UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA
FACOLTÀ DI MEDICINA VETERINARIA
MASTER UNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO IN
SANITÀ PUBBLIC...
PRINCIPALI EFFETTI DEGLI INTERFERENTI ENDOCRINI NELL’UOMO
IL RUOLO DEI RITARDANTI DI FIAMMA BROMURATI
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INTRODUZIONE
1.1 Gli EDC (Endocrine Disrupting Chemicals)
Molte sostanze chimiche di sintesi e naturali, ampiamente diffus...
trielina, disinfettanti come i clorofenoli ed erbicidi clorofenossi derivati. Pure la
produzione dell’acciaio ed il proces...
I principali meccanismi attraverso cui gli EDC interferiscono col sistema endocrino
sono illustrati di seguito:
Composti
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L’utilizzo più diffuso dei BFR lo si ha, nell’ambito della sicurezza contro gli
incendi, costituendo essi la base di una f...
Figura 2.1: campi di impiego dei ritardanti di fiamma bromurati

Ton. /anno (2001)
Produzione nel 2500
Americhe Europa Asi...
Il Bromine Science and Environmental Forum (BSFE) ha calcolato che, nel 1999,
54800 ton. di DECA-BDE sono state usate in m...
HBCDD è stato prodotto per venti anni in tutto il mondo e veniva addizionato a
bassissimi livelli (0,67% - 2,5%) alle schi...
Emerge, così, che i Difenil eteri polibromurati e gli Esabromociclododecani sono
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Segue Tabella 2.1 ……………………………………………………………………………………………

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I BFR si suddividono secondo il modo in cui vengono incorporati nel polimero in
monomeri bromurati, reattivi ed additivi.
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3. EFFETTI SUL METABOLISMO.
Negli organismi esposti i fattori che determinano gli effetti sul metabolismo sono
correlati a...
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HBCD. L’esabromocicloesano è un ritardante di fiamma usato nei polimeri e
nell’industria tessile. L’applicazione princi...
Recentemente è sempre più temuto l’impatto ambientale di queste sostanze,
soprattutto dopo che si è rivelata la presenza d...
Molti studi hanno anche dimostrato la capacità dei BFR (tra cui il DE-71, il DE-79
e il BDE-47) di indurre la glucuronidas...
Il dipartimento di zoofisiologia dell’Università di Gotemborg ha provato gli effetti
letali dei ritardanti di fiamma (HBCD...
3.1. Effetti metabolici dei composti derivati - Dibenzo-p-diossine e Dibenzofurani
polibromurati.
Il rapido incremento nel...
oltre che nelle ceneri. Scarse sono anche le informazioni sulla distribuzione e sulla
degradazione nell’ambiente di queste...
4. FONTI DI BFR
I ritardanti di fiamma sono composti chimici contenenti principalmente bromo.
Tale elemento chimico, ident...
Essi interferiscono con la combustione potendo agire in uno o più dei diversi stadi
del processo, che sono: surriscaldamen...
di fiamma rilasciati da tappeti, mobili, casalinghi ecc., i luoghi di lavoro che contengono
molto materiale elettronico, c...
Studi precedenti hanno indicato la tossicità epatica e neurologica dei PBDE negli
animali. Lo studio attuale ha inizialmen...
particolarmente esposti a queste sostanze sono i lavoratori impiegati nel settore dei
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L’università di Uppsala, in Svezia, ha incentrato le ricerche sulle aberrazioni
permanenti nel comportamento di animali es...
6. DATI SULL'EFFETTIVO RILEVAMENTO NELL'AMBIENTE E NEGLI ALIMENTI
Si riportano di seguito alcuni dati sulla contaminazione...
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direttiva 2002/95/EC del p...
di sicurezza, legate alla protezione dal fuoco e alla salvaguardia della salute dai rischi
derivanti dai prodotti di emiss...
elettroniche gettate nelle discariche, assegnando la responsabilità del riciclaggio al
produttore e incoraggiandolo a riut...
alla data indicata, ai pezzi di ricambio per la riparazione delle apparecchiature già
prodotte né, infine, ad un gruppo di...
vengano effettuati alcuni test tossicologici prima della loro immissione sul mercato,
per le ”esistenti” tali informazioni...
BIBLIOGRAFIA
1.

“Elevated PBDE Levels in Pet Cats: Sentinels for Humans?” Janice A. Dye, Marta Venier, Lingyan Zhu, Cynth...
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Principali effetti degli interferenti endocrini nell’uomo il ruolo dei ritardanti di fiamma bromurati

  1. 1. UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA FACOLTÀ DI MEDICINA VETERINARIA MASTER UNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO IN SANITÀ PUBBLICA VETERINARIA PRINCIPALI EFFETTI DEGLI INTERFERENTI ENDOCRINI NELL’UOMO IL RUOLO DEI RITARDANTI DI FIAMMA BROMURATI (“BROMINATED FLAME RETARDANTS, BFR”) Relatore: Ch.mo Prof. Marco De Liguoro Tesi del dott. Fabrizio De Stefani ____________ Anno Accademico 2006-2007
  2. 2. PRINCIPALI EFFETTI DEGLI INTERFERENTI ENDOCRINI NELL’UOMO IL RUOLO DEI RITARDANTI DI FIAMMA BROMURATI (“BROMINATED FLAME RETARDANTS, BFR”) INDICE 1. Introduzione…………………………………………………………...…pag. 2 1.1. Gli EDC (Endocrine Disrupting Chemicals) ………………………....pag. 2 1.2. I Ritardanti di fiamma bromurati - BFR……………………………....pag. 4 2. BFR - Classificazione.................................................................................pag. 8 3. 3.1. 4. Effetti sul metabolismo............................................................................pag. 14 Effetti metabolici dei composti derivati...............................................pag. 19 Fonti di BFR.............................................................................................pag. 21 5. 5.1. 5.2. 5.3. Vie di esposizione.....................................................................................pag. 22 Esposizione ambientale.......................................................................pag. 22 Esposizione occupazionale..................................................................pag. 24 La via alimentare.................................................................................pag. 25 6. Dati sull'effettivo rilevamento nell'ambiente e negli alimenti.............pag. 27 7. Misure di protezione...............................................................................pag. 31 8. Aspetti legislativi......................................................................................pag. 33 9. Conclusioni. .............................................................................................pag. 36 10. Bibliografia...............................................................................................pag. 37 11. Link’s........................................................................................................pag. 37 Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati -1-
  3. 3. INTRODUZIONE 1.1 Gli EDC (Endocrine Disrupting Chemicals) Molte sostanze chimiche di sintesi e naturali, ampiamente diffuse negli ambienti di vita e di lavoro e negli alimenti, possono interferire col sistema endocrino producendo una serie d’effetti avversi sulla salute umana, quali: alterazioni dello sviluppo e della funzionalità dell’apparato riproduttivo sia maschile (malformazioni degli organi sessuali come criptorchidismo, ipospadia ed insorgenza di seminomi, associati ad una diminuzione complessiva della qualità del seme umano con problemi di infertilità), che femminile (endometriosi, sindrome da ovaio policistico, etc.), incremento d’abortività precoce, aumentata incidenza del carcinoma alla mammella ed ai testicoli, alterazioni del sistema immunitario e neurologico, sviluppo di patologie metaboliche (ad es. osteoporosi postmenopausale, diabete), disturbi a lungo termine della funzionalità tiroidea. Le sostanze chimiche con potenziale attività endocrina comprendono: contaminanti organici persistenti (acronimo in inglese, POPs), quali policlorobifenili (PCB), diossine, policlorodibenzofurani (PCDF) e Ritardanti di fiamma bromurati (“Brominated Flame Retardants, BFR”). I PCB sono costituiti da un vasto gruppo di olii sintetici di produzione industriale. Dal 1930 fino al 1985 circa, le miscele di PCB sono state usate in un'ampia gamma d’applicazioni, ad esempio come fluidi dielettrici per condensatori e trasformatori, fluidi per scambio termico, fluidi per circuiti idraulici, lubrificanti e oli da taglio, nonché come additivi in vernici, pesticidi, carte copiative, adesivi, sigillanti, ritardanti di fiamma e fissanti per microscopia. Attualmente i PCB sono stati messi al bando in buona parte dei Paesi industrializzati, ma permangono residui in quantità notevoli a causa della loro bassa biodegradabilità e della loro capacita di accumulo nel tessuto adiposo, con conseguente tendenza alla biomagnificazione verso il vertice delle catene trofiche. Diossine e PCDF sono composti non di uso commerciale che possono formarsi come sottoprodotti di reazione durante l’incenerimento dei rifiuti, e nel corso della produzione di composti chimici del cloro quali gli stessi PCB ma anche solventi come la Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati -2-
  4. 4. trielina, disinfettanti come i clorofenoli ed erbicidi clorofenossi derivati. Pure la produzione dell’acciaio ed il processo di sbiancamento della carta con il cloro, in grado di reagire con i fenoli che originano dal legno, possono generare diossine.. Diversi gruppi di pesticidi utilizzati in agricoltura sono stati chiamati in causa per le possibili interferenze con gli equilibri ormonali, possiamo ricordare tra questi gli insetticidi organoclorurati (lindano, aldrin, dieldrin, clordecone, DDT, 2,3-dibromo-3cloropropano), i fungicidi (etilenbisditiocarbammati, vinclozolin, benomil, fenarimol, tiofanato metile, organostannici come il tributilstagno) ed alcuni erbicidi (atrazina, metolaclor, acido 2,4,5 triclorofenossiacetico etc.). Gli insetticidi organoclorurati, tra cui il DDT, sono stati vietati dagli anni ‘70 in Europa e nel Nord America a causa della loro persistenza nell’ambiente e della capacita di concentrarsi e di bioaccumularsi nelle catene alimentari, ma sono in parte in uso nelle nazioni del Terzo Mondo perché considerati indispensabili per fronteggiare la malaria. Tra le sostanze di largo uso industriale, possiamo citare: alchilfenoli, ftalati, BFR, alcuni metalli pesanti come Cd, As, Pb, Cr, Mn e solventi organici come lo stirene, il toluene, il percloroetilene e lo xilene. Gli alchilfenoli etossilati sono impiegati nei detersivi, nelle pitture ad acqua, nei cosmetici, come antiossidanti, comonomeri o additivi nelle materie plastiche e come coformulanti nei prodotti per irrorare le colture. Gli ftalati vengono usati come plastificanti per resine viniliche ed elasticizzanti delle materie plastiche. Sono presenti in particolare nel PVC, e largamente diffusi nei cavi elettrici, nei pavimenti in vinile, nelle colle, pitture, vernici e nei cosmetici. I BFR costituiscono un gruppo di composti usati come additivi per prevenire o minimizzare il rischio d’incendio in polimeri e tessuti, e trovano applicazione su materiali da costruzione, mobili e strumentazioni elettroniche. Infine i fitoestrogeni, che sono invece sostanze naturali presenti in numerosi vegetali (ad es. nella soia), in grado di espletare attività estrogenica, essi comprendono le seguenti classi di composti: flavoni, isoflavoni, cumestani e lignani. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati -3-
  5. 5. I principali meccanismi attraverso cui gli EDC interferiscono col sistema endocrino sono illustrati di seguito: Composti Contaminanti clorurati persistenti: Diossine DDT e derivati Policlorobifenili Pesticidi e biocidi: Insetticidi clorurati (es. Lindano) Triazoli (fungicidi) Vinclozolin, Procimidone (fungicidi) Linuron (erbicida) Cloro-S-triazine (erbicidi) Etilene tiourea (prodotto di degradazione ambientale di fungicidi: maneb, mancozeb..) Composti industriali: Nonil-fenoli e ottil-fenoli Bisfenolo A e altri composti fenolici Esteri degli ftalati Polibromobifenili (ritardanti di fiamma) Stirene Resorcinolo Azioni endocrine Effetti complessi sulla omeostasi degli steroidi e della tiroide Effetti sulla omeostasi degli steroidi (gen. estrogeni e/o antiandrogeni) Inibitori della sintesi degli steroidi Antiandrogeni Effetti sull'asse neuroendocrinoipofisario Tireostatico Estrogenici Estrogenici Effetti estrogenici e/o antiandrogeni Effetti complessi sulla omeostasi degli steroidi e della tiroide Effetti sull'asse neuroendocrinoipofisario Tireostatico 1.2. I Ritardanti di fiamma bromurati (BFR) I progressi nella scienza dei polimeri degli ultimi 50 anni hanno portato all’introduzione di numerosi nuovi composti con diverse proprietà e applicazioni. Il risultato è che ognuno di noi è circondato da una vasta gamma di polimeri presenti nei vestiti, nei materiali elettronici, nei veicoli e in molti alti prodotti di consumo. Le automobili moderne contengono addirittura 100 kg di polimeri di vario genere. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati -4-
  6. 6. L’utilizzo più diffuso dei BFR lo si ha, nell’ambito della sicurezza contro gli incendi, costituendo essi la base di una famiglia di sostanze nota sotto il nome di “ritardanti di fiamma”. Essi interferiscono con la combustione potendo agire in uno o più dei diversi stadi del processo, che sono: surriscaldamento, decomposizione, diffusione delle fiamme. I BFR sono pertanto aggiunti a molti polimeri allo scopo di ridurne l’infiammabilità, nel rispetto delle norme antincendio, sono presenti, ad esempio, in materiali schiumogeni ed isolanti (PentaBFR - 20%), componenti elettronici (DecaBFR 75%), tessuti ignifughi, autovetture, plastiche (OctaBFR - 5%) ecc. Complessivamente, il mercato dei ritardanti di fiamma in Europa ha un fatturato di 2000 milioni di €, su un totale di 9000 milioni coperti dall’intera gamma degli additivi plastici, con una previsione di incremento del 4% a livello mondiale entro il 2008 (Figura 1.1). Figura 1.1: mercato europeo dei ritardanti di fiamma (anno 2005) Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati -5-
  7. 7. Figura 2.1: campi di impiego dei ritardanti di fiamma bromurati Ton. /anno (2001) Produzione nel 2500 Americhe Europa Asia 7070 210 No produzione PentaBDE BFR OctaBDE 1490 DecaBDE 450 2000 No produzione 24300 7500 23000 Alta produzione TBBPA 17870 13800 85900 Alta produzione HBCDD 2790 8900 3900 Alta produzione Tabella 1.1: produzione di antifiamma bromurati più diffusi per regione geografica. I ritardanti di fiamma (RF) possono essere suddivisi in diversi gruppi a seconda della loro natura chimica in:  RF inorganici: Al(OH)3  RF organofosforati: tris(2-cloro-isopropil)fosfato  RF alogenati: difenileteri polibromurati (PBDE), bifenili polibromurati (PBB) La produzione industriale di PBDE si basa su processi di bromurazione del difeniletere. Questi processi portano a prodotti tecnici contenenti congeneri a diversi gradi di bromurazione, si possono avere 209 molecole differenti variando il numero e la posizione degli atomi di bromo sugli anelli aromatici. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati -6-
  8. 8. Il Bromine Science and Environmental Forum (BSFE) ha calcolato che, nel 1999, 54800 ton. di DECA-BDE sono state usate in materie plastiche, tessuti e in ricoperture protettive; 3825 ton. di OCTA-BDE sono state impiegate nella produzione di polimeri di stirene-butadiene-acrilonitrile (ABS); 9500 ton. di PENTA-BDE sono state usate in applicazioni industriali (schiume poliuretaniche, tessuti). La domanda di BFR è in continuo aumento: oggi ne sono disponibili più di 175, gli alogenati in genere, ma soprattutto i composti bromurati, sono molto efficaci nell’evitare la propagazione della fiamma e vengono impiegati anche nei processi che richiedono elevate temperature. Alcuni di questi composti si sono dimostrati, in test di laboratorio, mutageni e/o cancerogeni e, comunque, la maggior parte di essi presenta tempi di degradazione molto lunghi, persistendo a lungo nell'ambiente anche dopo lo smaltimento, provocandone l'inquinamento ed eventualmente gravi ripercussioni nella catena alimentare. Residui di PBDE sono presenti ovunque nell’ambiente, anche nell'aria, a causa dello smaltimento dei prodotti che li contengono; tali composti sono liposolubili e tendono ad essere assorbiti dall’organismo e ad accumularsi in quanto, come per le diossine, il tessuto adiposo funziona da «serbatoio». I residui di ritardanti di fiamma sono presenti anche nelle polveri di ambienti chiusi a causa della presenza di vari prodotti che contengono i PBDE come additivi, per questo motivo, fino ad oggi, le più alte concentrazioni di PBDE si sono riscontrate nel sangue di operai di impianti di riciclaggio di componenti elettronici o di impiegati che passano molte ore al computer. Il composto bromurato tris(2,3-dibromopropil)fosfato è ad esempio un ritardante di fiamma usato nei pigiami per bambini fino al 1977 quando fu vietato perché rivelatosi un potente cancerogeno e mutageno. L’esabromociclododecano (HBCDD) è un BFR ciclico-aromatico che viene prodotto commercialmente da una miscela di stereoisomeri. alfa, beta e gamma-HBCDD si ritrovano in molti prodotti commerciali a percentuali che variano dal 6-8% fino all’80%. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati -7-
  9. 9. HBCDD è stato prodotto per venti anni in tutto il mondo e veniva addizionato a bassissimi livelli (0,67% - 2,5%) alle schiume del polistirene che viene usato come materiale isolante nell’industria. Il PBDE è il ritardante di fiamma più importante in termini di concentrazione nell’ambiente e per la sua persistenza sia nei compartimenti abiotici che nell’uomo e negli animali. Il BTBPE (1,2-bis(2,4,6-tribromofenossi)-etano) è un BFR utilizzato nella produzione dei materiali plastici che richiedono elevate temperature di produzione e si pensa che la rottura di questa molecola possa portare alla produzione del 2,4,6tribromofenolo, un agente alchilante. 2. BFR - CLASSIFICAZIONE Nonostante si segnalino oltre 175 composti bromurati impiegati come ritardanti di fiamma, i gruppi chimici impiegati più comunemente sono i seguenti: • Difenil eteri polibromurati (PBDEs) • Esabromociclododecano (HBCD) • Bisfenoli bromurati (TBBP-A) • Bifenili polibromurati (PBB) I ritardanti di fiamma possono essere usati come additivi (PBB, PBDE, TBBPA e HBCD) non legandosi chimicamente ai polimeri della plastica e presentandosi come sostanza mobile all’interno dei prodotti, in tal caso la sostanza tenderà ad una facile migrazione sia in fase di produzione che di uso o smaltimento del prodotto. I ritardanti di fiamma, però, possono essere usati anche come reagenti (TBBPA) legandosi chimicamente alla plastica e facilitando l’adesione delle varie parti costituenti la matrice dei prodotti. I composti reagenti rimangono fissati alla struttura chimica e quindi sono soggetti ad una più bassa migrazione in ambiente rispetto agli additivi. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati -8-
  10. 10. Emerge, così, che i Difenil eteri polibromurati e gli Esabromociclododecani sono maggiormente impiegati come additivi, mentre il Tetrabromobisfenolo–A, salvo alcuni impieghi, è più facilmente usato come reagente. La scelta di un gruppo di sostanze rispetto ad un altro dipende dal tipo di applicazione che si vuole operare e dall’adattabilità o meno della sostanza al materiale che si vuole rendere ignifugo. Tabella 2.1: composti organobromurati utilizzati come ritardanti di fiamma Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati -9-
  11. 11. Segue Tabella 2.1 …………………………………………………………………………………………… Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 10 -
  12. 12. Segue Tabella 2.1 ………………………………………………………………………………………… Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 11 -
  13. 13. Segue Tabella 2.1 …………………………………………………………………………………………… Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 12 -
  14. 14. I BFR si suddividono secondo il modo in cui vengono incorporati nel polimero in monomeri bromurati, reattivi ed additivi. I reattivi (come il tetrabromobisfenolo A, TBBPA) si legano chimicamente alle plastiche mentre i composti additivi (eteri bifenili polibromurati, PBDE; esabromociclododecano, HBCDD) sono invece semplicemente miscelati nel prodotto. Molti bromofluorometani sono invece stati utilizzati come estintori di fiamma. I polibromobifenili (PBB) infine, sono oggi proibiti. La maggior parte dei BFR sono composti ad elevato grado di bromurazione, queste sostanze sono generalmente poco volatili, hanno bassa solubilità e si muovono quindi poco nell’ambiente; tuttavia si accumulano negli organismi viventi. D’altro canto i composti a più ridotto grado di bromurazione sono invece caratterizzati da un più elevato grado di volatilità, da una maggiore solubilità, pur mantenendo la capacità di accumularsi negli organismi viventi. Questi ultimi hanno quindi un comportamento molto simile a quello osservato per i contaminanti clorurati come diossine e PCB. La pressione di vapore inoltre, è un parametro fisico-chimico molto importante per valutare il comportamento di un composto nell’atmosfera: essa ha una correlazione negativa con il numero di atomi di bromo presenti in un composto. Si ipotizza quindi che i composti a maggior livello di bromurazione siano per lo più presenti sotto forma di particolato, piuttosto che in fase di vapore. Si discute ancora se i deca-BDE possano trasformarsi nell’ambiente (ad esempio per azione fotolitica) in composti a minor livello di bromurazione, poiché essi sono i composti maggiormente utilizzati mentre il BDE-47 e il BDE-99 sono quelli che si riscontrano più frequentemente. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 13 -
  15. 15. 3. EFFETTI SUL METABOLISMO. Negli organismi esposti i fattori che determinano gli effetti sul metabolismo sono correlati alle caratteristiche di bioaccumulo, farmacocinetica e tossicità di un contaminante. Le attuali conoscenze sul metabolismo dei BFR sono limitate a poche classi di composti: PBDE, PBB, TBBPA, HBCDD e BTBPE. Vediamo nel dettaglio le caratteristiche di alcune classi principali di ritardanti di fiamma:  PBDE. Questo gruppo comprende, fra i composti maggiormente utilizzati, i cosiddetti penta-, octa- e decabromodifenil eteri. Quest’ultimo, in particolare, rappresenta l’80% della produzione di PBDE. La maggior parte degli studi effettuati per stabilire i loro effetti tossici ha utilizzato delle miscele, anche se esistono studi che hanno preso in considerazione un composto singolo, senza i problemi di interferenza dei possibili co-contaminanti. Un altro problema consiste nella possibilità che si formino altri composti derivati nel corso dei processi di combustione. In generale, questi composti provocano effetti tossici sugli animali da esperimento. Il Deca-PBDE sembra essere il composto con la dose tossica più bassa. L’effetto più critico del penta-PBDE è quello sullo sviluppo neurocomportamentale e, anche se in misura minore, sul funzionamento degli ormoni tiroidei nella prole. L’octa-PBDE è teratogeno su ratti e conigli, mentre il Deca-PBDE provoca malformazione della tiroide, del fegato e dei reni nell’animale adulto. Il Deca-PBDE non ha evidenziato un comportamento tale da poter essere classificato come cancerogeno per cui lo IARC lo ha posto nel Gruppo 3 (“probabili cancerogeni”). A tutt’oggi non è noto se il quantitativo di PBDE che si riscontra nei tessuti umani sia sufficiente a causare effetti tossici, anche se la dose minima che causa effetti nell’animale è superiore a quella che l’uomo può assumere con la dieta. Ancora da valutare è infine la possibilità che i PBDE siano degradati ad altri composti a minore contenuto di bromo o ad altri composti bromurati con una maggiore tossicità rispetto al composto di partenza. In generale, comunque, la tossicità dei PBDE non sembra essere elevata. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 14 -
  16. 16.  HBCD. L’esabromocicloesano è un ritardante di fiamma usato nei polimeri e nell’industria tessile. L’applicazione principale è il polistirene. L’HBCD viene ben assorbito nel tratto gastrointestinale e per questo motivo si può ipotizzare che la principale via di esposizione sia l’alimentazione. Dopo somministrazione orale questo composto si ritrova in diversi organi, accumulandosi nel tessuto adiposo. Molti metaboliti sono ancora da identificare. Mancano ancora molti studi per poter effettuare una corretta valutazione del rischio; dai dati ottenuti nell’animale si evince comunque che il fegato è il bersaglio principale. Anche la tiroide sembra essere sensibile. I test di mutagenesi sono negativi. I test sui topi hanno infine evidenziato alcuni effetti sul comportamento.  PBB. Teoricamente i PBB dovrebbero presentare gli stessi effetti della loro controparte clorurata: i PCB. Di conseguenza i PBB planari dovrebbero essere i più tossici perché si legano al recettore per gli idrocarburi arilici. In effetti il 3,3’,4,4’,5,5’-esabromobifenile è planare ed è il composto più tossico fra quelli che appartengono a questa categoria. In generale però l’abbondanza nell’ambiente di queste sostanze è minore di quella dei PCB. Gli studi epidemiologici riguardo agli effetti sull’uomo di questi composti si riferiscono a due incidenti: il caso di contaminazione accidentale dei mangimi avvenuto nel Michigan nel 1973 cui conseguì l’esposizione della popolazione tramite ingestione di carne e latte contaminati, esposizione che venne successivamente associata allo sviluppo di pubertà precoce nelle bambine che all’epoca dell’incidente erano state allattate al seno) e quello del Wisconsin dove l’incidenza dei sintomi, perlopiù a livello neurologico e scheletro-muscolare, fu nettamente superiore. In nessuno dei due casi fu possibile una correlazione fra la concentrazione plasmatica e/o nel tessuto adiposo e i sintomi sviluppati. Riassumendo, la preoccupazione principale nei confronti di questi composti scaturisce dal fatto che molte lacune nella caratterizzazione del rischio di queste sostanze devono ancora essere colmate, anche se finora questi composti non hanno evidenziato elevati gradi di esposizione e di tossicità. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 15 -
  17. 17. Recentemente è sempre più temuto l’impatto ambientale di queste sostanze, soprattutto dopo che si è rivelata la presenza di BPDE e TBBPA nel latte materno. La preoccupazione deriva inoltre dal fatto che queste sostanze, oltre a disturbare il corretto funzionamento degli ormoni, possano avere altri effetti simili a quelli delle diossine,. Inoltre, uno dei fenomeni che desta particolare preoccupazione è la loro possibile termodegradazione a prodotti quali polibromodibenzo-p-diossine e polibromodibenzofurani, giudicati dall’OMS come altrettanto tossici e persistenti delle diossine tradizionali. Nei tessuti umani i composti riscontrati più frequentemente sono il BDE-47 (più di tutti), il BDE-99, il BDE-100, il BDE-153, il BDE-154 e il BDE-183. I BFR sono in grado di disturbare il meccanismo degli ormoni tiroidei, il BDE in particolare, condivide le potenzialità di molti composti organoalogenati che provocano nel topo una riduzione della concentrazione di ormone tiroideo (T4) nel siero. Il meccanismo d’azione coinvolge tre livelli di interazione: a) funzione e regolazione della ghiandola tiroidea; b) metabolismo dell’ormone tiroideo; c) meccanismi di trasporto. Limitate sono invece le evidenze di un’azione diretta sulla ghiandola tiroidea, anche se i topi esposti cronicamente al Deca-BDE hanno sviluppato iperplasia e tumori della tiroide, a livello metabolico gli organoalogenati potrebbero agire sulla sulforilazione, deiodinazione e glucuronidazione degli ormoni tiroidei. Nell’uomo l’esposizione occupazionale provoca ipotiroidismo primario. Il TBBPA ha mostrato di inibire ad esempio la sulforilazione dell’ormone tiroideo alle stesse concentrazioni dei composti organoclorurati. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 16 -
  18. 18. Molti studi hanno anche dimostrato la capacità dei BFR (tra cui il DE-71, il DE-79 e il BDE-47) di indurre la glucuronidasi epatica. Anche il trasporto dell’ormone tiroideo può essere influenzato dai BFR, il metabolita idrossilato del BDE-47 (ritrovato nel plasma umano) lega la proteina transtiretina (TTR) responsabile del trasporto dell’ormone T4 dalla madre al feto e attraverso la barriera emato-encefalica, il legame dei metaboliti organoalogenati alla proteina TTR potrebbe così facilitarne il trasporto nel feto dove possono così interagire con lo sviluppo cerebrale, portando anche a successive alterazioni comportamentali. In studi in vivo su roditori da laboratorio sono stati registrati effetti sulla tiroide (riduzione di dimensioni, modificazioni istologiche, alterazioni dei livelli ematici di tiroxina) nell’adulto e nelle nidiate trattate in utero, effetti neurocomportamentali e alterazioni del timo in vivo su roditori da laboratorio trattati in utero. Carey, Tagliaferro e Small, hanno dimostrato, attraverso un esperimento sui topi, che i PBDE perturbano il sistema ormonale causando, tra l’altro, una grave alterazione dei due ormoni antagonisti, insulina-glucagone, che regolano le scorte di energia, il rischio in particolare, consisterebbe nel fatto che l'esposizione ai ritardanti di fiamma bromurati rende le cellule adipose meno sensibili all'insulina. Cl Br Cl H3C Br O Br O Cl O Cl Br Cl Br Br Cl 2,2',4,4',6-pentabromodiphenylether (PBDE-100) 2,2',4,4',5,5'-hexachlorobiphenyl (PCB-153) Br Br 2-(2',4'-dibromophenoxy)-4,6-dibromoanisol (methoxy-PBDE) Br I Br O I Br O O Br Br HO HO I I OH Br Br Br Br Br Br H2N Thyroxine (T4) O 4-(2',4',6'-tribromophenoxy)-2,6-dibromophenol (hydroxy-PBDE) 2,3,4,7,8-pentabromodibenzofuran (PBDF) Fig. 3.1: Similitudini strutturali tra PBDEs e i loro metaboliti derivati ambientali rispetto alla Tiroxina (T4) ed i PCBs. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 17 -
  19. 19. Il dipartimento di zoofisiologia dell’Università di Gotemborg ha provato gli effetti letali dei ritardanti di fiamma (HBCDD e TBBPA) attraverso lo screening di biomarkers specifici in trote da fiume (Oncorhynchus mykiss) esposte a tali sostanze - lo studio ha investigato le attività di enzimi epatici detossificanti e antiossidanti e l’indice somatico del fegato (LSI). Durante l’esperimento con TBBPA, ai pesci sono stati iniettati diverse dosi di sostanza diluita in olio di cocco e il tempo di osservazione ha avuto una durata di 1,4,14 e 28 giorni. I biomarkers presi in considerazione hanno incluso il CYP1A, il GST, l’uridina difosfato glucoronisil transferasi UGT, GR, catalasi e glutatione perossidasi. L’attività Erod (misurato come ethoxyresorufin- O- deethylase) è stata significativamente inibita dopo 4 giorni alle dosi di 100 e 500 mg/kg. L’attività di Gr decresce dopo 1 giorno a 100 mg/Kg, ma è aumentata significativamente dopo 4, 14 e 28 giorni con la stessa dose suggerendo un possibile ruolo del TBBPA nell’indurre stress ossidativo. (Ronisz et al., 2002). Il Tetrabromo bisfenolo A ad alte concentrazioni (100 mM) causa citotossicità, mentre a più basse concentrazioni (5- 10 mM) l’inibizione di specifiche reazioni mediate del citocromo P450. Effetti citotossici sono stati riscontrati in epatociti isolati di ratto ed è stata rilevata una inibizione del consumo di ossigeno delle cellule. Come si è detto, a più basse concentrazioni si inibisce prevalentemente il citocromo P450 2C9 e l’enzima ortologico del ratto con un apparente Ki di 3 mM., ad una concentrazione di circa 1 mM il Tetrabromo bisfenolo-A influenza, invece, il sistema immunitario nelle cellule di milza. Alcuni BFR possono infine legare e attivare i recettori per gli estrogeni, anche se gli studi al riguardo sono ancora limitati. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 18 -
  20. 20. 3.1. Effetti metabolici dei composti derivati - Dibenzo-p-diossine e Dibenzofurani polibromurati. Il rapido incremento nell’utilizzo dei composti ritardanti di fiamma è stato accompagnato da una crescente preoccupazione per le diossine bromurate (dibenzo-pdiossine polibromurate, PBDD e dibenzofurani polibromurati, PBDF) che possono essere presenti in alcune miscele commerciali oppure derivare dalla combustione di prodotti contenenti BFR. La formazione di questi composti è possibile in momenti diversi del ciclo di vita dei materiali contenenti antifiamma a base di bromo: in fase di produzione, in uno scenario incidentale quale può essere un incendio, oppure in fase di termodistruzione a fine ciclo dei materiali. Non a caso, particolarmente studiati sono stati i difenileteri bromurati, in quanto la degradazione di questi materiali, intorno ai 600°C in ambiente ossidante, porta alla formazione di polibromodibenzodiossine e polibromodibenzofurani (vedi figura), con rese superiori al 10%. Fig. 3.2: dibenzodiossine e furani bromurati Pur essendo la temperatura superiore a quella di produzione ed inferiore a quella tipica di un incendio, rimane inalterata la pericolosità dell’impiego di questi materiali. Composti quali le dibenzo-p-diossine bromurate (PBDD) e i dibenzofurani (DF) non sono presenti naturalmente ma si formano per reazione fotochimica o termica da precursori che sono soprattutto BFR. Sono dunque necessari studi di approfondimento anche sugli effetti di questi composti derivati per i quali ancora non è possibile una corretta valutazione del rischio e delle conseguenze ecologiche. É inoltre necessario approfondire il fenomeno di produzione di PBDD e DF durante i processi di incenerimento: queste sostanze sono infatti state ritrovate nei gas e nei liquidi effluenti Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 19 -
  21. 21. oltre che nelle ceneri. Scarse sono anche le informazioni sulla distribuzione e sulla degradazione nell’ambiente di queste diossine. É noto comunque che queste sostanze sono meno mobili della controparte clorurata, oltre a decomporsi più rapidamente per via fotochimica. Le diossine polibromurate sono meno persistenti nell’ambiente rispetto a quelle clorurate (nonostante il loro maggior grado di lipofilicità) probabilmente a causa della loro maggiore sensibilità alla fotodegradazione dovuta alla minore forza del legame del carbonio con il bromo rispetto a quello con il cloro. Gli effetti di questi composti sono sostanzialmente paragonabili a quelli delle classiche diossine policlorurate: teratogenesi, cancerogenesi, disturbo sulla riproduzione, immunotossicità, cloracne, ecc. Ciononostante queste sostanze hanno una tossicità molto minore rispetto al TCDD, probabilmente a causa di una loro diversa capacità di legame al recettore arilico. Ricerche specifiche sui danni causati all’uomo delle diossine bromurate non sono ancora disponibili. Studi condotti su ratti hanno individuato danni a carico dell’intestino e del fegato. Alcuni lavori di ricerca [24] hanno definito i valori di tossicità equivalente (TEF) tra le diossine bromurate, bromo-clorurate e la diossine clorurate (tabella 3.1). Tabella 3.1: Fattori di tossicità equivalente (TEF) per alcune diossine e furani bromurati e misti, calcolate a partire da dati sperimentali sulla mortalità nelle prime fasi del ciclo di vita delle trote iridee. Il fatto che comunque essi derivino dai BFR che sono sempre più utilizzati e che, seppur in misura minore, essi agiscano con gli stessi meccanismi delle diossine clorurate, impone comunque un certo grado di cautela. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 20 -
  22. 22. 4. FONTI DI BFR I ritardanti di fiamma sono composti chimici contenenti principalmente bromo. Tale elemento chimico, identificato per la prima volta nel 1826 dal chimico francese Antoine Jerome Balard (1802-1876), è facilmente rintracciabile in natura, principalmente nelle acque marine, laghi salati e nella crosta terrestre. Le più grandi aree di produzione di bromuri nel mondo sono il Mar Morto in Israele e Giordania, le aree ricche di acque salmastre degli Stati Uniti d’America e della Cina, le acque dell’oceano in Giappone, Francia e Gran Bretagna. Ogni anno sono prodotte 470.000 tonnellate di bromo, che giunge sul mercato per gli usi più disparati. Le sostanze derivate dal bromo, infatti, sono utilizzate: • nel trattamento di purificazione delle acque (pulizia delle piscine); • in agricoltura, sottoforma di pesticidi; • nell’industria automobilistica, per le batterie elettriche; • in farmacia, per la produzione di analgesici e sedativi; • in fotografia, per la produzione di emulsioni per pellicola. L’utilizzo più diffuso dei bromuri lo si ha, comunque, nell’ambito della sicurezza contro gli incendi, costituendo essi la base della famiglia di sostanze dei “ritardanti di fiamma”, La fonte più importante di BFR sono le industrie che producono plastiche cui vengono addizionati questi composti, oltre ad altre fonti possibili come ospedali, inceneritori, impianti di riciclaggio delle plastiche derivate da apparecchi elettrici. Molti apparecchi elettrici come computer e televisori, contengono diversi ritardanti di fiamma usati come componenti di materie plastiche, tessuti, circuiti elettrici e altri materiali ignifughi per rallentare la diffusione delle fiamme in caso di incendio o, in alcuni casi, per sopprimere il processo di combustione. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 21 -
  23. 23. Essi interferiscono con la combustione potendo agire in uno o più dei diversi stadi del processo, che sono: surriscaldamento, decomposizione, diffusione delle fiamme. 5. VIE DI ESPOSIZIONE Questi composti sono contaminanti ubiquitari indoor e outdoor, sono stati rilevati fin nelle più remote regioni dell’Artico, ma soprattutto nella polvere domestica e degli uffici, nei sedimenti di laghi e fiumi, negli scarichi fognari e negli alimenti incluso il pesce catturato da pesca sportiva. Il comportamento nell’ambiente dei BFR varia secondo le caratteristiche chimiche ed è quindi piuttosto eterogeneo. Una delle principali vie di esposizione è sicuramente la dieta (soprattutto pesce ad alto contenuto lipidico): il consumo di pesce è stato direttamente correlato con il quantitativo di PBDE nel latte materno. 5.1.Esposizione ambientale. Anche il rilascio di PBDE dagli oggetti di consumo è una fonte di esposizione ambientale. indoor la Nell’ambiente polvere può facilmente contenere i ritardanti Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 22 -
  24. 24. di fiamma rilasciati da tappeti, mobili, casalinghi ecc., i luoghi di lavoro che contengono molto materiale elettronico, compresi i comuni “uffici” possono essere altamente contaminati. É stato stimato che la media giornaliera di esposizione al PBDE nell’uomo, negli USA, è di 123 ng/persona (32,9 attraverso la sola via respiratoria). La presenza di queste sostanze negli ambienti chiusi costituisce un rischio per l’esposizione, mentre l’esposizione per via dermica sembra meno verosimile. La concentrazione diBDE-47 (il composto dominante nei soggetti non esposti per lavoro) è aumentato nella popolazione europea dai primi anni ’70 fino alla metà degli anni ’90 e ci si domanda per quanto tempo potranno ancora crescere in futuro. In Europa questo trend varia da regione a regione. Negli U.S.A. si è assistito negli ultimi anni ad un sensibile aumento di casi di ipertiroidismo nei gatti domestici mentre nel passato solo l’uomo e il cane erano gli unici mammiferi in cui fosse nota un’elevata incidenza di questa patologia. L’epidemia di ipetiroidismo felino è iniziata circa 30 anni fa, quando sono stati introdotti i PBDE come ignifughi per l’ambiente domestico, la malattia è stata dapprima descritta negli USA, ma poi anche in Canada, Australia e molte parti d’Europa. Secondo uno studio pubblicato su Environmental Science & Technology, rivista della American Chemical Society, l’ipertiroidismo felino potrebbe essere legato all’esposizione ambientale alla polvere contenente i ritardanti di fiamma presenti in tappeti, mobili, casalinghi e alimenti per animali. Gli autori riportano il riscontro di livelli ematici elevati di difeniletere polibromurato (PBDE) nei gatti affetti da ipertiroidismo. L’analisi è stata condotta su 23 gatti di proprietà, 11 dei quali con ipertiroidismo felino (FH) e che presentavano livelli di PBDE tre volte superiori a quelli dei gatti non ipertiroidei. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 23 -
  25. 25. Studi precedenti hanno indicato la tossicità epatica e neurologica dei PBDE negli animali. Lo studio attuale ha inizialmente ipotizzato che il contatto prolungato con alcune schiume poliuretaniche e componenti di imbottiture, mobili e materassi potessero esporre a un maggior rischio di FH. Inoltre, lo studio ha ipotizzato che la dieta fosse un altro fattore di rischio di FH e ha analizzato il contenuto in PBDE di diverse marche di alimenti per gatti. Le analisi hanno evidenziato che il contenuto in PBDE di alcune varietà di petfood in scatola al gusto di pesce era maggiore rispetto agli alimenti secchi o umidi non al pesce. Lo studio ha stimato che la dieta basata su alimenti umidi può contenere livelli di PBDE 12 volte superiori ai cibi secchi. Il contenuto in PBDE degli alimenti per animali non è regolamentato. Secondo questo studio, il rischio di ipertiroidismo felino potrebbe essere maggiore in America, dove l’uomo presenta i maggiori livelli di contaminazione da PBDE al mondo. Il legame tra ipertoroidismo felino e concentrazione ematica elevata di PBDE necessita di ulteriori conferme. Studi simili sono in corso anche in medicina umana. La scrupolosa attività di toelettatura personale tipica dei gatti li espone all’ingestione di grosse quantità di polvere che si deposita sul pelo, il gatto è stato quindi indicato come potenziale “animale sentinella” per le contaminazioni ambientali domestiche. Ma, per similitudini comportamentali - gattonare, portare tutto alla bocca, maggior contatto col suolo - anche i bambini possono aumentare le occasioni d’esposizione nell’ambiente domestico. 5.2.Esposizione occupazionale. I livelli di PBDE nei lavoratori esposti risultano ovviamente superiori a quelli riscontrati nella popolazione generale (diversi anche di un ordine di grandezza), Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 24 -
  26. 26. particolarmente esposti a queste sostanze sono i lavoratori impiegati nel settore dei computer e delle gomme. Anche i lavoratori coinvolti nello smaltimento dei computer sono particolarmente a rischio, gli impianti dove vengono riciclati i componenti elettronici sono infatti ricchi di BDE-183, BDE-209 e, in misura minore, di BDE-47, BDE-153 e BDE-154. Anche i composti TBBPA, TBBPE e BB-209 sono stati spesso ritrovati in misura considerevole, anche nel siero dei lavoratori esposti. Un’importante via di esposizione è rappresentata dall’inalazione delle polveri che si originano dai materiali elettronici e che vengono mobilitate dall’intervento dell’uomo. 5.3.La via alimentare Nel 1973 in Michigan per un errore, queste sostanze finirono nel mangime di numerosi bovini causando una contaminazione diffusa. I soggetti che furono esposti a questa contaminazione presentano a tutt’oggi dei livelli significativi di questa sostanza nel loro sangue poiché l’emivita dei PBB è di circa 29 anni. Sin dal 2001 alcune segnalazioni di cronaca, di stampa e televisiva, hanno posto l’attenzione su casi di pesce contaminato da ritardanti di fiamma nei fiumi della Virginia. La rivista Environmental Science & Technology ha indicato la presenza di alte concentrazioni di sostanze contenenti da 4 a 6 atomi di bromuro, anche in siti dall’aspetto incontaminato o comunque lontani da poli industriali. Gli studi preliminari, seguiti all’allarmante scoperta, hanno portato i ricercatori a determinare concentrazioni di tali sostanze anche nell’uomo. L'organizzazione «Environmental Working Group» ha condotto una ricerca negli US sulla presenza di sostanze tossiche nel sangue materno; secondo i dati emersi, il 100 per cento delle donne esaminate presenta livelli preoccupanti di contaminazione di polibromodifenileteri (PBDE); un'analoga ricerca è stata condotta dall'università del Texas con i medesimi risultati. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 25 -
  27. 27. L’università di Uppsala, in Svezia, ha incentrato le ricerche sulle aberrazioni permanenti nel comportamento di animali esposti a bromuri e anche se tali risultati hanno portato a prevedibili allarmismi, gli scienziati assicurano che le percentuali di sostanza, rilevate nell’uomo, sono ancora molto basse per poter provocare casi di anomalie; ciò non toglie che lo studio e il monitoraggio attento sull’impiego di tali sostanze deve continuare a compiersi (Raloff, 2001). Da un rapporto del WWF del 2006 che riporta i risultati dell’analisi su campioni di cibo europei, sono stati trovati RFB in 19 dei 26 campioni analizzati – soprattutto in carne, formaggi e pesce – e in cibi come pane nero, burro e miele. In contrasto con altri studi, le concentrazioni più alte non sono state rilevate nel pesce, ma nella carne e in alcuni formaggi - il livello più alto di PBDE totali è stato rinvenuto nel manzo macinato, seguito dal formaggio cheddar scozzese. I PBDE sono stati, inoltre, trovati nel tonno e nelle aringhe marinate, ma non nel salmone affumicato. Lo studio di 20 campioni aggregati di tessuto muscolare proveniente da anguille (Anguilla anguilla), catturate nei fiumi e laghi di 10 paesi dell’Europa durante l’estate del 2005, ha dimostrato la presenza diffusa di alcuni ritardanti di fiamma bromurati (inclusi tetra- e pentabromodifeniletere, PBDE, e l’esabromociclododecano, HBCD) in questa specie. I risultati hanno, inoltre, mostrato che i PCB rimangono una componente significativa di contaminazione in molti corpi d’acqua (Santillo, D., Johnston, P., Labunska, I. & Brigden, K. - 2005) Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 26 -
  28. 28. 6. DATI SULL'EFFETTIVO RILEVAMENTO NELL'AMBIENTE E NEGLI ALIMENTI Si riportano di seguito alcuni dati sulla contaminazione di questi composti ottenuti da studi internazionali. Tab. 6.1: Contaminazione media dei congeneri Difenil Etere Brominato (BDE) per categoria di alimento Dietary intake of brominated diphenyl ether congeners by the Dutch population -2005 - Anika de Mul, Renata de WinterSorkina1, Polly E. Boon, Gerda van Donkersgoed, Martine I. Bakker1, Jacob D. van Klaveren Tab. 6.2: Contaminazione media dei congeneri Difenil Etere Brominato (BDE) in prodotti della pesca. Dietary intake of brominated diphenyl ether congeners by the Dutch population -2005 - Anika de Mul, Renata de Winter-Sorkina1, Polly E. Boon, Gerda van Donkersgoed, Martine I. Bakker1, Jacob D. van Klaveren Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 27 -
  29. 29. Fig. 6.1: Concentrazione di PBDEs nella frazione lipidica di trota dle Lago Ontario (1978 - 1998) Luross e altri - 2000. Fig. 6.2: Concentrazione di PBDEs in storioni Canadesi (1982 – 1997) - Stern e Ikonomou (2000) Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 28 -
  30. 30. 0.7 0.6 Snake Island Lake Ontario 0.5 0.4 mg/g fresh wt 0.3 p<0.0001 t2=3.72 y 0.2 0.1 0 1980 1.6 1985 1990 1995 2000 Gull Island Lake Michigan 1.2 0.8 p<0.0001 t2=2.97 y mg/g fresh wt 0.4 0 1980 0.8 1985 1990 1995 2000 1990 1995 2000 Ch. Shelter Island Lake Huron 0.6 mg/g fresh wt 0.4 p<0.000 t2=4.95 y 0.2 0 1980 1985 Fig. 6.3: Concentrazione di PBDEs nelle uova di gabbiano Lago Ontario - Lago Michigan - Lago Huron (1980 - 2000) - Norstrom et al. (2002) Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 29 -
  31. 31. 100 Each point represents ~10 people (Sum 7 PBDE Congeners in Serum) 80 ng/g lipid Each point represents ~200 people 60 40 20 0 1982 1987 1992 1997 2002 Fig. 6.4: Incremento di PBDEs nel siero ematico dei residenti USA (1982 -2002) - Sjodin et al. (2003) PBDE-47, ng/g lipids 35 California (adipose) Sweden (serum) Germany (whole blood) Canada (milk) Finland (milk) Japan (milk) Sweden (milk) 30 25 20 15 10 5 0 1981 1983 1985 1987 1990 1992 1994 1996 1998 2000 Fig. 6.5: Livelli di PBDE riscontrati in prelievi e tessuti umani di diverse nazioni. Lipid-normalized PBDE-47 (tetra) in Human Tissues -data from She et al. (2002) Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 30 -
  32. 32. .042 Distribution of PBDE Levels in Serum (N=62) .031 PROBABILITY 50th percentile = 65 ng/g lipid .021 95th percentile = 282 ng/g lipid .010 .000 2 103 204 305 406 ng/g lipid .047 Distribution of PBDE Levels in Breastmilk (N=67) .036 PROBABILITY 50th percentile = 70 ng/g lipid .024 95th percentile = 319 ng/g lipid .012 .000 121 2 239 357 ng/g lipid 475 ng/g lipid Fig. 6.6: Livelli di PBDE in donne U.S.A. - Data from Petreas et al., 2003; Mazdai et al., 2003; Schecter et al., 2003; EWG, 2003. 7. MISURE DI PROTEZIONE Il rapido sviluppo del settore informatico e delle telecomunicazioni, ha indotto un notevole incremento di produzione di materiale elettronico ed in particolare di circuiti stampati, componente comune a tutte queste apparecchiature. I ritardanti di fiamma più diffusi per questi materiali, in particolare per l’utilizzo come supporto a circuiti stampati, sono quelli bromurati, di questi, alcuni quali i Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 31 -
  33. 33. polibromurati bifenilici e i polibromurati di difeniletere, sono stati del tutto vietati con la direttiva 2002/95/EC del parlamento europeo. I rifiuti da apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE o WEEE, Wastes Electrical and Electronic Equipment), crescono ad un ritmo compreso tra il 3 ed il 6%, rendendo palese il problema della loro gestione ed indirizzandola verso una massimizzazione del loro riutilizzo a fine ciclo vita. La Direttiva 2002/96/EC del parlamento europeo norma questo aspetto, limitando la quantità di rifiuto proveniente da apparecchiature elettroniche da dismettere in discarica, con l’obbiettivo di riciclare il 65% in peso del rifiuto entro il 2007. In particolare, il riutilizzo delle schede elettroniche consiste nel recupero dei metalli in esse contenute, mentre il supporto è in genere soggetto a termodistruzione. Lo smaltimento ad alta temperatura di WEEE comporta la produzione di sostanze altamente pericolose, la cui presenza, effettiva o potenziale, è regolata dalla direttiva “Seveso II” (96/82/EC) del parlamento europeo, recepita dalla legge italiana con D.Lgs.344/99. I criteri di applicazione della direttiva sono basati sull’inventario di impianto nel quale siano cumulate le quantità di sostanze pericolose presenti, rapportate al valore limite imposto. La dicitura “presenza”, è esplicitata dall’articolo 2 della direttiva, il quale specifica che per presenza di sostanze pericolose debba intendersi sia la loro effettiva presenza, sia che tali sostanze “…si reputa possano essere generate in caso di perdita di controllo di un processo chimico industriale…”. L’allegato II della Direttiva 2002/96/EC dispone che le componenti delle apparecchiature che contengono ritardanti di fiamma bromurati, siano comunque trattate separatamente, è evidente quindi la potenziale pericolosità associata ai processi di produzione e smaltimento di questi materiali. Gli sviluppi normativi appena citati, hanno indotto la ricerca e l’industria verso nuovi ritardanti di fiamma non bromurati (halogen-free), in grado di soddisfare le esigenze Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 32 -
  34. 34. di sicurezza, legate alla protezione dal fuoco e alla salvaguardia della salute dai rischi derivanti dai prodotti di emissione dovuti alla degradazione termica. Tra i composti che riscuotono un certo interesse in questa prospettiva sono quelli a base di fosforo, alcuni di essi sono stati esaminati in questa tesi al fine di caratterizzarne la stabilità termica ed i prodotti di emissione potenzialmente pericolosi. Obiettivo principale dei due provvedimenti è quello di tutelare l´ambiente e la salute umana, limitando l´utilizzo di sostanze pericolose nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche e migliorando il sistema di smaltimento dei rifiuti derivanti da tali prodotti. Le nuove norme interessano un gran numero di prodotti (v. per dettagli l´allegato IB alla direttiva 2002/96), quali piccoli e grandi elettrodomestici, apparecchiature informatiche, apparecchiature di consumo (radio, TV, hi-fi, ecc.), strumenti per l´illuminazione, attrezzi elettrici (macchine per cucire, trapani, ecc.), giocattoli (videogiochi, trenini elettrici, ecc.), dispositivi medicali, strumenti di monitoraggio e controllo, distributori automatici. 8. ASPETTI LEGISLATIVI Per dare una risposta efficace al problema, i governi di tutto il mondo stanno varando nuove normative che impongono precisi limiti alla presenza di sostanze pericolose nelle apparecchiature elettroniche e definiscono le modalità di smaltimento e riciclaggio di quelle giunte al termine del proprio ciclo di vita. L'Unione Europea è tra i promotori di questa campagna legislativa e nel 2002 ha varato la direttiva RoHS (Restriction on the Use of Certain Hazardous Substances). che fissa i livelli massimi consentiti per sei sostanze utilizzate nei prodotti elettronici, vale a dire piombo, cadmio, mercurio, cromo esavalente nonché PBB e PBDE. La direttiva WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment), entrata in vigore nell'agosto 2005, ha l’obiettivo di ridurre la quantità di apparecchiature elettriche ed Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 33 -
  35. 35. elettroniche gettate nelle discariche, assegnando la responsabilità del riciclaggio al produttore e incoraggiandolo a riutilizzare i componenti. La direttiva WEEE definisce 10 categorie di apparecchiature destinate agli utenti finali e fornisce le linee guida per raggiungere gli obiettivi di riciclaggio. Oltre alle norme RoHS e WEEE, esistono altri regolamenti ambientali emergenti come le direttive UE EuP (Energy-using Products) e REACH (Registration, Evaluation and Authorization of Chemicals). L'Estremo Oriente non è da meno con la normativa RoHS emanata dalla Cina mentre altre leggi sono attese da Taiwan, Giappone e Corea del Sud e avranno ricadute sui produttori di apparecchiature elettroniche e sui loro clienti. La California ha adottato una legislazione simile che è entrata in vigore il 1° gennaio 2007. La legge della California utilizza la direttiva RoHS dell'Unione Europea come linea guida. In Italia le seguenti disposizioni dominano la materia: 1. Direttiva 2003/11/CE: l’allegato prescrive che i derivati penta - e octabromurati del difenil etere non possono essere immessi sul mercato o utilizzati come sostanza o come componenti di sostanze o di preparati in concentrazioni superiori allo 0,1% in massa. Inoltre non possono essere immessi sul mercato articoli contenenti tali sostanze, o parti nelle quali se ne fa uso in funzione di ritardanti di fiamma, in concentrazioni superiori allo 0,1% in massa. 2. Decreto legislativo 25 luglio 2005 n.151 (Direttiva RoHS): a decorrere dal 1° luglio 2006, è vietato immettere sul mercato apparecchiature elettriche ed elettroniche nuove, nonché sorgenti luminose ad incandescenza, contenenti piombo, cadmio, mercurio, cromo esavalente, bifenili polibromurati od etere di difenile polibromurato. Tale divieto non sarà applicato al reimpiego dei prodotti immessi sul mercato anteriormente Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 34 -
  36. 36. alla data indicata, ai pezzi di ricambio per la riparazione delle apparecchiature già prodotte né, infine, ad un gruppo di prodotti per i quali, allo stato attuale delle conoscenze tecnico scientifiche, non è possibile la sostituzione con altri materiali. 3. Direttiva 2002/96 sui rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) Sono fissate una serie di norme volte a migliorare il sistema di smaltimento, recupero e reimpiego dei rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE). Gli Stati membri dovranno incoraggiare la produzione di apparecchi che tengano in considerazione e facilitino il reimpiego e il riciclaggio dei rifiuti. Inoltre, dovranno adottare misure atte a consentire una raccolta separata dei rifiuti delle apparecchiature elettriche. In particolare (entro il 13 agosto 2005), dovranno essere predisposti in ambito nazionale centri di raccolta, accessibili facilmente, che permettano al consumatore e al distributore la restituzione gratuita dei prodotti obsoleti o fuori uso. Dovranno poi essere predisposti sistemi di trattamento e recupero dei rifiuti, in modo da consentire a strutture autorizzate a tale scopo di poter smontare gli apparecchi e ricavarne pezzi riutilizzabili. Sistemi di raccolta e recupero dovranno essere istituiti anche presso i produttori. In tal senso, la direttiva stabilisce una serie di obiettivi - da raggiungere entro la fine del 2006 - relativi alle percentuali di materiali recuperabili. I costi di smaltimento saranno a carico dei produttori: ciascun produttore sarà responsabile della raccolta e dello smaltimento dei suoi prodotti, dovrà quindi fornire una garanzia finanziaria al momento della commercializzazione di un nuovo prodotto (al fine di garantire che i costi di smaltimento siano coperti). Sono tuttavia previsti dei sistemi di finanziamento collettivo, cui potranno contribuire tutti i produttori proporzionalmente. Infine, sarà obbligatorio per i produttori fornire ai consumatori finali una serie di informazioni in merito al recupero e alla raccolta separata dei rifiuti derivati dagli apparecchi elettronici. Le due direttive sono state recepite nell’ordinamento italiano con Decreto Legislativo 25 Luglio 2005 n. 151 (pubblicato sul S.O. n. 135 alla Gazzetta Ufficiale n. 175 del 29 luglio 2005). 4. Regolamento REACH - Riconoscendo la necessità di controlli più efficaci delle sostanze chimiche, l’Unione Europea ha emanato il Regolamento REACH, un sistema integrato unico di registrazione, di valutazione e di autorizzazione delle sostanze chimiche entrato in vigore il 1 giugno 2007. La normativa precedente classificava le sostanze chimiche in due categorie: quelle "esistenti”, immesse sul mercato prima del 1981 e quelle nuove (immesse dopo il 1981). Mentre per le “nuove” è necessario che Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 35 -
  37. 37. vengano effettuati alcuni test tossicologici prima della loro immissione sul mercato, per le ”esistenti” tali informazioni non erano richieste. Il nuovo sistema REACH non distingue più le sostanze "nuove" e quelle già esistenti ma, per assicurare la sicurezza dei prodotti, prevede 3 passaggi fondamentali per consentirne la commercializzazione: la registrazione della sostanza, la valutazione e l'autorizzazione. 9. CONCLUSIONI. La vasta distribuzione nell’ambiente dei BFR, unita alla loro comparsa nei tessuti umani e animali e alla loro tossicità rappresentano nell’insieme un problema emergente, anche e soprattutto alla luce delle scarse conoscenze sui loro effetti e sul loro destino nell’ambiente. A causa dell’ampio spettro di patologie correlabili con l’esposizione ad EDC che colpiscono la qualità della vita umana e che coinvolgono non solo la salute degli individui, ma anche quella della loro progenie, la Commissione Europea ed altri organismi internazionali (OECD, WHO, EPA) predisposti al controllo della salute e della sicurezza pubblica, hanno indicato come priorità di ricerca l’incremento delle conoscenze sugli EDC. Il numero delle pubblicazioni scientifiche sull’argomento è comunque in continua crescita, segno che questo problema ha catturato l’attenzione della comunità scientifica internazionale. Desta poi particolare preoccupazione la formazione di diossine polibromurate e di furani (ad esempio durante i processi che richiedono elevate temperature) oltre che dei loro metabolici idrossilati ancora più pericolosi della diossina da cui derivano. É auspicabile che con l’entrata in vigore del REACH a livello europeo e delle analoghe normative extracomunitarie, siano messe al bando tutte le sostanze chimiche persistenti, bioaccumulabili e con proprietà di distruttori endocrini e, ove possibile si sostituiscano le sostanze chimiche pericolose con alternative più sicure. Si ritiene infine di fondamentale importanza curare il versante informativo per consentire ai consumatori di conoscere con facilità quali sostanze chimiche sono presenti nei prodotti di uso quotidiano. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 36 -
  38. 38. BIBLIOGRAFIA 1. “Elevated PBDE Levels in Pet Cats: Sentinels for Humans?” Janice A. Dye, Marta Venier, Lingyan Zhu, Cynthia R. Ward, Ronald A. Hites, and Linda S. Birnbaum. Environ. Sci. Technol., 41 (18), 6350 -6356, 2007. 2. Bromine Science and Environmental Forum, An Introduction to Brominated Flame Retardants, BSEF, ottobre 2000 3. de Wit CA, Brominated Flame Retardants, Swedish Environmental Protection Agency, 2000 4. FLEMMING A. SIMONSEN, MØLLER LISE M., MADSEN T, STAVNSBJERG M, Brominated flame retardants: Toxicity and ecotoxicity, Danish Environmental Protection Agency, 2000 5. RALOFF J, Banned pollutant’s legacy: Lower Iqs, ScienceNewsonline, September 1996 6. RALOFF J, Fire Retardant Catfish?, ScienceNewsonline, December 2001 7. SANTILLO D, JOHNSTON P, BRIGDEN K, resenza di ritardanti di fiamma organobromurati e composti organostannici nelle polveri di edifici del parlamento di 8 paesi europei, Greenpeace Research Laboratories, Marzo 2001 8. TROITZSCH DR. JÜRGEN H., Overview of Flame Retardants Fire and Fire Safety, Chemistry Today, Volume 16, January / February 1998 9. WAHLBERG C, Brominated Flame Retardants in sewage sludge – the Swedish experience, Stockholm Vatten, 2001 10. GARBER E.A.E., LARSEN G.L., HAKK H., BERGMAN A, Frog Embryo Teratogenic Assay: Xenopus (Fetax) analysis of the biological activity of tetrabromobisphenol A (TBBPA), U.S. Dept of Agriculture/Dpt. Of Environmental Chemistry, 2002 11. BOECKER R.H., SCHWIND B., V. KRAUS, PULLEN S, TIEGS G ,Cellular disturbances caused by various brominated flame retardants, Institute for Experimental and Clinical Pharmacology and Toxixology, Erlangen, 2002 12. RONISZ D., FARMEN FINNE E., KARLSSON H. FORLIN L., Sublethal effects of the flame retardants hexabromocyclododecane (HBCCD) and tetrabromobisphenol A (TBBPA) in juvenile rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), Dept. of Zoophysiology Press, Gotemborg University, 2002 13. HARDY ML, SMITH R. L. The potential of certain brominated flame retardants for persistence, bioaccumulation, or long range transport. Abstr. Pap. Am. Chem .1999 14. Greenpeace Environmental Trust Consuming Chemicals: hazardous chemicals in house dust as an indicator of chemical exposure in the home, May 2003 LINKS: http://www.wwf.org.uk/chemicals/publications http://www.mindfully.org/Plastic/Flame/Norway-Brominated-Flame20mar03.htm http://www.ecy.wa.gov/programs/eap/pbt/pbde/PBDE_main.htm http://www.rand.org/scitech/stpi/ourfuture/GameChangers/emergingcontaminants.html http://www.epa.gov/mtbe/faq.htm http://www.iss.it/binary/inte/cont/06%20-%20LA%20ROCCA%20Cinzia.1183459623.pdf http://www.epa.gov/safewater/contaminants/dw_contamfs/12-dichl.htmlhttp://pubs.acs.org/cgibin/sample.cgi/esthag/2007/41/i18/html/es0708159.html Legnaro, 5 otobre 2007 Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 37 -
  39. 39. Principali effetti degli Interferenti Endocrini nell’uomo - Il ruolo dei Ritardanti di fiamma bromurati - 38 -

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