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Plastica nell’acqua potabile, una ricerca fa scattare allarme

In tutto il mondo sono state rinvenute fibre di plastica microscopiche nell’acqua corrente. Il primato della contaminazione spetta agli Stati Uniti, con fibre di plastica che sgorgano dal 94% dei rubinetti, compresi quelli del Congresso, del quartier generale della Environmental Protection Agency (Epa) e perfino nella Trump Tower del presidente Donald Trump. Non solo bevendo direttamente l’acqua, ma anche consumando tutti quegli alimenti che ne richiedono l’utilizzo per la produzione, come ad esempio pasta e pane.

I ricercatori delle università statali di New York e del Minnesotahanno testato, in collaborazione con Orb Media, un’associazione noprofit, 129 campioni di acqua provenienti da città di tutti i continenti. Seguono l’India con l’82 percento; l’Uganda con l’81 percento; l’Indonesia col 76 percento e via discorrendo. La contaminazione più bassa, comunque pari al 72% dei casi, si registra nel Regno Unito, in Germania e in Francia. La media numerica di fibre rintracciate ogni 500 ml di acqua va dal 4,8% negli Usa all’1,9% in Europa.

Le microplastiche: microfonti…di macroinquinanti!

Cause e conseguenze della dispersione delle microplastiche in mare e del bioaccumulo di sostanze inquinanti derivanti dalla loro ingestione

La plastica: da utile risorsa a pericoloso rifiuto. Negli ultimi decenni la plastica è stata prodotta ed utilizzata dall’uomo con sempre maggior frequenza, tanto che, ad oggi, questo materiale è diventato il maggior detrito antropogenico inquinante presente negli oceani (Law et al., 2010). Dagli anni ’50 alla prima decade degli anni 2000, la richiesta mondiale di plastica è passata da 1 milione e mezzo di tonnellate a oltre 280 milioni di tonnellate. A questo impressionante dato va aggiunto il notevole incremento demografico della popolazione umana: negli ultimi 50 anni la densità di popolazione mondiale è aumentata del 250% (Browne et al., 2011). La conseguenza è ovvia: più plastica utilizzata e gettata via che, direttamente o indirettamente, arriva in mare. Essa può esser rinvenuta in ambiente marino in moltissime forme e dimensioni: sacchetti, sferule, materiale da imballaggio, rivestimenti da costruzione, recipienti, polistirolo, nastri e attrezzi da pesca. I rifiuti plastici provenienti da terra costituiscono a circa l’80% di tutti i detriti plastici che si trovano nell’ambiente marino (Andrady, 2011). Con circa la metà della popolazione mondiale residente entro un raggio di 80 km dalla costa, i rifiuti plastici prodotti in queste aree hanno un alta probabilità di essere immessi direttamente in ambiente marino tramite fiumi e sistemi di acque reflue (Moore, 2008). Gli impianti di trattamento delle acque sono in grado di intrappolare macroplastiche e frammenti di varie dimensioni mediante vasche di ossidazione o fanghi di depurazione, tuttavia una larga porzione di microplastiche riesce a bypassare questo sistema di filtraggio, giungendo in mare. Come mostrato da numerosi studi, i rifiuti presi in carico dai fiumi, visto il loro elevato flusso unidirezionale, sono trascinati direttamente negli oceani.
Anche le navi hanno rappresentato e rappresentano tutt’oggi una rilevante fonte di rifiuti marini; uno studio condotto da Pruter (1987) stima indicativamente che durante gli anni ’70 la flotta peschereccia globale abbia scaricato oltre 23.000 tonnellate di materiale di imballaggio in plastica. Nel 1988, un accordo internazionale ha fatto divieto alle imbarcazioni marine di abbandonare scarti plastici in mare; tuttavia, come troppo spesso accade, il rispetto di questo accordo è stato essenzialmente arbitrario, facendo sì che la navigazione restasse anche nei decenni successivi un’importante fonte di inquinamento marino: si stima che già nei primi anni ’90 siano state immesse in mare 6,5 milioni di tonnellate di plastica.

Un altro significante apporto all’inquinamento marino deriva dalla manifattura di prodotti plastici che usano granuli e piccole palline di resina, conosciute con il nome di “nibs”, come materia prima. Attraverso fuoriuscite accidentali durante il trasporto, sia a terra che in mare, un uso inappropriato dei materiali di imballaggio e il deflusso diretto da impianti di trasformazione, questi materiali possono entrare negli ecosistemi acquatici. Solamente negli Stati Uniti, la produzione è salita da 2,9 milioni di pellets nel 1960 a 21,7 milioni nel 1987, tant’è che essi possono essere identificati nei mari di tutto il mondo, anche su isole medio-oceaniche senza impianti di produzione locali. Numeri impressionanti che, purtroppo, tendono a crescere esponenzialmente di anno in anno.

In generale, la plastica presenta una densità inferiore a quella dell’acqua di mare, ed è per questo motivo che galleggia in superficie. Solo in seguito alle interazioni con gli organismi, come la creazione di microfilm intorno ai singoli frammenti o l’insediamento di organismi bentonici sui rifiuti più grandi, questi materiali possono affondare.
Convenzionalmente, i rifiuti plastici sono stati suddivisi in quattro classi dimensionali (Eriksen et al., 2014):
• le macroplastiche (>200 mm);
• le mesoplastiche ( 4,76-200 mm);
• le microplastiche di medie dimensioni (1,01-4,75 mm);
• le microplastiche più piccole (0,33-1,00 mm).
A queste classi categorie è necessario aggiungere le nanoplastiche, le cui ridottissime dimensioni rendono tuttavia impossibile il loro campionamento tramite metodi tradizionali: secondo alcuni autori viene definito nanoplastica un frammento plastico di dimensioni inferiori a 20 pm (microns, cioè un millesimo di millimetro; quindi: 1 pm = 1 x 10-6 m), secondo altri addirittura al di sotto dei 100 nm (nanometri, ovvero un millesimo di micron; 1 nm = 1 x 10-9 m).

Per quanto concerne la problematica delle microplastiche va sottolineato che tale realtà risulta la più allarmante in quanto lo loro immissione nell’ambiente marino è pressoché quotidiana, derivante infatti da molteplici fonti come la disgregazione e deterioramento delle macroplastiche, perdita di fibre tessili nei lavaggi dei capi di abbigliamento, impiego degli strumenti da pesca e utilizzo di prodotti per la cosmesi. A tali aspetti si aggiunge, come vedremo più avanti, anche il rischio derivante dalla concentrazione di pericolose sostanze chimiche tossiche, gli ftalati, che favoriti dalle piccolissime dimensioni delle microplastiche possono facilmente passare dai bassi livelli trofici della catena alimentare come il plancton, ai pesci e quindi fino all’uomo.

La plastica negli Oceani.
La plastica viene trasportata attraverso tutti gli oceani del mondo dal vento e dalle correnti marine. Le correnti oceaniche, dovute all’azione combinata dei venti e della forza di Coriolis, connessa alla rotazione terrestre, hanno l’effetto di spostare enormi volumi d’acqua superficiale a formare grandi sistemi circolari di correnti (Gyres), che si muovono in senso orario nell’emisfero nord e antiorario in quello sud. Infatti, alte concentrazioni di detriti plastici galleggianti sono stati segnalati nelle zone centrali del Nord Atlantico e del Pacifico, ma diversi modelli di circolazione oceanica hanno suggerito possibili regioni di accumulo in tutti e cinque i Gyres subtropicali (Nord Atlantico, Sud Atlantico, Nord Pacifico, Sud Pacifico. La densità delle microplastiche è in media di circa 25.000 pezzi per km2 per l’emisfero meridionale dell’Oceano Pacifico, mentre nella porzione settentrionale del medesimo Oceano arriva a circa 300.000 pezzi per km2. Anche in Atlantico si raggiungono concentrazioni di centinaia di migliaia di frammenti per km2, come dimostrato dagli studi di Law et al. (2010) e Lusher et al. (2014). Tali studi hanno infatti evidenziato l’importanza della Corrente del Golfo nell’accumulare rifiuti soprattutto nel Mar dei Sargassi e lungo le coste Occidentali dell’Europa, dove alte concentrazioni vengono rinvenute a largo delle isole del Regno unito e delle coste francesi.

Le microplastiche: origine e diffusione.
Anche se a destare più clamore sono i rifiuti di maggiori dimensioni, ultimamente si sta acquisendo la consapevolezza di come i frammenti plastici più piccoli e apparentemente insignificanti siano ancor più nocivi e pericolosi.
Le microplastiche costituiscono un problema enorme per gli ecosistemi acquatici, sia marini che continentali, questo è ormai un assunto (Eriksen et al., 2013; Castaneda, 2014; Ivar do Sul & Costa, 2014). Ed è altrettanto indubbio che siamo giunti a un livello di inquinamento da plastiche tale da rendere quasi impossibile, almeno nel breve termine, una soluzione reale al problema, sebbene ci si possa adoperare quantomeno per contrastarlo.
In maniera molto lungimirante, Carpenter e Smith avevano già provato a metterci in guardia oltre 40 anni fa (1972): in un loro lavoro, affermavano che “l’incremento nella produzione di plastiche, unito alle attuali metodologie di smaltimento dei rifiuti, porteranno probabilmente a una notevole concentrazione sulla superficie del mare. Attualmente, l’unico effetto biologico conosciuto di queste particelle è che fungono da superficie su cui si accrescono idroidi, diatomee e, probabilmente batteri”.
Oggi sappiamo che le conseguenze di questa grave forma di inquinamento pressoché invisibile a occhio nudo, sono decisamente più pesanti. Ma per combattere un nemico è necessario conoscerlo bene.
Cosa sono le microplastiche? Si tratta di particelle di origine antropica di dimensioni comprese tra 5 mm e 330 pm. Bisogna specificare che la misura di 5 mm è un limite convenzionale che le separa dalle mesoplastiche, mentre il limite inferiore delle microplastiche è strettamente relazionato alla metodologia di campionamento: difatti vengono utilizzati dei retini “Manta” a bocca rettangolare e con maglia di 330 pm utilizzati usualmente per prelievi di neuston (micro-organismi che vivono nell’interfaccia aria-acqua) in quanto la maggior parte di queste particelle tende a galleggiare nei primi cm della colonna d’acqua. Ovviamente le particelle con alta densità specifica tendono a decantare nei sedimenti, quindi sfuggono ai campionamenti di plancton e neuston.
Oltre che su base dimensionale, le microplastiche sono ovviamente suddivise su base composizionale. I composti che più comunemente vanno a costituire le plastiche sono il polietilene, il polipropilene, il polistirene, il polietilene tereftalato ed il polivinilcloride, le cui fonti originarie sono principalmente bottiglie di plastica, contenitori per il cibo, reti da pesca, posate, pellicole, bicchieri di plastica (Valavanidis & Vlachogianni, 2014).
La categorizzazione delle microplastiche può avvenire anche su base morfologica, sovente determinata dalla fonte che li origina: possono essere campionati pellets e microbeads (“perline” plastiche utilizzate in molti prodotti per l’igiene quotidiana), frammenti derivanti dalla disgregazione di rifiuti di maggiori dimensioni e fibre. Tendenzialmente i microbeads si presentano in forme appiattite, cilindriche, sferoidali o discoidali e sono considerate microplastiche primarie, in quanto si tratta di frammenti di materie plastiche che sono volutamente realizzati per essere di dimensioni microscopiche. Viceversa le microplastiche secondarie, derivanti da disgregazione di rifiuti di maggiori dimensioni, sono sia i frammenti erosi, dalla morfologia molto più irregolari, presentando forme da angolari ad arrotondate a seconda del grado di usura, sia le fibre, le quali si presentano sotto forma di filamenti sottili ed allungati. Quest’ultima morfologia è la sovente la più numerosa, raggiungendo percentuali superiori al 70-80% in valori espressi convenzionalmente con numero di particelle per m3 di acqua (Ivar do Sul & Costa, 2014).

Ma perché i filamenti plastici sono così comuni? Essenzialmente perché tutti noi, senza rendercene conto, le produciamo giornalmente in grandissimi quantitativi in quanto derivano direttamente dai nostri abiti contenenti percentuali di poliestere o di altre fibre sintetiche. Per dare un’idea del quantitativo di microfibre rilasciate in mare, basti pensare che in media un normale lavaggio in lavatrice genera oltre 1900 microplastiche per capo d’abbigliamento (il che corrisponde ad oltre 100 fibre per Litro d’acqua per un lavaggio di tutti capi), circa il 180% in più delle fibre rilasciate da abbigliamento in lana. A questi sconcertanti dati bisogna aggiungere che utilizzando in inverno un maggior quantitativo di indumenti, il rilascio di microplastiche fibrose aumenta di circa il 700% durante questa stagione (Browne et al. 2011).
Così come avviene per le fibre, l’essere umano rilascia indirettamente microplastiche anche tramite altre comuni attività apparentemente banali ed innocue: lo scrub facciale, l’uso di alcuni shampoo e saponi, il dentifricio, l’eyeliner, la crema solare, i detergenti esfolianti. Si tratta principalmente di microbeads e frammenti spigolosi di polietilene che in taluni casi possono costituire oltre il 10% in peso del prodotto anche di marche rinomate (Neutrogena e Johnson & Johnson); tali frammenti artificiali negli ultimi anni hanno sostituito gli ingredienti naturali utilizzati tradizionalmente, tra cui le mandorle tritate, la farina d’avena e la pomice. Questo significa che mediamente una persona produce 2,4 mg di microplastiche al giorno (Fendall & Sewell, 2009; Marine Conservation Society, 2012) (Fig. 4). Fortunatamente negli ultimi tempi c’è stata una timida inversione di tendenza, preferendo prodotti cosmetici più ecologicamente sostenibili.
Come già specificato, oltre all’immissione diretta, le microplastiche derivano comunemente da fenomeni di erosione e degradazione di rifiuti plastici di maggiori dimensioni. Tra i processi degradativi che portano alla formazione delle microplastiche abbiamo la biodegradazione operata
da organismi viventi, spesso microbi, la fotodegradazione, causata dalla radiazione solare e frequente in mare aperto, la degradazione termossidativa, con temperature moderate, la degradazione termica, relativa alle alte temperature, e l’idrolisi, tipica reazione con l’acqua.
Negli ultimi anni l’allarme legato alle microplastiche è aumentato notevolmente anche grazie agli studi che si stanno svolgendo a livello comunitario in seguito al recepimento della Marine Strategy Framework Directive (MSFD, 2011).

Microplastiche “a casa nostra”: presenza ed effetti in Mar Mediterraneo.
Il Mar Mediterraneo non può esser considerato immune da questo tipo di inquinamento; al contrario, date le sue caratteristiche di bacino semichiuso, la grandissima densità abitativa che caratterizza le sue coste e la presenza di numerosi corsi d’acqua dolce che in esso sfociano, possiede tutte le caratteristiche per essere uno dei mari più colpiti. Si stima siano almeno 250 miliardi i frammenti di plastica sparsi per tutto il Mediterraneo. La centralità dell’argomento ha spinto gruppi di ricerca di numerosi paesi che si affacciano sul mare nostrum ad intraprendere delle campagne di monitoraggio, al fine di comprendere la reale entità dell’impatto delle microplastiche sull’ambiente marino. Infatti, come si evince dalla figura sottostante (Fig. 5) che riassume tutti i 79 studi condotti sulle microplastiche e l’interazione con le principali componenti del biota in mar Mediterraneo, i materiali di plastica in mare sono equamente diffusi in tutto il bacino, seppur con abbondanze percentuali maggiori nel Mediterraneo occidentale, dove più elevato è il numero di studi condotti negli ultimi anni (Deudero & Almar, 2015).

Collignon et al. (2012) hanno condotto un esteso campionamento in tutto il Mediterraneo nordoccidentale durante i mesi estivi del 2010, concentrandosi principalmente lungo le coste italiane e francesi. E’ stata riscontrata una concentrazione media di 0.116 frammenti/m2 di superficie, fino ad un massimo di oltre 0.36 frammenti/m2 a largo dell’Isola d’Elba. Tuttavia, oltre all’importanza dei numeri forniti da tale studio, è stato messo in relazione un fortissimo legame tra distribuzione delle particelle di microplastiche ed il vento. Infatti il campionamento ha subito un’interruzione a causa del maltempo, precisamente tra il 22 ed il 25 luglio 2010, ed una volta ristabilitesi le condizioni meteo-marine adatte per la raccolta dati, si è osservato come la concentrazione media dei frammenti fosse diminuita nelle stazioni a “sopravento”. L’area è infatti molto esposta a venti provenienti da W e NW (come il Maestrale); il vento agisce quindi come forzante per tale materiale che si distribuisce nell’interfaccia acqua-aria, ed insieme alle correnti superficiali è in grado di ridistribuire ed indirizzare i frammenti lungo quelle rotte su cui agiscono maggiormente tali forze.
Risultati simili sono stati riscontrati in analisi condotte in Corsica e lungo le coste occidentali della Sardegna, in particolare nel golfo di Oristano (Collignon et al., 2014; de Lucia et al., 2014). Qui le concentrazioni sono confrontabili con quanto osservato nel Mediterraneo nord-occidentale, in media 0.15 frammenti/m2; la maggior parte del materiale è composto dal di-2-etilesilftalato (o diottilftalato, DEHP), plastificante noto per il suo basso costo, che compone il PVC, e noto per essere velocemente metabolizzato da vertebrati ed invertebrati.
In Mar Mediterraneo è difficile parlare di “isole di plastica” così come ci si riferisce ai casi sopra citati dei bacini Oceanici; infatti non esiste un sistema di circolazione ciclonico e anticiclonico su così larga scala. Bisogna tuttavia sottolineare che l’esistenza di accumuli di rifiuti è stata segnalata nel Tirreno centrale e nel Mar Egeo.

In conclusione, è necessario ampliare il numero di studi in Mediterraneo al fine di comprendere al meglio la reale densità delle microplastiche, le maggiori sorgenti e soprattutto come esse si distribuiscano in relazione alla circolazione superficiale che caratterizza il bacino.
L’impatto delle microplastiche sugli ecosistemi marini.
I dati numerici finora sciorinati dovrebbero bastare a far comprendere la portata deN’inquinamento da microplastiche. Ma per comprendere pienamente questa tematica è necessario considerarne gli effetti sugli ecosistemi acquatici. In molti animali tali particelle creano danni fisici, come il soffocamento (tipicamente osservabile in molti invertebrati filtratori). Ma è solo l’inizio: è infatti di portata decisamente maggiore la tossicità che scaturisce dall’inquinamento da microplastiche, esponenzialmente incrementata da adsorbimento e bioaccumulo di sostanze inquinanti. Gli inquinanti organici persistenti che più frequentemente vengono adsorbiti sono ad esempio gli ftalati, i PCB, le organoclorine e i metalli pesanti (Ashton et al., 2010; Seltenrich, 2015). Questo processo fa sì che una piccola superficie quale quella di una microparticella possa concentrare grandi quantitativi di inquinanti, favorendone la dispersione in mare e diventano una vera e propria “bomba a orologeria”.
“Noi siamo quello che mangiamo”, diceva il tedesco Ludwig Andreas Feuerbach. Questo aforisma è pienamente contestualizzabile anche in ambiente marino: “i pesci sono quello che mangiano”…e dato che sovente ingeriscono microplastiche, per sillogismo “i pesci sono plastica tossica”. Considerando che si consumano, infatti, circa 23 chili di pesce per persona all’anno, che salgono a 25 chili in Italia, un valore pari a meno della metà del Portogallo che con 56 chili a testa è leader in Europa, gli effetti sulla salute umana sono facilmente intuibili (Coldiretti – Impresa Pesca, 2015).
Per comprendere più adeguatamente come le microplastiche entrino nella catena trofica, bisogna parlare del bioaccumulo o biomagnificazione, ovvero quel processo che porta negli organismi che direttamente o indirettamente ingeriscono le micro particelle ad un aumento in maniera esponenziale dei livelli tossici man mano che si sale di livello (Fig. 6). Sono tantissime le specie affette da questa forma di inquinamento, dai filtratori, come i molluschi bivalvi (le classiche cozze e vongole che frequentemente arricchiscono i nostri pasti) e i crostacei cirripedi (balani), agli invertebrati detritivori, come oloturie, isopodi, anfipodi e policheti (in particolar modo Arenicola marina) (Ward et al., 2009; Ivar do Sul & Costa, 2014; Rochman, 2015). E’ quindi frequente che gli animali a vita bentonica accumulino direttamente microplastiche anche di cospicue dimensioni, mentre le particelle più piccole possono essere ingerite anche da organismi planctonici, come i copepodi e gli eufasiacei, ma ovviamente l’accumulo diretto è riscontrabile anche ai livelli più alti della catena trofica, come nella balenottera comune (Balaenoptera physalus), che accumula notevoli quantitativi di ftalati (in media circa 45 ng/g di grasso), o nello squalo elefante (Cetorhinus maximus) (Fossi et al., 2012, 2014; Fossi, 2013). E’ implicito che il processo di biomagnificazione riguardi anche il trasferimento trofico in predatori attivi quali uccelli, rettili, mammiferi marini, pesci e cefalopodi.

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