POP Persistent Organic Pollutants

I POP acronimo di Persistent Organic Pollutants sono composti organici dannosi per animali ed esseri umani che persistono in natura perché non sono degradabili e si accumulano negli organismi viventi rappresentando un rischio per la nostra salute e per l’ambiente.

I POP sono sostanze organiche che persistono nell’ambiente e possono essere trasportati dall’aria, dall’acqua o dalle specie migratorie, raggiungendo regioni in cui non sono mai stati prodotti o utilizzati come le regioni polari. Ha infatti destato meraviglia il ritrovamento nella regione artica di alcuni POP perché alcuni di essi non venivano prodotti da molti anni sia in Canada che negli Stati Uniti.

Prove scientifiche dimostrano che l’esposizione a lungo termine a determinati composti in determinate condizioni, anche a bassi livelli di POP, può comportare un aumento del rischio di cancro, disturbi riproduttivi, alterazione del sistema immunitario, compromissione neurocomportamentale, alterazione endocrina, genotossicità e aumento dei difetti alla nascita.

A causa dell’elevato rischio e del periodo di tempo eccezionalmente lungo i cui rimangono inalterati nel 2001 è stato firmata la convenzione di Stoccolma in cui venivano individuate dodici sostanze chimiche distinte e pertanto denominate “sporca dozzina” di inquinanti organici persistenti a cui potevano, nel corso del tempo esserne aggiunti altri.

Caratteristiche dei POP

I POP sono caratterizzati dall’avere un elevato tempo di dimezzamento e pertanto rimangono persistenti nell’ambiente per un periodo di tempo lungo e possono impiegare decenni o secoli per degradarsi.

Sono composti sintetici prodotti, in taluni casi, dalle industrie quando non si conosceva il loro impatto ambientale e i rischi ad essi correlati o come sottoprodotti di diversi processi. Hanno la caratteristica di poter essere a lungo raggio, entrano nella catena alimentare dall’ecosistema e si accumulano negli organismi superiori.

I POP sono lipofili e pertanto tendono ad accumularsi nei tessuti adiposi e possono essere trasmessi alla prole attraverso il latte materno. Alcuni di essi mostrano effetti tossici acuti come, ad esempio, i dibenzofurani policlorurati che provocarono nell’isola giapponese di Kyūshū, nel 1968 un avvelenamento di massa tristemente noto come malattia di Yushō.

Nel corso della deodorizzazione dell’olio di riso, processo che avviene ad alta temperatura e bassa pressione l’olio veniva riscaldato all’interno di scambiatori di calore che utilizzavano, come fluido circolante nelle serpentine di scambio, i policlorobifenili.

A causa di difetti nella tenuta dei tubi, parte di essi si mescolarono all’olio di riso e l’olio raffinato fu utilizzato come olio da cucina mentre i residui utilizzati in mangimi per animali provocando l’intossicazione la morte di oltre 500 persone e di 400.000 capi di pollame

Classificazione dei POP

Non vi è una classificazione univoca dei POP. Un tipo di classificazione prevede una suddivisione in POP prodotti intenzionalmente e quelli prodotti in modo involontario.

Tra quelli prodotti intenzionalmente attualmente o in passato vi sono i composti organoclorurati come il diclorodifeniltricloroetano noto come DDT e i bifenili policlorurati  che possono essere suddivisi in due tipi in  prodotti chimici industriali e pesticidi organoclorurati.

I POP prodotti involontariamente derivano dalla combustione o sono sottoprodotti di reazione.  Sono, a loro volta suddivisi in divise in idrocarburi policiclici aromatici (IPA), diossina e composti furanici.

Un altro metodo di classificazione suddivide i POP in pesticidi, in particolare pesticidi organoclorurati (OCP), prodotti chimici industriali e tecnici tra cui bifenili policlorurati (PCB), eteri di difenile polibromurati (PBDE) e perfluorottanosolfonato (PFOS) e sottoprodotti di processi industriali tra cui dibenzo- p- diossine policlorurate (PCDD), dibenzofurani policlorurati (PCDF) e idrocarburi policiclici aromatici

Composti perfluorurati

I PFC sono una classe di composti organofluorurati caratterizzati da una catena alchilica parzialmente o completamente fluorurata e da un gruppo funzionale terminale come il carbossilato, il solfonato, la sulfonammide, il fosfonato o un gruppo alcolico. La parte fluorocarbonica è idrofobica, lipofila e quindi non polare, mentre la coda, idrofila e lipofoba è polare.

I composti perfluorurati (PFC) sono una classe di composti sintetici contenenti migliaia di sostanze chimiche utilizzati in molti prodotti industriali e commerciali come schiume antincendio, prodotti chimici per il controllo dei parassiti, antigraffio, rivestimenti e come idrorepellenti e oleorepellenti come Gore-Tex e Teflon

Per oltre 50 anni, i composti perfluorurati, con elevata idrofobicità e lipofobicità, sono stati prodotti in quantità significative e ampiamente applicati nella produzione, tra l’altro, di tessuti, lubrificanti, imballaggi alimentari, rivestimenti antiaderenti, prodotti elettronici, tute antincendio, schiume ignifughe e shampoo.

Esistono tre tipi comuni di PFC ovvero acidi perfluoroalchilici (PFA), perfluoroalchil solfonati (PFSA) e ammidi perfluorurate. La maggior parte dei PFC presenti nell’ambiente sono perfluoroottano sulfonato (PFOS) e acido perfluoroottanoico (PFOA).

I perfluorurati sulfonati, come il perfluorottano sulfonato (PFOS), e i perfluorurati carbossilati (PFCA), come l’acido perfluoroottanoico (PFOA), non sono reattivi, resistono all’idrolisi e alla fotolisi e non sono facilmente degradati nei sistemi biologici, il che li rende persistenti nell’ambiente.

Il legame C–F è particolarmente forte ed è resistente a varie modalità di degradazione, tra cui la reazione con acidi e basi, l’ossidazione e la riduzione e contribuisce alla loro stabilità. In molti casi, un dato composto perfluorurato può facilmente convertirsi, grazie al gruppo funzionale idrofilo in uno o più composti perfluorurati ulteriori.

Ad esempio il perfluoroottansolfonato, che è utilizzato in schiume antincendio, erbicidi, insetticidi, vernici, lubrificanti e moquette, si converte facilmente in acido perfluoroottanoico , perfluoroottansolfonato di potassio e perfluoroottansolfonammide .

Pesticidi organoclorurati

I pesticidi organoclorurati sono POP appartenenti al gruppo dei derivati ​​idrocarburici clorurati, che hanno una vasta applicazione nell’industria chimica e in agricoltura. I pesticidi sono una classe di sostanze chimiche utilizzate per uccidere insetti, erbacce, funghi, batteri e altri organismi che hanno caratteristiche mutagene, teratogene o cancerogene e sono resistenti alla degradazione nell’ambiente.

Gli organoclorurati hanno mostrato una grande stabilità chimica, che dura per anni nell’ambiente, un’elevata solubilità dei grassi, accumulandosi nei corpi degli animali e passando dalla preda al predatore; e un’ampia dispersione lontano dalle aree di produzione e utilizzo.

Nove pesticidi organoclorurati fanno parte della cosiddetta dozzina sporca di POP tra cui aldrin, dieldrin , endrin , dicloro-difenil-tricloroetano (DDT), clordano , esaclorobenzene (HCB, classificato anche come sostanza chimica industriale), mirex , toxafene ed eptacloro.

In particolare il DDT è stato ampiamente utilizzato durante la seconda guerra mondiale per proteggere soldati e civili dalla malaria, dal tifo e da altre malattie causate dagli insetti prima che venissero scoperti i suoi effetti insidiosi sugli esseri umani e sulla fauna selvatica.

Il DDT è stato usato per gestire le malattie dopo la guerra ed è stato spruzzato su numerose colture agricole, in particolare il cotone. Ha funzionato, riducendo la minaccia della malaria e la perdita di reddito per l’industria agricola e continua a essere applicato contro le zanzare in diversi paesi per controllare la malaria.

Bifenili policlorurati

I Bifenili policlorurati sono, come le diossine, composti organoclorurati e costituiti da due anelli fenilici legati da un legame di carbonio. A seconda del numero e della posizione degli atomi di cloro, ne esistono di molti tipi.

I bifenili policlorurati, classificati come POP e ora vietati in tutto il mondo sono sostanze chimiche aromatiche sintetiche, utilizzate commercialmente dal 1929. La maggior parte delle miscele commerciali sono liquidi trasparenti e viscosi con punti di ebollizione elevati e costanti dielettriche elevate. Sono stati ampiamente utilizzati come refrigeranti in trasformatori e condensatori, come fluidi per lo scambio termico e come ritardanti di fiamma.

Sebbene non siano più prodotti, le fonti odierne includono vecchi trasformatori di illuminazione fluorescenti, dispositivi elettrici ed elettrodomestici spesso scaricati illegalmente nell’ambiente, dove si accumulano nella catena alimentare a causa della loro natura persistente.

Per la loro lipofilia e persistenza sono presenti nella porzione lipidica degli organismi, ad esempio nel tessuto adiposo, nel sangue e nel latte materno e le loro concentrazioni spesso aumentano verso l’alto lungo la catena alimentare

Dibenzofurani policlorurati

I dibenzofurani policlorurati sono POP costituiti da uno scheletro di dibenzofurano, composto aromatico che ha due anelli benzenici fusi a un anello furanico centrale in cui uno o più atomi di idrogeno sono sostituiti dal cloro.

Possono essere formati dalla combustione di composti aromatici clorurati e possono essere presenti come contaminanti nei prodotti commerciali aromatici clorurati. Il grado di tossicità dei singoli congeneri è determinato dalla posizione degli atomi di cloro sugli anelli.

I membri più tossici di questo gruppo sono i composti planari, coplanari o quasi planari in cui almeno tre o quattro posizioni laterali sono occupate da atomi di cloro come il 2,3,7,8-tetraclorodibenzofurano. Sono composti altamente persistenti con una forte affinità per i sedimenti e un elevato potenziale di accumulo nei tessuti biologici.

Sono stati trovati in tutti i compartimenti dell’ecosistema, tra cui: aria, acqua, suolo, sedimenti, animali e alimenti. Diossine e furani entrano nell’ambiente come miscele complesse da quattro fonti principali: sostanze chimiche commerciali come, ad esempio, il pentaclorofenolo, incenerimento, fabbriche di cellulosa e carta che utilizzano sbiancamento al cloro.

Idrocarburi policiclici aromatici

Sono composti chimici formati da più di due anelli aromatici fusi in una disposizione lineare o a cluster, solitamente contenenti solo atomi di carbonio e idrogeno, sebbene atomi di azoto, zolfo e ossigeno possano facilmente sostituirsi all’anello benzenico per formare composti aromatici eterociclici.

Sono formati da 2 a 6 anelli aromatici fusi e possono presentare gruppi sostituenti, come anelli alchilici, arilici, nitro o amminici, 2 o eterociclici. Gli idrocarburi policiclici aromatici sono POP noti per essere cancerogeni, teratogeni e mutageni

Gli idrocarburi policiclici aromatici (PHAs) sono una classe di sostanze chimiche presenti naturalmente nel carbone, nel petrolio greggio e nella benzina. Si ottengono, tra l’altro, dalla combustione di carbone, petrolio, gas, legno, e tabacco. Si trovano in gran parte negli alimenti affumicati o cotti con metodi quali la cottura alla griglia, la cottura alla griglia e la frittura.

Il più noto è il benzopirene che ha una struttura costituita dalla fusione di cinque anelli benzenici. Nel 1933 si scoprì la sua azione ed è la prima sostanza cancerogena scoperta. Inoltre esso ha effetti mutageni, tossici per la riproduzione, per lo sviluppo e per il sistema immunitario.

Dal suo metabolismo si ottiene una forma ossidata che può legarsi al DNA interferendo con il suo meccanismo di replicazione. La formazione della forma ossidata è complessa e coinvolge una serie di reazioni enzimatiche in cui intervengono le perossidasi e le idrolasi. L’esposizione professionale al benzopirene e agli idrocarburi aromatici per inalazione è associata al cancro alla vescica negli esseri umani.

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