Diossine e Policlorobifenili

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1 Diossine e Policlorobifenili Alessandro di Domenico Dipartimento Ambiente e connessa Prevenzione Primaria Istituto Superiore di Sanità,, Roma 1

2 POLICLORODIBENZODIOSSINE E POLICLORODIBENZOFURANI (210 CONGENERI) PCDD (N = 75) x 8 9 O 1 2 y 7 O PCDF (N = 135) x 6 4 y O 2

3 POLICLOROBIFENILI (209 CONGENERI) x 3 2 orto 2 3 meta y para Diossina-simili (N = 12) Non-diossina-simili (N = ) PCB 126 (DL) PCB 138 (NDL) 3

4 IL CONCETTO DELL EQUIVALENZA EQUIVALENZA DI TOSSICITÀ (I) (TEQ, toxicity equivalent) Total TEQ = Ccongener TEFcongener PCDD N = 7 PCDF N = 10 DL-PCB N = 12 = Equivalenza di tossicità con O O 2,3,7,8-Tetraclorodibenzodiossina TEF = fattore di tossicità equivalente 4

5 IL CONCETTO DELL EQUIVALENZA EQUIVALENZA DI TOSSICITÀ (TEQ) (II) Uso dei TEF per convertire i dati analitici di congenere in equivalenti di tossicità di 2,3,7,8-T 4 CDD (TEQ) Congeneri (pg/g) TEF TEQ dalla somma dei congeneri (pgte/g) [2,3,7,8-T 4 CDD] 1 [1,2,3,7,8-P 5 CDD] 1.. [2,3,7,8-T 4 CDF] 0.1 [2,3,4,7,8-P 5 CDF] [T 4 CB 77] [T 4 CB 81] [P 5 CB 105] [P 5 CB 114] PCDD TEQ PCDF TEQ PCB coplanari TEQ PCB mono-orto TEQ PCDD+PCDF TEQ DL-PCB TEQ TEQ totali 5

6 SORGENTI E VIE D ESPOSIZIONE D UMANA Sorgenti Combustione Fusione, raffinazione, e lavorazione dei metalli Produzione chimica Processi biologici e fotochimici Comparti ambientali d accumulo Altre? Vie Assunzione di alimenti, soprattutto d origine animale Ingestione di suolo Inalazione di vapori e polveri Contatto cutaneo (es.: con il suolo) 6

7 ELEMENTI-CHIAVE NELLA VALUTAZIONE DELL ESPOSIZIONE ESPOSIZIONE (I) Declino dei livelli ambientali dalla seconda metà degli anni70 (es.: negli USA emissioni ridotte di ca. l 80 % tra l 87 and il95; ulteriori riduzioni previste) Le misure normative definite nei Paesi occidentali concernono la maggiore parte delle grandi sorgenti industriali La combustione all aperto dei rifiuti domestici è la maggiore sorgente contemporanea identificata finora per cui non vi siano misure di gestione del rischio Molte sorgenti ancora non caratterizzate potrebbero essere importanti (es.: combustioni, produzioni ceramiche, incendi di boschi, riciclo di metalli, comparti ambientali d accumulo) L esposizione della popolazione generale è diminuita negli anni 7

8 ELEMENTI-CHIAVE NELLA VALUTAZIONE DELL ESPOSIZIONE ESPOSIZIONE (II) L esposizione della popolazione generale è primariamente dai grassi animali degli alimenti commerciali le sorgenti locali danno contributi modesti all esposizione della maggiore parte delle persone il contributo maggiore proviene dai livelli ambientali nelle aree di produzioni delle carni e dei latticini La deposizione dall aria sui vegetali a uso zootecnico è la principale via di contaminazione degli alimenti commerciali I comparti d accumulo sono una sorgente significativa dell esposizione attuale e potrebbero dominare in futuro Gruppi particolari di popolazione possono essere più esposti, ma la prevalenza non è chiaramente valutata 8

9 VARIABILITÀ DELL ESPOSIZIONE ESPOSIZIONE A PCDD, PCDF, E DL-PCB L assunzione per via alimentare di PCDD, PCDF, e DL-PCB nella popolazione generale può raggiungere livelli 3 volte la media Evidenza il 99mo percentile del consumo del grasso animale totale è 3 volte la media il 99mo percentile dei livelli ematici è 3 volte la media Gruppi di popolazione con esposizione potenzialmente alta possono eccedere la variabilità indicata lattanti pescatori/agricoltori indigenti in aree contaminate gruppi occupazionali (storici) 9

10 TENDENZE DELL ESPOSIZIONE ESPOSIZIONE A PCDD, PCDF, E DL-PCB I dati relativi ai tessuti umani sembrano indicare che i livelli correnti sono ca. la metà dei livelli degli anni80 (es.: negli USA da 55 a pgwho-te/g grasso) La modellizzazione PK basata su un attuale presunto stato stazionario fornisce una previsione di concentrazioni tissutali di ca. 11 pgwho-te/g grasso fra alcuni anni Adapted from a lecture by W.H. Farland, US EPA,

11 ELEMENTI-CHIAVE NELLA VALUTAZIONE DEGLI EFFETTI SULLA SALUTE Gli equivalenti di tossicità (TEQ), ottenuti dai WHO-TEF, sono uno strumento consolidato per la valutazione delle miscele d interesse Il carico inquinante corporeo (body burden) è la migliore misura della dose per la stima del rischio La 2,3,7,8-T 4 CDD è un cancerogeno umano (IARC Gruppo 1, 1997) PCDD, PCDF, e DL-PCB producono una molteplicità di effetti noncancerogeni negli animali e negli esseri umani di entrambi i sessi tossicità dello sviluppo immunotossicità effetti endocrini cloracne altri 11

12 COMPOSTI DIOSSINA-SIMILI SIMILI E LORO CANCEROGENICITÀ NELL ESSERE ESSERE UMANO Miscele ambientali 2,3,7,8-T 4 CDD Altri composti diossina-simili probabilmente cancerogene cancerogeno umano possibili cancerogeni Evidenza informazioni limitate (es.: epidemiologiche) inequivocabile cancerogeno negli animali plausibilità meccanistica studi sulla cancerogenicità nell essere umano in aumento 2,3,7,8-T 4 CDD cancer slope factor pg/kg-bw per die (intervallo di stime upper bound secondo US EPA) Adapted from a lecture by W.H. Farland, US EPA,

13 MODELLIZZAZIONE DOSE-RISPOSTA PER GLI EFFETTI NON-CANCEROGENI Impiego del body burden (ng/kg-bw) come misura della dose Tiene conto delle differenze nelle emivite dei diversi congeneri Forma della curva dose-risposta La maggiore parte delle risposte tossiche sono non-lineari La maggiore parte delle risposte biochimiche e il 40 % delle risposte complesse sono lineari Stima di ED 01 /ED 10 vicino o nell intervallo dei dati sperimentali 13

14 BODY BURDEN (ng/kg-bw)) ED EFFETTI ASSOCIATI Effetti avversi MOE * Neurotossicità dello sviluppo 22 4 Tossicità riproduttiva/dello sviluppo Immunotossicità dello sviluppo Immunotossicità (età adulta) Endometriosi 22 4 Cancro Effetti biochimici Induzione CYP1A Induzione CYP1A Effetti funzionali Stress ossidativo 10 2 (*) MOE, margin of exposure = livello d effetto diviso il valore corrente di fondo del body burden in USA (5 ng/kg-bw) Adapted from a lecture by W.H. Farland, US EPA,

15 ELEMENTI-CHIAVE NELLA CARATTERIZZAZIONE DEL RISCHIO Il fattore incrementale di rischio cancerogeno (cancer slope factor) è basato su recenti analisi di studi sull essere umano ed è ca. 6 volte maggiore di quello adottato dalla US EPA nel 1985 Secondo US EPA, i rischi cancerogeni per la popolazione generale, associati all esposizione alimentare di fondo, possono eccedere 10 3 (1 in 1000), ma sono verosimilmente minori e possono anche essere 0 per alcuni soggetti Effetti avversi non-cancerogeni sono stati osservati in animali ed esseri umani a esposizioni entro 10 volte quelle di fondo È verosimile che i livelli d esposizione di parte della popolazione generale siano non significativamente dissimili da quelli associati all osservazione d effetti avversi 15

16 LINEE-GUIDA DI GESTIONE DEL RISCHIO DA PCDD, PCDF, E DL-PCB TDI = 1 4 pgwho-te/kg-bw per die WHO (1997) TWI = 14 pgwho-te/kg-bw alla settimana EU/EC SCF (2001) PTMI = 70 pgwho-te/kg-bw al mese WHO/FAO JECFA (2001) TDI, tolerable daily intake: quantità cumulativa (in TEQ) di PCDD, PCDF, e DL-PCB che può essere assunta giornalmente, per la durata della vita media, senza che si abbiano effetti tossici apprezzabili TWI, tolerable weekly intake PTMI, provisional tolerable monthly intake Endpoints: effetti sullo sviluppo, ormonali, e neurocomportamentali JECFA, Joint Expert Committee on Food Additives 16

17 ESPOSIZIONE ALIMENTARE A PCDD, PCDF, E DL-PCB Stime indicative medie dell assunzione (pgwho-te/kg-bw per die) con gli alimenti negli adulti in vari paesi Paese Belgio Finlandia Italia Norvegia Spagna (Catalogna) Olanda USA PCDD e PCDF DL-PCB EU TDI = 2 pgwho-te/kg-bw per die TEQ totali From Fattore et al.,

18 # ##$%%!%##$#"% &%#"##%! ##$#"%!# ##!#$#"% "! Esposizione giornaliera: 22 ng/kg-bw 1400 ng/individuo Popolazione generale (tutte le età tranne i lattanti): esposizioni indicative medie di fondo a PCDD, PCDF, e DL-PCB (TEQ totali, in rosso) e a NDL-PCB (analitici totali, in blu) in Italia per macrocomponente alimentare Esposizione giornaliera: 2.4 pgwho-te/kg-bw 150 pgwho-te/individuo From EFSA, 2005, e Fattore et al.,

19 ESPOSIZIONE A PCDD, PCDF, DL-PCB, E NDL-PCB PER VIA ALIMENTARE IN ITALIA Per la popolazione infantile (escluso l allattamento al seno) l intake è maggiore di quella degli adulti di circa un fattore due: pgwho-te/kg-bw al giorno per PCDD, PCDF, e DL-PCB, e ng/kg-bw al giorno per NDL-PCB Stime d intake e trend temporali dagli anni 90 in linea con quelli di studi in altri paesi industrializzati Assunzione media di PCDD, PCDF, e DL-PCB dell ordine del TDI (ca. il 60 % della popolazione adulta supera il TDI) La variabilità delle abitudini alimentari sembra influire in maniera relativamente modesta sull entità l assunzione Gli alti consumatori (95mo percentile) hanno un intake ca volte maggiori del valore medio 19

20 LIVELLI INDICATIVI DELL ESPOSIZIONE ESPOSIZIONE UMANA A PCDD, PCDF, E DL-PCB Popolazione generale Esposizione alimentare di fondo ca. 2 pgte/kg-bw al giorno Body burden: 4 ngte/kg Livelli indicativi (P.10 P.90) nel siero su base lipidica 3 5 pg di 2,3,7,8-T 4 CDD per grammo pgte (TEQ totali) per grammo Esposizione accidentale/occupazionale Livelli nel siero su base lipidica Seveso: 450 pg di 2,3,7,8-T 4 CDD per grammo Coorti IARC: pg di 2,3,7,8-T 4 CDD per grammo Yusho, Yu-cheng: pgte (TEQ totali) per grammo 20

21 ALCUNE MISURE NORMATIVE PER LA GESTIONE DEL RISCHIO DA PCDD, PCDF, E DL-PCB Alimenti e mangimi: Normativa Europea recepita in Italia Livelli massimi (ML) Sufficientemente conservativi, ma praticabili Livelli d azione (AL) Strategia preventiva di riduzione di rischio Obiettivi di qualità Per portare l intake al disotto del TWI (14 pgwho-te/kg-bw) Limiti per le emissioni degli inceneritori: Normativa Europea recepita in Italia Limiti per il suolo superficiale e il sottosuolo: Normativa nazionale (misure specifiche per altri Stati-membri) 21

22 OSSERVAZIONI CONCLUSIVE (I) PCDD, PCDF, e PCB sono famiglie di centinaia di congeneri con differente pattern e grado di sostituzione Le caratteristiche tossicologiche dei vari congeneri sono strutturadipendenti e solo per alcuni sono note sufficientemente Molti degli studi sulla tossicità dei PCB fino a qualche anno fa erano basati sull esposizione a miscele commerciali e sono scarsamente predittivi per uno scenario espositivo reale Per i PCB è difficile distinguere gli effetti dei DL-PCB e di PCDD e PCDF, presenti a livello di tracce, da quelli dei NDL-PCB L arricchimento di dati sugli effetti cancerogeni nell essere umano fortifica le preoccupazioni per il potenziale impatto sulla salute Gli effetti non-cancerogeni osservati in animali ed esseri umani inducono un livello di preoccupazione simile a quello per il cancro 22

23 OSSERVAZIONI CONCLUSIVE (II) Le concentrazioni ambientali e l esposizione umana sono in declino, ma non ancora sotto il livello di preoccupazione La caratterizzazione delle sorgenti è complessa; un ruolo potenzialmente significativo è attribuito alle combustioni incontrollate e ai comparti d accumulo Effetti quali lievi ritardi nello sviluppo e sottili alterazioni dei livelli degli ormoni tiroidei negli esposti in utero sono stati osservati a livelli di body burden materno (come TEQ) solo leggermente più alti di quelli medi della popolazione generale I livelli di PCDD, PCDF, e DL-PCB nel latte materno sono mediamente pgwho-te/g grasso L allattamento materno produce un esposizione nei lattanti fino a uno-due ordini di grandezza superiore a quella degli adulti 23

24 ESPOSIZIONE DEGLI ANIMALI DA REDDITO A PCDD, PCDF, E PCB Mangimi (in azienda) Essiccazione di prodotti per mangimi Raccolta di prodotti agricoli Fallout atmosferico Ambiente Aree a pascolo Origine della contaminazione Apparati a fiamma libera Esposizione a suolo contaminato Combustione di rifiuti agricoli Origine della contaminazione Fallout atmosferico da combustioni incontrollate e impianti industriali fuori norma Impiego di fanghi contaminati Sotterramento rifiuti pericolosi 24

25 ALCUNE DOMANDE E ALCUNE RISPOSTE (I) Che tipo d impatto ambientale possono determinare le combustioni prolungate? Le combustioni (incontrollate) possono provocare contaminazioni dell ambiente potenzialmente d interesse sanitario e ambientale in funzione di vari fattori (dimensioni del fuoco, sua durata, i materiali che l alimentano, le condizioni meteoclimatiche, etc.) Le diossine prodotte liberatesi in aria ricadono sul terreno (fallout). È vero che gli animali al pascolo, brucando l erba, ingeriscono terra che può essere contaminata? È vero L acqua proveniente da zone in cui sono presenti discariche autorizzate, è sicura? Le discariche non dovrebbero costituire un fattore di rischio per l acqua potabile e per le falde acquifere, soprattutto se profonde 25

26 ALCUNE DOMANDE E ALCUNE RISPOSTE (II) L acqua delle zone interessate all emergenza rifiuti, è sicura? Si può ritenere che rifiuti domestici abbandonati sul territorio non costituiscano un elemento di rischio per l acqua di falda È vero che diossine e PCB s accumulano prevalentemente negli alimenti d origine animale? È vero, a causa dell alta lipofilicità di tali composti. Tuttavia, non può escludersi che alimenti vegetali vengano contaminati per captazione di fallout contaminato o, in casi specifici, assunzione per via radicalica da terreno contaminato È vero che l esposizione post-natale dei bambini allattati al seno è nettamente superiore a quella degli adulti? È vero. Tuttavia, la stessa WHO ritiene che i benefici del latte materno compensino ampiamente gli eventuali rischi. La sovraesposizione infantile è poi riassorbita lentamente nel tempo 26

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