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Inquinamento da metalli pesanti

Non esiste una definizione ufficiale di metallo leggero o pesante; spesso l’aggettivo pesante è associato al concetto di tossicità anche se la densità non ha un legame diretto con effetti sul corpo umano; così vengono definiti metalli pesanti tutti gli elementi chimici metallici che hanno una densità relativamente alta e sono tossici in basse concentrazioni. Esempi di metalli pesanti includono il mercurio (Hg), il cadmio (Cd), l’arsenico (As), il cromo (Cr), il tallio (Tl) ed il piombo (Pb).

Metalli indicati come pesanti in relazione alla loro tossicità e bioaccumulazione sono: mercurio, cromo, cadmio, arsenico, piombo e recentemente uranio.

A volte, convenzionalmente, per metalli pesanti si intendono quelli che hanno una densità maggiore di 4,5 grammi per centimetro cubo come, ad esempio, arsenico, cadmio, cromo, mercurio, nichel, piombo, tallio, vanadio, etc.

I metalli pesanti sono componenti della crosta terrestre, non possono essere degradati o distrutti. Come elementi in tracce, alcuni metalli pesanti (per esempio rame, selenio, zinco) sono essenziali per mantenere il metabolismo del corpo umano. Tuttavia, a concentrazioni più alte possono portare ad avvelenamento. e sono naturalmente presenti nel terreno, nell’acqua e nell’atmosfera in piccole quantità (a livello di tracce). Dai loro siti di deposito possono essere mobilizzati dall’uomo a causa di attività estrattiva e di processi industriali. Possono contaminare l’ambiente e gli alimenti in seguito a fenomeni naturali, come ad esempio il vulcanismo, o attività umane come alcune lavorazioni industriali, l’incenerimento di rifiuti, il traffico delle auto, alcune pratiche agricole. I metalli e i loro composti si trovano in atmosfera prevalentemente all’interno del particolato.

Gli esseri umani possono venire esposti ai cosiddetti metalli pesanti tramite l’ambiente (ad esempio per via inalatoria) o attraverso l’ingestione di cibo (inclusa l’acqua). La via di esposizione alimentare è di gran lunga la più significativa per la popolazione generale.

I metalli pesanti sono privi di funzioni fisiologiche e sono dotati di elevata tossicità a lungo termine. Il pericolo legato ai metalli è la loro tendenza, comune agli inquinanti organici persistenti, di accumularsi all’interno di alcuni tessuti degli esseri viventi (bioaccumulo) determinando, nel tempo, importanti effetti dannosi poiché interferiscono con il normale metabolismo cellulare arrivando a ostacolare il corretto svolgimento di funzioni vitali.

Oltre al piombo, i metalli più rappresentativi per il rischio ambientale a causa della loro tossicità e del loro uso massivo sono il cadmio, il nichel e l’arsenico, classificati dalla IARC (Agenzia Internazionale di Ricerca sul Cancro) come cancerogeni per l’uomo. Per tali motivi la normativa vigente ha previsto un valore limite per il piombo e valori obiettivo per arsenico, cadmio e nichel.

I metalli pesanti di maggiore importanza per gli alimenti sono il cadmio, il piombo, il mercurio, l’arsenico e il nichel. Il regolamento CE 1881/2006 e le sue successive modifiche oltre che integrazioni stabiliscono i valori massimi di alcuni contaminanti presenti nei prodotti alimentari, prevedendo limiti di legge in alcune tipologie di alimenti.

  • Cadmio

Pur essendo un metallo presente in alte concentrazioni nell’aria, nell’acqua e nel suolo a causa di attività umane, secondo l’ISS la fonte principale di esposizione al cadmio per l’uomo è rappresentata proprio dalla dieta. I principali alimenti che lo possono contenere sono: cereali, verdure, noci e legumi, radici amidacee e patate, carne ma anche pesci, funghi e cioccolato. I suoi principali effetti avversi sono: tossicità sui reni poiché si accumula al loro interno e demineralizzazione delle ossa con effetti anche sul metabolismo del calcio e della vitamina D.

Secondo gli esperti dell’EFSA il livello di esposizione tollerabile su base settimanale del cadmio è pari a 2,5 microgrammi per chilogrammo di peso corporeo (ug/kg p.c.) ed è stata evidenziata la necessità di ridurne l’esposizione nella popolazione europea poiché il cadmio assorbito dall’organismo viene eliminato molto lentamente e servono tra i 10 e i 30 anni per eliminare il 50% della quantità presente.

  • PIOMBO

I principali alimenti che possono contenere piombo sono: latte e latticini, carni, cereali e legumi, ortaggi, prodotti ittici ma anche l’acqua; e potrebbe anche essere ceduto dai materiali che entrano a contatto con gli alimenti. Ma alla “via alimentare”, si somma il quantitativo di piombo accumulato nell’organismo a causa di aree inquinate e di processi produttivi. Attualmente secondo studi dell’ISS l’esposizione al piombo della popolazione italiana è fortunatamente limitata. Il piombo infatti esercita effetti avversi a carico di quasi tutti i sistemi dell’organismo: sistema ematopoietico, cardiovascolare, renale, endocrino, gastrointestinale, immunitario, riproduttivo e nervoso. Ma è il sistema nervoso centrale, nel momento critico dello sviluppo, il suo principale bersaglio biologico; anche bassi livelli di esposizione durante questa fase possono infatti nuocere allo sviluppo delle capacità di ragionamento, di memoria e intellettuali nel bambino.

  • MERCURIO

L’alimento considerato la principale fonte di esposizione al mercurio, in particolare alla sua forma metilata e pericolosa per l’uomo, il “metilmercurio”, sembra essere il pesce. In particolare, il metilmercurio, tende ad accumularsi all’interno dell’organismo; può attraversare la barriera placentare, quella ematoencefalica ed anche quella ematoliquorale (barriere che proteggono il nostro cervello dall’ingresso di agenti tossici), col risultato finale di accumularsi nel feto e nel cervello. L’effetto critico più negativo del metilmercurio è infatti la tossicità per il sistema nervoso, poiché crea un danno a carico dello sviluppo neurologico del feto.

L’EFSA dunque invita a ridurre il consumo, soprattutto in gravidanza e durante la prima infanzia, di grandi pesci predatori come ad esempio il pesce spada, il tonno, il luccio, e a sostituirlo con altri pesci, quali il pesce azzurro o le orate, che invece hanno concentrazioni molto meno elevate di metilmercurio.

Secondo gli esperti EFSA il livello di esposizione tollerabile su base settimanale del mercurio è pari a 1.3 microgrammi per chilogrammo di peso corporeo (μg/kg pc).

  • ARSENICO

Può esser presente negli alimenti sotto forma di arsenico-organico, in particolare nel pesce e nei frutti di mare, con rischi trascurabili per la salute umana ma anche come arsenico-inorganico, decisamente più pericoloso per la salute umana in quanto associato allo sviluppo di tumori alla vescica, polmoni e pelle. In forma inorganica, dunque quella più nociva, l’arsenico sembra trovarsi in diversi alimenti di origine vegetale, soprattutto di “nicchia” (ad esempio in alcune alghe commestibili), e in più elevate concentrazioni nel riso (soprattutto integrale) e in tutti i prodotti che ne derivano; oltre che nei cereali (principalmente frumento) e suoi derivati, anche nel latte e nel caffè. Ma l’arsenico inorganico può essere naturalmente presente anche nelle falde acquifere e dunque arrivare direttamente nell’acqua potabile (in mancanza di adeguati impianti di depurazione). Per questo l’OMS ha stabilito un quantitativo massimo tollerabile per l’arsenico contenuto nell’acqua potabile, che coincide con il limite di legge vigente in Europa di 10 microgrammi/litro.

  • NICHEL

Il nichel (Ni) è un microelemento pressoché ubiquitario che si distingue per le diverse fonti di provenienza e l’elevata probabilità di contatto con gli organismi viventi; è un elemento molto diffuso nell’ambiente in quanto rappresenta:

  • un costituente fondamentale di molte leghe metalliche (acciaio)
  • un elemento volatile, quindi inalabile con la ventilazione polmonare
  • un inquinate delle falde acquifere, dei terreni ecc.

Il nichel può pertanto essere introdotto nell’organismo attraverso gli alimenti; viene assorbito nell’intestino; la quantità introdotta quotidianamente è nell’ordine di pochi microgrammi, ma la sua presenza nei cibi può raggiungere anche centinaia di milligrammi, soprattutto nei prodotti ortofrutticoli ricavati dalla coltivazione di terreni inquinati.

La fonte di eliminazione primaria del nichel introdotto con gli alimenti è rappresentata dall’urina e dalle feci, mentre la regolazione omeostatica della sua concentrazione sanguigna è imputabile alla funzionalità renale.

La funzione biologica del nichel è essenzialmente implicata nel:

  • Metabolismo ormonale
  • Mantenimento dell’integrità delle membrane cellulari
  • Costituzione enzimatica (arginasi, tripsina, carbossilasi ecc)
  • Metabolismo del glucosio e quello dei lipidi
  • Stabilizzazione degli acidi nucleici

Il nichel è contenuto negli alimenti sotto due forme:

  1. Costituente biologico.
    • Alimenti molto ricchi di nichel: cacao e derivati, alcuni crostacei, quasi tutti i molluschi lamellibranchi/bivalvi, i cereali integrali e interi (soprattutto avena e grano saraceno), le leguminose, i semi (noci e nocciole) ed il cavolfiore.
    • Alimenti ricchi di nichel: alimenti confezionati, alloro, aringhe, asparagi, astici, banane, broccoli, cannella, carote, cavolfiore, cereali a chicco intero, cetrioli, chiodi di garofano, cicoria, ciliegie, cipolle, fegato, formaggio olandese, frutti di mare, latte vaccino pastorizzato, lievito, meloni, noce moscata, oli vegetali, pepe, sedano, spinaci, vino.
    • Alimenti poveri di nichel: Acetosa e affini, aglio, agrumi, albicocche, birra, caffè, cappe sante ed affini, manzo, maiale, vitello, agnello, cavolo, coca-cola, farine raffinate di mais segale frumento, gamberetti, lattuga, margarina, mele, olio di girasole, patate, pere, pesce (famiglia dei Gadidi), pinoli, ravanelli, riso perlato, susine, latticini, uova, uva.
  1. Acqua e sale da cucina NON dovrebbero contenere nichel.
  1. Inquinante
    • Contengono nichel inquinante soprattutto: grassi – oli idrogenati e tutti gli alimenti raffinati e lavorati industrialmente. Ciò accade perché il nichel contenuto nella strumentazione e nell’utensileria da cucina può essere rilasciato nei cibi a causa di una reazione all’ambiente acido o per attrito meccanico. Inoltre, come anticipato, è possibile identificare tracce più o meno importanti di nichel contaminante soprattutto negli alimenti ortofrutticoli ricavati dall’agricoltura su terreni inquinati (piogge contenenti nichel dello smog, falde acquifere contenenti nichel, terreni ricchi di nichel ecc).

La reazione avversa che si può manifestare al contatto col nichel è una allergia di tipo cellulare e non di tipo umorale. Si tratta di un disturbo comune, che si manifesta soprattutto con eczema da contatto ma solo nell’eventualità che il soggetto tocchi oggetti contenenti elevate quantità di nichel (bigiotteria, cinturini d’orologio, fibia della cintura ecc). A tal proposito si è notato che di tutti, solo il 25% degli allergici reagisce dermatologicamente all’introduzione di nichel con gli alimenti.

Purtroppo la dieta dell’allergico al nichel è fortemente restrittiva e la riduzione del suo apporto comporta inesorabilmente l’eliminazione di: cibi molto importanti per l’alimentazione umana, tutta l’oggettistica contente nichel e tutta l’utensileria culinaria contenente nichel.

Effetti dei metalli pesanti nell’ambiente

  • Effetti dell’alluminio sull’ambiente

L’alluminio è un metallo tossico per l’organismo che assumiamo inconsapevolmente dal momento che ne veniamo in contatto nostro malgrado attraverso l’aria che respiriamo, cibi e bevande che ingeriamo e non solo. Una persona in perfetta salute riesce ad espellere attraverso i reni gran parte dell’alluminio, ma se il corretto funzionamento dei reni è compromesso o in caso di continuo e ripetuto accumulo di questo minerale (immagazzinato in ossa, fegato, reni, sistema nervoso e tessuto adiposo) possono verificarsi casi di intossicazione da alluminio, alla base di processi infiammatori e di malattie anche gravi.

L’alluminio è particolarmente tossico per il sistema nervoso, con una serie di sintomi che possono includere disturbi del sonno, nervosismo, instabilità emotiva, perdita di memoria, mal di testa, e compromissione intellettiva. Esso può fermare la capacità del corpo di digerire e fare uso di calcio, fosforo e fluoro, impedendo la crescita ossea e riducendo la densità delle ossa. L’avvelenamento può anche provocare dolori muscolari, disturbi del linguaggio, anemia, problemi digestivi, diminuzione della funzionalità epatica, coliche renali e compromissione della funzionalità renale.

Fonti di alluminio possono essere taluni farmaci da banco come l’aspirina tamponata, i farmaci contro la diarrea, gli antiacidi e quelli per le emorroidi, possono contenere anche alluminio; l’alluminio è spesso aggiunto ai prodotti per l’igiene, come gli antitraspiranti e i bagnoschiuma.

I cibi che sono stati cotti o conservati in pentole di alluminio e in fogli di alluminio sono un’altra fonte. Le stime dicono che fino a 4 milligrammi di alluminio possono essere trasferiti ad ogni porzione di alimenti acidi come i pomodori o gli agrumi che sono stati riscaldati o conservati con alluminio.

Anche le pentole in acciaio inossidabile possono essere una fonte, in quanto vengono prodotte saldando l’acciaio inox con strati di alluminio.

Ci sono sei sali di alluminio che sono stati approvati come additivi alimentari negli Stati Uniti. I sali più comunemente usati sono i fosfati di sodio e alluminio.  Essi si aggiungono a torte, minestre, pasta surgelata, pancake mix, farine autolievitanti, formaggio fuso, cibi a base di formaggio e birra (in lattine di alluminio).   e i cetrioli.

Il primo passo per liberare il nostro corpo da questo veleno è evitare l’assunzione di alluminio, per quanto possibile, quello successivo consiste nel fornire al vostro corpo dei supporti nutritivi per dare ad esso la forza necessaria per disintossicarsi da questo metallo. L’alluminio inoltre diventa maggiormente solubile in presenza di cibi acidi o molto salati (ad es. il succo di mela o la passata di pomodoro) per cui non dovrebbe essere usato per la loro conservazione e copertura.

  • Effetti dell’antimonio sull’ambiente

L’antimonio è un metallo usato nel composto triossido di antimonio, un ignifugo. Si trova anche in batterie, pigmenti, ceramica e vetro. L’esposizione ad elevati livelli di antimonio per brevi periodi di tempo causa nausea, vomito e diarrea. Ci sono poche informazioni sugli effetti dell’esposizione a lungo termine all’antimonio, ma è un sospetto agente cancerogeno per gli esseri umani. La maggior parte dei residui dell’antimonio non si bioaccumulano nella vita acquatica.

  • Effetti del cadmio sull’ambiente

Il cadmio deriva le sue proprietà tossicologiche dalla sua somiglianza chimica allo zinco, un micronutriente essenziale per le piante, gli animali e gli esseri umani. Il cadmio è biopersistente e, una volta assorbito da un organismo, rimane in esso per molti anni (nell’ordine di decine per gli uomini) prima di venire espulso.

Negli esseri umani, l’esposizione di lunga durata è associata a disfunzioni renali. Elevata esposizione può portare all’affezione polmonare ostruttiva ed è collegata aa cancro polmonare, anche se i dati riguardo a quest’ultimo sono difficili da interpretare a causa di altri fattori concomitanti. Il cadmio può anche produrre problemi alle ossa (osteomalacia, osteoporosi) negli esseri umani e negli animali.

L’assunzione quotidiana media per gli esseri umani è valutata intorno a 0.15 µg dall’aria e 1 µg dall’acqua. Fumare un pacchetto di 20 sigarette può portare all’inalazione di circa 2-4 µg di cadmio, ma i livelli possono variare ampiamente.

L’impiego più significativo del cadmio è nelle batterie di nichel/cadmio, come fonti di energia ricaricabile o di energia secondaria che presentano elevata uscita, lunga durata, bassa manutenzione e elevata resistenza a stress fisico ed elettrico. I rivestimenti di cadmio forniscono una buona resistenza alla corrosione, specialmente in ambienti a stress elevato quali applicazioni marine ed aerospaziali dove sono richieste sicurezza e affidabilità elevate; il rivestimento è corroso piu’ facilmente se danneggiato. Altri impieghi del cadmio sono in pigmenti, stabilizzatori per PVC, leghe ed residui elettronici. Il cadmio è presente anche come impurità in parecchi prodotti, compresi i fertilizzanti a base di fosforo, i detersivi ed i prodotti petroliferi raffinati.

In generale, per le persone che non fumano la via principale per l’esposizione è attraverso gli alimenti, l’aggiunta di cadmio al terreno agricolo da varie fonti (deposizione in atmosfera e applicazione di fertilizzanti) e assorbimento da cibo e da produzioni foraggere. Esposizione supplementare per gli esseri umani deriva dal cadmio presente nell’aria ambiente ed nell’acqua potabile.

  • Effetti del cromo sull’ambiente

Il cromo è usato nelle leghe metalliche e nei pigmenti per le vernici, il cemento, la carta, la gomma ed altri materiali. L’esposizione anche a bassi livelli può irritare la pelle e causare ulcera. L’esposizione a lungo termine può causare danni a fegato e reni e danni ai tessuti circolatori e nervosi. Il cromo si accumula spesso in ambiente acquatico, rendendo pericoloso il consumo di pesci che sono stati esposti a livelli elevati di cromo.

  • Effetti del rame sull’ambiente

Il rame è una sostanza essenziale per la vita umana, ma in dosi elevate può causare anemia, danni a reni e fegato ed irritazione di intestino e stomaco. Le persone con la malattia di Wilson sono al più elevato livello di rischio per gli effetti sulla salute derivanti da sovresposizione a rame. Il rame entra normalmente nell’acqua potabile dalle tubazioni di rame, e dagli additivi destinati a controllare lo sviluppo di alghe.

  • Effetti del piombo sull’ambiente

Il piombo è assorbito dall’epitelio polmonare ed entra nel circolo sanguigno, si deposita in quantità decrescenti in ossa, fegato, reni, muscoli e cervello provocando svariati effetti tra cui anemia, danni al sistema nervoso centrale e periferico, ai reni, al sistema riproduttivo, cardiovascolare, epatico, endocrino, gastro-intestinale e immunitario. Negli esseri umani l’esposizione al piombo può provocare una vasta gamma di effetti biologici a seconda del livello e della durata di esposizione.

L’avvelenamento da piombo, che è così grave da essere causa evidente di malattie, è ora effettivamente molto raro; può avere leggeri effetti infraclinici, specialmente sullo sviluppo neuropsicologico dei bambini.

Cibo, aria, acqua e polvere/terreno sono le potenziali vie principali di esposizione. Nella popolazione non fumatrice adulta la via principale di esposizione proviene da cibo e acqua nelle zone con condutture in piombo

Il piombo è fra i metalli non ferrosi più riciclati e la sua produzione secondaria si è quindi sviluppata costantemente nonostante la discesa del suo costo. Le sue proprietà fisiche e chimiche sono applicate nelle industrie di lavorazione, di costruzione e chimiche. E’ facilmente lavorabile, malleabile e duttile. Ci sono otto ampie categorie di uso: batterie, additivi per benzina (non piu’ permessi nell’EU), prodotti rotolati e estrusi, leghe, pigmenti e composti, guainatura di cavi, colpi e munizioni.

  • Effetti del mercurio sull’ambiente

Il mercurio è una sostanza tossica che non ha effetti noti sulla biochimica o fisiologia umana e non si trova naturalmente negli organismi viventi. L’avvelenamento inorganico da mercurio è associato a tremori, gengiviti e/o cambiamenti psicologici secondari, insieme ad aborto spontaneo ed a malformazione congenita.

Responsabile è il monometilmercurio che danneggia il cervello ed il sistema nervoso centrale, mentre l’esposizione fetale e postnatale provoca l’aborto, la malformazione congenita ed cambiamenti nello sviluppo in bambini piccoli.

Il mercurio è una sostanza inquinante globale con proprietà chimiche e fisiche complesse ed insolite. Le fonti naturali principali di mercurio sono il degassamento della crosta terrestre, le emissioni dei vulcani e l’evaporazione da corpi naturali di acqua.

L’estrazione del metallo in tutto il mondo porta a scarichi indiretti in atmosfera. L’uso di mercurio è diffuso nei processi industriali ed in vari prodotti (per esempio batterie, lampade e termometri). Esso è inoltre ampiamente usato in odontoiatria come amalgama per i materiali da otturazione e dall’industria farmaceutica.

Il mercurio si concentra negli organismi viventi, particolarmente nei pesci sotto forma di monometilmercurio e dimetilmercurio altamente tossiche; causano disordini neurotossicologici. La via principale di assunzione di mercurio da parte degli esseri umani è attraverso il ciclo alimentare e non l’inalazione.

  • Effetti del nichel sull’ambiente

Piccole quantità di nichel sono richieste dal corpo umano per produrre i globuli rossi del sangue; tuttavia, in quantità eccessive, possono diventare leggermente tossiche. Una sovresposizione di breve durata a nichel non è ritenuta causare alcuni problemi di salute, ma un’esposizione a lunga durata può causare riduzione del peso corporeo, danni al fegato e al cuore ed irritazioni cutanee. L’EPA attualmente non regola i livelli di nichel in acqua potabile. Il nichel può accumularsi nella vita acquatica, ma la sua presenza non è amplificata nei cicli alimentari.

  • Effetti del selenio sull’ambiente

Il selenio è richiesto in piccole quantità dagli esseri umani e dagli altri animali, ma in quantità maggiori può causare danneggiamento del sistema nervoso, affaticamento e l’irritabilità. Il selenio si accumula nei tessuti degli esseri viventi, portando ad un elevato contenuto nei pesci ed in altri organismi e causando più gravi problemi di salute negli esseri umani a seguito di una sovraeposizione lungo tutta la vita. Questi problemi di salute includono la perdita delle unghie e dei capelli, il danneggiamento di fegato e reni, il danneggiamento del tessuto circolatorio e  del sistema nervoso.

In conclusione per prevenire un’intossicazione da metalli pesanti è fondamentale il rispetto delle normative vigenti e deve essere garantita l’efficacia dei controlli ambientali per diminuirne la presenza, in modo da limitare i quantitativi che si possono poi trovare nella catena alimentare e dunque arrivare all’uomo.

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