996).
Lungo la catena alimentare il metil-mercurio è soggetto al bioaccumulo e alla bio-magnificazione, in particolare nella rete trofica
acquatica; i valori più elevati si riscontrano nei pesci predatori adulti e
nei mammiferi marini. Negli animali, come nell’uomo, il metil-mercurio
e i suoi sali vengono rapidamente assorbiti nel tratto gastrointestinale
(>80%). Il metil-mercurio assorbito viene largamente distribuito a tutti i
tessuti, sebbene l’accumulo maggiore si verifichi nei reni.
Il metil-mercurio è in grado di superare la barriera emato-encefalica e
la barriera placentare, pertanto nell’uomo e nell’animale il sistema
nervoso costituisce l’organo bersaglio principale per la tossicità.
Nell’uomo sono stati osservati effetti sullo sviluppo neurologico dei
figli di madri soggette ad esposizione per os al metil-mercurio(dati
EFSA).
Il “mercurio nella catena
alimentare"