Diossine e PCB: origine e trasferimento nella catena alimentare Gianfranco Diletti Laboratorio Nazionale di Riferimento Diossine e PCB negli alimenti e mangimi SICUREZZA DELLE MATERIE PRIME: DALLE SOSTANZE SGRADITE AI VALORI AGGIUNTI Torino, 12 Maggio 2016
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Diossine e PCB: origine e trasferimento nella catena ... · dell’avvelenamento con 2,3,7,8-TCDD e dopo 3 mesi. Effetti sulla salute umana ... Produzione di pesticidi (PCP) Sintetizzati
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Due anelli benzenici clorurati legati da un ponte a ossigeno
135 Isomeri
Introduzione
= H o Cl = O = C
Diossine (PCDD-PCDF)
DIOSSINE DIOSSINE (PCDD-PCDF)
Soltanto 17 congeneri sono di particolare interesse per quanto riguarda la tossicità
Profilo tossicologico simile alla 2,3,7,8-TCDD
Introduzione
2,3,7,82,3,7,8--TCDDTCDD
77 33
88 22
= C
= Cl
= H
= O
Policlorobifenili (PCB)
POLICLOROBIFENILI POLICLOROBIFENILI (PCB)
Struttura bifenilica policlorurata
Il numero di atomi di cloro può variare
da 1 a 10
209 isomeri possibili
Introduzione
= H o Cl = C
Policlorobifenili (PCB)
PCB DIOSSINAPCB DIOSSINA--SIMILISIMILI (DL-PCB)
12 congeneri con proprietà tossicologiche
analoghe a quelle delle diossine
Introduzione
PCB 153PCB 153
PCB 126PCB 126
PCB NON DIOSSINAPCB NON DIOSSINA--SIMILISIMILI (NDL-PCB)
congeneri con proprietà tossicologiche
differenti dai precedenti, 6 di questi,
chiamati “PCB indicatori”, costituiscono il
50% della contaminazione alimentare
= H= C= Cl
IntroduzioneFattori di tossicità equivalente
PCDD, PCDF e DL-PCB
Per facilitare la comparazione dei dati analitici e di esposizione
Per convertire i risultati analitici dei 17 congeneri PCDD/F e dei 12 congeneri DL-PCB in un unico valore somma
� Tossicità equivalente di TCDD (TEQ)
TCDD toxic equivalent (TEQ)
IntroduzioneFattori di tossicità equivalente
PCDD, PCDF e DL-PCB
� 17 congeneri di PCDDPCDD, PCDFPCDF
� Moltiplicando la concentrazione analitica di ciascun congenere per il corrispondente fattore di tossicitàequivalente (TEFTEF) si ottiene la tossicità equivalente (TEQTEQ) dei 29 congeneri rilevati nel campione
Limiti massimi nell’ordine di unità di pg-TEQ/g (ppt)
Una zolletta di zucchero di 5.0 g disciolta all’interno di uno stadio pieno
d’acqua, determina una concentrazione di 3-5 ppt di saccarosio
Quanto Quanto èè grande 1 ppt?grande 1 ppt?
� Negli anni 1999-2000 è stato introdotto nel PNR il monitoraggio delle PCDD/F
� Nel 2003 lo stesso monitoraggio è stato esteso al controllo degli alimenti zootecnici nell’ambito del PNAA
� Nel 2004 sono state incluse nel PNR e PNAA le analisi dei DL-PCB
� Nel 2014 sono analizzati per PCDD/F e DL-PCB
� ~ 750 campioni per il PNR� 434 campioni per il PNAA� ~ 1000 campioni ufficiali (IZSAM)
Monitoraggio in Italia di PCDD/F e
PCB negli alimenti e mangimi
Diossine + DLDiossine + DL--PCB: livelli di contaminazione PCB: livelli di contaminazione
medi in Italia e confronto dati EFSAmedi in Italia e confronto dati EFSA
* I livelli di contaminazione sono espressi su prodotto intero
MATRICEIZSTE (2005-2008) EFSA (1998-2008)
IZSTE/EFSAN. campioni pg TEQ/g grasso N. campioni pg TEQ/g grasso
Carni di bovino e ovino 75 1.03 175 3.69 0.28
Carni di pollame 62 0.44 94 1.20 0.37
Carni di tacchino 11 1.04 ---- ---- ----
Carni di suino 81 0.11 90 0.93 0.12
Muscolo di pesce* 96 0.45 1976 3.98 0.11
Muscolo di anguilla* 6 1.41 139 6.71 0.21
Latte crudo 170 1.33 931 1.78 0.75
Uova 90 0.37 785 2.03 0.18
Grasso di bovino e ovino 7 1.22 80 1.09 1.12
Grasso di pollame 10 0.87 66 0.58 1.50
Grasso di suino 12 0.14 89 1.57 0.07
Oli vegetali 44 0.14 97 0.42 0.33
Miele* 16 0.017 ---- ---- ----
Episodi di contaminazione
Protezione della
salute umana
Conseguenze
economiche
Episodi di contaminazione alimentare
rilevanti a livello internazionale
19981998 Polpa di agrumi in pellet importati dal Brasile
19991999 Contaminazione con PCB dei grassi utilizzati per la produzione di mangimi in Belgio
20002000 Cloruro di colina importato dalla Spagna
20072007 Gomma di guar importata dall’India
20082008 Carne suina prodotta in Irlanda contaminata con PCB e commercializzata in numerosi Paesi
20102010 Carne avicola e suina prodotta in Germania
Polpa di agrumi in pellet importati dal
Brasile
� Calce spenta (idrossido di calcio) addizionata, in concentrazione pari al 2%, alle bucce, semi e polpa di agrumi al fine di favorire l’essiccamento e di incrementare il pH da acido (2-3) a neutro (6-7)
� Livelli di contaminazione dell’idrossido > 2500 ng I-TEQ/kg
� Produzione mangime per ruminanti (quantità > 25%)
� Mercato (metà anni ’90) circa 1.5 milioni di tonnellate/anno (60% proveniente dal Brasile)
Origine della contaminazione
Polpa di agrumi in pellet importati dal
Brasile
� 12 stati europei e molti altri a livello mondiale sono stati interessati dalla contaminazione
� In UE furono bloccati e distrutti circa 90 000 tonnellate di polpa di agrumi proveniente dal Brasile
� Probabilmente contaminati almeno un milione di tonnellate
� Per la prima volta in UE furono stabiliti dei limiti massimi nei mangimi
� Duplicazione dei livelli di diossina nel latte di vacca in un anno
Gli effetti
Polpa di agrumi in pellet importati dal
Brasile
Livelli di contaminazione nel latte materno in Germania dal 1989 al 2003
Contaminazione con PCB dei grassi utilizzati
per la produzione di mangimi in Belgio
� Circa 25-100 kg di una miscela tecnica di PCB furono illegalmente immessi negli impianti di raccolta di materie grasse destinate alla produzione di mangimi
� Livelli elevati di diossine e PCB furono trovati nelle uova (250-700 pg TEQ/g grasso) e nei polli (700-1000 pg TEQ/g grasso)
Origine della contaminazione
� Più di 2500 allevamenti furono coinvolti in tutta la UE
� Circa 5000 t di polli, 10000 t di suini e 4000 t di derrate alimentari furono distrutte
� Danni finanziari per diversi miliardi di euro
� Il consumo di un uovo (5 g di grasso) e di una porzione di pollo (13 g di grasso) comportava il superamento di TDI di circa 250 volte in un adulto e 800 volte in un bambino
Gli effetti
Contaminazione con PCB dei grassi utilizzati
per la produzione di mangimi in Belgio
Contaminazione di Gomma di guar
importata dall’India
� Probabile contaminazione con Pentaclorofenolo (PCP)della gomma di guar utilizza nell’industria alimentare come addensante
� L’India esporta approssimativamente 187 000 tonnellate di gomma di guar annualmente
Origine della contaminazione
Contaminazione di Gomma di guar
importata dall’India
� Centinaia di tonnellate di prodotti alimentari furono distrutti a causa di superamento del livello massimo di PCDD/F e PCP
� La UE richiese le analisi di tutte le partite di gomma di guar proveniente dall’India e di tutti gli alimenti giàprodotti che contenevano percentuali significative di tale addensante
Gli effetti
Contaminazione di Carne suina prodotta in
Irlanda
� Fase di essiccamento, in cui il pane viene a contatto diretto con i gas di combustione. Questi gas erano stati prodotti usando olio contaminato con miscele tecniche di PCB e il pane aveva assorbito gli inquinanti presenti nel flusso di aria calda
� L’utilizzo di mangimi prodotti con il pane contaminato ha comportato il superamento del limite massimo stabilito per la carne suina
Origine della contaminazione
Contaminazione di Carne suina prodotta in
Irlanda
� Circa 50 grandi allevamenti suini furono coinvolti
� Tutti i salumi prodotti dal settembre 2008 al gennaio 2009 furono ritirati dal mercato e distrutti
� Enorme danno economico e di immagine
Gli effetti
Episodi di contaminazione alimentare
rilevanti a livello nazionale
20042004 Contaminazione da PCDD/F in uova (Lombardia)
20052005 Contaminazione da PCDD/F in ossido di zinco (Veneto)
20082008 Contaminazione da PCDD/F in mozzarella di bufala (Campania)
20022002 Contaminazione da PCDD/F in alimenti (Campania)
20092009 Contaminazione da PCDD/F e DL-PCB in alimenti di origine animale a seguito di incendio (Umbria)
20112011 Contaminazione da PCDD/F e DL-PCB nelle anguille (Lago di Garda)
20142014 Contaminazione da PCDD/F di mais importato dall’Ucraina (Ravenna)
Episodi di contaminazione alimentare
rilevanti a livello nazionale
20082008 Contaminazione da PCDD/F e DL-PCB in alimenti . (Taranto)
Contaminazione da PCDD/F in uova di gallina
in Lombardia
Contaminazione da PCDD/F in uova di
gallina in Lombardia
� Nell’ambito del PNR-2004 furono trovati livelli di diossine che superavano il limite stabilito dalla normativa (3 pg WHO-TEQ/g grasso) in uova (88 pg WHO-TEQ/g grasso) provenienti da un allevamento situato in Lombardia.
� Allo scopo di identificare la sorgente di contaminazione, dallo stesso allevamento furono prelevati campioni di uova, carne di pollo, formaggio, mangime e lettiera per polli, trucioli di legno utilizzati per la lettiera).
Contaminazione confermata
** pg WHO-TEQ/g grasso
Esclusa la contaminazione
ambientale
Esclusa la contaminazione
dovuta al mangime
Individuata la sorgente
di contaminazione!!!
MATRICE PCDD/F
(pg TEQ/g)
UOVA 33*
CARNE DI POLLO 45*
FORMAGGIO (bovino) 0,50*
MANGIME PER POLLI 0.05
LETTIERA PER POLLI 51
TRUCIOLI UTILIZZATI PER
LA LETTIERA
40
Contaminazione da PCDD/F in uova di
gallina in Lombardia
26/09/14
0102030405060708090
100
prop
ort
ion
%
0102030405060708090
100
prop
ort
ion
%
0102030405060708090
100
prop
ortio
n %
0102030405060708090
100
prop
ortio
n %
CARNE
UOVA LETTIERA
TRUCIOLI
Contaminazione da PCDD/F in uova di
gallina in Lombardia
� I trucioli utilizzati per la lettiera erano stati ottenuti da legno importato dal Camerun e trattato con PENTACLOROFENOLO (PCP) come preservante
� 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD e OCDD sono dei sottoprodotti indesiderati nella sintesi del PCP; inoltre si originano come prodotti di fotolisi dello stesso
� I profili di contaminazione dei trucioli e della lettiera erano sovrapponibili con quelli riscontrati nelle uova e nella carne
� Conclusione: il legno trattato con PCP ha causato la contaminazione dei polli e delle uova
Contaminazione da PCDD/F in uova di
gallina in Lombardia
Contaminazione da PCDD/F in Ossido di Zinco
45
� Nel dicembre 2005 campioni di latte vaccino provenienti da aziende situate nelle province di Verona e Casertafurono trovati non conformi per la presenza di diossine
� Gli alimenti zootecnici furono i primi ad essere sospettati e di conseguenza furono analizzati materie prime, mangimi composti e premiscele provenienti dalle stesse aziende
� In totale furono analizzati 63 campioni: 12 di latte e 51 di alimenti zootecnici
Contaminazione da PCDD/F in Ossido di
Zinco
� 9 campioni di latte e 11 di alimenti zootecnici furono trovati non conformi
� In un campione di mangime minerale contenente OSSIDO DI ZINCO furono trovati alti livelli di PCDD/F
(1386 ng WHO-TEQ/kg) e DL-PCB (121 ng WHO-TEQ/g)
� Nei campioni di alimenti zootecnici erano piùabbondanti i congeneri altoclorurati (OCDD, HpCDD e HpCDF
� I campioni erano caratterizzati dalla predominanza delle PCDD-F sui DL-PCB:
� PCDD-Fs / DL-PCBs = 13:1 per i mangimi
� PCDD-Fs / DL-PCBs = 6:1 per il latte
Contaminazione da PCDD/F in Ossido di
Zinco
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
pg/g
0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,0
pg/g
fat
47
PCDD/F
nel MANGIME
PCDD/F
nel LATTE
Contaminazione da PCDD/F in Ossido di
Zinco
� La fonte di contaminazione fu individuata in una partita di ossido di zinco proveniente dalla Turchia
� I profili di contaminazione dell’ossido di zinco e del mangime in cui tale minerale era stato aggiunto erano sovrapponibili
� Al contrario i profili di contaminazione riscontrati nel latte erano differenti da quelli del mangime a causa dei processi
metabolici a cui PCDD/F e DL-PCB sono soggetti nel bovino
Contaminazione da PCDD/F in Ossido di
Zinco
Contaminazione da PCDD/F e DL-PCB in
alimenti a Terni
Luglio 2009: incendio all'interno di un capannone presso lo stabilimento di trattamento rifiuti di provincia di Terni
Centro di stoccaggio e recupero rifiuti, trattamento materiali di scarto provenienti da centri di trattamento di veicoli fuori uso, attivitàproduttive industriali, artigianali, commerciali e di servizi
Terni (2009)Terni (2009)
Contaminazione da PCDD/F e DL-PCB in
alimenti a Terni
Contaminazione da PCDD/F e DL-PCB in
alimenti a Terni
Il 50% circa dei foraggi prelevati nell’area entro i 3 km dal sito dell’incendio presentava livelli di PCDD/F e/o PCDD/F+DL-PCB superiori ai limiti massimi
A 4 mesi dall’incendio, la contaminazione dei foraggi prelevati nella stessa area risultava diminuita fino a livelli di fondo
Alimenti ZootecniciAlimenti Zootecnici
Contaminazione da PCDD/F e DL-PCB in
alimenti a Terni
A 7 mesi dall’incendio, riscontrati livelli di PCDD/F+DL-PCB superiori ai limiti massimi in campioni di muscolo e grasso di bovini e ovini prelevati nell’area entro i 5 km dal sito dell’incendio
Muscoli e grassi bovini e oviniMuscoli e grassi bovini e ovini
Contaminazione da PCDD/F e PCB
nell’area di Taranto
Contaminazione da PCDD/F e DL-PCB
nell’area di Taranto
Campionamento 2008-2010
Alimenti di origine animale (latte e derivati, uova, tessuti animali, olio di oliva) e mangimi (574 campioni; r=15-20 km)
Campionamento 2010-2012
Mitili(240 campioni; mar piccolo/grande)
Campionamento ottobre 2012
Alimenti di origine animale (latte e derivati) e foraggi (64 allevamenti; r=10-20 km)
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MONITORAGGIO 2013MONITORAGGIO 2013
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Distribuzione geografica dei i campioni prelevati (in rosso i campioni non conformi, in arancione i campioni superiori al livello di azione e in verde i campioni conformi)
350 campioni:4 campioni di latte(stessa azienda)5 campioni di mitili(dal primo seno del Mar Piccolo) non conformi.
Contaminazione da PCDD/F e DL-PCB
nell’area di Taranto
La principale via di esposizione umana a PCDD/F e PCB è il consumo di alimenti, in particolare di origine animale
Programmi di monitoraggio condotti in tutto il mondo hanno dimostrato che l'esposizione umana a PCDD/F e PCB èdiminuita significativamente nel corso degli ultimi due decenni
Considerazioni finali
Tuttavia, questi programmi hanno anche rilevato un numero di incidenti gravi di contaminazione con conseguente ritiro e distruzione di migliaia di tonnellate di alimenti e mangimi
Spesso l'origine della contaminazione può essere fatta risalire a un piccolo produttore
Con il mercato globale, piccole partite di alimenti altamente contaminate, possono avere un grave impatto sulla catena alimentare
Considerazioni finali
È auspicabile un incremento dei controlli di laboratorio delle derrate alimentare, in particolare quelle provenienti da Paesi terzi ed è necessario migliorare le azioni di follow-up nei casi di superamento dei livelli di azione, identificando le fonti di emissione al fine di annullare o ridurre il rilascio dei contaminanti.