Contaminanti emergenti: monitoraggio sperimentale di PFAS nelle matrici aria e acqua

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are a class of about 4,700 synthetic chemicals widely used since the 1940s and found in the environment. They consist of a water-soluble functional group connected to carbon chains of various lengths in which the hydrogen atoms have been partially or totally replaced by fluorine atoms. They are classified as emerging contaminants and have a high mobility and persistence in the environment. The most studied molecules of this family are perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctane sulfonic acid (PFOS). Thanks to their chemical-physical characteristics, they are used in products such as bags intended to contain oily foods, in stain-resistant fabrics, in fire-fighting foams that are also resistant to sea water, in cosmetics, in the coating of non-stick cookware (Teflon) and in detergents. The main sources of exposure are ingestion and inhalation. PFAS are endocrine disruptors but also have effects on human health such as high cholesterol, ulcerative colitis, testicular cancer, impaired renal function, hypertension induced during pregnancy and in children a reduced immune response to vaccines. The purpose of this thesis is to monitor the pollution status of the air and water matrices in an area close to an important chemical center in Alessandria, which produces and uses PFAS. To do this, water samples were carried out upstream and downstream of the chemical pole and the results were compared with the reference legislation. For the air matrix, on the other hand, since an official sampling method does not yet exist worldwide, an experiment has been developed on two different sampling methods. The first is a passive sampling method that involves the use of deposimeters for the collection of atmospheric depositions in the dry and wet phases. The second is an active sampling method that uses high volume samplers equipped with quartz fiber filters. The final goal of the thesis is to provide, even before the sector legislation and in a preventional point of view, monitoring campaigns capable of collecting data that allow us to have a representative picture of the problem over time. Both experiments returned interesting pollution data and proved to be sufficiently reliable and repeatable sampling methods, through which continue to collect data with further monitoring campaigns.

Le sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) sono una classe di circa 4700 sostanze chimiche sintetiche ampiamente utilizzate fin dagli anni ’40 e riscontrabili nell’ambiente. Sono costituite da un gruppo funzionale idrosolubile connesso a catene carboniose di varia lunghezza nelle quali gli atomi di idrogeno sono stati parzialmente o totalmente sostituiti da atomi di fluoro. Vengono classificate come contaminanti emergenti e possiedono un’elevata mobilità e persistenza nell’ambiente. Le molecole più studiate di questa famiglia sono l’acido perfluoroottanoico (PFOA) e l’acido perfluoroottansolfonico (PFOS). Grazie alle loro caratteristiche chimico-fisiche vengono utilizzate in prodotti come i sacchetti destinati a contenere alimenti oleosi, nei tessuti antimacchia, nelle schiume antincendio resistenti anche all’acqua salata, nei cosmetici, nel rivestimento delle pentole antiaderenti (teflon) e nei detergenti. Le principali vie di esposizione sono l’ingestione e l’inalazione. I PFAS sono degli interferenti endocrini ma hanno anche effetti sulla salute umana quali colesterolo alto, colite ulcerosa, cancro al testicolo, alterazioni della funzionalità renale, ipertensione indotta durante la gravidanza e nei bambini una ridotta risposta immunitaria ai vaccini. Lo scopo del presente elaborato di tesi è quello di monitorare lo stato di inquinamento delle matrici aria e acqua in un’area a ridosso di un importante polo chimico ad Alessandria, che produce e utilizza PFAS. Per far questo sono stati effettuati dei campionamenti di acqua a monte e a valle del polo chimico e i risultati sono stati confrontati con la normativa di riferimento. Per la matrice aria invece, dal momento che non esiste ancora a livello mondiale un metodo di campionamento ufficiale, è stata sviluppata una sperimentazione su due diversi metodi di campionamento. Il primo è un metodo di campionamento passivo che prevede l’utilizzo di deposimetri per la raccolta delle deposizioni atmosferiche in fase secca e in fase umida. Il secondo invece è un metodo di campionamento attivo che utilizza campionatori ad alto volume muniti di filtri in fibra di quarzo. L’obiettivo finale della tesi è quello di prevedere, ancor prima della normativa di settore e in un’ottica di prevenzione, delle campagne di monitoraggio in grado di raccogliere dati che permettano di avere un quadro rappresentativo del problema nel tempo. Entrambe le sperimentazioni hanno restituito dati di inquinamento interessanti e si sono dimostrati essere dei metodi di campionamento sufficientemente affidabili e ripetibili, con cui poter continuare a raccogliere dati con ulteriori campagne di monitoraggio.