Università degli Studi di Bari

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1 Università degli Studi di Bari Facoltà di Medicina Veterinaria Caratterizzazione quali-quantitativa dei policloro bifenili in tessuti di "Caretta caretta". di Domenico Lato Relatore: GIUSEPPE CRESCENZO A. A

2 Ai miei genitori A tutte le stelle, che, nelle notti della vita, hanno illuminato questo cammino

3 ABSTRACT Sono state determinate per via analitico-strumentale (GC-ECD) le concentrazioni di Policlorobifenili (PCB) presenti nel fegato (F), nel grasso (G) e nel muscolo (M) di n 9 esemplari di tartaruga marina "Caretta caretta" provenienti dall'adriatico meridionale. Tutti i campioni sono risultati contaminati da PCB a differenti livelli qualitativi e quantitativi, così come evidenziato dal riepilogo dei risultati delle analisi in tab 1-5. Non sono stati comunque rilevati bassi valori di contaminazione. La media totale dei PCBs espressa in ng/g di campione è risultata di 178,03 ng/g nel grasso (G), di 14,43 ng/gr nel fegato (F) e 29,09 ng/gr nel muscolo (M). I campioni n 2 e n 4 è sono risultati rispettivamente con il livello di contaminazione più bassa e alta nel totale, mentre i campioni n 9 e n 8 sono risultati contenere rispettivamente il minore (60) ed il maggiore (90) numero di congeneri differenti. We detected concentrations of polychlorinated biphenyls (PCB) into the liver (F), into the fat (G) and into the muscle (M) of n 9 loggerhead sea turtles "Caretta caretta" from the southern Adriatic sea. All analized samples contained various concentrations of PCB at variable qualitative and quantitative levels, as explained in tables n 1-5. However we have not detected low levels of PCBs contamination. The average of the total PCB concentrations, expressed in nanograms per grams wet weight, was 178,03 ng/g in fat (G), 14,43 ng/gr in liver (F) and 29,09 ng/gr in muscle (M). Samples n 2 and 4 are with the minimum and the maximum contamination level, and samples n 9 and n 8 included the minimum (60) and the maximum (90) congenerous type. 4

4 INTRODUZIONE E SCOPO DEL LAVORO La contaminazione ambientale è un problema che desta ormai una sempre maggiore attenzione da parte di governi, di istituti di ricerca pubblici e privati, nonché di organizzazioni no profit. Pertanto tali enti predispongono azioni di controllo e monitoraggio a riguardo della presenza e persistenza in ambiente di tutte quelle sostanze di natura biologica e/o chimico-fisica che una volta prodotte e immesse nel territorio, rappresentano inevitabilmente un insulto per l'ecosistema stesso, compresi gli animali e l'uomo che ne fanno parte. Un mancato monitoraggio della presenza di tali sostanze, al fine di mantenere accettabile l'impatto ambientale che determinano, porta spesso a situazioni che nel tempo assumono aspetti drammatici; di esempio sono i tanti Paesi in via di sviluppo, caratterizzati dalle economie galoppanti ma dalla scarsa o nulla attenzione verso le problematiche ambientali, che troppo frequentemente occupano la cronaca con incidenti o con notizie di contaminazioni che causano la presenza e persistenza di inquinanti in ambiente. Circa lo specifico tema trattato in questo lavoro è essenziale che ci sia un adeguato coinvolgimento anche di tutti quei Paesi (compresa l Italia) che negli anni addietro hanno prodotto, utilizzato e disperso in ambiente importanti quantitativi di PCB (bifenili policlorurati), considerando che tali sostanze sono fortemente persistenti in ambiente, trasportabili su lunghe distanze e capaci di biomagnificarsi nelle catene trofiche nonché di bioaccumularsi nei tessuti animali e dell uomo. Proprio queste particolari peculiarità, nonché l elevata tossicità che le caratterizza rendono l'argomento PCB assolutamente attuale anche a distanza di oltre venti anni dalla loro messa al bando. Strettamente dipendente dall inquinamento delle acque è il fenomeno di contaminazione 5

5 da inquinanti dei tessuti delle specie animali presenti nei nostri mari. Tale contaminazione, nonché gli effetti determinati sull organismo, rappresentano un motivo di minaccia per tutte le specie animali (compreso l uomo) in particolare per quelle situate ai vertici della catena trofica Una tra queste è certamente la Caretta caretta, la cui sopravvivenza nei mari oggi è fortemente minacciata. Per via delle sue abitudini pelagiche ed erratiche tale animale non può essere considerato un bioindicatore dell ambiente marino, ma a ragione della sua longevità rappresenta sicuramente uno dei maggiori rilevatori dello stato di salute del mare e delle coste sotto il profilo del degrado e dell inquinamento (Basso, 1992). Risulta pertanto interessante indagare se e quali PCB sia possibile ritrovare nei tessuti di questo animale. Il presente lavoro si propone di analizzare la presenza di PoliCloroBifenili in grasso, fegato e muscolo di esemplari di tartaruga marina Caretta caretta quantificandoli e discriminando qualitativamente i relativi congeneri. Si intende pertanto, anche per mezzo di questo lavoro, far comprendere meglio l odierna condizione determinata dalla diffusione e permanenza in ambiente acquatico dei PCB, al fine di trarre le opportune conclusioni e considerazioni sul già preoccupante stato di salute del "nostro" mare; quello che con le nostre famiglie siamo soliti vivere in estate, quello che sfruttiamo ai fini commerciali e gastronomici, il mare che ogni giorno entra a far parte della nostra vita, in quanto esso stesso parte fondamentale ed insostituibile del nostro bistrattato ecosistema. 6

6 PARTE 1: I POLICLORO BIFENILI Cenni storici I PoliCloroBifenili (PCB) sono composti chimici artificiali. La sintesi in laboratorio della prima molecola di PCB si deve a Griefs, nel 1867, in Germania (Tumiatti e Nobile, 1985), anche se la scoperta dell applicazione industriale avvenne negli USA sul finire degli Anni Venti, ad opera della industria agro-chimica Swamm, poi assorbita dalla Monsanto. Successivamente, in poco più di trenta anni, vennero brevettati e prodotti su scala industriale. La risposta commerciale ai nuovi composti fu da subito importante, tanto che il brevetto venne concesso nei principali Paesi industrializzati (Giappone, Germania, Inghilterra, Francia, Italia e Spagna) ognuno per una singola industria rappresentativa (Ruzzenenti, 1993). Il percorso che portò a considerare i PCB 7

7 come sostanze inquinanti e pericolose cominciò nel 1966 in Svezia, dove avvenne la prima identificazione di residuo negli uccelli selvatici, ad opera di Jensen, inizialmente identificata come "sostanza X", in quanto la molecola non era stata ancora riconosciuta. Nel 1967 iniziarono le ricerche sulle molecole PCB ad opera della FDA (U.S. Food and Drug Administration), e nel , a seguito di ulteriori specifiche indagini, la stessa FDA stabilì i primi limiti di tolleranza delle contaminazioni da PCB negli alimenti, fissati in 0,2 ppm per il latte e 0,5 ppm per le carni ed il pesce (Tumiatti e Nobile, 1985). Fu questa una prima presa di coscienza del fatto che oramai i PCB erano a tutti gli effetti sostanze da annoverare fra i contaminanti ambientali. I primi paesi a sospenderne la produzione furono il Giappone nel 1972, gli Stati Uniti nel 1977, la Germania nel 1983, l Italia nel 1984 (Fieldler, 2001). La produzione di queste molecole è terminata definitivamente nel 1989 (Schüürmann, 1997). Per ciò che concerne il nostro Paese, la prima azienda produttrice nel 1938 fu la Caffaro di Brescia, un industria chimica produttrice di soda caustica, composti organici, cloro e suoi derivati sorta nel 1906 (Ruzzenenti, 1993). Da tale produzione derivò un forte inquinamento ambientale che, per ovvi motivi, si estese anche alla catena alimentare colpendo tutta la popolazione circostante la zone industriale. Ciò provocò una anomala incidenza di tumori che ancora oggi si registra a Brescia, collocandola al vertice per tassi di incidenza di tumori rispetto ai dati degli altri registri tumori italiani. La produzione della Caffaro fu definitivamente interrotta poi nel 1984 ( Diversi sono stati, in circa 70 anni, gli incidenti che hanno visto tristemente protagonisti i PCB. La prima contaminazione di massa avvenne in Giappone nell'ottobre del 1968 a Kyushu, dove ben 31 mila persone furono contaminate tramite olio di riso venuto a contatto con una perdita 8

8 proveniente da uno scambiatore di calore (Tumiatti e Nobile, 1985). Lo stato patologico che ne derivò fu definito "Yusho" (in giapponese Yu significa olio e Sho significa malattia). Un simile avvelenamento da PCB si verificò anche a Taiwan e fu denominato "Yu-Cheng"; i segni principali erano lesioni dermiche e oculari, ma altri sintomi, quali la comparsa di irregolarità mestruali, furono attribuiti all'azione dannosa dei PCB sul sistema endocrino. L'aspetto più tragico di queste due patologie fu l'esposizione dei bambini ai PCB ( Ancora, nel 1971 in North Carolina, un avaria ad un macchinario che utilizzava come scambiatore di calore olio a base di PCB causò la contaminazione di una importante quantità di farina di pesce per l alimentazione dei polli (Siniscalco et al., 1977). Le carni risultarono contaminate da quasi 27 ppm, ma fortunatamente non giunsero al consumo umano. E più di recente si ricorda la contaminazione da PCB e diossina avvenuta in Belgio nel 1998 per un fatale scambio di fusti contenenti olii idraulici destinati allo smaltimento con fusti di olii vegetali esausti da friggitoria destinati alla produzione di mangimi per polli (Van Larebeke et al., 2001). Allo stato attuale nonostante la produzione e l utilizzo siano cessate oramai da tempo, i PCB si possono ancora rilevare in ogni parte del globo: dall aria, alle acque (superficiali e profonde), ai terreni e seppur in piccolissime dosi, praticamente in ogni organismo vivente (Van Larebeke, 2001). 9

9 La molecola dei PCB Chimicamente i PCB (C12H10-nCl, con n compreso tra 1 e 10) sono classificati come idrocarburi clorurati non polari con nucleo bifenilico e sostituzione degli atomi di idrogeno (da 1 a 10) con atomi di cloro (Ruzzenenti, 2003). Nello specifico si formano a temperature superiori ai 750 C, quando il benzene, in presenza di piombo come catalizzatore, reagisce formando bifenili. Questo per reazione con cloro gassoso e in presenza di FeCl3 come catalizzatore, dà origine a cloroderivati per sostituzione degli atomi di H. Quanto maggiore è la quantità di Cl2, tanto più lunga sarà la durata della reazione e tanto maggiore il grado di clorurazione con formazione dei PCB ( La sostituzione può avvenire teoricamente in tutte e dieci le posizioni (Apostoli et al., 2009). La loro particolare struttura consente di discriminare le molecole in funzione del diverso numero di atomi di cloro e della loro posizione (Ruzzenenti, 2003) rendendo possibile quindi la classificazione e la nomenclatura, e ricavando il peso molecolare di ogni congenere (Silcher et al., 2007). In passato sono state proposte varie classificazioni; ai giorni nostri quella maggiormente utilizzata nel campo della ricerca è quella, riconosciuta dalla IUPAC, di Ballschmiter e Zell (1980) che assegna un numero progressivo da 1 a 209 ai singoli congeneri a seconda del minor o maggior grado di clorurazione (Pavan et al., 2003), il quale è 10