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Vanadio un caso tutto italiano

VANADIO: aspetti tossicologici e presenza nelle acque

 

La tossicità: ruolo e presenza nell’organismo

Non è chiaramente definito il ruolo che il vanadio può svolgere nell’organismo umano. In natura si trova in diversi stati di ossidazione tuttavia è la forma pentavalente che viene assorbita con un’efficienza dalle tre alle cinque volte superiore rispetto allo ione trivalente, per questo motivo questa è la forma di vanadio che merita più attenzione. La maggior parte del vanadio ingerito con gli alimenti e con l’acqua non vie assorbita dal tratto intestinale, transita velocemente nell’organismo e viene eliminata con le feci e le urine[1].

Il contenuto di vanadio nell’organismo umano si aggira intorno a 100 mg, mentre con la dieta ne vengono giornalmente assunti mediamente 20 mg. L’acqua può contribuire significativamente all’apporto di vanadio, tanto da superare quello dovuto all’alimentazione.

Il vanadio è un elemento relativamente tossico. I segni di tossicità sono numerosi e variano molto con la concentrazione assunta, fra i più significativi: depressione nella crescita, elevata concentrazione tissutale, diarrea, disturbi gastrointestinali, lingua verde e diminuzione del consumo di cibo che può portare alla morte.[2] L’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro ha identificato il vanadio come un elemento potenzialmente cancerogeno.

Alcuni derivati del vanadio hanno manifestato proprietà antidiabetiche. Per questo motivo alcuni marchi lo hanno commercializzato sotto forma di Vanadilsolfato (VOSO4)comeintegratore dietetico, tuttavia gli effetti positivi sul metabolismo insulinico trovano efficacia solo a dosi molto elevate che potrebbero causare effetti collaterali di natura tossica.

Non ci sono RDA[3] per il vanadio e la carenza non è stata descritta nell'uomo anche se si suppone che un insufficiente apporto di vanadio potrebbe portare a livelli elevati di trigliceridi e di colesterolo ematici. Non è stato stabilito un ruolo di nutriente essenziale per l’organismo umano. Un'assunzione quotidiana di 10 - 100 µg (normalmente raggiungibile) è considerata sufficiente a compensare il fabbisogno fisiologico di questo elemento.

 

Le fonti di assorbimento e gli usi

A livello industriale il vanadio (e i suoi composti) viene utilizzato per la fabbricazione di:

  • leghe metalliche (acciai inossidabili speciali per ferri chirurgici, utensili e mescolato a leghe di alluminio e titanio in applicazioni aeronautiche;
  • nastri di gallio-vanadio contenuti nei magneti superconduttori
  • catalizzatori nella produzione dell'anidride maleica e dell'acido solforico;
  • ceramiche e vetri speciali

Dal punto di vista ambientale, il vanadio un inquinante potenzialmente pericoloso che può causare effetti negativi per la produttività delle piante e per l’intero sistema agricolo ed è stato segnalato come elemento indicatore dell’inquinamento ambientale urbano, specialmente dell’aria.

Le concentrazioni tipiche dell’aria urbana variano in un range da 0,25 a 300 ng/m3. Le grandi città possono avere livelli di vanadio medi annuali di 20-100 ng/m3, con concentrazioni marcatamente più alte nel periodo invernale. Assumendo una concentrazione media di 50 ng/m3, circa 1000 ng di vanadio possono entrare giornalmente attraverso il tratto respiratorio, una quantità significativa.

Le emissioni di vanadio nell’atmosfera vengono prodotte anche nelle aree intorno alle industrie siderurgiche ed alle raffinerie di petrolio, dove i livelli possono arrivare intorno a 1000 ng/m3. La combustione di residui e polveri carboniose nelle zone d’estrazione è un’altra sorgente di vanadio nell’atmosfera.

Il vanadio è presente come elemento naturale nelle zone di origine vulcanica, le regioni italiane che presentano maggiore presenza ambientali di vanadio sono la Sicilia, la Sardegna ed il Lazio dove può essere presente in elevate concentrazioni nelle acque.

Il vanadio si trova sulla crosta terrestre in percentuali stimate dello 0,02-0,03%

L'erosione è un modo naturale con cui il vanadio viene disperso nell'ambiente perché i suoi composti sono generalmente molto solubili. Il vanadio è presente nella maggior parte dei terreni, in quantità variabili, ed e' assorbito dalle piante, perciò il vanadio può essere assorbito dall’uomo attraverso alimenti come il grano saraceno, la soia, l’olio di oliva, l’olio di girasole, le mele e le uova, inoltre si trova in alghe, invertebrati e pesci, in particolare si accumula notevolmente in granchi e dei mitili che possono presentare concentrazioni cento volte di più elevate di quelle che si trovano nell’acqua di mare.

Anche l’utilizzo commerciale del fosfato tricalcico nella produzione di mangimi zootecnici, proveniente da depositi di rocce fosfatiche molto ricche di vanadio, può portare a livelli elevati di assunzione nella dieta.

 

Il VANADIO nelle acque: presenza e tecniche di rimozione

 

Rimozione

La rimozione del vanadio, come quella di altri elementi che non sono normati a livello internazionale, è meno definita e si basa più sui dati emergenti da impianti pilota in scala applicati in alcune realtà interessate al problema della presenza di questo elemento.

Per quanto riguarda la realtà etnea è stato fatto uno studio[4] che ha dimostrato l’efficacia nella rimozione del vanadio (> 85%) di una classica filiera utilizzata in acquedottistica: ossidazione + flocculazione + filtrazione. Ottimi risultati si sono ottenuti con dosaggio di sodio ipoclorito (NaClO - 0,3 mg/L), tricloruro ferrico (FeCl3 - 5 mg/L), tempo di flocculazione di 20’, aggiunta di un polielettrolita (0,3 mg/L).

L’adsorbimento, su allumina attivata o tramite mezzi quali l’ematite e la goethite, si è dimostrata una tecnica efficace.

Altri mezzi efficaci nella rimozione del vanadio sono l’Idrossido ferrico granulare e lo scambio ionico attraverso speciali resine.

 

Un recente studio italiano[5] ha messo in evidenza le proprietà della posidonia oceanica spiaggiata nella rimozione dei metalli pesanti dall’acqua. In tale studio, condotto dalle ricercatrici italiane Chiara Pennesi, Cecilia Totti e Francesca Beolchini del dipartimento della vita e scienze ambientali dell’Università politecnica delle Marche, è stato dimostrato che uno strato di biomassa costituito da posidonia è in grado di ridurre 16-18 mg/g di vanadio. Il principio per quale ciò avviene sarebbe lo scambio ionico con gruppi carbossilici e amminici presenti nella pianta.

A livello domestico l’osmosi inversa è una tecnologia utilizzabile con buona efficacia.

 

Limiti di concentrazione: il pasticcio italiano

Il vanadio non è normato a livello internazionale, l’OMS non da indicazioni e nemmeno l’EPA ha stabilito limiti per questo elemento. Anche la Comunità Europea non da indicazioni in merito. Lo stesso dicasi per le acque minerali: il parametro vanadio non è contemplato. Il legislatore italiano invece stabilisce per le acque destinate al consumo umano un limite, si autoregola, e lo fa già da molti anni, inizialmente con il DM 10 novembre 1999 che riportava:

 

Visto il decreto del Presidente della Repubblica 24 maggio 1988, n. 236, concernente la qualità delle acque destinate al consumo umano;

Rilevato che nell'allegato I del predetto decreto viene riportato il parametro Vanadio ma non viene fissata alcuna concentrazione massima ammissibile, analogamente a quanto figura nella direttiva 80/778/CEE concernente la qualità delle acque destinate al consumo umano;

Ritenuto che, in attesa dei risultati di ulteriori studi, per motivi precauzionali, occorre stabilire una Concentrazione massima ammissibile per il parametro Vanadio;

Sentito il Consiglio superiore di sanità;

Esperito quanto previsto dalla direttiva 98/34/CE che codifica la procedura di notifica, delle regole tecniche, indicata nella direttiva 83/189/CEE;

Decreta:

Nell'allegato I del decreto del Presidente della Repubblica 24 maggio 1988, n. 236, al parametro 54 Vanadio nella colonna «Concentrazione massima ammissibile» viene inserito il valore di «50»

 

Il valore di 50 mg/L verrà introdotto anche nel D.Lgs 31/2001 e mantenuto tale sino al 22 dicembre 2011, quando con un nuovo decreto ministeriale il limite viene alzato a 140 mg/L. Ecco quanto riportato nel DM 22 dicembre 2011:

 

Visto il decreto del Ministero della salute, di concerto con il Ministero dell'ambiente, 10 novembre 1999, con il quale, in attesa dei risultati di studi approfonditi, per motivi precauzionali, e' stata fissata una concentrazione massima ammissibile per il parametro vanadio al valore di 50 mg/l;

Considerato che il Consiglio superiore di sanità - Sezione III il 26 luglio 2010 con  riguardo  alla  richiesta  di  deroga per il parametro vanadio ex art. 13 del d.lgs 2 febbraio  2001,  n.  31 per alcuni Comuni del massiccio etneo aveva evidenziato la necessità di acquisire i dati presenti in letteratura e le risultanze degli  studi sperimentali avviati dall'Istituto superiore di sanità;

Visto il parere del Consiglio superiore di sanità - Sezione III del 13 aprile 2011 che, tenuto  conto  dei  risultati  delle attuali conoscenze scientifiche e delle conclusioni dello studio sperimentale effettuato dall'Istituto superiore  di  sanità, ha individuato il valore parametrico di 140 mg/l quale limite di presenza del vanadio nelle acque destinate al consumo umano senza effetti  pregiudizievoli per la salute umana;

Esperita, con nota del l° giugno 2011, ai sensi dell'art. 6  del ricordato decreto legislativo 2 febbraio 2001, n.  31,  la  procedura d’informazione di cui alla direttiva 98/34/CE, come modificata dalla direttiva 98/48/CE, in ordine alle informazioni, sui progetti di regole tecniche elaborate degli Stati membri dell'Unione europea;

 

Decreta:

Il parametro Vanadio di cui all'Allegato I, Parametri e valori di parametro, parte B, Parametri chimici, del decreto legislativo 2 febbraio 2001, n. 31 è modificato come segue: Vanadio 140 mg/l

 

Quindi un limite di 50 mg/L fissato univocamente dal nostro Paese, forse troppo restrittivo visto che le concentrazioni presenti nella regione Sicilia, in alcuni comuni del massiccio etneo, sono ben più elevate. Già dai primi anni sono state concesse deroghe sino a 160 mg/L per il valore di vanadio totale e 50 mg/L per la forma pentavalente, ritenuta più pericolosa vista la maggiore capacità di assimilazione rispetto alla trivalente. Nel corso degli anni deroghe per il parametro vanadio sono state date anche alle regioni Lazio e Sardegna. Un’evoluzione che ha portato al recente decreto, con la soglia alzata e senza nessun riferimento alla forma pentavalente.

 

OMS[6]                                     limite non previsto

EPA[7]                                     limite non previsto

California                             15 mg/L

Direttiva 98/83[8]                    limite non previsto

D.Lgs 31/2001[9]                    50 mg/L (sino al 22 dicembre 2011)

DM 22 dicembre 2011        140 mg/L (dal 22 dicembre 2011)

D.M. 10 febbraio 2015[10]     limite non previsto

 

 

23-09-2015



[1] Alimentazione e nutrizione umana – ruoli e richieste di vitamine, minerali ed acqua. Ciappellano S., Porrini M., Idelson-Gnocchi Editori, 1999

[2] Gli oligoelementi nella nutrizione e nella salute dell’uomo – pubblicazione OMS, 1996 tradotta da Istituto Scotti Bassani per la ricerca scientifica e nutrizionale di Milano

[3] Recommended Daily Allowance ovvero dose giornaliera consigliata

[4] Paolo Roccaro, Federico G.A. Vagliasindi – Coprecipitation of vanadium with iron(III) in drinking water: a pilot scale study; Desalination and water treatment, Volume 55, Issue3, 2015

[5] La posidonia piaggiata come bioassorbente low cost di metalli pesanti - Greenreport.it 31 ottobre 2013

[6] Organizzazione Mondiale della Sanità

[7] Agenzia per la Protezione Ambientale Americana

[8] Direttiva Europea riguardante la qualità delle acque destinate al consumo umano

[9] Decreto Legislativo nazionale, recepimento della Direttiva Europea 98/83

[10] Decreto Ministeriale riguardante la qualità delle acque minerali naturali

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