L’arsenico

Informazioni generali

L’arsenico è un elemento chimico (simbolo chimico As) con numero atomico 33, peso atomico 74,92, appartenente al gruppo 15 della tavola periodica; è un metalloide che allo stato elementare si presenta in due forme solide diverse, gialla e grigia/metallica.

L’arsenico è presente nell’ambiente in varie forme organiche e inorganiche, di origine sia naturale che antropogenica.

Le forme inorganiche dell’arsenico – arsenico trivalente e pentavalente, denominate collettivamente “arsenico inorganico” (As-i) – sono assai più tossiche di quelle organiche.

L’elemento arsenico non è solubile in acqua, mentre i sali di arsenico hanno diversi gradi di solubilità secondo le caratteristiche e il pH dell’ambiente.

La maggior parte dei composti inorganici dell’arsenico sono utilizzati nel trattamento e la conservazione del legno, anche se questo utilizzo per il legno destinato ad uso residenziale è ormai quasi completamente decaduto. I composti dell’arsenico, soprattutto quelli organici, vengono ancora utilizzati, anche se in misura minore rispetto al passato, con diversi impieghi nei prodotti destinati al campo agricolo. Composti dell’arsenico vengono usati nell’industria microelettronica e nella fabbricazione di semiconduttori, nella produzione di coloranti, nell’industria dei tessuti, nella produzione della carta e nella lavorazione del vetro.

Fino agli anni 40, l’arsenico inorganico era usato nel trattamento di diverse malattie come la leucemia, la psoriasi e l’asma bronchiale cronica. Attualmente l’uso dell’arsenico come farmaco è stato riammesso e approvato negli Stati Uniti dalla Food and Drug Administration per il trattamento di alcune forme specifiche di leucemia.

A basse concentrazioni l’arsenico è anche presente in alcuni rimedi popolari e omeopatici in uso negli Stati Uniti e in altre nazioni.

Fonti di contaminazione e vie di esposizione per l’uomo

L’arsenico è un componente naturale della crosta terrestre e si trova generalmente in tracce in tutte le rocce, nel suolo, nell’aria e nell’acqua sia sotterranea che superficiale. In alcuni territori, le concentrazioni di arsenico possono essere elevate per cause puramente naturali ed indipendenti dall’inquinamento determinato da attività produttive umane che ne possono, comunque, ulteriormente aumentare i livelli.

L’arsenico presente nell’atmosfera deriva principalmente dall’attività dei vulcani, ma anche la degradazione dei minerali contenenti arsenico e i processi industriali contribuiscono ad innalzarne i livelli.

Elevati livelli di arsenico nel suolo possono essere presenti sia come depositi minerali naturali che come contaminanti derivanti da attività antropiche.

L’esposizione umana all’arsenico avviene principalmente attraverso gli alimenti e, in misura minore, attraverso l’acqua da bere e l’aria.

Gli alimenti che possono contenere i livelli più elevati di arsenico sono i pesci, i crostacei e i molluschi; negli alimenti però l’arsenico è presente in forma di composti organici, essenzialmente non tossici.

Composti inorganici dell’arsenico sono invece presenti nell’acqua, compresa quella destinata al consumo umano. Il gruppo di alimenti che secondo le stime dell’Autorità europea per la sicurezza alimentare (European Food Safety Authority, EFSA) contribuisce maggiormente all’esposizione all’arsenico inorganico sono i cereali e i prodotti a base di cereali. Questi alimenti, come il pane e la pasta, contengono di norma poco arsenico, ma si tratta di prodotti di largo consumo che quindi incidono molto sull’assunzione. Il riso è un cereale che può contenere molto arsenico inorganico, ma è mediamente meno consumato in Europa.

L’acqua nelle zone di origine vulcanica è ricca di arsenico, presente in forma inorganica e il contatto può avvenire in modo:

• diretto, attraverso l’acqua potabile
• indiretto, tramite l’uso di acque impiegate per la preparazione di cibi e per l’irrigazione di campi coltivati con conseguente contaminazione di alimenti vegetali, specialmente cereali

Altre fonti di esposizione:

• fumo di tabacco, sia quello inalato ed aspirato da un fumatore (fumo attivo) che quello respirato in modo involontario (fumo passivo). Ciò è dovuto alla capacità della pianta di tabacco di assorbire efficientemente, attraverso le proprie radici, metalli come l’arsenico inorganico presente nel terreno
• esposizioni professionali, durante processi di produzione industriale in cui si lavora con l’arsenico (ad esempio, nelle fonderie sono presenti fumi contenenti arsenico, che possono essere respirati in caso non siano rispettate le norme di sicurezza)

Questo elemento chimico, inoltre, può essere presente nell’atmosfera in seguito all’attività e alle emissioni dei vulcani o anche per la decomposizione dei minerali che lo contengono. Ad ogni modo, l’esposizione all’arsenico attraverso l’aria è generalmente molto bassa e considerata minore rispetto a quelle sopra elencate.

Effetti sulla salute

In natura esistono due tipi di arsenico: organico ed inorganico. Le forme inorganiche (come quelle che contaminano le acque) sono tossiche, a differenza delle forme organiche (come quelle che contaminano pesci e crostacei) che lo sono molto meno.

Le forme inorganiche, una volta ingerite o inalate, sono ben assorbite dall’organismo che riesce comunque a trasformarle in composti organici, poi facilmente eliminati nelle urine. È bene sottolineare, però, come l’efficienza di tale procedimento fisiologico di difesa dell’organismo sia diversa da individuo ad individuo, principalmente in base alle personali caratteristiche genetiche.  Per questo motivo, l’esposizione ad una stessa quantità di arsenico, può avere effetti sulla salute molto variabili a seconda della persona. I composti organici sono generalmente poco assorbibili e facilmente eliminati con le feci e le urine.

L’assunzione di una dose elevata di arsenico (circa 10-50 milligrammi) provoca avvelenamento acuto caratterizzato dai seguenti disturbi (sintomi):

• vomito
• dolori addominali
• diarrea
• insensibilità agli arti
• crampi e contrazioni muscolari dovuti all’infiammazione di molti nervi periferici (polinevrite) che, a dosi maggiori di arsenico, possono portare al blocco dei muscoli cardiaci e respiratori e alla morte

La dose ingerita potenzialmente in grado di causare la morte di un individuo adulto di circa 60 kg di peso è di circa 120 mg (1-2 mg/kg di peso corporeo).

A seguito di esposizione ripetuta nel tempo a basse dosi di arsenico, possono verificarsi:

• cambi di pigmentazione (colore) della pelle
• ispessimenti della pelle del palmo della mano e della pianta del piede, per eccessiva presenza di una proteina della pelle chiamata cheratina (ipercheratosi)
• lesioni cutanee

Questi disturbi (sintomi) compaiono, di solito, dopo circa 5 anni di esposizione all’arsenico e possono portare alla formazione di tumori della pelle.

Ulteriori effetti determinati dall’arsenico, possono includere: comparsa di diabete, di malattie cardiovascolari (incluso l’infarto del miocardio) e alterazioni allo sviluppo del feto in gravidanza (l’arsenico inorganico può passare la placenta).

Oltre ai tumori della pelle, in popolazioni esposte ad arsenico per tempi prolungati, è stato osservato un maggiore rischio di comparsa di patologie quali: tumore al polmone e tumore alla vescica.

L’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (International Agency for Research on Cancer, IARC) ha classificato l’arsenico nel gruppo 1 (cancerogeni umani), cioè tra quelle sostanze con un alto grado di probabilità di determinare tumori nell’uomo.

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) il consumo di acque potabili contenenti arsenico in quantità comprese tra 0,05 e 0,1 milligrammi per litro di acqua potabile (corrispondenti a 50-100 microgrammi per litro) aumenta il rischio di sviluppare un tumore della pelle, al polmone o alla vescica. Pertanto la concentrazione massima di arsenico nell’acqua potabile è stata fissata a 10 μg/L dall’OMS e dalla Direttiva 98/83/CE poiché viene ritenuto che livelli di arsenico più elevati possano comportare rischi per la salute in modo strettamente dipendente dalla durata dell’esposizione e dallo stato nutrizionale della popolazione esposta. Questi valori hanno l’obiettivo di assicurare che le acque destinate al consumo umano possano essere consumate in condizioni di sicurezza nell’intero arco della vita.

Quando i livelli di arsenico sono più bassi, il numero di nuovi casi di tumori (incidenza) non è stato mai trovato diverso rispetto a quello di popolazioni che abitano in aree non esposte all’arsenico.

Efficacia dei trattamenti

La dearsenificazione delle acque destinate al consumo umano avviene mediante diverse metodiche di filtrazione attraverso membrane, coprecipitazione con idrossidi di ferro, assorbimento con ossidi di alluminio e tecniche di scambio ionico e osmosi inversa allo scopo di mantenere una concentrazione al di sotto di 0,01 mg/litro.

Prevenzione e controllo

Limitare il più possibile l’esposizione delle persone all’arsenico inorganico può essere considerata l’azione più importante di prevenzione per la popolazione generale e per i lavoratori. Oltre ai luoghi di lavoro, quindi, il controllo dovrà essere essenzialmente rivolto all’analisi della qualità dell’acqua destinata al consumo umano e a quella utilizzata per l’irrigazione di campi coltivati con prodotti agricoli.

Nel nostro paese, il livello di presenza di arsenico nelle acque potabili è un valore controllato in modo abituale.

L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) raccomanda – come accennato – un valore limite per la presenza di arsenico nell’acqua potabile pari a 0,01 milligrammi (pari a 10 microgrammi, μg) per litro di acqua; segnala anche che, a seconda della regione considerata e delle specifiche caratteristiche del territorio, possono essere indicati ed accettati temporaneamente anche livelli più alti (considerando che un aumento di rischio per i tumori è stato evidenziato per concentrazioni di arsenico superiori a 50 μg/L).

Quando il contenuto di arsenico presente nelle acque è determinato dalla stessa natura del territorio e delle rocce, è necessario che i fornitori di acque destinate al consumo umano intervengano per rimuovere o, per lo meno, abbassare tali livelli di arsenico, sostituendo la fonte di rifornimento dell’acqua, mescolando con altra acqua a basso contenuto di arsenico (effetto diluizione), istallando efficienti sistemi di rimozione negli impianti di potabilizzazione dell’acqua. Per legge, anche i produttori di acqua in bottiglia sono obbligati a rispettare il limite di concentrazione di 10 μg/L di arsenico, ma non c’è l’obbligo di indicarne i valori reali misurati sull’etichetta.

Relativamente alla dieta, l’autorità europea per la sicurezza alimentare (European Food Safety Autority, EFSA) ha identificato un intervallo di dosi giornaliere (da 0,3 a 8 microgrammi al giorno per chilogrammo di peso corporeo) che porterebbero ad un aumento di rischio dell’1% di avere tumori del polmone, tumori della vescica e tumori della pelle.

Terapia

In caso di ingestione di arsenico, la cura (terapia) per combattere un avvelenamento acuto si basa nel sottoporre la persona alla lavanda gastrica o nell’effettuare una specifica terapia di tipo farmacologico (terapia chelante) con somministrazioni di sostanze in grado di formare dei “complessi” con l’arsenico che sono, successivamente, eliminati con le urine. Le sostanze chelanti sono somministrate attraverso iniezioni (per via endovenosa o per via intramuscolare).

Nei casi di intossicazione dovuta ad esposizione ripetuta e prolungata (cronica) si impiegano farmaci (ad esempio, la penicillamina-D) per bocca e si applicano terapie specifiche per le malattie che ne derivano.