La parola ambiente ha vari significati, in generale significa il contesto, ciò che sta attorno, ma in biologia significa soprattutto ciò che può influire.

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2 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. Lambiente 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 dellambiente è oggetto dellECOLOGIA

3 Lorigine 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 dellorganismo con lambiente». 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 allambiente che li circonda, le loro trasformazioni e la loro lotta per la sopravvivenza» (E. Haeckel, Storia della creazione, 1868).

4 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 dellacqua). E ossigeno, carbonio e azoto, attraverso specifici cicli, vengono continuamente riciclati allinterno del sistema, principalmente a opera degli organismi viventi Lenergia necessaria per questi processi di trasporto e trasformazione di materia nei vari comparti è quella che la Terra riceve dal Sole. Lenergia solare grazie alla fotosintesi clorofilliana viene incamerata negli zuccheri, divenendo energia chimica che, attraverso lalimentazione, passa agli animali.

5 La logica (ed economia) della Natura: La logica (ed economia) della Natura: flusso di energia e ciclo della materia CATENE ALIMENTARI

6 Lenergia 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, dellazoto, del fosforo e dellacqua)

7 LE BASI DEL CICLO DEL CARBONIO

8 Cicli biogeochimici il ciclo del carbonio

9 Ciclo della materia organica (non si producono rifiuti, ma solo scarti riutilizzati)

10 Esempio di ECOSISTEMA

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12 IL FLUSSO DI ENERGIA Lenergia del sole, lungo la catena alimentare, giunge fino ai nostri muscoli

13 Rappresentazione schematica di un organismo (analisi dei flussi) ( assimilazione costruttiva)

14 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 lambiente circostante.

15 La relazione tra ambiente e salute: il ruolo dellinquinamento

16 Concetto di salute Non solo assenza di malattia ma benessere psico-fisico (OMS)

17 Malattia Le malattie derivano in gran parte dallalterato 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 dellindividuo (per fattori ambientali, stress, cause genetiche o altro). Tutto ciò che in qualche modo altera il normale equilibrio delluomo e dellambiente è di per sé una minaccia alla salute

18 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 lagente 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.

19 Cosè linquinamento L'inquinamento consiste nell'introduzione diretta o indiretta nellambiente 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.

20 Fattori di origine ambientale Aria, acqua e cibo inquinati da AGRICOLTURA E ALIMENTAZIONE INDUSTRIE E PRODUZIONE DI ENERGIA RIFIUTI E LORO GESTIONE TRASPORTI

21 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).

22 Processi produttivi lineari Materie prime prodotto commerciale processo produttivo rifiuti e Energia fossile inquinamento (acqua e aria) In pratica si trasforma sempre più velocemente materie prime in rifiuti non riciclati

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25 Alcuni esempi di inquinamento ambientale e conseguenze per la salute: linquinamento atmosferico; linquinamento lungo le catene alimentari

26 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.

27 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: CO 2, NO x, SO 2,CO, metalli pesanti, polveri sottili (PM 10, 2,5, 1 e 0,1), composti complessi come IPA,Diossine ecc.

28 LA TERRA E MALATA Come ferite non curate, le macchie rosse che indicano concentrazioni elevate di NO 2 (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.

29 EFFETTO SERRA

30 CRESCITA DI CO 2 NEL TEMPO Effetti dei cambiamenti climatici

31 PM 10 PM 2.5 PM 1 PM 0,1 Cd Cr PbAs PCDF PCDD PCB Cd Cr Pb As PCDF PCDD PCB Queste particelle restano sospese nellaria per tempi lunghissimi. Riescono a penetrare nelluomo con l inalazione. Giunte nellalveolo 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 sottili

32 POLVERI E PARTICOLATO FINE

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34 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!

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36 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 allinquinamento 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)

37 Effetti sulla salute umana in % per ogni incremento di 10 microgrammi/m 3 di PM10 e PM2.5 EffettiPM10*PM10**PM2.5*** Mortalità generica 0.61.36 Mortalità per patologie respiratorie 1.32.1 Mortalità per patologie cardiovascolari 0.91.412 Ricoveri ospedalieri Pazienti over 65 anni 0.7 Mortalità per cancro al polmone 14 *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

38 Con il nome generico di DIOSSINE si identificano classi di composti chimici con simili effetti tossici: Diossine (PCDD) Furani (PCDF) Policloro Bifenili (PCB)

39 Diossine, Furani, PCB, sono pericolosi perchè: Si concentrano progressivamente nellambiente –persistenza Si concentrano lungo la catena alimentare –Bio accumulabilità

40 Inquinamento delle catene alimentari

41 UNA CATENA ALIMENTARE

42 La catena alimentare rappresenta il target delezione per tutte le sostanze presenti nellambiente, le quali, penetrando la catena, si introducono nellorganismo (ad esempio attraverso lassunzione di acqua contaminata) e possono essere trasferite dalla preda al predatore. Non a caso lalimentazione rappresenta una delle principali vie di esposizione dellorganismo animale alle agli inquinanti ambientali (G. Tognoni)

43 Biomagnificazione dei PCB in un ecosistema marino

44 Concetto di limite nella legislazione ambientale I valori limite rappresentano un compromesso tra gli interessi di vari gruppi: Cittadini (salute, diritto allambiente, ecc) Settori economici (interessi dimpresa, profitti, ecc.) Collettività (servizi, disponibilità di merci, ecc.)

45 Limportanza dei valori assoluti di emissione (nellarco del giorno e dellanno) 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

46 Diossine, Furani e PCB hanno in comune: unelevata stabilità chimica una facile solubilità nei grassi unattività 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)

47 Il picogrammo è ununità di misura del peso che equivale a un miliardesimo di milligrammo Dosi tollerabili di diossine 1991 LOrganizzazione Mondiale della Sanità stabilisce, per le diossine, una dose tollerabile giornaliera pari a 10 picogrammi/kg di peso 2001 LUnione Europea riduce la dose tollerabile giornaliera a 2 picogrammi/kg di peso

48 N° CASI (Paese) RISULTATI pg WHO-TEQ/g grasso range o (valore medio) RIFERIMENTO BIBLIOGRAFICO 169 (Germania) 3.01 - 78.7 ( 27.27) Wittsiepe J (2007) 1 Brescia (Italia) 147 L. T. Baldassarri. (2008) 39 (Italia) 20.4-34.2 (27) Abballe A (2008) 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

49 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

50 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 dellaria 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 lacqua 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)

51 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 lepicloridrina. 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 allalimento. I limiti di migrazione allalimento attualmente stabiliti dallUnione 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).

52 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 brains 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.

53 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 allaltro comporta una concentrazione dellelemento e della sua radiattività. Ancora più rilevante il caso di Chernobyl.

54 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 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).

55 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 delluomo 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 allesposizione alimentare sono i cereali e i prodotti ittici.

56 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 bio- accumulo 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 nelluomo, 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 laccumulo maggiore si verifichi nei reni. Il metil-mercurio è in grado di superare la barriera emato-encefalica e la barriera placentare, pertanto nelluomo e nellanimale il sistema nervoso costituisce lorgano bersaglio principale per la tossicità. Nelluomo sono stati osservati effetti sullo sviluppo neurologico dei figli di madri soggette ad esposizione per os al metil-mercurio (dati EFSA).

57 Il mercurio nella catena alimentare"