Rimedi biotecnologici all'inquinamento da insetticidi organofosfati

I prodotti di sintesi sono ampiamente utilizzati nell'industria agricola per combattere le perdite causate da organismi nocivi (patogeni e parassiti) e infestanti che minacciano le colture e la loro produttività. Tra questi prodotti, i composti organofosforici costituiscono una classe di sostanze chimiche prodotte dal processo di esterificazione tra acido fosforico ed alcol. Essi sono tra i principali insetticidi utilizzati al mondo e i loro effetti tossici sugli insetti sono stati studiati a partire dagli anni '30 del secolo scorso e successivamente sfruttati per il controllo delle infestazioni. Gli organofosforici furono anche utilizzati come armi chimiche durante la Seconda Guerra Mondiale. In particolare, il gas nervino sarin (o GB) è un composto organofosforico altamente tossico e letale. Dopo la guerra, i pesticidi organofosforici hanno trovato largo impiego in agricoltura in sostituzione dei composti organoclorurati, tra cui il DDT, che erano stati proibiti per il loro documentato impatto sull’ambiente dovuto all’elevata persistenza, e sulla salute umana. Successivamente, si scoprì che anche gli organofosforici erano altamente tossici, in particolare per gli organismi acquatici, gli organismi non bersaglio terrestri e per gli esseri umani. Questi composti hanno come target il neurotrasmettitore acetilcolinesterasi (AChE), la cui inibizione provoca effetti deleteri o mortali negli organismi non bersaglio. Inoltre, questi composti creano un danno ambientale non indifferente se utilizzati in modo non corretto o a seguito di incidenti vari, in quanto si può verificare una significativa dispersione di essi nel suolo, nelle acque e in atmosfera. Nel suolo, gli organofosforici possono influenzare le caratteristiche responsabili della sua fertilità attraverso l’instaurarsi di interazioni con la sostanza organica. Attualmente in Italia gli insetticidi organofosforici sono stati revocati. Per alcuni di essi (es. Parathion, Clorpirifos) l'autorizzazione è scaduta da diversi anni, per altri è stata revocata solo recentemente, talvolta per mancato rinnovo, come nel caso dei prodotti a base di Fosmet. In altri paesi del mondo, ad esempio India, Cina, Messico, Brasile, Russia, essi vengono tuttavia ancora largamente impiegati. Negli Stati Uniti, l’utilizzo di alcuni prodotti è stato ridotto, mentre altri sono stati revocati. Diverse tecniche possono essere impiegate per rilevare in modo efficiente la presenza di questi composti organofosforici in varie matrici ambientali ed alimentari. In questo elaborato di tesi sono state trattati metodi di analisi basati su spettroscopia UV-Visibile e spettrometria di massa, e sull’utilizzo dei biosensori, molto utili da impiegare per il rilevamento veloce di composti organofosforici sui siti in cui si sospetta un inquinamento da essi. È stata inoltre effettuata una breve panoramica su alcuni rimedi tradizionali utilizzati per promuovere la degradazione degli insetticidi organofosforici, messi poi a confronto con approcci innovativi basati sull’impiego di microrganismi. Per quanto riguarda le tecniche tradizionali, sono state riportate la degradazione sonochimica e la fumigazione con ozono (O3), citando anche alcuni casi studio, mentre per i metodi che si basano sull’utilizzo di microrganismi, sono state descritte le diverse vie di degradazione microbica a cui possono essere soggette per le molecole di clorpirifos e parathion, prese ad esempio della categoria di composti insetticidi organofosforici.