Biologia ambientale

La tossicologia ambientale è lo studio scientifico degli effetti sulla salute associati all’esposizione a sostanze chimiche tossiche (Tabella 1) presenti negli ambienti naturali, di lavoro e di vita. Il termine descrive anche la gestione delle tossine ambientali e della tossicità, e lo sviluppo di protezioni per gli esseri umani e l’ambiente.

Percorsi di esposizione alle sostanze chimiche

Per causare problemi di salute, le sostanze chimiche devono entrare nel corpo. Ci sono tre principali “vie di esposizione”, o modi in cui una sostanza chimica può entrare nel tuo corpo.

• La respirazione (inalazione): Respirazione di gas chimici, nebbie o polveri presenti nell’aria.
• Contatto con la pelle o con gli occhi: Ottenere sostanze chimiche sulla pelle o negli occhi. Possono danneggiare la pelle, o essere assorbiti attraverso la pelle nel flusso sanguigno.
• Ingoiare (ingestione): Questo può accadere quando le sostanze chimiche si sono rovesciate o depositate su cibo, bevande, sigarette, barba o mani.

Una volta che le sostanze chimiche sono entrate nel tuo corpo, alcune possono spostarsi nel flusso sanguigno e raggiungere gli organi interni “bersaglio”, come i polmoni, il fegato, i reni o il sistema nervoso.

Quali forme assumono le sostanze chimiche?

Le sostanze chimiche possono assumere una varietà di forme. Possono essere sotto forma di solidi, liquidi, polveri, vapori, gas, fibre, nebbie e fumi. La forma in cui si trova una sostanza ha molto a che fare con il modo in cui entra nel tuo corpo e quali danni può causare. Una sostanza chimica può anche cambiare forma. Per esempio, i solventi liquidi possono evaporare ed emettere vapori che si possono inalare. A volte le sostanze chimiche sono in una forma che non può essere vista o annusata, quindi non possono essere facilmente individuate.

Quali effetti sulla salute possono causare le sostanze chimiche?

Un effetto acuto di un contaminante (il termine “contaminante” significa sostanze pericolose, inquinanti, inquinamento e sostanze chimiche) è quello che si verifica rapidamente dopo l’esposizione a una grande quantità di quella sostanza. Un effetto cronico di un contaminante risulta dall’esposizione a piccole quantità di una sostanza per un lungo periodo di tempo. In tal caso, l’effetto può non essere immediatamente ovvio. Gli effetti cronici sono difficili da misurare, poiché gli effetti possono non essere visti per anni. L’esposizione a lungo termine al fumo di sigaretta, l’esposizione a radiazioni di basso livello e l’uso moderato di alcol sono tutti ritenuti produrre effetti cronici.

Per secoli, gli scienziati hanno saputo che quasi ogni sostanza è tossica in quantità sufficienti. Per esempio, piccole quantità di selenio sono richieste dagli organismi viventi per un corretto funzionamento, ma grandi quantità possono causare il cancro. L’effetto di una certa sostanza chimica su un individuo dipende dalla dose (quantità) della sostanza stessa. Questa relazione è spesso illustrata da una curva dose-risposta che mostra la relazione tra la dose e la risposta dell’individuo. Le dosi letali negli esseri umani sono state determinate per molte sostanze da informazioni raccolte da registri di omicidi, avvelenamenti accidentali, e test su animali.

Una dose che è letale per il 50% di una popolazione di animali da test è chiamata la dose letale-50% o LD-50. La determinazione della LD-50 è richiesta per le nuove sostanze chimiche sintetiche per dare una misura della loro tossicità. Una dose che fa sì che il 50% di una popolazione mostri una qualsiasi risposta significativa (per esempio, perdita di capelli, sviluppo stentato) è chiamata dose efficace-50% o ED-50. Alcune tossine hanno una soglia al di sotto della quale non c’è alcun effetto apparente sulla popolazione esposta.

Contaminanti ambientali

La contaminazione dell’aria, dell’acqua o del suolo con sostanze potenzialmente dannose può colpire qualsiasi persona o comunità. I contaminanti (Tabella 2) sono spesso sostanze chimiche che si trovano nell’ambiente in quantità superiori a quelle che ci sarebbero naturalmente. Possiamo essere esposti a questi contaminanti da una varietà di fonti residenziali, commerciali e industriali. A volte i contaminanti ambientali nocivi si presentano biologicamente, come la muffa o una fioritura di alghe tossiche.

Una panoramica di alcuni contaminanti comuni

L’arsenico è un elemento naturale che è normalmente presente nel nostro ambiente in acqua, suolo, polvere, aria e cibo. I livelli di arsenico possono variare a livello regionale a causa dell’attività agricola e industriale e dei processi geologici naturali. L’arsenico proveniente dall’agricoltura e dalla fusione tende a legarsi fortemente al terreno e ci si aspetta che rimanga vicino alla superficie della terra per centinaia di anni come fonte di esposizione a lungo termine. Il legno che è stato trattato con arsenato di rame cromato (CCA) si trova comunemente nei ponti e nelle ringhiere delle case esistenti e nelle strutture esterne come le attrezzature per i parchi giochi. Alcune falde acquifere sotterranee sono situate in roccia o terreno che ha naturalmente un alto contenuto di arsenico.

La maggior parte dell’arsenico entra nel corpo attraverso l’ingestione di cibo o acqua. L’arsenico nell’acqua potabile è un problema in molti paesi del mondo, tra cui Bangladesh, Cile, Cina, Vietnam, Taiwan, India e Stati Uniti. L’arsenico può anche essere trovato negli alimenti, compreso il riso e alcuni pesci, dove è presente a causa dell’assorbimento dal suolo e dall’acqua. Può anche entrare nel corpo respirando polvere contenente arsenico. I ricercatori stanno scoprendo che l’arsenico, anche a bassi livelli, può interferire con il sistema endocrino del corpo. L’arsenico è anche un noto cancerogeno umano associato al cancro della pelle, dei polmoni, della vescica, dei reni e del fegato.

Il mercurio è un metallo presente in natura, una sostanza chimica utile in alcuni prodotti e un potenziale rischio per la salute. Il mercurio esiste in diverse forme; i tipi a cui le persone sono solitamente esposte sono il metilmercurio e il mercurio elementare. Il mercurio elementare a temperatura ambiente è un liquido lucido, bianco-argento, che può produrre un vapore nocivo e inodore. Il metilmercurio, un composto organico, può accumularsi nei corpi dei pesci predatori che vivono a lungo. Per mantenere il mercurio fuori dal pesce che mangiamo e dall’aria che respiriamo, è importante portare i prodotti contenenti mercurio in un impianto di rifiuti pericolosi per lo smaltimento. I prodotti comuni venduti oggi che contengono piccole quantità di mercurio includono luci fluorescenti e batterie a bottone.

Anche se il pesce e i crostacei hanno molti benefici nutrizionali, consumare grandi quantità di pesce aumenta l’esposizione di una persona al mercurio. Le donne incinte che mangiano regolarmente pesce ad alto contenuto di mercurio corrono il rischio di danneggiare permanentemente i loro feti in via di sviluppo. I bambini nati da queste madri possono presentare difficoltà motorie, problemi sensoriali e deficit cognitivi. La figura 1 identifica le quantità tipiche (medie) di mercurio nel pesce commerciale e sportivo comunemente consumato.

Il bisfenolo A (BPA) è una sostanza chimica sintetizzata in grandi quantità per essere utilizzata principalmente nella produzione di plastiche policarbonato e resine epossidiche. Le plastiche di policarbonato hanno molte applicazioni, tra cui l’uso in alcuni imballaggi per alimenti e bevande, ad esempio, bottiglie d’acqua e per bambini, compact disc, attrezzature di sicurezza resistenti agli urti e dispositivi medici. Le resine epossidiche sono usate come lacche per rivestire prodotti metallici come lattine per alimenti, tappi di bottiglie e tubi di approvvigionamento idrico. Alcuni sigillanti dentali e compositi possono anche contribuire all’esposizione al BPA. La fonte primaria di esposizione al BPA per la maggior parte delle persone è attraverso la dieta. Il bisfenolo A può filtrare nel cibo dai rivestimenti protettivi interni in resina epossidica degli alimenti in scatola e dai prodotti di consumo come stoviglie in policarbonato, contenitori per la conservazione degli alimenti, bottiglie d’acqua e biberon. Il grado in cui il BPA si disperde dalle bottiglie di policarbonato nel liquido può dipendere più dalla temperatura del liquido o della bottiglia, che dall’età del contenitore. Il BPA può anche essere trovato nel latte materno.

Gli ftalati sono un gruppo di sostanze chimiche sintetiche usate per ammorbidire e aumentare la flessibilità della plastica e del vinile. Il cloruro di polivinile è reso più morbido e flessibile dall’aggiunta di ftalati. Gli ftalati sono usati in centinaia di prodotti di consumo. Gli ftalati sono usati nei cosmetici e nei prodotti per la cura personale, tra cui profumi, spray per capelli, sapone, shampoo, smalti e idratanti per la pelle. Sono usati in prodotti di consumo come giocattoli in plastica flessibile e vinile, tende da doccia, carta da parati, miniblinds in vinile, imballaggi alimentari e involucri di plastica. L’esposizione a bassi livelli di ftalati può avvenire mangiando cibo confezionato in plastica che contiene ftalati o respirando la polvere in stanze con miniblinds in vinile, carta da parati, o pavimenti recentemente installati che contengono ftalati. Possiamo essere esposti agli ftalati bevendo acqua che contiene ftalati. Gli ftalati sono sospettati di essere interferenti endocrini.

Il piombo è un metallo che si trova naturalmente nelle rocce e nel suolo della crosta terrestre. Viene anche prodotto dalla combustione di combustibili fossili come il carbone, il petrolio, la benzina e il gas naturale; dalle miniere e dalla produzione. Il piombo non ha un sapore o un odore caratteristico. Il simbolo chimico del piombo elementare è Pb. Il piombo è usato per produrre batterie, tubi, coperture, attrezzature elettroniche scientifiche, sistemi di tracciamento militari, dispositivi medici e prodotti per schermare i raggi X e le radiazioni nucleari. È usato negli smalti di ceramica e nella cristalleria. A causa delle preoccupazioni per la salute, il piombo e i composti di piombo sono stati banditi dalla vernice delle case nel 1978; dalle saldature usate sui tubi dell’acqua nel 1986; dalla benzina nel 1995; dalle saldature usate sulle lattine di cibo nel 1996; e dalla stagnola sulle bottiglie di vino nel 1996. La U.S. Food and Drug Administration ha fissato un limite sulla quantità di piombo che può essere usata nelle ceramiche.

Il piombo e i composti di piombo sono elencati come “ragionevolmente previsti come cancerogeni per l’uomo”. Può colpire quasi ogni organo e sistema del corpo. Può essere ugualmente dannoso se respirato o ingerito. La parte del corpo più sensibile all’esposizione al piombo è il sistema nervoso centrale, specialmente nei bambini, che sono più vulnerabili all’avvelenamento da piombo rispetto agli adulti. Un bambino che ingerisce grandi quantità di piombo può sviluppare danni al cervello che possono causare convulsioni e morte; il bambino può anche sviluppare anemia, danni ai reni, coliche e debolezza muscolare. Ripetuti bassi livelli di esposizione al piombo possono alterare la normale crescita mentale e fisica di un bambino e provocare problemi di apprendimento o comportamentali. L’esposizione ad alti livelli di piombo per le donne incinte può causare aborto, nascite premature e bambini più piccoli. L’esposizione ripetuta o cronica può causare l’accumulo di piombo nel corpo, portando all’avvelenamento da piombo.

La formaldeide è un gas o liquido incolore e infiammabile che ha un odore pungente e soffocante. È un composto organico volatile, che è un composto organico che diventa facilmente un vapore o un gas. È anche prodotto naturalmente in piccole quantità innocue nel corpo umano. Il modo principale in cui possiamo essere esposti alla formaldeide è respirando l’aria che la contiene. I rilasci di formaldeide nell’aria provengono da industrie che usano o producono formaldeide, prodotti in legno (come pannelli di particelle, compensato e mobili), scarichi di automobili, fumo di sigaretta, pitture e vernici, tappeti e tessuti a stampa permanente. Lo smalto per le unghie e le finiture per pavimenti applicate commercialmente emettono formaldeide.

Radiazioni

Le radiazioni sono energia emessa dagli atomi e sono tutte intorno a noi. Siamo esposti alle radiazioni ogni giorno da fonti naturali come il suolo, le rocce e il sole. Siamo anche esposti alle radiazioni da fonti artificiali come i raggi X medici e i rilevatori di fumo. Siamo anche esposti a bassi livelli di radiazioni su voli di linea, guardando la televisione e persino da alcuni materiali da costruzione. Non è possibile vedere, annusare o gustare le radiazioni. Alcuni tipi di materiali radioattivi sono più pericolosi di altri. Quindi è importante gestire attentamente le radiazioni e le sostanze radioattive per proteggere la salute e l’ambiente.

Il radon è un gas radioattivo che si presenta naturalmente, incolore e inodore. Proviene dal decadimento naturale dell’uranio o del torio che si trova in quasi tutti i terreni. In genere sale attraverso il terreno ed entra in casa attraverso le crepe nei pavimenti, nei muri e nelle fondamenta. Può anche essere rilasciato da materiali da costruzione o dall’acqua di pozzo. Il radon si decompone rapidamente, rilasciando particelle radioattive. L’esposizione a lungo termine a queste particelle può portare al cancro ai polmoni. Il radon è la principale causa di cancro ai polmoni tra i non fumatori, secondo la U.S. Environmental Protection Agency, e la seconda causa principale dopo il fumo.

Attribuzione

Essentials of Environmental Science di Kamala Doršner è rilasciato con licenza CC BY 4.0. Modificato dall’originale da Matthew R. Fisher.