Contaminanti emergenti: i PFAS

I PFAS

Parliamo delle sostanze Poli e Perfluoroalchiliche, note come PFAS (Perfluoroalkylated Substances), contaminanti emergenti di origine artificiale. Questi composti chimici sono sintetizzati dall’uomo e non si trovano naturalmente né nell’ambiente né negli alimenti.

Fin dagli anni ’40, l’industria ha ampiamente utilizzato i PFAS in diversi settori. Li ritroviamo sulle superfici delle pentole per garantire proprietà antiaderenti, nel trattamento di tessuti come il Gore-Tex, nei rivestimenti, tappeti e pelli per conferire resistenza a olio, acqua e macchie. Sono inoltre impiegati in schiume e attrezzature antincendio, nei materiali edili e da costruzione con funzioni ignifughe, oltre che in insetticidi e detergenti.

Questi composti chimici sono impiegati nei processi produttivi di vari settori, tra cui tessile, conciario, galvanico e cartario.

I PFAS, contaminanti emergenti, si caratterizzano per l’elevata stabilità chimico-fisica, la resistenza alla degradazione e la scarsa biodegradabilità, oltre a una marcata inerzia chimica, fisica e biologica. Il loro vasto utilizzo sia industriale che domestico, unito alla persistenza nell’ambiente, ha sollevato negli ultimi anni crescenti preoccupazioni, portando all’introduzione di normative specifiche (vedi paragrafo: norme di riferimento).

Come sono fatti questi contaminanti emergenti

I PFAS sono sostanze fluorurate che rappresentano un’ampia famiglia di composti chimici, comprendendo migliaia di varianti. Sono costituiti da una catena alchilica idrofobica con un gruppo funzionale idrofilico all’estremità. La catena contiene un numero variabile di atomi di carbonio, da 4 a 16, e può essere lineare o ramificata [1].

La catena carboniosa può essere completamente fluorurata (PFC) o parzialmente fluorurata. Nel caso di fluorurazione completa, tutti gli atomi di idrogeno (H) vengono sostituiti da atomi di fluoro (F), generando composti perfluorurati come PFOS e PFOA.

Nel secondo caso, i composti parzialmente fluorurati, noti come “polifluorurati” e tra cui i fluorotelomeri, sono stati rilevati in diversi comparti ambientali e riconosciuti come precursori di alcune sostanze perfluorurate [1].

I gruppi funzionali terminali più comuni sono i carbossilati (-COO-), i sulfonati (-SO₃-), e i fosfati (-OPO₃-) [4].

A seconda della natura chimica del gruppo idrofilo, la molecola può presentarsi come tensioattivo cationico, anionico o neutro.

La denominazione di queste sostanze fa spesso riferimento alla loro struttura molecolare. Una classificazione generale dei PFAS è stata proposta da Buck e collaboratori nel 2011 [3].

PFAS: alcuni esempi

Tra questi contaminanti emergenti: due sostanze chimiche ampiamente utilizzate sono:

• PFOS è l’acido per fluoro ottan solfonico (C₈F₁₇SO₃H) dove PF sta per perfluoro, O sta per ottanoico in quanto costituito da 8 atomi di carbonio ed S per il gruppo funzionale terminale solfonico;
• PFOA è l’acido per fluoro ottanoico (C₇F₁₅COOH) dove A indica la funzione acida carbossilica terminale (-COOH).

Come già evidenziato, questi composti di origine antropica, completamente fluorurati, rappresentano contaminanti indesiderati nelle acque superficiali e nelle acque destinate al consumo umano [2].

Secondo la Raccomandazione della Commissione del 17 marzo 2010, a causa del loro ampio utilizzo, sono stati rilevati PFOS, PFOA, i loro sali e precursori nell’ambiente, nei pesci, negli uccelli e nei mammiferi.

Tra i PFAS, PFOS e PFOA hanno ricevuto particolare attenzione poiché rappresentano i principali prodotti di degradazione della maggior parte dei composti fluorurati [10].

Il PFOS è impiegato in ambito industriale per la produzione di polimeri fluorurati e come tensioattivo nelle schiume antincendio [5]. Il PFOA viene utilizzato in tensioattivi, polimeri, lubrificanti, ritardanti di fiamma e in altri settori.

Come anticipato, queste molecole presentano numerosi legami carbonio-fluoro (C-F), che conferiscono loro un’eccezionale stabilità e caratteristiche uniche, come la repellenza all’acqua e ai grassi, rendendole di grande interesse industriale [1].

PFAS ed ambiente

La presenza dei PFAS nell’ambiente è esclusivamente dovuta all’attività umana. Industrie, pratiche di smaltimento dei rifiuti e il rilascio prolungato di prodotti contenenti queste sostanze, uniti alla loro elevata resistenza alla degradazione, sono le principali cause della loro diffusione e persistenza nell’ambiente.
L’Istituto Superiore di Sanità, nel documento 14/01/2014 n. 0001584, riconosce i PFAS come contaminanti ubiquitari, presenti nell’aria, nelle polveri, nei sedimenti, negli organismi viventi e nelle acque [5].

A differenza di altri inquinanti organici persistenti (POP), l’elevata solubilità in acqua di queste sostanze ne facilita la diffusione nell’ambiente acquatico [5]:

• PFOA: solubilità 3.3 g/l a 25°C
• PFOS: solubilità 0.52-0.57 g/l

Nota: i dati di solubilità sono stati tratti dal documento di cui al punto [10] della bibliografia.

I PFAS possono persistere nel suolo, nell’aria e nell’acqua. Secondo la letteratura scientifica [1], questi composti possono rimanere sospesi nell’aria per diversi giorni, venendo trasportati su lunghe distanze prima di depositarsi sul terreno [12]. Inoltre, possono migrare nel sottosuolo, contaminando le falde acquifere sotterranee [12].

Questi contaminanti emergenti rappresentano una fonte significativa di esposizione per l’uomo. Possono essere ingeriti tramite acqua potabile contaminata, consumando alimenti contenenti PFAS come pesce e frutti di mare, oppure tramite alimenti contaminati da imballaggi che li contengono [12].

La popolazione può anche essere esposta inalando polveri contaminate presenti nell’aria o, nel caso dei bambini, entrando in contatto diretto con suolo e terreni potenzialmente contaminati da PFAS [12].

Nei settori industriali che producono o utilizzano PFOA e PFOS, i lavoratori sono esposti e possono presentare tracce di questi inquinanti nel sangue. Inoltre, la popolazione residente nelle vicinanze delle fabbriche può essere esposta attraverso l’acqua potabile e la dieta [12].

PFOA, PFOS e POPs

A differenza di altri POP con caratteristiche chimiche simili, PFOS e PFOA tendono a legarsi alle proteine plasmatiche, accumulandosi principalmente nel fegato [1].

Per questo motivo, il PFOS è stato soggetto a restrizioni crescenti ed è attualmente regolamentato come inquinante organico persistente nel Regolamento 850/2004.

Con il Regolamento 2020/784 è stato aggiornato l’elenco degli inquinanti organici persistenti nel Regolamento 2019/1021, includendo il PFOA, mentre il PFOS era già inserito nell’elenco a seguito del Regolamento 850/2004.

Successivamente, il Regolamento 2021/115 ha modificato l’allegato I del Regolamento 2019/1021, introducendo specifiche deroghe per l’uso del PFOA come intermedio, insieme ad altre disposizioni.

Infine, il Regolamento 2017/1000 ha modificato l’allegato XVII del Regolamento 1907/2006 REACH riguardo al PFOA, ai suoi sali e alle sostanze correlate, riconosciuti come sostanze PBT (persistenti, bioaccumulabili e tossiche).

Alimenti

L’EFSA ha ampliato la sua analisi sui PFAS, includendo oltre a PFOA e PFOS anche PFNA (acido perfluorononanoico) e PFHxS (acido perfluoroesanosulfonico), evidenziando come questi composti non si degradino né nell’ambiente né nell’organismo umano, accumulandosi progressivamente nel tempo.

L’Agenzia Europea per la Sicurezza Alimentare mette in guardia sui potenziali effetti nocivi dei PFAS sulla salute. L’esposizione a queste sostanze può avvenire attraverso diverse vie, principalmente tramite l’alimentazione, con particolare attenzione all’acqua potabile, al pesce, alla frutta, alle uova e ai prodotti derivati dalle uova [13].

Gli alimenti potrebbero essere contaminati da PFAS per la loro presenza [6]:

• nei terreni e nelle acque contaminate utilizzati per la coltivazione
• nell’organismo di animali tramite mangimi e acqua;
• da imballaggi alimentari con presenza in tracce;
• nelle attrezzature usate nelle lavorazioni alimentari

L’EFSA ha fissato una dose soglia settimanale tollerabile di gruppo (DST) pari a 4,4 ng/kg di peso corporeo per i PFAS (PFOA, PFOS, PFNA e PFHxS), basandosi sugli effetti osservati nell’uomo e considerando i potenziali effetti combinati delle miscele chimiche presenti in alimenti e mangimi [6].

Nel documento “PFAS nei cibi: l’EFSA ne valuta i rischi e stabilisce il limite di sicurezza” del 17.09.2020, l’Agenzia Europea per la Sicurezza Alimentare sottolinea che i bambini, sia piccoli che più grandi, rappresentano le fasce di popolazione maggiormente esposte a queste sostanze [6].

Acque

Nel 2013, i PFAS hanno attirato l’attenzione dei media nazionali e delle reti di informazione.

Una ricerca sperimentale [6], realizzata dal Consiglio Nazionale delle Ricerche e dal Ministero dell’Ambiente nei bacini del Po e nei principali corsi d’acqua italiani, ha evidenziato la presenza di PFAS nelle acque sotterranee, superficiali e potabili. Successivamente, quest’ultime sono state trattate mediante filtri a carboni attivi.

In attesa di modifica dell’allegato I del D.Lgs. 31/2001 la Regione Veneto, con delibera della Giunta Regionale 1590/DGE del 13.10.2017, ha definito dei limiti di parametro:

Ministero della Salute e ISS

Per gli aspetti normativi dei PFAS nelle acque potabili, nel documento dell’ISS, Prot. 0001584 del 16.01.2014, si legge che a quella data:

Il D.Lgs. 31/2001, nell’allegato I, non include i PFAS tra i parametri da monitorare. Tuttavia, all’articolo 4 dello stesso decreto si specifica che l’acqua destinata al consumo umano “…non deve contenere sostanze in qualità o concentrazione tali da rappresentare un potenziale pericolo per la salute del consumatore“.

Il Ministero della Salute con nota del 29.01.14 prot. 0002565, sulla base del parere dell’ISS del 16.01.14 prot. 0001584 ha indicato i seguenti valori limite di performance (obiettivo) di trattamento:

Direttiva 2020/2184/CE

Con la pubblicazione della Direttiva 2020/2184/CE, nell’allegato I, parte B compaiono i parametri:

La Direttiva citata riporta che:

• PFAS — totale: si intende la totalità delle sostanze per- e polifluoro alchiliche.
• somma di PFAS: si intende la somma di tutte le sostanze per- e polifluoro alchiliche ritenute preoccupanti per quanto riguarda le acque destinate al consumo umano di cui all’allegato III, parte B, punto 3. Si tratta di un sottoinsieme di sostanze PFAS — totale contenenti un gruppo perfluoroalchilico con tre o più atomi di carbonio (vale a dire –C_nF_2n–, n ≥ 3) o un gruppo perfluoroalchiletere con due o più atomi di carbonio (vale a dire – C_nF_2nOC_mF_{2 m}–, n e m ≥ 1).

Durante l’attuazione della Direttiva 2020/2184/CE, gli Stati membri possono scegliere di adottare uno o entrambi i parametri PFAS — totale o somma di PFAS.

Nonostante la disponibilità di metodi di prova standardizzati per i laboratori (ISO 21675:2019 e 25101:2009), l’articolo 13 della Direttiva 2020/2184/CE, relativo al monitoraggio, specifica al comma 7: “Entro il 12.01.2024, la Commissione definirà linee guida tecniche sui metodi analitici per il monitoraggio delle sostanze per- e polifluoroalchiliche incluse nei parametri «PFAS — totale» e «somma di PFAS», comprensive di limiti di rilevazione, valori parametrici e frequenza di campionamento“.

Ambiente

La Direttiva 2000/60/CE ha creato un quadro comunitario per la gestione sostenibile delle risorse idriche, definendo una strategia mirata a ridurre l’inquinamento delle acque. Tale strategia prevede l’identificazione di sostanze prioritarie, ossia quelle che costituiscono un rischio significativo per l’ambiente acquatico. In base all’articolo 16, la Commissione Europea ha proposto un primo elenco di queste sostanze, selezionate tra quelle che presentano un rischio rilevante per o attraverso l’ambiente acquatico (allegato X). La Direttiva è stata recepita in Italia attraverso il D.Lgs. 152/2006.

La Decisione n. 2455/2001/CE del 20 novembre 2001 ha introdotto un primo elenco di trentatré sostanze prioritarie per le acque, mentre la Direttiva 2008/105/CE del 16 dicembre 2008 ha stabilito gli standard di qualità ambientale (SQA). Quest’ultima è stata recepita con il D.Lgs. 219/2010.

Direttiva 2013/39/CE e D.Lgs.172/2015

L’elenco delle sostanze prioritarie viene rivisto periodicamente (art. 16, Dir. 2000/60/CE e art. 8, Dir. 2008/105/CE) attraverso l’aggiornamento dell’allegato X della Direttiva 2000/60/CE.

Dal riesame è emerso che è necessario modificare l’elenco delle sostanze prioritarie, includendone di nuove, definendo valori di qualità ambientale (SQA) per le sostanze recentemente identificate, rivedendo gli SQA per alcune sostanze già presenti e fissando SQA per sostanze esistenti e nuove per il biota.

La Direttiva 2013/39/CE ha recepito queste modifiche, aggiornando l’allegato X e integrando le direttive 2000/60/CE e 2008/105/CE relative alle sostanze prioritarie.

Tabella 1A

Tra queste sostanze figura anche il PFOS ossia l’Acido perfluoro ottan solfonico e derivati. La Direttiva è stata recepita con il D. Lgs. 172/2015 che nella Tabella 1A riporta i valori ai fine della determinazione dello stato di qualità seguenti:

Tabella 1B

La tabella 1B del D.Lgs. 172/2015 contiene parametri aggiuntivi a livello nazionale:

Come indicato nella nota (8), i PFAS elencati devono essere monitorati nei corpi idrici e contribuiscono al raggiungimento dello stato ecologico buono.

Per le acque sotterranee, il riferimento normativo è il DM 06.07.2016, che recepisce la Direttiva 2014/80/UE del 20.06.2014, la quale modifica l’allegato II della Direttiva 2006/118/CE relativa alla protezione delle acque sotterranee dall’inquinamento e dal deterioramento.

Contaminanti emergenti: i PFAS – progettazione reti di monitoraggio

Il Ministero dell’Ambiente (MATTM), con la nota del 18 maggio 2017 intitolata “Monitoraggio di sostanze perfluoroalchiliche (PFAS) nei corpi idrici superficiali, sotterranei e negli scarichi di acque reflue”, ha ufficialmente richiesto l’avvio del monitoraggio di questi contaminanti emergenti.

La richiesta, rivolta a Ispra e SNPA e quindi all’intero sistema Agenziale, è di “formulare valutazioni e proposte per garantire il migliore svolgimento delle attività di monitoraggio…”.

Nel 2017, Ispra e SNPA hanno istituito un tavolo tecnico con la partecipazione di tutte le Agenzie, con l’obiettivo di rispondere adeguatamente alla richiesta ministeriale e normativa, definendo reti di monitoraggio strutturate e coerenti su tutto il territorio nazionale.

Sono stati individuati:

• metodi di prova ed i limiti di quantificazione (LoQ) per ciascuna sostanza;
• individuare la rete dei laboratori del sistema SNPA organizzati per affrontare l’attività (principio di sussidiarietà);
• definire i criteri per elaborare il monitoraggio dei composti PFAS (analisi delle pressioni);
• attuare una prima indagine preliminare con relativa relazione tecnica da inviare al MATTM.

Ispra ha raccolto nel rapporto 305/2019 del dicembre 2018.

Acque superficiali

Nelle acque superficiali sono stati analizzati i seguenti PFAS: PFOA, PFOS, PFBA, PFPeA, PFBS e PFHxA (vedi nota 1), corrispondenti agli analiti con uno SQA definito. È emerso che nel 14% delle determinazioni effettuate sono state rilevate concentrazioni pari o superiori al limite di quantificazione previsto dalla normativa (LoQ = 30% SQA, secondo il D.Lgs. 219/2010). Questi 150 casi, su un totale di 1110, sono distribuiti in modo non uniforme sul territorio nazionale, ma riguardano tutte le Regioni e Province Autonome sottoposte a monitoraggio.

Tra i PFAS analizzati, solo PFOS e PFOA presentano concentrazioni superiori ai valori di SQA-MA, con il PFOS che supera tale soglia nel 45% dei casi.

Acque sotterranee

Per le acque sotterranee sono state eseguite 1.154 analisi, di cui 232 hanno evidenziato concentrazioni pari o superiori al limite di quantificazione. Analogamente alle acque superficiali, la distribuzione di questi 232 casi risulta disomogenea su tutto il territorio nazionale.

Tra i PFAS monitorati, soltanto PFOS e PFOA hanno mostrato concentrazioni superiori ai valori soglia definiti dalla normativa per le acque sotterranee:

• PFOS: presenza 65 stazioni sotterranee su 117 (56% dei casi) con 7 superamenti del valore soglia di 0.03 µg/l;
• PFOA: presenza in 44 stazioni sotterranee su 117 (38% dei casi) con 4 casi di superamento del valore soglia di 0.5 µg/l.

Il rapporto 305/2019, prima raccolta di dati sui PFAS nelle acque superficiali e sotterranee, mette in luce che “la presenza di queste sostanze è un fenomeno diffuso, che interessa la maggior parte delle regioni del Paese…”.

Sono necessarie ulteriori indagini per ottenere un quadro informativo più completo e per ripetere il monitoraggio nel tempo, al fine di rilevare i trend temporali e geografici.

Conclusione

L’ampio utilizzo dei PFAS nell’industria ha determinato la diffusione di numerosi prodotti contenenti queste sostanze, portandole a contaminare l’ambiente e gli alimenti di uso quotidiano.

Tra i composti più studiati vi sono il PFOS e il PFOA, insieme ad altre sostanze appartenenti a questa vasta famiglia. I monitoraggi hanno evidenziato la presenza di PFOS e PFOA nelle acque sotterranee e superficiali (cfr. rapporto 305/2019).

Con la Raccomandazione del 17 marzo 2010, gli Stati membri sono stati invitati a monitorare nel 2010 e 2011 la presenza di sostanze perfluoroalchiliche negli alimenti. Il controllo ha coinvolto un’ampia gamma di prodotti, considerando le abitudini alimentari: prodotti di origine animale (come pesce, carne, uova, latte e derivati) e vegetale, per una stima accurata dell’esposizione. Per alcuni PFAS, EFSA ha stabilito una dose settimanale tollerabile di gruppo.

In questa panoramica non è stata fatta distinzione tra PFAS a catena lunga (con più di 8 atomi di carbonio fluorurati, come PFOS e PFOA) e quelli a catena corta (con meno di 6 atomi di carbonio fluorurati) [1].

Inoltre, molti PFAS sono miscele di isomeri, derivanti dalla ramificazione della catena principale.

In conclusione, possiamo affermare che l’uomo, gli animali e l’ambiente sono esposti a numerose sostanze chimiche provenienti da fonti diverse. Comprendere il loro comportamento, le possibili interazioni e gli effetti sinergici risulta estremamente complesso.

EFSA ha sviluppato una metodologia armonizzata per valutare i potenziali “effetti congiunti” delle miscele chimiche presenti in alimenti e mangimi [7]. Per facilitare la comprensione di questo tema complesso, EFSA ha creato una pagina multimediale e ha elaborato una linea guida MixTox.

Questo argomento ampio offre molte altre possibilità di approfondimento.

Per saperne di più

• EFSA, https://www.efsa.europa.eu/
• Echa, https://echa.europa.eu/
• EPA, https://www.epa.gov/pfas
• Ministero della Salute, http://www.salute.gov.it/
• Istituto superiore di Sanità, https://www.iss.it
• CNR, https://www.cnr.it/
• ISPRA, https://www.isprambiente.gov.it/

Norme di riferimento

Europee

• Direttiva 2008/105/CE relativa a standard di qualità ambientale nel settore della politica delle acque,…
• Direttiva 2013/39/CE che modifica le direttive 2000/60/CE e 2008/105/CE per quanto riguarda le sostanze prioritarie nel settore della politica delle acque
• Regolamento 850/2004 relativo agli inquinanti organici persistenti e che modifica la direttiva 79/117/CEE
• Regolamento 757/2010 recante modifica del regolamento (CE) n. 850/2004 del Parlamento europeo e del Consiglio relativo agli inquinanti organici persistenti per quanto riguarda gli allegati I e III

Nazionali

• Decreto Legislativo 13.10.2015, n. 172 Attuazione della direttiva 2013/39/UE, che modifica le direttive 2000/60/CE per quanto riguarda le sostanze prioritarie nel settore della politica delle acque
• Decreto Legislativo 10 .12.2010, n.219 Attuazione della direttiva 2008/105/CE relativa a standard di qualita’ ambientale nel settore della politica delle acque ….
• Decreto 6 luglio 2016. Recepimento della direttiva 2014/80/UE del 20 giugno 2014 che modifica l’allegato II della direttiva 2006/118/CE sulla protezione delle acque sotterranee dall’inquinamento e dal deterioramento

Bibliografia

[1] Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri, Studio finalizzato all’individuazione di potenziali sostituti delle sostanze perfluoroalchiliche (PFAS) a catena lunga di minore impatto ambientale e sanitario

[2] PFAS nella filiera idro-potabile in alcune province del Veneto, ISS – Dipartimento di Ambiente Salute, Regione Veneto

[3] Sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche nell’ambiente: terminologia, classificazione e origini Robert C Buck, † James Franklin, Urs Berger, Jason M Conder, Ian T Cousins, Pim de Voogt, Allan Astrup Jensen Kurunthachalam Kannan, Scott A Mabury e Stefan PJ van Leeuwen, Integr Environ Assess Manag, 2011 Oct; 7 (4): 513–541.

[4] Università di Bologna, Dottorato di Ricerca in scienze veterinarie, Valutazione della presenza di contaminanti perfluoro alchilici in alimenti destinati al consumo umano, Presentata da: Dott.ssa Chiara Devicienti, Coordinatore Dottorato Relatore Prof. Carlo Tamanini, Prof. Giampiero Pagliuca, Correlatore Dr. Andrea Barbarossa, Esame finale anno 2014

[5] ISS, Acqua destinata al consumo umano contenete sostanze perfluorurate nella provincia di Vicenza e comuni limitrofi, Prot. 0001584 del 16/01/2014

[6] PFAS nei cibi: l’EFSA ne valuta i rischi e stabilisce il limite di sicurezza, EFSA, 17.09.2020

[7] EFSA, Una metodologia specifica per le miscele permette all’EFSA di valutare più sostanze chimiche compresenti, 25.03.2019

[8] EFSA, Parere dell’EFSA su due inquinanti ambientali (PFOS e PFOA) presenti negli alimenti, 21.07.2018

[9] Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare -CNR, Realizzazione di uno studio di valutazione del Rischio Ambientale e Sanitario associato alla contaminazione da sostanze perfluoro-alchiliche (PFAS) nel Bacino del Po e nei principali bacini fluviali italiani, Relazione finale, 10/01/2011

[10] Ispra-SNPA, Indirizzi per la progettazione delle reti di monitoraggio delle sostanze perfluoroalchiliche (PFAS) nei corpi idrici superficiali e sotterranei, Rapporti 305-2019

[11] Distribuzione dei PFAS nelle acque italiane: i risultati di un progetto, Stefano Polesello, IRSA-CNR Brugherio

[12] Ministero della Salute, Le sostanze perfluoroalchiliche: PFOS e PFOA, 2016

[13] EFSA, Consultazione pubblica sui PFAS: ecco spiegata la bozza di parere, 24.02.2020

Nota 1

• PFBA Acido perfluorobutanoico;
• PFPeA Acido perfluoropentanoico;
• PFBS Acido perfluorobutansolfonico o perfluorobutansolfonato;
• PFHxA Acido perfluoroesanoico;
• PFOA Acido perfluoroottanoico;
• PFOS Acido perfluoroottansolfonico o perfluoroottansolfonato;

Pubblicato il 02/02/2021

Aggiornamento del 20/07/2025

Autore Morelli Marco