Rilevanza dei determinanti ambientali nella definizione degli scenari espositivi in ambito REACH.

Il progetto di Dottorato di Ricerca verte sulle tematiche di studio inerenti il rischio chimico e sull’analisi applicativa dei determinanti ambientali nella definizione degli scenari espositivi a contaminanti industriali. La prima parte del lavoro è stata dedicata all’analisi della normativa europea vigente, con una particolare attenzione alle linee guida proposte dal neo regolamento REACH sulla valutazione della sicurezza chimica. Successivamente l’attenzione è stata concentrata su un progetto di indagine a carattere sperimentale, rispettivamente focalizzato su scenari espositivi ad inquinanti per la categoria dei consumatori. Il recente testo normativo REACH n.1907/2006 (acronimo di Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) entrato in vigore lo scorso giugno 2007, concernente l’autorizzazione e valutazione delle sostanze chimiche, sottolinea l’importanza delle tecniche predittive nel campo della valutazione del rischio chimico e ne consiglia l’utilizzo come primo approccio valutativo nella caratterizzazione degli scenari espositivi. L’utilizzo di strumenti informatici per la modellazione dell’esposizione risulta particolarmente importante nell’approccio valutativo della sicurezza chimica. Permette di creare di fatto scenari prossimi alla realtà, per caratterizzare in maniera preventiva il rischio per la salute umana e per l’ambiente prendendo in considerazione i processi coinvolti, le condizioni d’uso e le misure di gestione del rischio relative all’utilizzo di una sostanza nei suoi usi identificati. Il progetto sperimentale è stata focalizzato sulla valutazione della possibile esposizione ad alcuni agenti inquinanti derivati dall’utilizzo di differenti tipologie di candele in alcuni ambienti domestici ritenuti maggiormente rappresentativi. Le candele, classificate secondo il regolamento REACH come preparati, devono essere sottoposte ad una valutazione della sicurezza chimica. Per ottemperare agli obblighi di informazione a valle previsti dagli articoli 31 e 32 del regolamento è raccomandata l’analisi dettagliata dei potenziali scenari espositivi delle sostanze emesse durante il loro uso. Sono state sottoposte ad indagine tre tipologie di materie prime (paraffina, intermedio e ‘slack’), caratterizzate da un diverso contenuto percentuale di sostanze alto bollenti, e differenti candele commerciali colorate caratterizzate dalla presenza di fragranze (corteccia, frangipane, rabarbaro e aloe). La determinazione dei fattori di emissione dei differenti inquinanti atmosferici ha riguardato i seguenti inquinanti: sostanze organiche volatili apolari quali BTEX, sostanze organiche volatili polari quali aldeidi leggere, alcuni dei principali IPA, CO, ossidi di azoto (NOx), SO2 e particolato atmosferico. La misura dei fattori di emissione è stata effettuata in una camera di combustione steadyburning appositamente progettata e realizzata per standardizzare le variabili sperimentali e rendere riproducibili i risultati. La valutazione del rischio è stata in seguito sviluppata solo sulle sostanze con caratteristiche rilevanti di tossicità acuta e/o cancerogenicità, in combinazione con l’entità dei livelli di emissione determinati sperimentalmente in camera di combustione. E’ stata quindi condotta un’indagine tossicologica approfondita sui seguenti agenti inquinanti: formaldeide, acroleina, acetaldeide, benzene, naftalene, benzo(a)pirene, CO, NOx, SO2 e PM; al fine di selezionare i rispettivi valori di soglia utili ad una valutazione del rischio specifica per gli ambienti di vita. Tale selezione è avvenuta tramite una raccolta sistematica di tutte le informazioni rilevanti nella letteratura scientifica e nella documentazione prodotta da organismi internazionali e nazionali utilizzando i seguenti criteri: i) privilegiando i riferimenti internazionali; ii) privilegiando valori di soglia specifici per gli ambienti indoor; iii) privilegiando limiti short-term (< 24 ore), data la sporadicità dell’utilizzo di candele da parte dei consumatori; iv) scegliendo i limiti più restrittivi, in ottemperanza al principio di precauzione. Tramite la costruzione di scenari espositivi con il modello matematico validato singlecompartment mass balance ConsExpo 4.1, sono state stimate successivamente le concentrazioni indoor dei contaminanti sotto indagine sulla base dei rispettivi fattori di emissione e parametri chimico-fisici. Il modello scelto è progettato per la caratterizzazione dell’esposizione inalatoria dei consumatori a sostanze rilasciate dall’utilizzo di articoli, e rientra nell’elenco dei modelli certificati dalla comunità europea e consigliati per l’attuazione delle indicazioni del regolamento europeo REACH. Per soddisfare il principio cautelativo è stato ipotizzato uno scenario reasonable worst-case, per la valutazione delle concentrazioni raggiunte anche nelle condizioni operative più improbabili. Lo scenario peggiorativo è stato strutturato con le seguenti variabili: i) combustione contemporanea di 4 candele per la durata di 4 ore; ii) volumetria minima di un ambiente indoor (25 m3, equivalente alla volumetria di una stanza da bagno); iii) ventilazione minima (0,1 ricambi/ora). La simulazione modellistica per i composti gassosi è stata condotta considerando un tasso di rilascio dell’inquinante costante, che approssima meglio la situazione reale. La stima delle concentrazioni di PM è stata invece realizzata ipotizzando un rilascio costante assimilabile alla vaporizzazione di un composto non volatile, sottoposto ad una velocità di sedimentazione governata dalla legge di Stokes. Uno dei limiti dell’utilizzo del modello ConsExpo 4.1 risiede nell’impossibilità di stimare la variabilità spaziale (specie in verticale) delle concentrazioni predette. Difatti le equazioni alla base del modello effettuano un’approssimazione della dispersione dell’inquinante in atmosfera come omogenea, trascurando l’eventuale stratificazione in funzione dei fattori di diffusione, delle proprietà chimico-fisiche della sostanza, dei fattori vettoriali di ventilazione e delle caratteristiche strutturali dei locali considerati. Il modello utilizzato è stato tuttavia un utile strumento per ottenere stime dell’ordine di grandezza delle concentrazioni di esposizione degli inquinanti in indagine. La valutazione dei risultati che ne consegue, sulla base della revisione critica delle attuali conoscenze tossicologiche e dei limiti di esposizione che ne derivano, è stata utile per asserire quanto segue. Per la valutazione delle emissioni derivate dalla combustione di candele con fragranze, è stato determinato che: - Le concentrazioni stimate per formaldeide, acetaldeide, benzene, naftalene, benzo(a)pirene in tutti gli scenari ipotizzati non hanno superato i limiti di riferimento da letteratura, anche considerando lo scenario peggiore per quantità di candele utilizzate, volumetrie e ventilazione degli ambienti. - Le concentrazioni stimate per l’acroleina, nelle diverse condizioni caratterizzanti gli scenari, hanno superato in taluni casi il valore di riferimento considerato più cautelativo (pari a 0,2 μg/m3). Nella simulazione dello scenario la concentrazione media di acroleina mediata su tutte le fragranze è risultata essere pari a 2,57 μg/m3. Si evidenzia tuttavia che, per l’acroleina, l’effetto critico prevedibile per un’esposizione short-term derivato dall’uso di candele è di tipo irritativo, anche se è stato scelto di utilizzare nella valutazione del rischio un limite di esposizione cautelativo stabilito per esposizione cronica life-time. Inoltre la concentrazione predetta di acroleina raggiungerebbe lo stesso ordine di grandezza del valore dei livelli di fondo presenti negli ambienti di vita indoor (compresi tra 2,1 e 12,2 μg/m3). - La stima delle concentrazioni di PM non ha portato al superamento del limite di esposizione consigliato per il PM2.5 (pari a 25 μg/m3) in nessuno degli scenari presi in considerazione. La valutazione delle emissioni derivate dalla combustione delle tre tipologie di materie prime utilizzate per la produzione di candele ha permesso di affermare quanto segue: - La valutazione effettuata per il CO non ha portato al superamento del limite pari a 10 mg/m3 richiesto dal DM 02/04/2002, n° 60. - Le concentrazioni di NOX dello scenario worst-case sono state superiori (stesso ordine di grandezza), per tutte e tre le matrici paraffiniche, rispetto al limite di 200 μg/m3 consigliato dalla WHO per il solo NO2 e imposto dal DM 60 del 02/04/2002 come limite mediato su un’esposizione massima di un’ora. Poiché precedenti dati di letteratura, hanno evidenziato un rapporto di emissione per NOX /NO2 compreso tra 3 e 4, le concentrazioni indoor di NO2, nel caso peggiore, dovrebbero essere prossime al limite fissato per esposizioni acute. Va inoltre rilevato che le concentrazioni medie di NO2 riportate in letteratura all’interno di nuclei abitativi in zone urbane italiane sono pari a circa 20 ÷ 60 μg/m3. - Le concentrazioni ottenute dalla stima modellistica dei fattori di emissione per l’SO2 hanno portato al superamento del limite orario pari a 350 μg/m3 consigliato dal D.M. n° 60, 2002, solamente per la matrice ‘slack’ (circa di un ordine di grandezza nello scenario worst-case). - Nel caso del benzene, gli scenari ipotizzati non hanno portato al superamento della concentrazione di riferimento di 5 μg/m3. - La stima delle concentrazioni indoor di naftalene ha determinato una concentrazione massima evidenziata nello scenario worst-case per la matrice intermedio pari a 0,11 μg/m3. Tale concentrazione non ha superato il valore limite di 3 μg/m3 consigliato dall’EPA per l’esposizione a naftalene. - Per quanto riguarda il benzo(a)pirene, le concentrazioni predette per la sola matrice ‘slack’, nella valutazione peggiore hanno superato il limite di esposizione consigliato per la popolazione generale di 1 ng/m3. La massima concentrazione stimata per lo scenario worstcase è stata pari a 4,76 ng/m3. Occorre tuttavia considerare che la tossicità del benzo(a)pirene, non è tale da far presupporre effetti acuti o sub-acuti in seguito ad esposizioni a basse dosi. Il limite preso in considerazione è stato infatti sviluppato per garantire un livello di rischio cancerogeno ritenuto accettabile, per esposizioni croniche life-time. Inoltre il benzo(a)pirene presenta un intervallo di concentrazioni negli ambienti outdoor delle aree urbane dei paesi industrializzati compreso tra 0,5 e 3 ng/m3 (zone limitrofe a strade con intenso traffico autoveicolare). Le concentrazioni ambientali sono quindi già prossime o superiori al limite di legge. - La stima delle concentrazioni di PM ha portato al superamento del limite di esposizione consigliato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità per il PM2,5 (25 μg/m3) per i fumi di candele prodotti con matrici ‘slack’ e intermedio. Le concentrazioni di PM predette in seguito a combustione della matrice intermedio hanno superato il limite consigliato solamente nel worst-case scenario. Al contrario, la matrice ‘slack’ è risultata costantemente superiore al valore soglia consigliato, anche in scenari di utilizzo meno conservativi .