Biomarker: strumenti diagnostici e prognostici di "salute" ambientale

PREFAZIONE L 'uso di sostanze chimiche da parte dell'uomo e la loro emissione nell'ambiente non è certo una pratica recente. Tuttavia, soltanto verso la metà di questo secolo il fenomeno ha assunto dimensioni preoccupanti, soprattutto in seguito alla produzione da parte dell' industria chimica di sostanze xenobiotiche, cioè create dall'uomo e di struttura completamente sconosciuta ai sistemi biologici. La percezione dei possibili danni ambientali derivanti dalla contaminazione chimica si può far risalire agli anni '50, quando vennero documentati fenomeni di inquinamento acuto, soprattutto a carico degli ecosistemi acquatici. Le prime preoccupazioni vennero rivolte verso i danni provocati dagli scarichi di origine urbana e industriale, le cui conseguenze, almeno a livello locale e circoscritto, si potevano spesso presentare con inequivocabile evidenza. Successivamente ebbe inizio la percezione dei problemi derivanti dall'uso di pesticidi di sintesi in agricoltura, iniziato con la comparsa del DDT nel 1942. I primi allarmi vennero lanciati alla fine degli anni '50 e divennero patrimonio di un vasto pubblico a livello internazionale, in seguito alla pubblicazione dell'ormai storico libro di Rachel Carson "Primavera silenziosa ". Questi diversi segnali di allarme stimolarono, a partire dagli anni '60,un'intensa attività di ricerca scientifica volta allo studio degli effetti delle sostanze chimiche sugli organismi viventi, nonchè iniziative di monitoraggio ambientale finalizzate alla quantificazione del fenomeno. A livello normativo, vennero promulgate, in tutti i paesi industrializzati, leggi per la regolamentazione degli scarichi in aria ed in acqua. A partire dagli anni '70, accanto all'esigenza di controllo delle emissioni puntiformi, si afferma pero il nuovo principio della "gestione a priori" delle sostanze chimiche, al fine di poter intervenire in termini preventivi nella protezione dell'uomo e dell'ambiente. La consacrazione ufficiale di questo principio venne sancita da due fondamentali normative in campo intemazionale: il Toxic Substances Control Act, emanato negli USA nel 1976, e la Direttiva sulle sostanze pericolose, della Comunità Europea, approvata nel 1979. Entrambe queste normative impongono la produzione, per ogni nuova sostanza chimica immessa sul mercato, di un dossier preliminare contenente le informazioni necessarie per una valutazione preventiva dei rischi per l'uomo e per l'ambiente. Analoghe normative sona state successivamente promulgate per categorie specifiche di sostanze; tra queste, la Direttiva dell'Unione Europea relativa alla registrazione dei prodotti fitosanitari, approvata nel 1991. A seguito di queste normative una nuova sfida per la comunità scientifica si pone in questi termini: e possibile valutare a priori il rischio per l'ambiente, derivante dall'uso di una sostanza chimica, a partire da un set di dati di laboratorio relativamente limitato? La risposta a questa domanda può venire dall'Ecotossicologia, che venne definita formalmente, nel 1978 da un Comitato dello SCOPE (Scientific Committee on Problems of the Environment), nel modo seguente: «L 'Ecotossicologia riguarda gli effetti tossici degli agenti chimici e fisici sugli organismi viventi,in particolare su popolazioni e comunità, all'interno di definiti ecosistemi; essa comprende anche lo studio delle modalità di diffusione di questi agenti e le loro interazioni con l'ambiente». L 'Ecotossicologia si configura quindi come una scienza fortemente multidisciplinare, che si basa sui concetti della tossicologia classica, della chimica ambientale e dell'ecologia, utilizzandoli per finalità strettamente applicative, per produrre informazioni adeguate a rispondere alle esigenze di gestione delle sostanze potenzialmente pericolose. Essa si configura inoltre come scienza in larga parte previsionale, per la pianificazione di interventi preventivi e non soltanto curativi, per la protezione dell'ambiente. L'impostazione di questo volume, nelle sue cinque sezioni, riflette pienamente il carattere applicativo, multidisciplinare e previsionale dell'Ecotossicologia. Nella sezione 1, dopo una breve introduzione relativa ai metodi e agli obiettivi dell'Ecotossicologia, vengono sommariamente presentati alcuni fondamenti dell'ecologia generale, relativi alla struttura ed al funzionamento dei sistemi naturali. La sezione 2 affronta il problema dello studio degli effetti delle sostanze chimiche sui sistemi, biologici, sia attraverso metodi tossicologici di laboratorio, sia mediante diversi approcci allo studio di campagna (indici biotici, bioindicatori, biomarker). Un capitolo, forzatamente breve, sull'ecotossicologia genetica, introduce questo argomento, di grande importanza, ma ancora conosciuto in modo insufficiente. Vengono inoltre descritti i metodi di previsione teorica, indispensabili, almeno per una valutazione approssimata preliminare, in tutti i casi in cui non si disponga di adeguati dati sperimentali. Infine vengono delineate le procedure per la definizione, sia per singole sostanze che per miscele di tossici, di criteri di qualità ambientale, che rappresentano uno dei principali obiettivi della sperimentazione tossicologica ambientale. Con la sezione 3, lo studio dell'esposizione alle sostanze potenzialmente pericolose viene introdotto da un capitolo di descrizione delle proprietà dei diversi comparti ambientali e dei cicli biogeochimici. Viene quindi trattato il problema dei meccanismi di ripartizione ed il ruolo delle principali proprietà fisico-chimiche nella distribuzione dei contaminanti nei vari comparti. La trattazione del destino ambientale viene completata con lo studio dei processi di bioaccumulo e di degradazione. Viene, infine trattato l'argomento dei contaminanti persistenti e della contaminazione globale, problema che desta crescente preoccupazione data la vulnerabilità degli ecosistemi delle aree remote. Dopo aver chiarito i limiti del monitoraggio ambientale ed avere sottolineato le necessità di previsione dell'esposizione alle sostanze pericolose, nella sezione 4 vengono descritti alcuni possibili approcci per la previsione del destino ambientale a diverso livello di complessità e a diverse scale spaziali, dai modelli locali a quelli su scala planetaria. Vengono poi descritte le possibilità di previsione della persistenza, che rappresenta uno degli aspetti più complessi da definire sperimentalmente. Nell'ultima sezione gli argomenti trattati in quelle precedenti vengono considerati in modo integrato, nella descrizione delle procedure di stima del rischio ambientale e nella definizione di indici di rischio. Vengono descritti esempi concreti di stima del rischio ecotossicologico, relativi a problemi di grande rilevanze ambientale, e si affrontano i rapporti tra Ecotossicologia e scienze sociali (economia, politica, legislazione) nei processi decisionali di gestione delle sostanze pericolose. Nel concludere questo lavoro, desideriamo ringraziare quanti vi hanno collaborato, nonchè la dottoressa Elena Tragni per la preziosa opera di coordinamento con gli Editori del Trattato e la Casa editrice. MARCO VIGGI EROS BACCI