ESPOSIZIONE UMANA E RISCHI PER LA SALUTE

Oggi si contano migliaia di sostanze classificate come PFAS; le peculiarità chimiche e l’ampio utilizzo ne hanno favorito l’accumulo nell’ambiente, ponendo un serio rischio per la salute degli esseri viventi e dell’uomo tanto da essere definiti “forever chemicals” [1]. Sebbene alcuni PFAS siano stati prodotti su larga scala da oltre mezzo secolo, la loro ampia diffusione a livello globale venne documentata solo a partire dai primi anni 2000, quando si resero disponibili metodi di laboratorio in grado di determinarli a livello di tracce. A seguito di queste preoccupanti evidenze, sono stati effettuati molti studi atti a caratterizzare gli effetti dell’esposizione a queste molecole.

La principale fonte di esposizione per la popolazione è l’ingestione di acqua e alimenti contaminati. I PFAS vengono assorbiti rapidamente poiché si legano alle proteine del plasma e, essendo scarsamente metabolizzati dall’organismo, si accumulano e si ritrovano nel plasma, nel fegato e, in minor misura, nel rene. La loro eliminazione per via renale è molto lenta nell’uomo poiché, una volta filtrati, nelle urine subiscono un processo di riassorbimento che li riporta in circolo. Le attuali conoscenze concernenti gli effetti dei PFAS sulla salute derivano da studi condotti su animali e da indagini epidemiologiche su lavoratori dei siti produttivi di PFAS e su popolazioni esposte.

Gli studi sperimentali condotti prevalentemente su topo e ratto indicano che alcuni PFAS possono provocare alterazioni epatiche, della tiroide, del sistema immunitario, del sistema riproduttivo e dello sviluppo fetale, nonché alcuni tipi di neoplasie. Le principali ricerche sull’uomo sono state condotte negli Stati Uniti nell’ambito del progetto C8 Health Project [2], che ha riguardato circa 70.000 soggetti esposti a PFAS tramite l’acqua potabile in Ohio e in West Virginia a partire dagli anni cinquanta in quanto zone adiacenti a impianti industriali che utilizzavano PFAS. I ricercatori hanno concluso, sulla base dei propri risultati, di altri studi pubblicati e della valutazione dei dati tossicologici, che esiste una probabile associazione tra esposizione a PFOA e ipercolesterolemia, ipertensione in gravidanza e pre-eclampsia, disturbi della tiroide e alterazioni degli ormoni tiroidei, colite ulcerosa, tumore del rene e del testicolo. Nel 2023 l’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) ha dichiarato la cancerogenicità di PFOA e PFOS, definendo il primo come cancerogeno (Gruppo 1), mentre il secondo come possibile cancerogeno (Gruppo 2B).

NORMATIVE DELL’UNIONE EUROPEA E PARERI SCIENTIFICI DELL’AUTORITA' EUROPEA PER LA SICUREZZA ALIMENTARE (EFSA)

Analogamente a quanto fatto per altri contaminanti persistenti, l’Autorità europea per la Sicurezza Alimentare (European Food Safety Authority, EFSA) nel 2008 ha emesso un primo parere scientifico su PFOA e PFOS, parere aggiornato nel 2018 e poi nel 2020. In questi documenti si fissano dei valori guida mediante la definizione di un’assunzione tollerabile settimanale (Tolerable Weekly Intake, TWI). A differenza dei contaminanti persistenti liposolubili come diossine o policlorobifenili, il bioaccumulo dei PFAS non è associato ai grassi, ma alla loro interazione con le proteine plasmatiche; questa caratteristica contribuisce a determinare gli alimenti prioritari per l’esposizione tramite la dieta. Va sottolineato che il parere scientifico del 2018 segnò un notevole passo in avanti rispetto alla precedente valutazione del rischio condotta dall’EFSA e ciò grazie alla disponibilità di studi epidemiologici che evidenziavano importanti effetti correlati all’assunzione cronica di PFOS e PFOA. I TWI identificati in tale parere risultarono, quindi, notevolmente inferiori rispetto a quelli dell’iniziale valutazione del 2008, rispettivamente di 81 e di 1750 volte per PFOS e PFOA. Nel 2020, l’EFSA ha emanato un nuovo parere dove, utilizzando una metodologia in grado di valutare gli effetti dell’esposizione simultanea a più sostanze (“approccio delle miscele”), ha fissato un TWI pari a 4.4 ng/kg di peso corporeo per la somma dei quattro PFAS più diffusi, ovvero PFOA, PFOS, acido perfluorononanoico (perfluorononanoic acid, PFNA) e acido perfluoroesansulfonico (perfluorohexanesulfonic acid, PFHxS). Su questa base, a partire dal primo gennaio 2023, sono stati stabiliti i limiti massimi per i quattro PFAS in molti alimenti di origine animale [3].

Per quanto riguarda la valutazione della contaminazione degli alimenti, il primo atto normativo risale al 2010 con la Raccomandazione 2010/161 [4] in cui veniva richiesto agli Stati membri di monitorare nel corso del biennio 2010-2011 la presenza di sostanze perfluoroalchiliche. Testualmente: “il controllo dovrebbe comprendere un’ampia varietà di prodotti alimentari che tenga conto delle abitudini di consumo anche di alimenti di origine animale come il pesce, la carne, le uova, il latte e i prodotti derivati, nonché di alimenti di origine vegetale, al fine di consentire una stima affidabile dell’esposizione. Inoltre si raccomanda agli Stati membri, ove possibile, di includere composti simili ai PFOS e PFOA, ma con catena di diversa lunghezza (C4-C15)”. Nel 2022, con un’altra Raccomandazione, la numero 1431, la Commissione europea ha chiesto di monitorare ben ventisette diversi PFAS tradizionali ed emergenti per il quadriennio 2022-2025 [7]. Infatti, per molti alimenti, sono ancora scarsi i dati disponibili ed è quindi necessario raccogliere ulteriori informazioni per un’ampia gamma di PFAS in un’ampia gamma di alimenti di largo consumo “tra cui frutta, ortaggi, radici e tuberi amilacei, alghe marine, cereali, frutta a guscio, semi oleosi, alimenti destinati ai lattanti e ai bambini nella prima infanzia, alimenti di origine animale, bevande analcoliche, vino e birra” [5]. Quest’attività analitica prelude ad ulteriori valutazioni del rischio da parte di EFSA.

PFAS TRADIZIONALI ED EMERGENTI

Una delle classificazioni comunemente utilizzate per i PFAS è collegata al periodo di immissione nel mercato e quindi alla loro diffusione nell’ambiente. Si parla, infatti, di PFAS tradizionali “legacy” quando ci si riferisce alle molecole costituite unicamente da catene da quattro a quindici atomi di carbonio (C4-C15) completamente fluorurate che presentano all’estremità un gruppo funzionale acido (carbossilico o solfonico), i cui esponenti più noti sono il PFOS e il PFOA. Questi PFAS sono stati i primi ad essere stati sintetizzati, immessi nel mercato, ritrovati nell’ambiente, studiati e, di conseguenza, regolamentati. A seguito delle restrizioni imposte dalle autorità dei paesi occidentali alla produzione e all’uso di PFOA e PFOS, negli ultimi 20-30 anni le aziende chimiche hanno sintetizzato nuove molecole ritenute più “ecosostenibili” e con un minor impatto sulla salute umana. Questi, per così dire, nuovi PFAS sono comunemente denominati come “emergenti”. I più noti sono GenX, ADONA, F-B53, ADV e cC6O4. Diversamente dai tradizionali, i PFAS emergenti contengono in genere degli eteroatomi, ovvero atomi diversi dal carbonio e dal fluoro, come azoto e ossigeno, ritenendo che questa modifica possa conferire loro una maggiore biodegradabilità e, quindi, un loro minore impatto ambientale e sanitario.

LABORATORI DELL'IZSUM CHE SI OCCUPANO DELL'ANALISI PFAS

Nel 2012, l’Istituto Zooprofilattico Sperimentale dell’Umbria e delle Marche (IZSUM) “Togo Rosati” ha istituito presso la sua sede di Perugia il Centro Specialistico Sviluppo Metodi Analitici (C7SVMETA) con l’intento di avere un gruppo di professionisti impegnati nello sviluppo di metodi innovativi per l’analisi di contaminanti negli alimenti e nei mangimi. Tale scelta è stata effettuata per rispondere alle continue richieste del legislatore di determinare nuove sostanze che potrebbero rappresentare un rischio per la salute pubblica; le procedure sviluppate dal Centro sono poi trasferite e utilizzate dai Laboratori dell’Istituto che effettuano le analisi di routine previste dai Piani di controllo ufficiale. In questo contesto, il Centro ha anche messo a punto metodi per quantificare alcuni PFAS emergenti di particolare interesse come quelli elencati nella Raccomandazione 2022/1431 o implicati in episodi di contaminazione come quello di Spinetta Marengo in provincia di Alessandria. Il Centro ha anche partecipato a vari Progetti di Ricerca tra cui uno studio finanziato da INAIL sulla presenza di PFAS tradizionali ed emergenti all’interno dei siti di stoccaggio e trattamento dei Rifiuti da Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche (RAEE) [7].

Il Laboratorio Contaminanti Organici, Inorganici e Biotossine della sede di Ancona dell’Istituto, invece, si occupa prevalentemente di effettuare le analisi ufficiali e già dal 2021 ha accreditato tre metodi per la determinazione di un gruppo di diciannove PFAS tradizionali (C4-C12) in alimenti di origine animale, vegetale e nei mangimi:

• PRT.S8CONTAN.001. Sostanze perfluoroalchiliche (PFAS) negli alimenti ad uso zootecnico mediante cromatografia liquida e spettrometria di massa tandem
• PRT.S8CONTAN.002. Sostanze perfluoroalchiliche (PFAS) negli alimenti mediante cromatografia liquida e spettrometria di massa tandem
• PRT.S8CONTAN.011. Sostanze perfluoroalchiliche (PFAS) negli alimenti di origine vegetale mediante cromatografia liquida e spettrometria di massa tandem

Con l’entrata in vigore (1° gennaio 2023) dei livelli massimi per i quattro PFAS sopra citati, il Ministero della Salute ha promulgato Piani volti sia alla verifica della conformità normativa sia alla raccolta di dati di prevalenza ai fini della valutazione dell’esposizione della popolazione. E’ quindi obbligatorio per i laboratori ufficiali essere dotati di strumentazione e metodi analitici in grado di quantificare con elevata selettività e sensibilità sia le sostanze per le quali esistono limiti di legge, sia quelle non ancora regolamentate per consentire un’adeguata analisi del rischio. A questo scopo la cromatografia liquida accoppiata alla spettrometria di massa tandem è la tecnica di elezione. Uno spettrometro di massa tandem è un rivelatore in grado di determinare univocamente l’identità di un composto chimico mediante la sua frammentazione e la misura degli specifici frammenti molecolari. In particolare, per la determinazione dei PFAS tradizionali per cui sono disponibili in commercio i materiali di riferimento (standard), si usano prevalentemente strumentazioni con analizzatori di massa in bassa risoluzione; mentre, per indagini cosiddette untargeted, sono necessarie piattaforme più moderne dotate di analizzatori di massa in alta risoluzione. Le indagini untargeted sono volte ad individuare PFAS non ancora noti, visto l’utilizzo di molecole di cui non sempre è nota l’esatta struttura chimica [8]. I laboratori dell’Istituto possiedono apparecchiature dotate di spettrometri di massa sia in bassa che in alta risoluzione. Un esempio di un tracciato analitico relativo all’analisi di uova contaminate dai quattro PFAS regolamentati è riportato nella figura sottostante.

Esempio di esito strumentale dell’analisi di un campione di uova non contaminato e uno contaminato. La concentrazione dei quattro PFAS è valutata attraverso l’intensità dei segnali (picchi) ben visibili nei tracciati a destra.

REFERENTI

Dott.ssa Roberta Galarini

Dott.ssa Arianna Piersanti

BIBLIOGRAFIA

1. H. Brunn, G. Arnold, W. Körner, G. Rippen, K. Günter Steinhäuser, I. Valentin. PFAS: forever chemicals-persistent, bioaccumulative and mobile. Reviewing the status and the need for their phase out and remediation of contaminated sites. Environmental Sciences Europe, 2023, 35(20). https//doi.org/10.1186/s12302-023-00721-8
2. The C8 Health Project: Design, Methods, and Participants. Environmental Health Perspectives. 2009, 117(12), 1873-1882. https://doi.org/10.1289/ehp.0800379
3. Regolamento della Commissione (UE) 2023/915, Gazzetta ufficiale dell’Unione europea, L 119, 103–157.
4. Raccomandazione (UE) della Commissione 2022/1431, Gazzetta ufficiale dell’Unione europea, L 221, 105-109.
5. Raccomandazione (UE) della Commissione 2010/161, Gazzetta ufficiale dell’Unione europea, L 68, 22-23.
6. Rivista di Medicina Democratica N°240-241 luglio-ottobre 2018. https://www.medicinademocratica.org/wp/?p=11114
7. Progetto INAIL BRIC2019 ID13. Valutazione ambientale e impatto sanitario di inquinanti organici emergenti, quali ritardanti di fiamma bromurati, sostanze perfluoroalchiliche e inquinanti inorganici tossici, in ambienti di lavoro (CUP B94I19001570005).
8. Washington, J.W., Rosal, C.G., McCord, J.P., Strynar, M.J., Lindstrom, A.B., Bergman, E.L., et al., 2020. Nontargeted mass-spectral detection of chloroperfluoropolyether carboxylates in New Jersey soils. Science 368 (6495), 1103-1107. doi: 10.1126/science.aba7127

LEGISLAZIONE E PARERI EFSA

• Raccomandazione della Commissione (UE) 2010/161 del 17 marzo 2010 relativa al controllo della presenza di sostanze perfluoroalchiliche negli alimenti. Gazzetta ufficiale dell’Unione europea, L 68, 22–23.
• Regolamento (UE) 2023/915 della Commissione del 25 aprile 2023 relativo ai tenori massimi di alcuni contaminanti negli alimenti e che abroga il regolamento (CE) n. 1881/2006. Gazzetta ufficiale dell’Unione europea, L 119, 103–157.
• Raccomandazione della Commissione (UE) 2022/1431 del 24 agosto 2022 relativa al monitoraggio delle sostanze perfluoroalchiliche negli alimenti. Gazzetta ufficiale dell’Unione europea, L 221, 105-109.
• European Food Safety Authority. EFSA-Q-2004-163. Perfluorooctane sulfonate (PFOS), perfluorooctanoic acid (PFOA) and their salts. Scientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food chain. The EFSA Journal, 2008, 653, 1-131.
• European Food Safety Authority. EFSA-Q-2011-00227. Scientific Report of EFSA. Perfluoroalkylated substances in food: occurrence and dietary exposure. The EFSA Journal, 2012, 10(6), 1-55.
• European Food Safety Authority. EFSA-Q-2015-00526. Scientific Opinion: Risk to human health related to the presence of perfluorooctane sulfonic acid and perfluorooctanoic acid in food. The EFSA Journal, 2018, 16(12), e05194.
• European Food Safety Authority. EFSA-Q-2019-00162. Technical Report: Outcome of a public consultation on the draft risk assessment of perfluoroalkyl substances in food. The EFSA Supporting Publications, 2020, 17(9), 1931E.

PIANO NAZIONALE CONTAMINANTI AMBIENTALI E INDUSTRIALI NEGLI ALIMENTI (Ministero della Salute)

PUBBLICAZIONI DELL'IZSUM

C. Barola, S. Moretti, D. Giusepponi, F. Paoletti, G. Saluti, G. Cruciani, G. Brambilla, R. Galarini. “A liquid chromatography-high resolution mass spectrometry method for the determination of thirty-three per-and polyfluoroalkyl substances in animal liver.” Journal of Chromatography A, 2020, 1628, 461442. doi: 10.1016/j.chroma.2020.461442.
A. Stramenga, T. Tavoloni, T. Stecconi, R. Galarini, M. Giannotti, M. Siracusa, M. Ciriaci, S. Bacchiocchi, A. Piersanti. “Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFASs): An optimized LC-MS/MS procedure for feed analysis.” Journal of Chromatography B, 2021, 1186, 123009. doi: 10.1016/j.jchromb.2021.123009.
S. Moretti, C. Barola, D. Giusepponi, F. Paoletti, A. Piersanti, O. Tcheremenskaia, G. Brambilla, R. Galarini. “Target determination and suspect screening of legacy and emerging per- and poly-fluoro poly-ethers in wild boar liver, in Italy.” Chemosphere, 2023, 312(1), 137214. doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.137214.
T. Tavoloni, A. Stramenga, T. Stecconi, S. Gavaudan, L. Moscati, G. Sagratini, M. Siracusa, M. Ciriaci, A. Dubbini, A. Piersanti. “Brominated flame retardants (PBDEs and HBCDs) and perfluoroalkyl substances (PFASs) in wild boars (Sus scrofa) from Central Italy.” Science of The Total Environment, 2023, 858(1), 159745. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.159745.
C. Barola, E. Bucaletti, S. Moretti, F. Buiarelli, G. Simonetti, F. Lucarelli, L. Goracci, S. Lorenzetti, P. Di Filippo, D. Pomata, C. Riccardi, R. Galarini. “Untargeted screening of per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) in airborne particulate of three Italian e-waste recycling facilities” Separations, 2023, 10(11), 547. doi.org/10.3390/separations10110547
T. Stecconi, T. Tavoloni, A. Stramenga, S. Bacchiocchi, C. Barola, A. Dubbini, R. Galarini, S. Moretti, G. Sagratini, A. Piersanti. “A LC-MS/MS procedure for the analysis of 19 perfluoroalkyl substances in food fulfilling recent EU regulations requests.” Talanta, 2024, 266(2), 125054. doi: 10.1016/j.talanta.2023.125054.
T. Stecconi, A. Stramenga, T. Tavoloni, S. Bacchiocchi, M. Ciriaci, F. Griffoni, P. Palombo, G. Sagratini, M. Siracusa, A. Piersanti. “Exploring Perfluoroalkyl Substances (PFASs) in Aquatic Fauna of Lake Trasimeno (Italy): Insights from a Low-Anthropized Area.” Toxics, 2024, 12(3), 196. doi.org/10.3390/toxics12030196
S. Moretti, G. Brambilla, F. Maffucci, C. Barola, E. Bucaletti, S. Hochscheid, S. Canzanella, R. Galarini, M. Esposit. “Occurrence and pattern of legacy and emerging per- and Poly-FluoroAlkyl substances (PFAS) in eggs of loggerhead turtle Caretta caretta from western Mediterranean.” Environmental Pollution, 2024, 343, 123257. doi: 10.1016/j.envpol.2023.123257
E. Bucaletti, C. Barola, R. Galarini. “Chloroperfluoropolyether carboxylate compounds: A review.” Chemosphere, 2024, 357, 142045. doi: 10.1016/j.chemosphere.2024.142045.
S. Moretti, S. Castellini, C. Barola, E. Bucaletti, C. Petroselli, R. Selvaggi, M. Galletti, D. Cappelletti, R. Galarini. “Determination of Perfluorinated and Polyfluorinated Alkyl Substances (PFASs) in PM10 Samples: Analytical Method, Seasonal Trends, and Implications for Urban Air Quality in the City of Terni (Central Italy)” Separations, 2024, 11(2), 42. doi.org/10.3390/separations11020042