Presenza di arsenico nelle acque destinate al consumo umano: quale rischio per la popolazione?

L’arsenico è un elemento naturale ampiamente distribuito sulla crosta terrestre, essenziale per alcune specie ma non per l’uomo. L’arsenico inorganico (arseniti e arsenati) è presente nell’acqua potabile per l’erosione di suoli e la solubilizzazione di minerali che lo contengono. Nelle acque naturali i suoi livelli oscillano tra 1 e 2 μg/L, ma nelle zone vulcaniche possono raggiungere 12 mg/L.

Considerando l’attuale limite per il contenuto di arsenico nell’acqua potabile (10 μg/L) previsto dalla Drinking Water Directive (DWD- 98/83/EC), l’uomo è esposto a circa 20 μg arsenico (0.33 μg As/kg bw/day per 60 kg di peso). Negli alimenti l’arsenico è presente sia in forma inorganica sia organica; il contenuto inorganico è variabile ma in media è del 70%, a eccezione di pesce e prodotti ittici, contenenti essenzialmente arsenobetaina. I dati disponibili indicano che i composti organici hanno un potenziale di tossicità inferiore, per questo esprimere i dati di esposizione come arsenico totale è di utilità limitata. L’EFSA (Autorità europea per la sicurezza alimentare) ha calcolato una esposizione media ad arsenico inorganico con la dieta di 0.13-0.56 μg As/kg bw/day (0.37-1.22 μg As/kg bw/day al 95° percentile). L’esposizione da altre fonti non è stata considerata rilevante per la popolazione generale europea.¹

L’assorbimento di arsenico a livello gastro-intestinale è veloce e completo ed esteso ai vari organi. L’arsenico si trasforma da pentavalente a trivalente e successivamentemetilato, per essere eliminato nelle urine. Può accumularsi in unghie e capelli, a causa dei numerosi gruppi sulfidrilici della cheratina ai cui l’arsenico si lega. Perciò la concentrazione nelle urine e i livelli in unghie e capelli sono considerati, rispettivamente, biomarcatori di esposizione a breve e lungo termine. Esiste però un’elevata variabilità intraspecifica nelmetabolismo dell’arsenico, dovuta al polimorfismo genetico della As-metiltrasferasi e delle glutatione trasferasi o alla modulazione della loro attività, di cui si deve tener conto in studi di biomonitoraggio.

L’arsenico inorganico passa facilmente attraverso la placenta; tuttavia l’esposizione in utero è ridotta per l’aumento significativo dell’attività di metilazione dell’arsenico nelle donne in gravidanza. Lo scarso trasferimento dell’arsenico nel latte materno limita l’esposizione dei lattanti (tranne nel caso di allattamento artificiale: i neonati risultano esposti a 0.50-2.66 μg/kg bw per day, una ingestione 2-3 voltemaggiore degli adulti).¹

Poiché ci sono notevoli differenze interspecifiche nella tossicocinetica dell’arsenico, gli studi di tossicità su animali non forniscono una solida base scientifica per l’estrapolazione dei dati all’uomo. Sono stati descritti effetti neurotossicima solo a seguito di elevate esposizioni acute ad arsenico (suicidi e/o casi di avvelenamenti).Gli studi epidemiologici disponibili hannomostrato una associazione causale tra l’esposizione ad alte concentrazioni di arsenico inorganico (>200-2000 μg/L) nell’acqua potabile e un aumento dell’incidenza di patologie cardiovascolari, diabete, tumori polmonari, della pelle e della vescica.^1,2

Tali studi mostrano spesso incertezze nei livelli di esposizione remota e recente: ci si limita alla concentrazione nell’acqua potabile, senza considerare l’apporto della dieta, e solo raramente si dispone di dati di biomonitoraggio, con informazioni sulla speciazione di arsenico. Anche per questi motivi, i dati relativi a livelli di arsenico < 100 μg/L non sono conclusivi.

Relativamente al meccanismo di azione, né l’arsenico inorganico né suoi metaboliti reagiscono direttamente con il DNA:^3,4 l’azione cancerogena è mediata da una combinazione di fenomeni epigenetici, tra i quali stress ossidativo e interferenza con i sistemi di riparo del DNA. Questi meccanismi di azione prevedono l’esistenza di una soglia, non compatibile con una curva dose-risposta monotona (dipendenza lineare dell’effetto rispetto alla dose).Questa conclusione indica che la stima del rischio associato a basse dosi di arsenico nell’acqua potabile effettuata dal National Research Council degli USA² comporta una significativa sovrastima, come recentemente evidenziato anche dallo Scientific Committee of Health and Environemntal Risks (SCHER).⁵ Infatti per la valutazione degli effetti alle basse dosi è stata utilizzato un modello di estrapolazione lineare dei tumori osservati alle alte dosi di arsenico (>200- 2000 μg/L) in popolazioni di Cile eTaiwan. Secondo questa stima si avrebbe un rischio significativo anche per contenuti inferiori al limite stabilito dalla DWD 98/83/EC. Il limite di 10 μg As/L ha origine da un’indicazione della Organizzazione mondiale della sanità che, in assenza di dati conclusivi sulla cancerogenicità dell’arsenico nell’uomo, lo ha ritenuto un limite di quantificazione praticabile e cautelativo per la salute della popolazione.⁶ Considerando la pendenza della curva dose-risposta per l’arsenico e un consumo giornaliero di 2L di acqua contenente 10 μg As/L per l’intero arco della vita, l’incidenza stimata di tumori addizionali alla vescica e al polmone sarebbe, rispettivamente, 24-46/10000 e 28-36/10000. Integrando l’apporto dovuto all’esposizione attraverso la dieta, la stima darebbe valori di eccesso di tumori ancora più allarmanti, di circa 1/1000.⁷

Considerazioni simili si applicano anche alla derivazione della benchmark dose relativa all’1% di rischio addizionale (BMDL01) identificata dall’EFSA, partendo da dati epidemiologici relativi a esposizioni a livelli elevati di arsenico. Per le incertezze nella definizione della relazione dose-risposta, l’EFSA ha definito un intervallo di valori di BMDL01 pari a 0.3-8 μg As/kg bw per day (18-480 μg al giorno per un adulto di 60kg, o 9-240 μg/L con un consumo giornaliero di 2L di acqua).¹

D’altra parte, l’estrapolazione lineare è in contrasto con osservazioni epidemiologiche più recenti. Unametanalisi eseguita combinando i risultati di 7 studi epidemiologici condotti in regioni geografiche diverse e applicando vari modelli dose-risposta, per esposizioni croniche (lifetime) a 50 gAs/L ha stimato un eccesso di rischio di tumore alla vescica di 0.8-6.3/100.000, molto più basso rispetto alle stime della sola estrapolazione lineare.⁸ Una seconda metanalisi di studi in cui i livelli di esposizione erano più bassi non ha stimato alcun eccesso di rischio associato a 50 μg As/L per il tumore alla vescica.⁹ Studi epidemiologici più recenti non hannomostrato aumento di rischi di tumori totali in individui esposti a concentrazioni di As >10 μg/L (in USA)¹⁰, tra 0.05-25.3 μg/L (inDanimarca)¹¹ e >100 μg/L (aTaiwan, solo per i tumori del tratto urinario)¹².

Se l’incidenza di tumori stimata dall’estrapolazione lineare fosse valida, questi studi epidemiologici avrebbero dovuto evidenziare un eccesso significativo di tumori.

Lo SCHER ha espresso queste valutazioni in relazione alla richiesta dell’Italia di deroga ai valori previsti dalla DWD (per periodi di massimo di 3 anni e per valori da 15 a 50 μg As/L) per completare le necessarie azioni correttive in alcune aree con arsenico di origine geogenica nelle acque. Il passaggio dal valore limite di 50 μg/L, previsto dalla normativa preesistente, a 10 μg/L previsti dal recepimento dellaDWDnel 2003 aveva determinatomolti casi di non idoneità dell’acqua al consumo, in gran parte sanati diluendo le fonti di approvvigionamento con acque prive di arsenico o istallando dearsenificatori, durante i due trienni di deroghe precedenti. Sulla base delle informazioni disponibili, lo SCHER ha stimato un aumento di rischio di tumoreminore di 1/106 peruna esposizione a 50μg As/L per 3 anni. Lo SCHER ha anche espresso un’opinione di minoranza, che sulla base delle incertezze presenti, considera la possibilità di una maggiore suscettibilità dei bambini.⁵

Adottando un approccio cautelativo, la Commissione europea ha accordato deroghe solo per valori di arsenico fino a 20 μg/L. La diffusione della decisione sui media ha indotto nella popolazione preoccupazioni comprensibili sul piano emotivo, ma non giustificate sul piano scientifico, come evidente dai dati descritti. Pur condividendo totalmente la strategia europea di progressivo miglioramento della qualità delle acque, attraverso l’attuazione di misure sostenibili di riduzione di fattori di rischio, sarebbe opportuno che fosse accompagnata da una politica di informazione e comunicazione alla popolazione dei rischi con un linguaggio comprensibile ai non addetti ai lavori.

Conflitti di interesse dichiarati: Emanuela Testai è membro dello SCHER (Scientific Committee for Health and Environmental Risk), incaricato dalla Commissione Europea di redigere il parere relativo alla richiesta di deroga dell’Italia per i livelli di As nelle acque.

Bibliografia

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5. SCHER (Scientific Committee on Health and Environmental Risks) scientific opinion on request for derogations on the Drinking Water Directive (Directive 98/ 83/EC), 2010 http://ec.europa.eu/health/scientific_committees/environmental_risks/index_en.htm
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