Contaminazione da piombo, cadmio e rame di prodotti alimentari nell’area a rischio di Gela

Introduzione

La Piana di Gela (figura 1), situata all’estremo Sud della Sicilia, è caratterizzata da una fiorente attività agricola legata all’orticoltura da campo e in serra, specializzata prevalentemente nella produzione di carciofi e di pomodori.^1,2

La specificità di questo territorio è data dalla convivenza dell’agricoltura con uno dei più grandi poli petrolchimici d’Europa che, con un’estensione complessiva di 500 ettari, risulta costituito in prevalenza da raffinerie e da stabilimenti petrolchimici per la produzione di benzine, gasolio, GPL e petcoke.

Le attività industriali, le numerose discariche e l’inquinamento prodotto dagli anni Sessanta a oggi, hanno generato gravi danni ambientali e di carattere sanitario. Nell’area del petrolchimico e nelle zone limitrofe, suolo e falde acquifere presentano una grave contaminazione da arsenico, mercurio, nichel, piombo, cadmio, cromo, antimonio, vanadio, idrocarburi, benzene, toluene e altri composti organici tossici e cancerogeni. Nel 1990 l’area del comune di Gela e quella dei due comuni limitrofi, Niscemi e Butera, è stata inclusa tra le aree a elevato rischio di crisi ambientale e, nel 1998, un’estesa area del comune di Gela è stata dichiarata sito di interesse nazionale (SIN) per le bonifiche dei suoli.^3-6

Le principali sorgenti d’inquinamento del suolo e delle acque sotterranee possono essere riconducibili alle attività del polo petrolchimico con fumi di ricaduta, pozzi di estrazione petrolifera, discariche industriali, alle pratiche agricole e all’inquinamento atmosferico da traffico veicolare (tabella 1). ^7,8

L’intero polo petrolchimico, si estende lungo la costa e conta circa 97 punti diversi di emissione che scaricano in atmosfera sostanze organiche e metalli pesanti come piombo (Pb), rame (Cu), vanadio (V), nichel (Ni) e cromo (Cr). La raffineria di Gela è alimentata da una centrale termoelettrica che brucia diversi combustibili tra cui il coke di petrolio, una sostanza di scarto del processo di cracking altamente inquinante, contenente zolfo e alte concentrazioni di ferro, vanadio, nichel, arsenico e piombo.^8-11

Tra il polo petrolchimico e gli impianti serricoli, che hanno una distanza minima di circa 600 metri, è localizzata la più grande discarica di rifiuti industriali, pari a circa 6 milioni di tonnellate, contenente materiali per natura radioattivi, i fosfogessi (phosphogypsum), un residuo minerale derivato dalla produzione dei fertilizzanti.^12,13

Da diversi anni nelle aree a elevato rischio di crisi ambientale e in vicinanza di impianti petrolchimici l’attenzione si è focalizzata verso i potenziali effetti sulla salute delle popolazioni esposte a inquinanti ambientali, di origine industriale, indicati come causa di diverse patologie.^5,14-17

La produzione agroalimentare di Gela è caratterizzata in prevalenza da un sistema produttivo di tipo intensivo che si distingue in due tipologie principali: coltivazione in serre (localizzate lungo la costa) e coltivazioni in campo aperto (localizzate nella Piana).

La coltivazione in serre, interessa un’estensione di 1.108,33Ha pari a quasi tutto il territorio costiero ed è totalmente destinata alla produzione di pomodoro (Licopersicum esculentum), che rappresenta la coltivazione più proficua.

I seminativi a campo aperto si estendono per oltre 1.803,51Ha verso l’entroterra su un’area alluvionale di cui 1.352,63Ha prevalentemente dedicata alla coltivazione del carciofo (Cynara scolimus).^18,19

Le acque impiegate per l’irrigazione provengono da un’importante falda sotterranea superficiale che, con direzione di flusso daNord verso ilmare, attraversa il sottosuolo alluvionale e sabbioso della Piana di Gela. La falda, affiorando in alcuni punti, ha consentito la creazione di pozzi che garantiscono il necessario approvvigionamento idrico delle colture agricole, ma diverse indagini hanno constatato la grave contaminazione di queste acque per la presenza diffusa di inquinanti di origine antropica quali tensioattivi, arsenico, nitriti, fosfati, idrocarburi e metalli pesanti tra cui il mercurio (tabella 1).^10,17

Dalle numerose ricerche effettuate, che hanno classificato la Piana di Gela come area a elevato rischio di crisi ambientale, emerge una carenza di dati sulla contaminazione chimica dei prodotti locali quali vegetali, ortaggi, prodotti ittici, zootecnici e derivati, presenti nell’alimentazione dei gelesi, e che costituiscono, separatamente nel loro insieme, un fattore di esposizione notevolmente importante anche al fine di aggiungere un ulteriore tassello al quadro delle conoscenze sull’area e valutare l’esposizione potenziale della popolazione stessa alla contaminazione ambientale.¹⁷

Materiali e metodi

La nostra ricerca è stata rivolta all’area gelese considerando che la produzione dei prodotti agricoli locali coesiste nel sito industriale che, come già esposto, presenta dei livelli di contaminanti di origine antropica. La nostra attenzione nel corso di questo primo screening preliminare si è concentrata su cadmio e piombo (contaminanti per cui la normativa fissa un limite di sicurezza) e il rame.

Al fine di valutare a grandi linee l’area interessata dal fenomeno di ricaduta fumi e scegliere le aree di campionamento dei carciofi, è stata effettuata un’elaborazione statistica dei dati sulla direzione dei venti dal 1971 al 2000. L’area verso cui spirano la maggior parte dei venti è quella a Nord-Est della Piana di Gela ricadente tra i comuni diGela eNiscemi, in cui insistono la gran parte delle coltivazioni di carciofi.Durante l’arco della giornata la situazione è variabile: nelle ore del tardo pomeriggio e serali sono prevalenti i venti verso il quadrante Est e Nord- Est (figura 2) in cui insistono gli impianti serricoli; nelle ore notturne di inversione delle brezze, oltre che in presenza di scirocco, i venti provengono da Sud-Est, e la città e l’area a Ovest rimangono quindi sottovento rispetto al petrolchimico.^8,20

Campionamento

Il campionamento dei prodotti agroalimentari è stato effettuato tra febbraio e marzo 2008. Sono stati prelevati 13 campioni di carciofi provenienti dalla Piana di Gela (figura 2). Ogni campione del peso di circa 2 kg è costituito da più esemplari (dal peso compreso tra 160 e 190 grammi) prelevati nella stessa area. Il raffronto è stato eseguito con tre campioni (CARC 14) prelevati in un mercato di Gela e tre campioni (CARC 9 controllo) prelevati dal Comune di Riesi, in vicinanza della SS626, in posizione Nord-Ovest a oltre 20 km dal petrolchimico. Quest’ultimo campione, non essendo esposto a polveri di ricaduta provenienti dal sito industriale e all’irrigazione con acque contaminate, è stato utilizzato come campione di riferimento.

Per quanto riguarda i pomodori, sono stati prelevati 13 campioni del tipo ciliegino coltivati in serra (figura 3) e irrigati con acque piovane e di falda contaminata da metalli pesanti e composti organici.^10,17 Ogni campione, di circa 1 kg, è costituito da più grappoli prelevati in più punti all’interno della stessa serra.

Questi sono stati confrontati con tre campioni da banco prelevati in un mercato di Gela (POM 14) e tre campioni (controllo) provenienti da un’area non contaminata da impianti industriali (provincia di Catania) e con certificazione biologica.

Le procedure di campionamento per le due tipologie di prodotti sono state effettuate seguendo il protocollo previsto dal Regolamento CE n. 333/ 07.²¹

Ogni campionameto è stato georeferenziato e riportato in cartografia.

Rilevazione strumentale

Le analisi sono state effettuate sulla parte commestibile del prodotto (bacca per il pomodoro e cuore per il carciofo). Ogni prodotto agroalimentare prelevato è stato riposto in buste per alimenti, etichettate, sigillate e congelate fino al momento dell’analisi.

I campioni di carciofi e pomodori sono stati preventivamente e accuratamente lavati con acqua ultra pura per eliminare eventuali residui di terriccio presenti sulla superficie. L’estrazione è stata effettuata su un’aliquota nota (0,5 g) del campione omogeneizzato, trattato conHCl ultrapuro 12Na 90°C per 40 min, sotto agitazione magnetica; l’estratto acido è stato quindi filtrato con carta da filtro (0,45 m) e successivamente su una colonna di carbone Supelclean ENVI-Carb SPE per rimuovere i composti organici elettro-attivi. L’analisi deimetalli è stata condotta con un potenziometro in stripping anodico (Steroglass, S.Martino in Campo, Perugia), impiegandometodiche consolidate in varie matrici alimentari.^22-25

Parametri di validazione del metodo

Il limite di rilevabilità (LOD) e di quantificazione (LOQ) sono stati valutati per tutti i metalli usando l’espressione 3 /S e 10 /S (Winefordner and Long 1983, Pharmeuropa 1999) dove è il rumore (200mVms^-1) e S la sensibilità espressa come pendenza della curva di calibrazione. La sensibilità aumenta con l’aumentare del tempo di elettrolisi. è stata ottenuta una buona risoluzione e bassi valori di LOD(< 0,0007mg/kg per Cd, Pb e Cu) e di LOQ (< 0,001 mg/kg per Cd, Pb e Cu). Al tempo di elettrolisi utilizzato (120 s) è stata ottenuta una sensibilità di 300, 600 e 400 ms kg g^-1 rispettivamente per il Cd (II), Pb (II) e Cu (II). L’accuratezza delmetodo è stata valutata effettuando le stesse procedure di estrazione e di analisi su matrice di riferimento certificata (Cavolo, GBW 08504 fornito da NRCCRN certificato per Cd 0,029 mg/kg, Pb 0,280 mg/kg, Cu 0,003 mg/kg ) ed è risultata da 94,7% a 97,2%,mentre la precisione dello strumento, calcolata su cinque determinazioni sullo stesso estratto, espressa come deviazione standard relativa (RDS), è stata <2,5%.

Risultati

Come riportato in tabella 2, dalle analisi effettuate sui pomodori, i valori medi di Cd rientrano al di sotto dei limiti stabiliti dal Regolamento (CE) N. 1881/2006,²¹ con concentrazioni pari a 0,030 mg/kg, mentre i tenori medi di Pb (0,187 mg/kg) risultano elevati in tutti i campioni con valori fino a due volte superiori ai limiti previsti dalla normativa. Il valore medio dei campioni commerciali, prelevati presso un mercato di Gela, presenta una concentrazione simile al valore medio dei campioni prelevati in serra, suggerendo la provenienza locale del prodotto.

Un quadro affine emerge anche nei campioni di carciofi, prelevati in vari punti della Piana diGela. Cadmio e piombo hanno registrato valorimedi rispettivamente pari a 0,079 mg/kg e 0,113 mg/kg. Entrambi imetalli presentano valorimedi superiori ai limiti di legge, con alcuni valori campionari, fino a due volte in più (per esempio, il campione CARC 3 con valori pari a 0,127 e 0,242 mg/kg, rispettivamente per Cd e Pb).

I dati ottenuti sono stati confrontati con i campioni provenienti da aree non contaminate da attività antropiche di tipo industriale (il campione CARC 9 controllo): i valori medi dei campioni di controllo presentano concentrazioni di cadmio e piombo che rientrano nei limiti di legge. Lo stesso si può affermare per il campione CARC 8 prelevato a oltre 10 km a Ovest rispetto alla città di Gela ed esterno al cono di ricaduta fumi di origine industriale.

Una valutazione a parte viene fatta per il rame, per il quale la normativa comunitaria non fissa alcun limite di sicurezza, ma la sua presenza, in quantità notevoli anche nei campioni di controllo, può essere indicativa dell’utilizzo di questo componente nelle pratiche agronomiche. Le medie relativi ai tenori di rame nei pomodori e nei carciofi sono state sottoposte a confronto statistico tra medie utilizzando il test non parametrico di MannWhitney che viene applicato per valutare se vi siano differenze significative tra due gruppi di campioni indipendenti. Nel caso dei carciofi, i campioni totali possono considerarsi provenienti dalla stessa distribuzione: infatti, il test non evidenzia una differenza significativa tra le concentrazioni di rame nei campioni provenienti dalle due aree geografiche (contaminata e non contaminata).

Discussione

Di tutti i comparti naturali, il suolo è probabilmente il più importante, poiché riceve contaminanti provenienti da diverse fonti e li rilascia verso altri comparti ambientali (acque di falda e matrici alimentari). Gli elementi tossici presenti nel suolo, quali piombo e cadmio, possono avere sia origine naturale sia antropica.²⁶ Le sorgenti antropiche presenti nell’area di Gela sono sia puntuali che diffuse e sono riconducibili alle attività industriali, al traffico veicolare e alle attività agricole intensive.⁷ Imetalli tossici tendono amigrare dall’ambiente esterno verso piante che, a seconda della specie, li accumulano in maniera differente^26,27 e da qui, penetrano nella catena alimentare, fino ad arrivare all’uomo.^28,29

Un altro veicolo di contaminazione e distribuzione degli inquinanti è rappresentato dai venti prevalenti e dalle piogge che governano i processi di trasporto, diffusione, dispersione e ricaduta degli inquinanti atmosferici al suolo, i quali spostano le emissioni inquinanti provenienti dalle sorgenti presenti a terra.³⁰ Nell’area di studio, i venti prevalenti provengono da Ovest e da Sud-Ovest in direzione Est e Nord-Est, interessando le aree agricole della Piana di Gela (figura 2b e 3).

Il trasferimento al suolo degli inquinanti atmosferici avviene mediante due vie, la deposizione secca e quella umida; quest’ultima dipende dalle piogge che, acidificandosi a contatto con gli SO_x e gli NO_x, provocano l’abbassamento del pH del suolo.Tale abbassamento puòmovimentaremetalli pesanti già accumulati, rendendoli biodisponibili, poiché l’assimilabilità, per gli organismi, è massima per lo ione libero.³¹

La deposizione umida degli inquinanti nell’area diGela dipende dal clima locale che nell’arco dell’anno, è contraddistinto da una distribuzione irregolare delle piogge che si possono ricondurre a due periodi principali: il semestre aprile-settembre caratterizzato da un’estrema aridità con una precipitazionemedia del 10-20% del totale, e il periodo autunno-inverno con il restante 80-90%.²⁰

La suddivisione in aree da noi effettuata, in funzione della distanza dal polo industriale (sorgente) e, soprattutto, tenendo conto delle zone sottovento di ricaduta delle emissioni inquinanti (da Nord a Est), è coerente con i dati sulle concentrazione di metalli pesanti nelle matrici indagate.

La serricoltura dei pomodori che si sviluppa a Est, a circa 600 metri dal petrolchimico e quindi sotto vento, è soggetta prevalentemente a due sorgenti antropiche di contaminazione: l’uso irriguo di acque di falda contaminate e le pratiche agricole (pesticidi, fertilizzanti, eccetera). In questo caso, il contributo di metalli legato alla ricaduta fumi potrebbe non essere predominante in quanto la copertura delle serre limita il contatto diretto con le colture. Gli elevati valori di cadmio e soprattutto di piombo (figura 4) riscontrati potrebbero quindi essere imputati prevalentemente alle pratiche agricole (fitofarmaci, fertilizzanti, eccetera) e all’impiego irriguo delle acque sotterranee che risultano essere gravemente contaminate.

Quest’ultima ipotesi è ulteriormente sostenuta da un recente studio, condotto dal Dipartimento di scienze degli alimenti e dell’ambiente dell’Università diMessina e in fase di approfondimento, nel corso del quale sono stati analizzati 6 campioni di acqua di falda proveniente da pozzi localizzati lungo la costa ed esterni all’area SIN. Le acque analizzate vengono impiegate per l’irrigazione delle colture in serra (pomodori). I dati ottenuti, ma non ancora definitivi, hanno ulteriorimente confermato la grave contaminazione dametalli tossici, con valori medi complessivi di gran lunga superiori i limiti di legge (DL 31/01 eDL 152/06 all. 5) per quasi tutti i parametri (As 168,32 g/l, Ni 14,88 g/l, Hg 1 g/l, V 82,67 g/l, Pb 11,54 g/l, Cd 1,4 g/l). Il livello di contaminazione classificherebbe le acque impiegate per l’irrigazione come contaminate e non idonee al consumo umano. In un campione è stata anche rilevata la presenza preoccupante dimercurio e in tutti elevate concentrazioni di arsenico (fino a oltre 30 volte superiore ai limiti), chiari indicatori di inquinamento di origine industriale.

Ciò rappresenterebbe un rilevante elemento di esposizione in quanto, come riportato in letteratura, numerosi autori hanno rilevato la stretta correlazione tra l’inquinamento delle acque d’irrigazione e la contaminazione di prodotti agricoli coltivati nella stessa area.^32-36

Anche per quanto riguarda i carciofi, i dati ottenuti, anche se preliminari e indicativi, suggeriscono la possibilità di un’esposizione alle seguenti sorgenti di contaminazione: pratiche agricole, impiego di acque di falda contaminate, emissioni di fumi provenienti dalle attività del petrolchimico e dal traffico veicolare. Ciò verrebbe avvalorato dai risultati ottenuti dai campioni prelevati nelle aree in prossimità di arterie stradali importanti e/o poste sotto vento (area Nord, Nord-Est), i quali presentano valori inmetalli pesanti superiori ai limiti di legge,mentre quelli prelevati aOvest (area non soggetta a ricaduta fumi) rientrano nei limiti stabiliti dalla Comunità europea.

Quanto riscontrato porta a ritenere che per ridurre il rischio sanitario che pende sulla testa della popolazione gelese sia necessario e quanto mai urgente mettere in atto una serie di interventi importanti:

• accelerare e avviare gli interventi previsti di bonifica della falda acquifera e dell’intero territorio;
• limitare l’utilizzo di acque di falda locale per l’irrigazione delle colture; evitare di impiantare produzioni agricole in aree sottovento e/o in prossimità di discariche ed impianti di estrazione del petrolio;
• ridurre le emissioni di sostanze inquinanti mediante l’impiego di nuove tecnologie e la periodica manutenzione degli impianti industriali.

Il presente studio è soltanto un primo approccio al problema dell’impatto ambientale e sanitario sulla catena alimentare di Gela. Le interessanti, ma ancora insufficienti informazioni ottenute, suggeriscono la necessità di approfondire gli scenari critici che sono emersi.

A tal fine ilmonitoraggio avviato dal Dipartimento di scienze degli alimenti e dell’ambiente dell’Università di Messina, attualmente in corso, è stato esteso anche alla ricerca di altri metalli pesanti, oltre a quelli previsti dalla normativa, sia su matrici ambientali sia su altri prodotti alimentari che compongono la dieta della popolazione di Gela, impiegando tecniche analitiche più sofisticate.

Conflitti di interesse dichiarati: nessuno

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