Novel Experimental and Modelling Approaches for the Risk Assessment of Perfluoroalkyl Acids (PFAAs)

Le sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFASs) sono un gruppo di sostanze chimiche antropogeniche, usate estensivamente nell’industria. Grazie al legame C-F molto forte, i PFASs sono caratterizzati da una elevata stabilità chimica e termica. Di conseguenza sono persistenti, bioaccumulativi e onnipresenti nell’ambiente. Sotto condizioni ambientali, tramite il cambiamento delle parti non-fluorurati nelle molecole, i precursori del PFAS si trasformano in acidi perfluoroalchilici (PFAAs). I PFAAs sono acidi tensioattivi e le loro proprietà si differenziano in base alla lunghezza della catena perfluoroalchilica ed al gruppo polare. Le catene corte di PFAAs vengono impiegate al posto delle catene più lunghe con l’assunzione per cui siano potenzialmente meno bioaccumulative e meno tossici negli animali. Tuttavia, esse sono molto persistenti, ed altamente solubili. Inoltre sono meno assorbite nei solidi, molto mobili in acqua ed estremamente bioaccumolative nelle piante. Lo scopo di questa tesi consiste nell’analisi dei dati per la valutazione del rischio degli PFAAs, con maggior attenzione per le catene più corte. I PFAAs mostrano un comportamento non tipico rispetto ad altri gruppi di inquinanti organici neutri. La loro affinità per le proteine e le membrane fosfolipidi rende la valutazione del rischio convenzionale, basato sulla ripartizione dello stoccaggio nei lipidi, inapplicabile. Perciò, questa tesi focalizzerà l’attenzione sulle mancanze nella ricerca e fornirà nuovi approfondimenti per comprendere il comportamento degli PFAAs, iniziando da 1) la valutazione del rischio dal punto di vista ecologico e 2) nell’ecosistema terrestre, come la via principale dei PFAAs nella rete alimentare terrestre, con un’attenzione particolare sull’inquinamento dei PFAAs nella Regione del Veneto (Nord Italia). La prima parte della tesi focalizzerà l’attenzione sulle metodologie esistenti per la valutazione del rischio ecologico e proporrà un nuovo metodo per derivare le soglie ecologiche di microinquinanti, applicato per due PFAAs di catene lunghe, PFOA e PFOS, due PFAAs di catene corte, PFBA e PFBS, come i loro sostituti, e due inquinanti emergenti (LAS e triclosan) al fine di eseguire un confronto. La metodologia proposta è basata sul modello ecologico AQUATOX (USEPA), applicato sull’ecosistema acquatico del Po, il fiume italiano più grande e con il maggior inquinamento. Usando il modello AQUATOX, sono state incluse relazioni ecologiche tra gli organismi, cosi come gli effetti chimici indiretti e sub-letali. I risultati sono valori di soglia ecologica diversi da quelli calcolati usando metodologie convenzionali. La seconda parte della tesi concentra l’attenzione sulla simulazione del trasferimento di nove tipi di PFAAs da suolo e acqua pre-contaminati alla pianta, radichio, con una combinazione di esperimenti in serra, prove in laboratorio per l’assorbimento del suolo e modelli per l’assorbimento nelle piante. L’esperimento include vari modi di esposizione: acqua e suolo, separatamente e in sinergia, cosi come un sistema idroponico. I risultati hanno evidenziato la valenza dell’acqua come il metodo di esposizione più importante, ed una incertezza dell’uso dei fattori di bioaccumulazione derivati da esperimenti idroponici per la valutazione del rischio. Il modello semi-empirico dell’assorbimento degli PFAAs, basato sulla distribuzione inter-compartimentale degli PFAAs nel radicchio, ripartizione tra acqua e suolo e parametri delle piante, è stato applicato su colture diverse e ha fornito nuovi approfondimenti del processo di assorbimento molto complesso. In fine, un quadro modellistico consistente di modelli di colture, insieme ad un modello farmacocinetico per animali d'allevamento, è stato applicato per valutare l’esposizione della popolazione del Veneto ai PFAAs di catena corta e lunga.