Analisi di rischio

Le linee guida “Carcinogenic Risk Assessment Guidelines” (https://bit.ly/33582jl) redatte dall’EPA negli anni Ottanta, l’ente americano per la protezione ambientale, sono uno dei primi documenti in cui l’approccio “analisi di rischio” viene descritto per la valutazione degli effetti negativi sulla salute umana dovuti a sostanze pericolose. Nel documento l’approccio viene identificato come uno strumento di supporto alle decisioni, che combina evidenze scientifiche di dati sperimentali e/o modellistici con considerazioni socioeconomiche, tecniche e politiche per decidere se o quanto controllare l’esposizione futura di sostanze cancerogene sospette (U.S. EPA, 1986). Da allora l’approccio è stato applicato in vari contesti ambientali, diventando un punto chiave all’interno di linee guida e regolamenti internazionali. Ad esempio, all’interno delle “Guidelines for the Safe Use of Wastewater, Excreta and Greywater in Agriculture” redatte dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO, 2006), l’analisi di rischio riveste un ruolo fondamentale per l’identificazione del rischio microbiologico per i lavoratori e i consumatori dovuto al riuso delle acque reflue depurate in agricoltura. Recentemente, inoltre, l’analisi di rischio è diventato lo strumento per stabilire adeguati standard di qualità inerenti ai MIE all’interno della proposta di regolamento europeo sui requisiti minimi di qualità delle acque reflue destinate al riuso irriguo o alla ricarica di falda (https://bit.ly/3k0BlK2). L’analisi di rischio è anche parte integrante della proposta di revisione di direttiva europea sulle acque potabili, al fine di implementare un nuovo approccio alla gestione del sistema di produzione di acqua destinata al consumo umano, basato non più solo sul controllo del rispetto di standard qualitativi fissati, ma sulla previsione, prevenzione e minimizzazione dei rischi per il consumatore lungo tutta la filiera di produzione e distribuzione dell’acqua potabile nel rispetto del principio di precauzione.

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Inquinanti Emergenti

Attualmente, il monitoraggio di migliaia di MIE in diversi comparti ambientali risulta non praticabile dal punto di vista economico. Infatti, sebbene nuove metodologie, come il non-target screening (Singer et al., 2016), si stiano sempre più consolidando, il loro costo risulta ancora troppo elevato perché vengano adottate nelle campagne di monitoraggio di routine. Conseguentemente, le campagne di misurazione vengono eseguite in punti specifici del sistema, sia esso potabile o depurativo, con frequenze tipicamente molto ampie (ad esempio mesi), producendo informazioni discontinue nel tempo che potrebbero non riflettere il reale stato di contaminazione (e quindi di rischio) da MIE. Ad esempio, Coutu et al. (2013) hanno mostrato come da dati di concentrazione di antibiotici provenienti da due campagne di misurazione in tempi differenti (estate e inverno) in ingresso allo stesso impianto di depurazione, si ottenessero valori medi di concentrazione molto diversi, con valori nella stagione invernale fino a quattro volte maggiori di quelli relativi ad altri periodi dell’anno. Conseguentemente, l’utilizzo delle concentrazioni dei MIE più recalcitranti di una sola campagna comporterebbe una consistente sottostima o sovrastima del rischio ambientale medio generato dall’effluente. In questo contesto, l’analisi di rischio permette, grazie alla modellazione matematica, di sopperire a parte di queste carenze, guidando i decisori sia nella pianificazione delle campagne di monitoraggio, sia nella valutazione e comparazione dei vari scenari possibili di intervento, tecnologici e non, per minimizzare la diffusione dei MIE e il loro impatto su ecosistemi e salute umana.

In breve, condurre un’analisi di rischio si declina nell’eseguire tre operazioni distinte: • valutazione del rischio (un punto prettamente tecnico e oggetto di questo paragrafo); • gestione del rischio;

• comunicazione del rischio.

La valutazione del rischio, ambientale o sulla salute umana, dovuto alla presenza di sostanze chimiche o di microrganismi, consiste nella determinazione del livello delle concentrazioni di esposizione rispetto alle soglie di sicurezza derivate da studi ecotossicologici. La determinazione delle concentrazioni di esposizione può derivare da misurazioni di campo e/o da predizioni attraverso modelli matematici. L’utilizzo di modelli matematici, se propriamente validati, può fornire preziose informazioni complementari alle misure esistenti (ad esempio, l’andamento delle concentrazioni tra due campagne di misurazione), tenendo conto dell’influenza delle condizioni specifiche del sistema studiato (U.S. EPA, 1992), con il vantaggio di evitare errori di sottostima o sovrastima, come sopra evidenziato.

La concettualizzazione in termini matematici del sistema di potabilizzazione o di depurazione deve essere definita in base agli obiettivi della modellazione e alla disponibilità di dati. Nello specifico, gli obiettivi della modellazione all’interno di un’analisi di rischio possono essere molteplici:

• fare previsioni stazionarie nel tempo (e quindi di basso costo computazionale), al fine di stimare un valore medio di concentrazione nei comparti ambientali di interesse (acqua reflua depurata, acqua di falda, acqua per l’irrigazione di colture a scopo alimentare, ecc.). Ciò fornisce un primo elemento al decisore per selezionare tra i molteplici MIE quelli di maggiore impatto per la salute umana e/o per l’ambiente, permettendo quindi la prioritizzazione delle misure di controllo a seconda del MIE da rimuovere;

• fare previsioni dinamiche nel tempo (e quindi di più alto costo computazionale), al fine di stimare gli andamenti temporali delle concentrazioni nei comparti ambientali.

2. Contaminazione e rimozione di microinquinanti emergenti nelle acque reflue e nelle

acque destinate al consumo umano

Ciò consente l’ottimizzazione della pianificazione di future campagne di misura; • effettuare analisi di scenario per comprendere gli effetti di una determinata

azione sulle prestazioni del sistema, ad esempio valutare l’efficacia in termini di abbattimento delle concentrazioni (e quindi di rischio) di un ulteriore trattamento di potabilizzazione/depurazione rispetto a quelli esistenti. Ciò permette di individuare gli interventi più adeguati e quindi allocare correttamente le risorse, anche economiche, per contrastare efficacemente la diffusione ambientale dei MIE. 2.11.2 Modellazione integrata

La disponibilità di dati è un fattore molto importante nella scelta degli strumenti di modellazione: infatti, sebbene ci siano modelli matematici di dettaglio in grado di predire con precisione l’andamento delle concentrazioni dei MIE nel tempo e nello spazio, essi richiedono molti dati strutturali (geometrie dalla rete di distribuzione potabile o fognaria, tempi di funzionamento di pompe/valvole, ecc.) e di misure per una corretta fase di calibrazione/validazione. Al contrario, modelli più semplici, noti come “concettuali”, semplificano di molto la rappresentazione del sistema (ad esempio, la rete fognaria è vista come una serie di reattori completamente miscelati), riducendo al minimo la necessità di dati. Infine, ma non meno importante, l’utilizzo di modelli matematici permette di propagare le incertezze associate alle misure e ai parametri/input dei modelli per fornire al decisore una chiara comprensione dell’impatto di questa incertezza su qualsiasi stima quantitativa finale del rischio.

Nell’ambito della potabilizzazione, è consolidato l’approccio di analisi quantitativa del rischio solo in riferimento a contaminazioni di tipo microbiologico, mentre sono ancora allo studio approcci quantitativi per la valutazione del rischio associato a composti chimici. Si ricorda comunque che l’approccio di valutazione del rischio rientra nella revisione di direttiva europea sulle acque potabili.

In riferimento al riuso in agricoltura di acque reflue depurate e fanghi di depurazione, due recenti studi (Polesel et al., 2015 e Delli Compagni et al., 2020), hanno combinato modelli concettuali con misurazioni disponibili in database di accesso pubblico per valutare le concentrazioni di esposizione (e quindi il rischio) di vari MIE in colture (mais e grano) a scopo alimentare in casi studio reali. Nello specifico, l’applicazione di questi modelli ha permesso di identificare, tra i vari MIE simulati, quale via di esposizione, tra irrigazione con acqua reflua depurata o applicazione di fanghi di depurazione al suolo agricolo, contribuisse maggiormente al loro accumulo nelle colture. Inoltre, i modelli sono stati utilizzati per verificare l’efficacia di trattamenti di depurazione aggiuntivi e di diverse pratiche di irrigazione come barriera per ridurre il rischio associato ai MIE.

Va in ultimo sottolineato come i modelli utilizzabili per l’analisi di rischio siano funzionali ad un pieno sfruttamento delle potenzialità offerte dagli approcci promossi dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (https://wsportal.org/), e ripresi a livello europeo, che vanno sotto il nome di Water Safety Plan (WSP, per le acque potabili) e Sanitation Safety Plan (SSP, per le acque reflue). Tali approcci sono oggi affrontati mediante valutazioni qualitative del rischio, che quindi non permettono di tenere in considerazione gli elementi di “non conoscenza” (discontinuità delle misure, interconnessione dei vari comparti, ecc.) e di “incertezza” (errori di misura, dati ecotossicologici non sempre consolidati, ecc.) tipici dei problemi di contaminazione da MIE nei sistemi di potabilizzazione e depurazione. L’analisi di rischio quantitativa costituisce invece uno strumento di supporto al decisore per la pianificazione efficacie e consapevole di tali sistemi.

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