Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2869
Title: Contaminazione da isomeri dell'esaclorocicloesano nella valle del fiume Sacco (Lazio): risultati e prospettive
Other Titles: Contamination by hexachlorocyclohexane isomers in the Sacco’s River Valley (Lazio): results and perspectives
Authors: Carastro, Isabella
Keywords: Isomeri dell’esaclorocicloesano;Valle del Sacco;Lindano;Pesticidi;Fitorisanamento;Hexachlorocyclohexane isomers;Sacco’s River Valley;Lindane;Pesticides;Phytoremediation;CHIM/06;AGR/18
Issue Date: 17-Jul-2015
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 27. ciclo
Abstract: 
L’attività sperimentale condotta durante il triennio di dottorato è inserita in un progetto di ricerca a carattere
interdisciplinare dal titolo “Studio della diffusione di inquinanti organici persistenti in ambiente rurale e stima dei
rischi da esposizione per gli operatori del settore agricolo-zootecnico mediante modelli cellulari” finanziato
dall’Istituto Nazionale per l’Assicurazione contro gli Infortuni sul Lavoro (INAIL). Obiettivo principale del progetto è
analizzare i rischi da esposizione per gli operatori del settore agricolo-zootecnico che svolgono la loro attività nella
Valle del fiume Sacco, un contesto agro-ambientale fortemente compromesso sotto il profilo della qualità e dello stato
dell’ambiente, a seguito degli avvenimenti a carattere emergenziale connessi con la diffusione degli isomeri
dell’esaclorocicloesano (HCH) potenti pesticidi appartenenti alla famiglia dei composti organoclorurati.
Sulla base di quanto premesso, il lavoro oggetto della presente tesi è stato focalizzato su due obiettivi di ricerca.
Inizialmente è stata valutata la qualità ambientale della Valle del fiume Sacco mediante opportuni campionamenti di
varie matrici di rilevanza agro-ambientale effettuati nelle 9 aziende agrarie locali partecipanti al progetto.
In particolare, è stata effettuata la verifica dei livelli di contaminazione da esaclorocicloesano (HCH) nel suolo e nel
soprassuolo; nell’acqua per l’abbeveraggio degli animali in produzione; in alimenti d’origine animale destinati al
consumo umano (latte, carne, miele, uova, ortaggi); in alimenti impiegati nell’allevamento dei bovini da latte. Pertanto,
sono stati condotti una serie di campionamenti in varie zone all’interno dell’area di studio per garantire la
rappresentatività delle varie matrici. Dopo una fase di pre-trattamento specifica per ogni matrice, ci si è avvalsi di
metodi di estrazione accreditati a livello internazionale per l’estrazione degli HCH. Su tali campioni sono state eseguite
le analisi gas-cromatografiche (GC-ECD). I risultati analitici ottenuti sono stati confrontati con i valori massimi
consentiti dalla normativa vigente nazionale ed europea; inoltre, sono stati oggetto di una serie di elaborazioni
statistiche per correlarli, per ciascuna azienda a diversi fattori (collocazione geografica, periodo di campionamento,
profondità del suolo …). Tali risultati hanno evidenziato un livello di contaminazione ambientale persistente nella Valle
del fiume Sacco che richiede a tutt’oggi un continuo monitoraggio ed efficaci interventi di bonifica per il recupero ed il
risanamento del territorio.
Un secondo obiettivo di ricerca ha riguardato la determinazione analitica degli HCH in campioni di pioppo, una
pianta arborea utilizzata per il fitorimedio nella Valle del Sacco, per verificarne l’effettiva capacità di assorbimento
degli inquinanti. A tale scopo è stato messo a punto un innovativo approccio di tipo dendrochimico tramite una
procedura analitica che si è avvalsa, in via preliminare, della spettroscopia IR. Questa parte della ricerca ha richiesto
carotaggi di pioppi collocati a diverse distanze dal fiume Sacco, l’analisi degli standard e dei campioni tal quali tramite
spettroscopia IR e la successiva validazione dei dati acquisiti tramite gas-cromatografia.

The research carried out during the PhD course is part of an interdisciplinary project funded by INAIL (Istituto
Nazionale per l’Assicurazione contro gli Infortuni sul Lavoro) named ”Study of the contamination by
hexachlorocyclohexane isomers in the Sacco’s River Valley and evaluation of the risks for the workers of this area”.
The Sacco’s River Valley is a wide territory located between Rome and Frosinone in the central Italy crossed by
Sacco River. Since 1900, this area had an important industrial development, mainly thanks to Bomprini Parodi Delfino
(B.p.d), a company which over time has created a city around the industrial agglomerate. During the two World Wars,
the B.d.p company produced mostly military explosives such as nitric acid, glycerine and dynamite. After the Wars , it
expanded its range of manufacturing to the chemical industry. In particular, it specialized in synthesizing pesticides,
insecticides, fungicides and herbicides and different types of fertilizers. Nevertheless, the intense industrial activity, the
absence of laws in waste management and the uncontrolled use of the river water has led to a remarkable pollution of
the river, groundwater and soil causing serious problems to the whole agro-food chain. The focus on this emergency has
occurred in 2005, after the detection of high levels of toxic substances to human into several sample of milk produced
from local farms (up to 20 times higher than the legal limit). The contamination was referred to b-
hexachlorocyclohexane (b-HCH), a pesticide belonging to family of organochlorine pesticides produced from B.d.p.
and widely used in agriculture. This substance is an halogenated compound belonging to a family of several
stereoisomers, named a-, b-, g-, d-, e-, h-, q which differ for the physical-chemical properties and persistence in the
environment related to the axial-equatorial substitution pattern of chlorine atoms around the six carbons ring [1].
Among the isomers, the g-HCH, also known as lindane, showed the highest pesticidal activity and it was widely
used as an insecticide on fruits and vegetable, rice paddies, animals and seed treatment. Starting of these literature data,
the research carried out during the PhD was focused on the investigation of the occurrence and distribution of HCHs
isomers in different samples (soil, water, milk, feed and vegetables) collected in nine dairy farms located in the Sacco’s
River Valley. The samples were collected in June-September 2013 and January-April 2014. After the appropriate
preparation, all samples were analyzed by GC-ECD and GC-MS. At several years from the onset of the agroenvironmental
crisis, our analytical data confirmed a high degree of pollution in the investigated area, which deserves
continuous environmental monitoring due to the strong impact of persistent organic pesticides on rural environment and
human food chain. In addition to the monitoring, the bioremediation of the Valley must be seriously taken in account.
Among the possible solutions, phytoremediation is applied in the Sacco’s River Valley. It is based on the ability of
certain plants to degrade, assimilate, and metabolize pollutants from soils accumulating them or their metabolites in
different tissues and organs.
In the final part of the PhD course, a preliminary study focused on the fate of HCHs on poplars. Then, in
collaboration with forest researchers, several cores were collected from poplar trees selected according to a gradient of
HCHs contamination into the Sacco’s River Valley: one poplar located at a distance of about 500 m from the left bank
of the Sacco River; a second poplar located close to the river bank and was thus subject to direct contamination. As a
blank, several cores were also extracted from a control poplar growing close to a river in an uncontaminated area near
Viterbo. All samples were firstly analyzed by Micro-Fourier Transform Infrared (micro-FTIR) Spectrometry and then
by GC-ECD, after an appropriate preparation.
This preliminary study evidenced two important aspects:
the novelty in the analytical method using Micro-Fourier Transform Infrared (micro-FTIR) Spectrometry, a
fast and non-destructive technique for the screening of samples;
the ability of poplars to absorb HCHs isomers. This result confirms the role of poplars in bioremediation but
opens novel questions about the final uses of them.
Description: 
Dottorato di ricerca in Scienze ambientali
URI: http://hdl.handle.net/2067/2869
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