Il rischio geochimico: non tutto ciò che è naturale è sano

I problemi della salute umana possono avere una componente ambientale di natura geogenica, ovvero possono essere il risultato di eccessi o carenze di elementi chimici presenti naturalmente nei materiali geologici (rocce, suoli, acque) dai quali traiamo sostanze indispensabili al nostro sostentamento.

di Daniele Cinti

Accanto ai noti rischi naturali (idrogeologico, sismico, vulcanico) un nuovo rischio va imponendosi all’attenzione della comunità scientifica e delle istituzioni: il rischio geochimico. Si tratta del rischio derivante dalla presenza di anomalie di concentrazioni di elementi e composti chimici ad elevata tossicità, sia acuta che cronica, nei mezzi disperdenti superficiali che interagiscono con la biosfera (acque, aria, suoli). Quando si parla di tossicità cronica si fa riferimento agli effetti negativi sulla salute indotti dalla esposizione prolungata nel tempo a piccole dosi dell’agente contaminante, dosi che singolarmente non producono effetti tossici immediati bensì nel lungo periodo tramite bioaccumulo nell’organismo. Questa caratteristica fa del rischio geochimico un rischio subdolo e spesso difficilmente valutabile, un rischio che raramente presenta le caratteristiche di eccezionalità tipiche di altri rischi naturali (si pensi ai fenomeni di dissesto idro-geologico, alle eruzioni vulcaniche o agli eventi sismici), né tanto meno quelle di tragicità, rappresentate dalla perdita di vite umane, che sovente accompagnano i suddetti eventi catastrofici.

Sotto il profilo scientifico le tematiche del rischio geochimico rientrano nell’ambito della geochimica ambientale e della geologia medica (o geomedicina). Quest’ultima, in particolare, è una disciplina relativamente nuova e spiccatamente multidisciplinare che vede il coinvolgimento di medici, tossicologi, biologi, geografi, esperti in GIS, geologi e geochimici, e che ha come obiettivo primario la comprensione del legame tra fattori geologico-ambientali e salute degli esseri viventi. Ciò avviene tramite lo studio degli elementi chimici contenuti nelle rocce e nei minerali in differenti contesti geologici e geografici, della loro mobilità (ossia della capacità di disperdersi nell’ambiente), di come questi possono venire in contatto con l’uomo (per ingestione, inalazione, ecc.) e del relativo impatto sulla salute umana.

Numerose ricerche condotte in varie parti del mondo hanno stabilito che molte delle patologie che colpiscono gli esseri viventi hanno sovente una forte componente ambientale di natura geogenica, ovvero sono il risultato di anomalie di concentrazioni di elementi chimici nei materiali geologici (acque, aria, suoli, sedimenti marini/fluviali) in assenza di contaminazione antropica. Ciò suggerisce che anche un ambiente cosiddetto “naturale”, che nella percezione comune viene inteso come “sano”, può nascondere delle insidie. Come sosteneva il celebre medico/alchimista Paracelso (1493-1541) «è la dose che fa il veleno», intendendo che è dalla presenza nelle giuste proporzioni e combinazioni di elementi e composti chimici che dipendono la qualità e l’esistenza stessa della vita di tutte le specie viventi (piante e animali, uomo compreso) ed ogni eccesso (o carenza) può portare all’insorgenza di patologie.

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Tra gli elementi chimici presenti in natura, numerosi svolgono funzioni “essenziali” nell’organismo. Tra questi, oltre i 4 costituenti principali della materia organica (ossigeno, carbonio, idrogeno e azoto), vi sono alcuni macroelementi quali calcio, potassio, zolfo, magnesio e microelementi quali ferro, zinco, rame, fluoro, selenio, iodio, cromo. Da tempo sono note le conseguenze sulla salute umana legate all’eccesso ed alla carenza di micronutrienti nell’ambiente. Ad esempio, carenze di fluoro nella dieta sono associate a un maggior rischio di fratture ossee e debolezza dell’apparato dentale, mentre l’eccesso di fluoro può causare patologie ossee anche gravi (fluorosi). La carenza di iodio è in genere associata a problemi alla tiroide (gozzo), mentre quella di selenio è ritenuta responsabile di varie patologie.

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Curve dose-risposta per gli elementi essenziali (a sinistra) e per gli elementi tossici (a destra)

Tuttavia non tutti gli elementi chimici svolgono funzioni essenziali per l’organismo. Tra gli elementi che non sembrano fornire alcun apporto benefico ma che al contrario possono causare danni anche gravi ed irreversibili, si annoverano l’arsenico, il cadmio, il piombo, il mercurio, gli elementi radioattivi. Per alcuni di questi elementi la tossicità è ben documentata e descritta da studi sull’esposizione acuta e ad alte dosi, mentre ancora poco si conosce circa la tossicità cronica per esposizione a basse dosi prolungate nel tempo, dal momento che queste interazioni sono estremamente complesse e difficili da valutare. Tuttavia, negli ultimi decenni è stato evidenziato in maniera soddisfacente un nesso causale tra esposizione dell’uomo e gli effetti sulla salute umana per diversi elementi chimici. Ciò ha spinto organismi internazionali quali l’Organizzazione Mondiale della Sanità, l’UNESCO, la Commissione UE ad assumere decisioni volte ad attenuare il rischio geochimico attraverso misure preventive focalizzate prioritariamente sulle acque destinate al consumo umano, le quali costituiscono il principale veicolo di trasferimento di sostanze inquinanti verso l’organismo.

Un aspetto emerso dalle indagini geomediche è che molti degli elementi di interesse tossicologico vengono mobilizzati selettivamente in particolari contesti geologici, quali aree vulcaniche attive, aree geotermiche, giacimenti minerari (metalli, carbone, idrocarburi), zone di degassamento dai suoli. 

Uno strumento che negli anni ha assunto sempre maggiore importanza per la valutazione e l’attenuazione del rischio geochimico è quello della cartografia geochimica ambientale, che consiste nella mappatura della distribuzione spaziale di contaminanti geogenici nelle diverse matrici ambientali (acque, suoli, sedimenti) tale da favorire l’identificazione di aree soggette ad anomalie di elementi con caratteristiche di tossicità per gli esseri viventi e l’uomo. Essa rappresenta a tutti gli effetti uno strumento di gestione e pianificazione del territorio, non solo per ciò che concerne i rischi per la salute ma anche in risposta a problematiche economiche ed ambientali (quali l’approvvigionamento idrico, il reperimento di risorse minerarie, l’agricoltura, l’inquinamento industriale, lo smaltimento dei rifiuti, ecc.).

In Italia i primi sporadici esempi di cartografia geochimica risalgono agli anni ’60 del secolo scorso, ma è negli ultimi decenni che questo strumento è divenuto di uso comune per le molteplici finalità applicative della geochimica prima fra tutte quella ambientale.

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Uno dei primi esempi italiani di cartografia geochimica, la mappa della distribuzione del mercurio nei sedimenti fluviali della Toscana (da Dall’Aglio et al., 1966)

 

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Un esempio di cartografia geochimica a scala nazionale riportante la distribuzione di alcuni elementi chimici nei suoli italiani (da De Vivo et al., 2008)

L’INGV contribuisce, con le sue ricerche, alla copertura cartografica (geochimica) del territorio nazionale. Negli ultimi anni particolare attenzione è stata dedicata alla mappatura di alcuni elementi chimici rilevanti dal punto di vista tossicologico (quali l’arsenico, il radon, il fluoro, ecc.) negli acquiferi vulcanici del Lazio, dai quali vengono tratte ingenti risorse per gli usi potabili. Il Lazio rappresenta, nel contesto geologico nazionale, una regione particolarmente esposta al rischio geochimico a causa della grande diffusione di processi minerogenici, idrotermali, geotermici e vulcanici che, per quanto detto in precedenza, sono in grado di mobilizzare numerosi elementi chimici che, attraverso le acque, trovano una facile via di ingresso verso l’organismo. In tal senso, la produzione di mappe tematiche è di grande importanza per una adeguata valutazione del grado di contaminazione ambientale finalizzata alla minimizzazione del rischio geochimico e costituisce un requisito irrinunciabile per ogni politica attenta alla gestione e salvaguardia dell’ambiente e alla corretta impostazione dei rapporti tra ambiente e uomo.

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Mappa degli indici di qualità delle acque sotterranee nel Lazio settentrionale ottenuta integrando le concentrazioni di arsenico, fluoruro e radon, tre contaminanti delle falde acquifere di origine geogenica, in un’area caratterizzata da attività vulcanica pregressa e attualmente sede di estese mineralizzazioni e attività geotermale (da Cinti et al., 2019).

 Per approfondire:

Bundschuh, J., Maity, J.P., Mushtaq, S., Vinthanage, M., et al. (2017) Medical geology in the framework of the sustainable development goals. Science of the Total Environment 581, 87-104.

Cinti, D., Vaselli, O., Poncia, P.P., Brusca, L., Grassa, F., Procesi, M., Tassi, F. (2019) Anomalous concentrations of arsenic, fluoride and radon in volcanic-sedimentary aquifers from central Italy: quality indexes for management of the water resource. Environmental Pollution 253, 525-537.

Dall’Aglio, M., Da Roit, R., Orlandi, C., Tonani, F. (1966) Prospezione geochimica del mercurio. Distribuzione del mercurio nelle alluvioni della Toscana. L’Industria Mineraria 17, 391.

De Vivo, B., Lima, A., Bove, M., Albanese, S., et al. (2008) Environmental geochemical maps of Italy from the FOREGS database. Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis 8, 267-277.