Analisi multi-elementare di campioni di capelli umani e relazione con il luogo di residenza, di lavoro ed attitudini comportamentali.

Environmental pollution is a major global problem. It is the alteration of the natural environment due to the thoughtless dispersion of polluting elements, not only in the atmosphere, but also in water and soil. If we exclude the very few cases in which the pollution of the environment has natural causes such as emissions of sulfur or carbon dioxide, produced by volcanic eruptions, man is the main cause of environmental pollution. The actions of man on the environment are many and very often cause imbalances in the ecosystem, temporary inconvenience, irreversible and permanent damage, compromising the lives of all living beings. In recent decades, emissions of many air pollutants into the environment have decreased substantially, leading to better air quality; however, pollutant concentrations are still too high and air quality problems persist. Factors affecting pollution include geographic location, uncontrolled human activities, and transportation. A significant portion of the world's population lives in areas, especially cities, where levels set by air quality standards are exceeded. Concern about the effects of environmental exposure, particularly to heavy metals, has prompted the scientific community to identify reliable tools and methods. Among biological materials, hair has emerged as an interesting choice, as it can serve as a useful sample for non-invasive occupational and environmental health investigations; hair is highly stable and has a high capacity to accumulate metals over a significant period of time. Therefore, today, after many improvements, hair analysis has established itself as a complementary test with a wide range of applications in toxicological, nutritional, clinical, archaeological and forensic investigations. The methodology proposed in this thesis work is part of a larger research project called "Folicle". The project concerns the study of heavy metals in human hair samples, of voluntary subjects, from the region of Thailand, especially from the metropolitan area of Bangkok. The study aims to determine the levels of heavy metals as a way to map the levels of pollution in different areas of Bangkok, investigating possible relationships between the concentrations of metals found in human hair and the lifestyles, work environment and residence of the subjects. Eighteen chemical elements were quantitatively determined, many of which were potentially toxic to human health; specifically Al, As, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sn, V, and Zn. Analyses were performed using two instrumental analytical techniques: inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Finally, a chemometric analysis of the obtained results was performed, with which it was possible to develop a qualitative-quantitative model able to immediately correlate the content of specific elements to lifestyles and work/residence environment.

L’inquinamento ambientale è un problema molto sentito a livello globale. È l’alterazione dell’ambiente naturale a causa della sconsiderata dispersione di elementi inquinanti, non solo nell’atmosfera, ma anche nell’acqua e nel terreno. Se si escludono i pochissimi casi in cui l’inquinamento dell’ambiente ha cause naturali come le emissioni di zolfo o di anidride carbonica, prodotte dalle eruzioni vulcaniche, è l’uomo la causa principale dell’inquinamento ambientale. Le azioni dell’uomo sull’ambiente sono molteplici e molto spesso arrecano squilibri all’ecosistema, disagi temporanei, danni irreversibili e permanenti, compromettendo la vita di tutti gli esseri viventi. Negli ultimi decenni le emissioni di molti inquinanti atmosferici nell’ambiente sono diminuite in modo sostanziale, determinando una migliore qualità dell’aria; eppure, le concentrazioni di inquinanti sono tuttavia ancora troppo elevate e i problemi legati alla qualità dell'aria persistono. Tra i fattori che incidono sull’inquinamento ci sono la collocazione geografica, le attività incontrollate dell’uomo e i trasporti. Una parte significativa della popolazione mondiale vive in zone, in particolar modo in città, in cui si superano i livelli fissati dalle norme in materia di qualità dell’aria. La preoccupazione per gli effetti dell’esposizione ambientale, in particolar modo ai metalli pesanti, ha spinto la comunità scientifica ad identificare strumenti e metodi affidabili. Tra i materiali biologici i capelli sono risultati essere una scelta interessante, in quanto possono fungere da campione utile per indagini non invasive sulla salute occupazionale e ambientale; i capelli sono altamente stabili ed hanno un'elevata capacità di accumulare metalli per un periodo di tempo significativo. Pertanto oggi, dopo molti miglioramenti, l'analisi dei capelli si è affermata come test complementare, con una vasta gamma di applicazioni in indagini tossicologiche, nutrizionali, cliniche, archeologiche e forensi. La metodologia proposta in questo lavoro di tesi si inserisce all’interno di un progetto di ricerca più ampio, chiamato “Folicle”. Il progetto riguarda lo studio di metalli pesanti in campioni di capelli umani, di soggetti volontari, provenienti dalla regione della Thailandia, in particolar modo dall’area metropolitana di Bangkok. Lo studio si propone di determinare i livelli di metalli pesanti come un modo per mappare i livelli di inquinamento in diverse aree di Bangkok, indagando su possibili relazioni tra le concentrazioni di metalli rinvenute nei capelli umani e gli stili di vita e l’ambiente lavorativo e di residenza dei soggetti. Sono stati determinati quantitativamente diciotto elementi chimici, molti dei quali potenzialmente tossici per la salute umana; in particolare Al, As, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sn, V e Zn. Le analisi sono state eseguite mediante due tecniche analitiche strumentali: la spettroscopia di emissione ottica al plasma accoppiato induttivamente (ICP-OES) e la spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS). Infine, è stata eseguita un’analisi chemiometrica dei risultati ottenuti, con la quale è stato possibile sviluppare un modello quali-quantitativo in grado di correlare immediatamente il contenuto di specifici elementi a stili di vita ed ambiente lavorativo/di residenza.