I controlli sulle acque reflue come monitoraggio sanitario

Mauro Icardi

Dal 2004 fino a tutto il 2012 presso l’impianto di depurazione di Varese, si sono svolte diverse campagne di monitoraggio aventi lo scopo di verificare le quantità e le concentrazioni di metaboliti di farmaci e di droghe d’abuso, in particolare la cocaina. In particolare io mi sono occupato del controllo dell’impostazione corretta dei campionatori programmabili, e della supervisione ai campionamenti . I prelievi venivano predisposti nell’arco temporale di una settimana e in periodi di tempo secco. Queste attività si sono svolte in collaborazione con l’Istituto farmacologico Mario Negri di Milano, e con l’Università dell’Insubria di Varese. L’ateneo ha successivamente svolto altre campagne di campionamento focalizzando maggiormente l’attenzione su altri aspetti , in particolare la verifica di funzionalità degli impianti di depurazione tradizionali relativamente alle rese di abbattimento di questi particolari inquinanti che rientrano tra quelli definiti emergenti. Nel caso delle verifiche effettuate in collaborazione con l’Istituto Mario Negri i campioni venivano prelevati all’ingresso impianto. Per le successive campagne svolte con l’Università di Varese, anche all’uscita dell’impianto. In questo caso per ottenere dati congruenti   la partenza del ciclo di prelievi era ritardata tenendo conto del tempo di ritenzione idraulica, relativo a tutte le fasi di trattamento delle acque fognarie. Entrambi i campionatori erano comunque impostati con frequenza di campionamento proporzionale alle variazioni di portata idraulica.

Nel 2005 venne pubblicato il risultato della campagna di monitoraggio del lavoro svolto dal gruppo di Fanelli e Zuccato dell’Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri in collaborazione con Davide Calamari dell’Università dell’Insubria, purtroppo deceduto prematuramente.

https://ehjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/1476-069X-4-14I campionamenti furono effettuati anche su altri tre impianti di depurazione di acque reflue, quelli di Cuneo, Latina e Cagliari e sul fiume Po.

La determinazione della Cocaina e del suo principale metabolita, la benzoilecgonina (BE) furono determinati attraverso l’utilizzo combinato di cromatografia liquida e spettrometria di massa, presumendo il riscontro di quantità basse. Questo servì a stabilire che effettivamente i due composti si potevano misurare e per verificare che il loro rapporto fosse compatibile con quello che viene indicato da altri studi nell’uomo, e cioè circa 0,15 parti di cocaina per ogni parte di BE eliminata. La BE è escreta completamente attraverso le urine, la cocaina solo in parte.

Le misure effettuate presso i depuratori di quattro città di provincia italiane e cioè Cagliari, Cuneo, Latina e Varese stabilirono inoltre le concentrazioni di BE che oscillavano a seconda delle città da 383.000 a 751.000 picogrammi per litro. Sulle acque superficiali del fiume Po si ci si rese conto, considerando una portata media di 750 m3/sec ,che il fiume trasportava 4 kg al giorno di cocaina. Ogni anno poco più di una tonnellata (1,3 t).
Nello stesso modo considerando i valori di portata influente sugli impianti oggetto di monitoraggio si verificarono le quantità di cocaina che vi transitavano. Il valore per Varese risultò pari a circa 13 kg/anno di cocaina, del tutto simile a quelli degli impianti di Cuneo e Latina, pari a 11 e 12 kg/anno rispettivamente. Il valore più elevato riscontrato a Cagliari (47kg/anno) è da riferirsi ad una città con dimensioni e popolazione maggiori. Successivamente due monitoraggi   effettuati da studenti del corso di Ingegneria della sicurezza dell’ambiente dell’Università dell’Insubria , effettuati sul depuratore di Varese hanno mostrato incremento di concentrazione di metaboliti della cocaina nei campioni di acque prelevate nel fine settimana. L’incremento di concentrazione aveva anche punte del 40-50% rispetto ai giorni feriali. Situazione abbastanza prevedibile considerando che a fronte di un consumo già diffuso e abbastanza generalizzato di cocaina, esso si incrementi molto nei fine settimana. L’uso di cocaina per il fenomeno dello sballo del week end.L’altro aspetto che si ipotizzava e che si e confermato, è che il trattamento biologico tradizionale avesse efficacia molto limitata nella rimozione di questo genere di inquinanti, che transitano praticamente inalterati allo scarico finale. Questo, come altri studi simili, dimostra come l’adeguamento generalizzato degli impianti di depurazione, con adatti trattamenti di tipo terziario sia urgente e indifferibile. Ciò che il depuratore non riesce a trattenere finisce inevitabilmente nell’ambiente. Questo è argomento che deve essere affrontato dalla politica, sia a livello nazionale che locale. Studiosi e gestori hanno fornito documentazioni e dati, e considero che il loro compito sia stato correttamente svolto. Molti altri articoli e studi mostrano gli effetti nefasti dei modificanti endocrini e dei composti organici persistenti sulla fauna ittica. Ma purtroppo si può dire, utilizzando una battuta sarcastica, che i pesci sono muti.

E non sentiamo quindi i loro lamenti. Un inquinamento di questo tipo è subdolo. Generalmente non provoca evidenti morie di pesci. Ma per esempio muta i loro caratteri sessuali e la fertilità. Un inquinamento che non si percepisce immediatamente, se non quando il numero di specie ittiche sono ormai ridotte. E un altro importante aspetto da considerare, è quello dell’accumulo di metaboliti provenienti da consumo di farmaci, antidolorifici o calmanti che sono tra quelli più usati. Spesso anche dei farmaci si fa un uso che dovrebbe essere maggiormente ponderato. E occorre verificare gli effetti collaterali che questi metaboliti potrebbero avere sulla nostra salute, attraverso il loro concentrarsi tramite la catena alimentare. Questo aspetto ha del surreale, un effetto boomerang.

Per quanto riguarda l’aspetto morale del consumo di stupefacenti non voglio pronunciarmi. Personalmente ho avuto la fortuna di non subire nessuna fascinazione in tal senso nel corso degli anni. Mi è capitato spesso di parlare con persone cercando quantomeno di sfatare un mito, cioè quello che la cocaina non dia assuefazione e non sia dannosa. Purtroppo molti associano l’uso di questo stupefacente a sensazioni diffuse di benessere e di potenza sessuale. E normalmente a quel punto la conversazione finisce per infilarsi in un “cul de sac” e io solitamente la interrompo.

Questo primo studio ha però dato adito ad un nuovo ulteriore approccio che per altro origina fin dagli anni 90. Cioè il monitoraggio delle acque in ingresso ai depuratori, come strumento per verificare le condizioni di benessere e salute della popolazione in maniera anonima. Questo è il contenuto di un articolo che mi è stato segnalato dal collega di redazione Rinaldo Cervellati che ringrazio.

Pubblicato sulla rivista Chem Eng News suggerisce che, non solo le droghe e i farmaci possano essere monitorati, ma anche per esempio i lipidi, o i metaboliti legati al fumo di sigaretta.

Secondo Rolf Haden un ingegnere ambientale e direttore del Centro per l’Ingegneria della Salute Ambientale presso l’Arizona State University’s Biodesign Institute, all’ingresso di un impianto di trattamento delle acque reflue “Si può osservare tutta la chimica che viene utilizzata in una città. È possibile misurare i metaboliti che sono migrati attraverso il corpo umano. È possibile guardare i farmaci che vengono presi. In sostanza, sei in un luogo dove è possibile osservare la salute umana in tempo reale“.

Nel 2010 , i ricercatori di sette organizzazioni che effettuano misurazioni di questi nuovi inquinanti si sono riuniti per formare la rete SCORE, acronimo di Sewage Analysis CORe group Europe.

Dal 2011 la rete Score ha coordinato misure annuali di quattro droghe illecite-cocaina, 3,4-Methylenedioxymethamphetamine (MDMA, la droga sintetica comunemente nota come ecstasy), anfetamine, e metanfetamine in tutta Europa. La rete riporta tali dati all’Osservatorio europeo delle droghe e delle tossicodipendenze (OEDT), che rilascia i risultati al pubblico nell’ambito dei suoi sforzi in corso per fornire informazioni sui problemi di droga in Europa.

Sebbene l’epidemiologia basata sulle acque reflue si sia finora concentrata principalmente sulle droghe illecite, i ricercatori si stanno attivando per esaminare altri composti. Ad esempio, i membri del SCORE hanno utilizzato l’approccio per monitorare il consumo di composti legali, tra cui caffeina, nicotina e alcol

L’articolo decisamente molto interessante interessante può essere consultato qui:

https://cen.acs.org/environment/water/monitor-health-citiesresidents-look-further/96/i18

La lettura è consigliata perché mostra quali siano le possibilità di un approccio di questo genere, e anche quali gli aspetti organizzativi e pratici. Dalla creazione di circuiti interlaboratorio per la verifica delle performance analitiche, la scelta delle molecole da determinare in funzione delle loro stabilità e delle eventuali modificazioni durante il transito negli impianti, fino alla gestione di altri dati da interfacciare ai risultati delle analisi (popolazione residente, portate affluenti agli impianti di trattamento ecc..).

E concentrandosi non solo sulle fasi acquose, ma a maggior ragione sui fanghi di risulta, dove si accumulano le sostanze depurate in fase acquosa.

Rispetto ai lavori precedenti sulle droghe illecite, l’epidemiologia basata sulle acque reflue con marcatori di salute endogeni ha avuto un avvio lento. Ma è auspicabile che possa essere sviluppata ulteriormente.

Il mio personale auspicio è ovviamente quello che queste iniziative portino in primo luogo maggior consapevolezza nella popolazione. Siamo noi consumatori che, dobbiamo e possiamo modificare i nostri stili di vita. La tecnologia nulla può nel risanamento ambientale se non è affiancata a questo basilare concetto. Dovremmo cercare di essere maggiormente equilibrati da questo punto di vista.

Per semplificare non è che la possibilità di avere depuratori più efficienti ci possa indurre a consumare più droghe o farmaci, e quindi a scaricarne maggiormente i residui e i metaboliti nelle acque, sentendoci giustificati in qualche modo.

Iniziative volte ad un monitoraggio maggiormente capillare delle acque reflue, sia per scopi di controllo della salute pubblica, che della qualità delle acque è necessario. Ultima considerazione quella di estendere i confronti e lo scambio di informazioni tra più soggetti. Università, centri di ricerca, gestori di impianto, enti di controllo.

Cronache dall’ “Ora della Chimica”

Mauro Icardi

Ho avuto modo di visitare la quinta edizione festival dell’innovazione e della ricerca scientifica ospitato nella biblioteca Archimede di Settimo Torinese. Edizione dedicata alla chimica. Più che giusto intitolarla quindi “L’ora di chimica”. E ho trovato interessante ed appropriata la mostra dedicata a Primo Levi scrittore di fantascienza, di cui mi ero già occupato nella recensione del libro di Francesco Cassata tratta dalla settima lezione Primo Levi tenutasi nell’ottobre del 2015.

Ho potuto nuovamente verificare di persona che questa parte dell’opera dello scrittore è sconosciuta a molti. Forse da altri considerata minore. Io credo che vada invece scoperta e apprezzata. E’ una parte integrante della “galassia Primo Levi”, e alcuni racconti sono acuti e profetici. Come ho già avuto modo di far notare, per esempio il “Mimete” di “Storie naturali” è una rappresentazione di un prodotto tecnologico odierno, non essendo altro che la descrizione con mezzo secolo di anticipo (il libro uscì nel 1966) delle odierne stampanti 3D.

La chimica viene vista spesso in maniera distorta e confusa. Ma alla chimica dobbiamo anche l’elevato livello di qualità della vita di cui (almeno nel mondo occidentale) abbiamo potuto godere negli anni successivi al secondo conflitto mondiale. Prima che la crisi ecologica e quella economica, cioè le due facce della stessa medaglia ci mettessero sotto gli occhi il fatto incontrovertibile che i limiti fisici di pianeta e biosfera non possono essere superati.

La chimica e particolarmente l’industria chimica dovrà in un futuro molto prossimo modificare i propri cicli produttivi, privilegiando l’utilizzo di materie prime rinnovabili, approfondendo ulteriormente la conoscenza dei meccanismi chimici e biochimici che sono alla base dei processi di degradazione ambientale. La chimica permea la nostra vita anche nei processi e nelle reazioni biochimiche che avvengono nel corpo umano. Tutto questo nella mostra di Settimo Torinese è stato ampiamente divulgato, grazie anche a laboratori per ragazzi delle scuole, dalle elementari fino alle superiori. Per mostrare la magia della chimica. Consapevolezza e conoscenza sono ottime chiavi di comprensione.

E di conoscenza e comprensione si è parlato anche nella conferenza sulle sostanze stupefacenti dal titolo “Nuove droghe. Istruzioni per il non uso”. Sappiamo che esiste una cultura parallela dello “sballo”. Sappiamo che il consumo di sostanze stupefacenti o psicotrope non è un fenomeno recente, ma accompagna l’uomo da secoli. Da quando i nostri antenati e progenitori scoprirono che da diverse sostanze di origine naturale si potevano estrarre sostanze che miglioravano il tono dell’umore. Che aiutavano a sopportare la fatica, o lo illudevano di stare meglio. Di aiutarlo a dimenticare la fatica della vita e della quotidianità.

Quello che il relatore il Professor Marco Vincenti, che è Direttore del dipartimento di chimica dell’Università di Torino ha voluto sottolineare, è che il suo intervento non aveva l’intenzione di formulare un giudizio etico o morale. Ma si proponeva di dare un quadro oggettivo della realtà attuale del consumo di sostanze stupefacenti. Sottolineando che molto spesso esiste un consumo inconsapevole. Non tanto per le cosiddette sostanze stupefacenti “storiche” come quelle derivate dagli oppiacei, come l’eroina, o quelle stimolanti come la cocaina. Ma soprattutto per le nuove droghe che possono essere sintetizzate con relativa semplicità. Per esempio l’ecstasy che può essere facilmente sintetizzata partendo dal safrolo (4-allil-1,2-metilendiossibenzene), sostanza di facile reperimento in commercio. La stessa pianta di cannabis che oggi viene coltivata in serre modernissime, sia pure illegali, e che irrorata costantemente con luce artificiale si arricchisce in principio attivo di THC a valori di molto alti (20-40%) rispetto a quelli consueti molto più bassi (0,5-1,5%). E’ intuitivo che un consumo inconsapevole di uno spinello che ne contenga in dosi così elevate provochi effetti collaterali di gran lunga maggiori e più pericolosi.

Estremamente interessanti anche le parti delle conferenza dedicate ai metodi analitici di determinazione di metaboliti di sostanze stupefacenti rilevabili su matrici quali sangue, urine o capelli, nonchè quelli di riconoscimento rapido di alcuni dei principali composti e principi attivi di narcotici o stupefacenti, effettuati tramite l’utilizzo della spettroscopia Raman utilizzando lo strumento portatile Tru Narc.

Il pubblico era formato per la maggior parte di ragazzi di scuole superiori, a cui in ultima analisi è giusto che sia diretto il maggior sforzo di divulgazione. Per esperienza so che la chimica parallela, praticata nei laboratori dove si sintetizzano sostanze stupefacenti si ammanta di un’aura di mito che non permette di discernere e di osservare la cose con il dovuto giudizio critico. Ed è pur vero che anche in questo campo si perpetra l’ennesima dicotomia falsa che recita naturale= buono, sintetico=cattivo.

Il grande successo della serie “Breaking Bad”, che è in ogni caso un prodotto di fiction di buonissimo livello dal punto di vista strettamente legato alla storia, alla sua narrazione, produzione e regia, credo debba a questo mito inossidabile una buona parte (ovviamente non tutta) della sua fortuna.

Qui il mito è rappresentato dal professor Walter White, che conoscendo perfettamente la chimica, utilizza questa sua preparazione professionale per la produzione clandestina di metanfetamina.

La divulgazione e la conoscenza della chimica, degli effetti collaterali del consumo di questo tipo di sostanze possono aiutare soprattutto i giovani a non lasciarsi influenzare da questi falsi miti. E a saper distinguere tra quello che viene raccontato in qualunque prodotto di intrattenimento, e la realtà della chimica e della tossicologia delle sostanze stupefacenti. Si potrebbe pensare che sia un concetto acquisito e che si possa sottintendere. Ma in un’epoca dove si tende ad una mitizzazione generalizzata credo sia corretto invece sottolineare il concetto.

In conclusione questo festival dedicato alla chimica merita un sincero elogio.

E questa immagine che mostra una platea di bambini intenti a seguire una lezione sulla chimica dei profumi è decisamente beneaugurante. Per la chimica e la sua divulgazione, ma più in generale per un giusto riavvicinamento all’amore per la conoscenza.