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Minacce in alto mare 3. Inquinanti chimici


Minacce in alto mare 3. Inquinanti chimici

 

Eleonora Polo  


Gli oceani sono una sorta di capsula del tempo che conserva le tracce dell’inquinamento prodotto dagli esseri umani, perché l’acqua di mare, pur essendo corrosiva nei confronti di alcuni materiali, è invece un ottimo conservante per molte sostanze chimiche inquinanti.

Il naufragare è poco dolce in questo mare…


L’inquinamento degli oceani è causato da una miscela complessa di contaminanti come metalli pesanti, rifiuti di plastica, prodotti chimici, petrolio, deflusso agricolo e minacce biologiche che rispecchiano i nostri stili di vita e le nostre abitudini di consumo. È un fenomeno ubiquitario, disomogeneo e profondamente ingiusto, perché ha ricadute più pesanti su Paesi a basso reddito, comunità di pescatori costieri, piccole nazioni insulari, popolazioni indigene e dell’alto Artico. La loro sopravvivenza dipende più che per altri dalla qualità delle acque e sono maggiormente esposti agli inquinanti perché traggono dagli oceani la maggior parte del loro nutrimento.
Dopo aver analizzato i danni causati da petrolio e plastica, ci occupiamo ora delle sostanze chimiche che possono trovare la loro strada verso il mare in molti modi. Spesso finiscono per associarsi ad altri inquinanti con un pericoloso effetto additivo. La geografia della contaminazione dipende da molti fattori tra i quali giocano un ruolo importante la ricchezza/povertà media degli abitanti di una nazione. Infatti, la gestione dei rifiuti urbani pesa sui bilanci locali in modo inversamente proporzionale al reddito medio passando dal 4% dei Paesi più ricchi al 20% di quelli più poveri. Sembra un dato controintuitivo, ma, a causa dei costi elevati, può diventare la voce di bilancio più importante sottraendo risorse a istruzione, servizi e sanità pubblici. In aggiunta, è anche molto difficile quantificare le attività sommerse e illegali di scarico diretto nei corsi d’acqua. Solo i Paesi a reddito alto o medio-alto si possono permettere una raccolta differenziata accettabile (Fig. 1) e un buon trattamento delle acque di scarico, e a volte neppure loro brillano per efficienza. Non di rado anche Paesi insospettabili o grandi metropoli trattano in modo insufficiente o non trattano per niente le acque reflue.

 

Fig.1. Geografia socio-economica della gestione rifiuti   

Inquinamento chimico

Mentre i detriti di plastica e le chiazze di petrolio non passano inosservati, le sostanze chimiche invisibili, come le micro e le nanoparticelle, i metalli e le tossine biologiche, rappresentano un pericolo diffuso, in peg-gioramento, scarsamente trattato in modo sistematico per la salute e il benessere umano e degli ecosistemi. Troppo spesso si intraprendono azioni solo quando ci sono vittime umane direttamente riconducibili a una specifica contaminazione e per lo più in ritardo rispetto agli appelli e alle segnalazioni.
Quali sono le fonti più consistenti di inquinamento chimico? Oltre agli scarichi urbani in cui confluiscono i prodotti che usiamo quotidianamente per l’igiene personale, la pulizia della casa e del bucato, e i residui metabolici dei medicinali che consumiamo, possiamo contare i fertilizzanti e i pesticidi provenienti dall’agricoltura, gli scarichi industriali e tutto quanto viene abbandonato sulle strade e negli ambienti terrestri e marini.
Vediamo quali sono le sostanze più dannose. [1)]

 

I POP
Purtroppo in questo contesto non sono un genere musicale, ma i Persistent Organic Pollutants, cioè gli inquinanti organici persistenti o prodotti chimici eterni, che viaggiano da decenni nelle acque del pianeta e si possono trovare in tutti gli stati fisici. Essi costituiscono una minaccia a livello planetario, perché in natura si degradano molto lentamente e tendono ad accumularsi negli organismi vegetali e animali. È un tipo di inquinamento insidioso perché non uccide direttamente, ma indebolisce e compromette i processi fisiologici rendendo i soggetti vulnerabili, destinandoli a un lento declino.
I più pericolosi sono il DDT (vietato per l’uso agricolo negli USA dal 1972, ma ancora in uso in vari paesi tropicali) e altri pesticidi e insetticidi organoclorurati, le diossine (prodotte nei processi naturali di combustione, nell’incenerimento di rifiuti o in vari processi industriali), gli idrocarburi aromatici policiclici (HAP), gli agenti ritardanti di fiamma (PBDE o eteri di difenile polibromurato) e i policlorobifenili (PCB, lubrificanti industriali, ritardanti di fiamma e refrigeranti). Gli ultimi due, nonostante siano stati banditi dalla Convenzione di Stoccolma del 2021 (Fig. 2), sono ancora presenti in alte concentrazioni nelle creature marine. I nolifenoli (NP) sono contenuti in vari cosmetici, gel da doccia, detergenti liquidi e pitture perché producono schiuma o funzionano da lubrificanti. In giro ci sono anche i composti perflorurati (PFC) che sono alla base di Teflon®, Goretex® e altre sostanze impermeabilizzanti. I produttori ne hanno gettate per anni tonnellate nelle acque di scarico. Anche i filtri delle creme solari contengono sostanze che hanno un impatto negativo sulla salute e sulla riproduzione dei coralli e di altre specie marine.  [2]

 

Fig. 2. Paesi (in verde) che hanno ratificato la Convenzione di Stoccolma del 2001. Gli USA l’hanno firmata, ma non ratificata.  

Inquinanti e materie plastiche, un matrimonio di interesse

Trattandosi di sostanze chimiche stabili e per la maggior parte lipofile, se possono scegliere fra l’acqua di mare e una superficie idrofoba non hanno dubbi, scelgono la seconda. Sappiamo bene quanto sia difficile sgrassare un piatto di plastica, per quanto lo si lavi sembra sempre unto. La ragione è proprio quest’affinità fra i due materiali (grasso e plastica). Per lo stesso motivo i POP sono prontamente assorbiti nei sistemi biologici, ma non metabolizzati, quindi vanno ad accumularsi nei grassi e nel fegato. Anche i sedimenti marini non sono esenti da questo tipo di inquinamento, perché sono costituiti da miscele di limo, sabbia, metalli, escrementi e percolato, un mix oleoso che si lega bene alle sostanze lipofile. 
I polimeri che hanno maggiore affinità per questi inquinanti sono proprio quelli più diffusi come il polietilene (PE), il polipropilene (PP) e i loro copolimeri (parliamo di tappi, vaschette, flaconi, sportine, imballaggi leggeri e pellicole), che finiscono per comportarsi come vere e proprie spugne nei loro confronti.
Nel 2001 il gruppo di ricerca giapponese del professore Hideshige Takada ha studiato la capacità del polipropilene di assorbire inquinanti collocando nella baia di Tokyo trappole contenenti pellet vergini di PP. Per una settimana sono stati prelevati a intervalli regolari campioni per analizzare la concentrazione degli inquinanti assorbiti e confrontarla con quella delle acque circostanti. È risultato che la quantità degli inquinanti sui pellet poteva essere centomila–un milione di volte superiore a quella dell’acqua in cui erano immersi. Un livello di contaminazione simile è stato riscontrato anche in animali che possiedono uno spesso strato di grasso sottocutaneo come foche, orsi polari e pesci di grandi dimensioni. Il metodo è così efficace che i pellet di PP ora sono usati per valutare il grado di inquinamento di un corso d’acqua.

 

Heavy metals
Anche in questo caso non di tratta di musica, ma dei metalli pesanti che provengono dagli scarichi urbani e industriali e dalle attività minerarie. Una delle storie di inquinamento e intossicazione più sconvolgenti è stata la contaminazione dei villaggi della baia di Minamata e del mare di Shiranui con metilmercurio contenuto nelle acque reflue dell’industria chimica Chisso Corporation. Per 36 anni, a partire dal 1932, questo composto altamente tossico si è accumulato nei molluschi, nei crostacei e nei pesci, entrando nella catena alimentare e causando l’avvelenamento da mercurio degli abitanti del luogo. I decessi (inclusi quelli di cani, gatti e maiali) sono andati avanti per oltre 30 anni, ma il governo e l’industria chimica fecero ben poco per prevenire il disastro ambientale. L’intossicazione cronica da mercurio causa la cosiddetta malattia di Minamata, una sindrome neurologica che provoca disturbi del movimento, debolezza muscolare, parestesie alle mani e ai piedi, indebolimento di vista e udito e difficoltà nell’articolare le parole. In casi estremi porta a disordine mentale, paralisi, coma e morte nel giro di alcune settimane dai primi sintomi. Durante la gravidanza può essere trasmessa al feto. I filmati che mostrano persone ridotte a larve umane sono sconvolgenti. Nel 1965, purtroppo si è verificato un altro episodio identico in Giappone a Niigata e nel 1970 nella provincia canadese dell’Ontario.
Anche i metalli pesanti dispersi nelle acque possono essere assorbiti dalle microplastiche diffuse negli ambienti marini, sebbene in linea di principio questa interazione dovrebbe essere difficile a causa della diversa natura dei due materiali. Tuttavia, le modifiche strutturali dei materiali plastici causate dai processi di degradazione e invecchiamento (fotoossidazione a lungo termine, abrasione fisica e biodegradazione) possono favorire l’adsorbimento di ioni metallici. Il confronto fra plastiche vergini e invecchiate ha confermato quanto le seconde abbiano capacità di assorbimento decisamente maggiori a parità di polimero. Un altro fattore che favorisce l’aggancio dei metalli è la presenza sulla superficie delle materie plastiche di biofilm che possono funzionare come una sorta di colla chimica in modo analogo ai mordenti usati per la tintura dei tessuti. Il tipo di polimero e la sua porosità sono anch’essi fattori importanti. Il meccanismo è complesso e ancora oggetto di studio, ma è chiaro che questa interazione fa sì che le microplastiche diventino vettori di trasporto dei metalli nel biota acquatico. [3]

 

Quelle strane concrezioni
Per molto tempo le spedizioni scientifiche che hanno studiato le isole di plastica negli oceani hanno raccolto con le reti a manta strani ammassi informi di materiali misti, ma non riuscivano a capirne la provenienza.
Il mistero sembra essere stato risolto: si tratta di residui provenienti dalla combustione incompleta dei rifiuti negli inceneritori delle navi da crociera e dei mercantili di grosse dimensioni. L’allegato V di MARPOL 73/78 ha fissato regole per lo smaltimento dei rifiuti generati dalle grosse navi e ora la maggior parte è differenziata, compattata, incenerita e riciclata a bordo. Ma lo fanno davvero tutti? E per tutti i rifiuti? E come lo fanno?
Mentre i moderni termovalorizzatori che trattano i rifiuti in prossimità dei centri urbani sono dotati di filtri che trattengono le polveri, gli acidi e i composti organici volatili, non si può dire sempre lo stesso degli inceneritori delle grandi navi. Inoltre, perché il processo di combustione sia completo e il residuo finale sia costituito da ceneri che possano essere disperse legalmente in mare, è necessario rispettare una temperatura minima di esercizio. Per questioni di comodità, però, la pratica comune è di caricare i forni man mano che si accumulano i rifiuti. Il risultato è una combustione incompleta nelle prime fasi del riscaldamento che porta alla produzione di quegli ammassi informi di materiali misti.

 

Inquinamento di origine agricola
L’agricoltura esercita un notevole impatto sulla salute delle vie d’acqua del pianeta, soprattutto a causa dell’uso di fertilizzanti, pesticidi ed erbicidi e dello sversamento di liquami di origine animale.

 

Pesticidi ed erbicidi
L’uso dei pesticidi (erbicidi, insetticidi e fungicidi) è iniziato negli anni ‘30 e da allora è cresciuto in popolarità e applicazione. Nell’ultimo decennio, il loro consumo è aumentato del 25%, una tendenza che ha disatteso l’obiettivo per il 2020 di ridurli proprio del 25%. Questi prodotti sono tossici non solo verso insetti ed erbe infestanti, ma anche nei confronti di animali ed esseri umani. Non è un caso che più della metà dei POP di cui si è programmata l’eliminazione secondo la Convenzione di Stoccolma del 2001 siano proprio pesticidi. Quando sono spruzzati sulle colture rimangono a lungo nel terreno e possono facilmente trovare una strada verso fiumi e mari. Trattandosi di sostanze difficili da degradare, persistono nell’ambiente e possono entrare nella catena alimentare.
Il monitoraggio di questi prodotti si basa ancora soprattutto sul rischio ambientale che rappresentano, trascurando i possibili danni per la salute umana, a meno che non ci scappi il morto. [4]

 

Quando è troppo, è troppo! 
L’inquinamento da azoto e fosforo, chiamato anche inquinamento da nutrienti o eutrofico, colpisce tutti gli oceani ed è particolarmente concentrato nelle zone costiere vicino agli estuari dei fiumi più importanti. La fonte principale è l’agricoltura attraverso il deflusso di nutrienti in eccesso da letame animale e fertilizzanti chimici. In media, circa il 20% dei concimi azotati è disperso attraverso il dilavamento superficiale o la lisciviazione nelle acque sotterranee e fino al 60% può vaporizzarsi nell’atmosfera per poi ricadere successivamente nell’oceano. I nitrati possono penetrare facilmente nelle falde acquifere sotterranee poiché non sono assorbiti dal suolo. Anche se a basse dosi i nitrati non sono tossici per gli animali, se superano determinate concentrazioni rappresentano un pericolo per il bestiame, gli esseri umani e altri mammiferi perché possono portare alla metaemoglobinemia, un disturbo che interferisce con l'assorbimento di ossigeno nel sistema circolatorio provocando nausea, vertigini, pelle di colore bluastro, cefalea, dispnea e astenia.

 

Fig. 3. 17/09/2023 Fioritura algale nelle acque del Parco urbano di Ferrara  

Dopo agricoltura e fognature, i detergenti rappresentano la terza fonte di scarico di fosfati nelle acque superficiali. In testa alla categoria compaiono quelli per il bucato perché sono efficaci nel contrastare la durezza dell’acqua. Se però sono scaricati nelle acque di fiumi e laghi, favoriscono la proliferazione delle alghe (Fig. 3), che, nella giusta proporzione, sono componenti essenziali delle reti alimentari degli ecosistemi, ma se sono in eccesso rilasciano tossine che avvelenano le creature marine. In più le fioriture algali hanno bisogno di molto ossigeno e finiscono per sottrarlo ad altre specie al punto da creare vere e proprie zone morte, che possono diventare permanenti o presentarsi in alcuni periodi dell’anno soprattutto vicino alle foci dei fiumi. Una delle più grandi morie del mondo si verifica ogni estate nel Golfo del Messico a causa dell’inquinamento da nutrienti in tutto il vasto bacino del fiume Mississippi. Nel 2017 ha raggiunto la dimensione record di 22.730 km2.
Tutti questi danni sono amplificati dall’aumento della temperatura delle acque e dalla loro acidificazione che possono amplificare la tossicità di alcuni metalli pesanti e di altre sostanze chimiche. Inoltre temperature più elevate fondono i ghiacciai e il permafrost, liberando inquinanti preesistenti e specie patogene pericolose per gli esseri umani.

 

Possiamo aggiustare gli oceani?
La prima cosa da fare, come nel caso della plastica, è ridurre al minimo le immissioni di contaminanti nelle vie d’acqua del pianeta. La promozione di un uso responsabile dei prodotti chimici da parte dei consumatori e dei produttori, associata a efficaci provvedimenti politici, possono contribuire alla protezione ambientale per il futuro. Esistono già leggi nazionali e accordi internazionali che vietano lo smaltimento di materiali nocivi in mare, ma far rispettare tali regolamenti non è facile. Migliorare i sistemi fognari e adattarli alle nuove sostanze inquinanti ha un costo che non tutte le istituzioni possono – o vogliono – affrontare.
La decomposizione di sostanze chimiche inquinanti spesso richiede tempi lunghissimi, ma l’opzione di rimuovere quello che è già disperso nell’ambiente, a parte casi circoscritti molto particolari, non è tanto praticabile. Infatti i tentativi isolati di ripristinare gli estuari e le baie hanno riscosso qualche successo, ma gli inquinanti imprigionati nei sedimenti marittimi rendono praticamente impossibile una rimozione completa.

 

«È inutile per l’uomo conquistare la luna, se poi finisce per perdere la terra» (François Mauriac)… e gli oceani.

 

Note

[1] Ricercatrice CNR (ISOF) e docente di Didattica della Chimica e di Chimica Metallorganica presso l’Università di Ferrara

[2] da “Kaza, Silpa; Yao, Lisa C.; Bhada-Tata, Perinaz; Van Woerden, Frank. 2018. What a Waste 2.0: A Global Snapshot of Solid Waste Management to 2050. Urban Development;. © Washington, DC: World Bank. http://hdl.handle.net/10986/30317 License: CC BY 3.0 IGO.”

[3] Y. Mato, T. Isobe, H. Takada, H. Kanehiro, C. Ohtake, T. Kaminuma, Plastic Resin Pellets as a Transport Medium for Toxic Chemicals in the Marine Environment, Environ. Sci. Technol., 35 (2001) 318

[4] International Convention for the Prevention of Pollution from Ships

 

 

Bibliografia
1. E. Polo, L’isola che non c’è. La plastica negli oceani fra mito e realtà, Edizioni Dedalo, Bari 2020
2. Persistent Organic Pollutants, Ed. Stuart Harrad, 2010 Blackwell Publishing Ltd, Regno Unito
3. GESAMP, Global Pollution Trends: Coastal Ecosystem Assessment for the Past Century, 2020 Ed. IAEA, Vienna, Austria