Disastro di Jilin - i save my planet

LO SCOPPIO STABILIMENTO DI JILIN:
BENZENE E NITROBENZENE
A cura di Sandra Rotondi
A. A. 2009/2010
Indice
1. Introduzione: l’accaduto
2. Inquinamento delle acque: regioni colpite e conseguenze
 2.1. Provincia di Jilin
 2.2. Provincia di Heilongjiang
 2.3. Provincia russa Khabarovsk Krai
 2.4. Arrivo della chiazza in mare
 2.5. Conseguenze
3. Effetti sulla salute del benzene e nitrobenzene
 3.1. Benzene: effetti sulla salute
 3.2. Benzene: assorbimento e metabolismo
 3.3. Nitrobenzene: effetti sulla salute
 3.4. Nitrobenzene: assorbimento, metabolismo ed escrezione
Sitografia
1. Introduzione: l’accaduto
Il giorno 13 novembre 2005 è avvenuta un’esplosione nell’impianto
chimico No. 101 della PetroChina nella città Jilin, nella provincia di Jilin in
Cina.
Figura 1. Provincia di Jilin (a sinistra) e divisione amministrativa della provincia con
evidenziazione della città di Jilin (a destra)
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Le esplosioni sono state così violente da essere riuscite a distruggere le
finestre di palazzi a 100-200 metri di distanza; almeno 70 persone sono
rimaste ferite, 6 sono rimaste uccise e i focolai sono stati spenti soltanto la
mattina seguente (14 novembre).
La causa dell’esplosione è stata identificata solo due giorni dopo: la torre T102 si è inceppata ed è esplosa; in particolare si trattava di un’unità di
nitrazione per l’anilina e l’immediata conseguenza è stato il riversamento di
tonnellate di benzene e nitrobenzene nelle acque del fiume Songhua che
attraversa la città.
Da subito, per timore di nuove esplosioni e di contaminazioni chimiche
dannose, oltre 10.000 persone sono state evacuate dalla zona, compresi i
residenti locali e gli studenti dei campus a nord quali l’Università di Beihua e
il Jilin Institute of Chemical Technology. Il governo municipale, infatti, ha
chiesto ad alberghi e ristoranti della città di offrire camere per le persone
evacuate e anche la società di taxi ha aiutato nelle operazioni di evacuazione.
2. Inquinamento delle acque: regioni colpite e conseguenze
L’esplosione ha gravemente inquinato il fiume Songhua, un affluente
dell’Amur con una stima di 100 tonnellate di inquinanti contenenti benzene e
nitrobenzene che si sono riversati al suo interno.
Figura 2. Fiume Songhua e Amur
Si è formata quindi una chiazza di 80 km di lunghezza lungo il fiume Amur
contenente un livello di benzene, in alcuni punti, 108 volte superiore ai livelli
nazionali di sicurezza. La chiazza è passata prima sul fiume Songhua
attraversando diverse contee e città della provincia di Jilin, tra cui Songyuan,
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per entrare poi nella provincia di Heilongjiang, passando per la sua capitale
Harbin. Dopo aver attraversato la parte orientale di Heilongjiang compresa la
città di Jiamusi , la chiazza di petrolio è entrata nel fiume Amur, attraverso la
foce del Songhua, al confine tra la Cina e la Russia. È passata poi nell’Oblast,
regione ad autonomia ebraica in Russia, giungendo infine nella regione russa
di Khabarovsk Krai in oriente, passando per le città di Khabarovsk e di
Komsomolsk-on-Amur per uscire nello Stretto dei Tartari, a sua volta ponte
tra il Mar di Okhotsk e Mar del Giappone, porzioni di Oceano Pacifico.
2.1. Provincia di Jilin
In seguito all’esplosione, lo stesso 13 novembre, è stato chiuso un impianto di
acqua nella città di Jilin e dal 15 novembre la città di Songyuan, nella
provincia di Jilin, ha smesso di utilizzare l'acqua dal fiume Songhua. Il 18
novembre, è stato sospeso parzialmente l’approvvigionamento idrico fino al
23 novembre quando questo è stato ripristinato.
2.2. Provincia di Heilongjiang
Harbin, capitale della Heilongjiang, è una delle più grandi città della
Cina con quasi dieci milioni di residenti urbani ma è dipendente dal fiume
Songhua per il suo approvvigionamento idrico.
Il 21 novembre, il governo della città di Harbin ha annunciato che le forniture
di acqua sarebbero state bloccate alle ore 12 del 22 novembre per quattro
giorni per effettuare la manutenzione; in realtà alcuni residenti di Harbin si
sono lamentati del fatto che l’erogazione dell'acqua in alcune zone della città
era stata interrotta molto prima di quanto annunciato. La notizia
dell’interruzione della fornitura ha causato panico nella città per l’acquisto di
acqua, bevande e prodotti alimentari nei supermercati, mentre i biglietti del
treno e voli per andare fuori città furono ben presto esauriti. Nel frattempo, i
pesci morti apparivano lungo le rive del Songhua a monte di Harbin,
aggravando ulteriormente i timori dei residenti.
In seguito, l’inizio delle quattro giornate di blocco dell’erogazione idrica è
stato rinviato a partire dalla mezzanotte del 24 novembre; così tra le 08:009:00 del 23 novembre, nella città è stata temporaneamente ripristinata la
fornitura di acqua per consentire ai residenti di rifornirsi, in quanto la chiazza
di petrolio non aveva ancora raggiunto la città. Nel pomeriggio dello stesso
giorno, le scuole di Harbin sono state chiuse per una settimana ed è stato
proibito l’uso di bagni pubblici e autolavaggi. Sempre il 23 novembre, i
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residenti di Harbin hanno cominciato a ricevere l'acqua dai vigili del fuoco ed
è incominciata anche l'evacuazione volontaria (nei primi giorni circa 10mila
persone sono fuggite da Harbin e l’aeroporto era intasato da code alle
biglietterie).
Il governatore Zhang Zuoji ha inoltre ordinato agli ospedali di prepararsi a far
fronte a possibili casi di avvelenamento e gli ospedali sono stati riforniti di
antidoti contro gli avvelenamenti da benzene.
La chiazza di petrolio ha raggiunto Harbin il giorno 24 novembre, prima
dell'alba. In quel giorno, il livello di nitrobenzene registrato era 16,87 volte
sopra il livello di sicurezza nazionale, mentre il livello di benzene era in
aumento, ma non aveva ancora superato il livello di sicurezza nazionale. Il 25
novembre il livello di nitrobenzene era raddoppiato (0,5805 mg/l), arrivando a
33,15 volte il livello di sicurezza nazionale, dopodichè è incominciato a
diminuire. Wen Jiabao del Consiglio di Stato ha visitato Harbin il 26
novembre per ispezionare la situazione, incluso lo stato di inquinamento delle
acque e l'approvvigionamento idrico.
In risposta alla crisi, i camion hanno trasportato decine di migliaia di
tonnellate di acqua in tutta la città e migliaia di tonnellate di carbone attivo
giunsero da tutto il paese ad Harbin (erano infatti necessarie ben 1400
tonnellate di carbone attivo e le scorte provinciali arrivavano appena alla
metà). Il Governo di Harbin ha inoltre ordinato il congelamento del prezzo
dell’acqua potabile vigente al 20 novembre, al fine di combattere il
sovrapprezzo.
L’approvvigionamento idrico a Harbin è stato ripreso la sera del 27
novembre.
La chiazza di petrolio è giunta poi alla città di Jiamusi, la quale si serve
prevalentemente dell'approvvigionamento idrico sotterraneo e quindi non ha
potuto tagliare i rifornimenti idrici.
Tuttavia, il 2 dicembre, Jiamusi ha chiuso l’impianto n°7, che fornisce circa il
70% di approvvigionamento idrico alla città e ha evacuato la metà della
popolazione sulla sua isola Liushu.
Meno fatalisti, i vicini siberiani hanno atteso l'arrivo della chiazza tossica
nelle acque dell'Amur, di cui il Songhua (Sunghari in russo) è affluente. La
corrente gelata e inquinata infatti, percorreva 50 chilometri al giorno.
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2.3. Provincia russa Khabarovsk Krai
La chiazza di petrolio ha raggiunto il fiume Amur il 16 dicembre,
arrivando alla città russa di Khabarovsk 4-5 giorni dopo. In preparazione, era
stata istituita una linea di comunicazione tra le agenzie russe e cinesi e la Cina
ha offerto alla Russia acqua purificatrice, tra cui 1.000 tonnellate di carbone
attivo.
2.4. Arrivo della chiazza in mare
Dopo il riversamento della chiazza nel fiume Amur, le sostanze contaminanti
sono entrate nello Stretto dei Tartari per giungere poi al mare di Okhotsk e al
Mar del Giappone, i cui litorali coprono Giappone, Corea, Estremo Oriente e
la Russia.
2.5. Conseguenze
L'inquinamento ha avvelenato la regione di Heilong-Amur, considerata
prioritaria dal punto di vista naturalistico dal Wwf. L'area è coperta da alcune
delle più importanti foreste temperate dell’Asia dell’est: boschi misti di
conifere e alberi caducifoglie, come betulle e querce. È praticamente uno
“scrigno” di specie tra cui alcune molto rare: l'albero del tasso (Taxus), la
tigre siberiana (Pantera tigris altaica), il leopardo di Amur (Pantera pardus
orientalis) come anche il mosco moschifero (Moschus moschiferus), l'orso
bruno (Ursus arctos), l'orso tibetano (Ursus tibethanus) e rarissime specie di
uccelli come la gru della Manciuria (Grus japonensis) e la gru dal collo
bianco (Grusleucogeranus).
“L'esplosione della fabbrica chimica in Cina - afferma il WWF - svela ancora
una volta l'enorme carenza di controlli sul settore chimico cinese. Il WWF
chiede con forza regole più severe sia nazionali che internazionali per
assicurare controlli e restrizioni sulle sostanze chimiche come quelle liberate
nel fiume Sunxua. L'Unione Europea si sta dotando in questi mesi di un
regolamento sulla chimica (Reach) la cui priorità è di disporre di dati certi e
regolari (attraverso la restrizione e il bando) di prodotti chimici industriali di
cui, al momento, abbiamo informazioni scarse o addirittura inesistenti sulla
tossicità e gli effetti sull'ambiente e la salute umana”.
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3. Effetti sulla salute del benzene e nitrobenzene
3.1. Benzene: effetti sulla salute
L'intossicazione provocata dal benzene o dai suoi derivati (ad esempio
toluene, xileni o fenoli) è detta benzolismo.
L'inalazione di un tasso molto elevato di benzene può portare al decesso;
infatti, un'esposizione da cinque a dieci minuti ad un tasso di benzene nell'aria
al 2% (ovvero 20000 ppm) è sufficiente a condurre un uomo alla morte. Dei
tassi più bassi possono generare sonnolenza, vertigini, tachicardia, mal di
testa, tremori, stato confusionale o perdita di coscienza. La dose letale per
ingestione è di circa 50÷500 mg/kg (milligrammo di sostanza ingerita rispetto
al peso dell'individuo espresso in chilogrammi). L'ingestione di cibi o
bevande contenenti tassi elevati di benzene possono scatenare vomito,
irritazione gastrica, vertigini, sonnolenza, convulsioni, tachicardia e nei casi
più gravi provocare la morte.
Il principale effetto di un'esposizione cronica al benzene è il danneggiamento
dei tessuti ossei e la diminuzione delle cellule del midollo osseo, che può
causare una diminuzione del tasso di globuli rossi nel sangue e un'anemia
aplastica o una leucemia. Può anche dare origine a coaguli, difficoltà di
coagulazione ed indebolimenti del sistema immunitario.
Il benzene è stato inoltre, classificato dall'IARC come agente cancerogeno del
gruppo 1; quindi la sua cancerogenicità è legata al suo comportamento da
agente intercalante: esso infatti "scivola" tra i nucleotidi di un acido nucleico
(come il DNA) provocando errori di lettura o scrittura del codice genetico; ciò
danneggia la sintesi proteica e rende incontrollata la riproduzione cellulare
(portando al cancro).
Alcune donne esposte a livelli elevati di benzene per molti mesi hanno avuto
anomalie nel ciclo mestruale ed una diminuzione del volume delle ovaie.
Studi condotti su animali hanno dimostrato che l'esposizione al benzene
durante la gravidanza porta a nascite sotto peso, ritardi nello sviluppo osseo e
danni al midollo osseo.
L’effetto del benzene sulla fertilità dell’uomo o sul corretto sviluppo del feto
non è conosciuto, ma uno studio recente fatto su di un campione di 271 donne
incinte e non fumatrici ha mostrato un aumento del rischio della riduzione del
piede del bebè alla nascita e della circonferenza cranica se la mamma è stata
esposta al benzene ed agli altri inquinanti ad esso legato.
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È possibile misurare l'esposizione al benzene dosandone la concentrazione
nelle urine, nel sangue e nell'aria espirata, sebbene vi siano delle limitazioni a
tali metodologie dovute alla trasformazione dei metaboliti del benzene; ad
esempio la determinazione della concentrazione nelle urine del trans, transacido muconico, metabolita del benzene nell'uomo, è usata come
biomarcatore dell'esposizione al benzene. Nel caso dell'analisi delle urine,
l'esame può essere però falsato dal fatto che i prodotti di degradazione
metabolica del benzene sono gli stessi derivati dal metabolismo di altre
sostanze.
3.2. Benzene: assorbimento e metabolismo
A causa del suo uso nell'industria della gomma, della plastica, delle
vernici e petrolchimica, il benzene rappresenta un contaminante ambientale
molto diffuso.
Il benzene, essendo molto volatile, viene facilmente assorbito dall'organismo
in seguito ad inalazione, contatto dermico o ingestione.
Il modo più pericoloso per assorbire il benzene è tramite inalazione, in
quanto, una volta arrivato negli alveoli polmonari viene assorbito dai fitti
capillari. L'assorbimento per via cutanea può avvenire solo se il benzene è
presente allo stato liquido e la velocità di assorbimento cutaneo nell'uomo è
pari a 0,4 mg/cm2·/h.
L'assorbimento per ingestione è teorizzato, invece, intorno al 100%, in seguito
ad un esperimento su cavie da laboratorio.
Molti autori sostengono che la frazione di benzene eliminato mediante
l'espirazione di un soggetto contaminato varia tra il 10 ed il 50%, mentre per
via urinaria viene espulso, senza modifiche, una quota inferiore all'1%.
In particolare la sua inalazione cronica negli umani si associa inizialmente a
discrasia ematologica, che può degenerare nel corso degli anni in anemia
aplastica e leucemia mieloide acuta (figura 3).
Per poter esercitare azione mutagena e cancerogena, il benzene deve andare
incontro a metabolismo ossidativo e trasformarsi in intermedi reattivi. Questi
includono lo stesso fenolo, l'idrochinone, il catecolo, l'1,2,4-benzentriolo, il
benzene-1,2-diidrodiolo e l'acido muconico. Esperimenti in vitro e in vivo
hanno dimostrato la presenza di addotti covalenti nel midollo osseo in seguito
all'esposizione a benzene che vengono formati dai metaboliti stessi del
benzene.
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Figura 3. Cellule del sangue con
leucemia mieloide acuta
L’eliminazione del benzene (figura 4) è basata su due meccanismi:
 metabolismo ossidativo svolto dal sistema delle monossigenasi del
citocromo microsomiale P-450 2E1 (CYP2E1) che porta alla
formazione del benzene epossido (agente cancerogeno e mutageno), il
quale può reagire con il glutatione dando origine all’acido Sfenilmercapturico, abbreviato con S-PMA, eliminato con le urine;
 reazione con un radicale idrossile che porta alla formazione di un
radicale idrossicicloesadienile che può essere eliminato.
Il metabolismo completo del benzene porta quindi alla formazione di tre
differenti classi di composti: metaboliti con anello idrossilato, metaboliti con
anello dimerico e metaboliti ad anello aperto.
I metaboliti ad anello idrossilato, come fenolo, p-idrochinone, catecolo e 1,4benzentriolo, formano soprattutto solfati e coniugati glucuronidici, sempre
espulsi per via urinaria.
Gli effetti cancerogeni del benzene sono stati studiati su topi, nei quali
l'esposizione al benzene (per inalazione) porta a riarrangiamenti cromosomici
del tipo scambio cromatidico (SCE o sister chromatid exchange); inoltre
mutazioni analoghe ed altre aberrazioni sono state ritrovate nei soggetti che
sono stati esposti al benzene.
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Figura 4. Metabolismo del benzene
3.3. Nitrobenzene: effetti sulla salute
Il nitrobenzene è un altro composto altamente tossico e facilmente assorbibile
attraverso la pelle.
Anche se le dimostrazioni della possibile cancerogenicità del nitrobenzene
sono ancora in fase di studio, è comunque accertato che l’esposizione
prolungata può provocare gravi danni al sistema nervoso centrale, alterare la
vista, il fegato e causare danni renali, anemia e irritazione dei polmoni.
L’inalazione dei fumi può inoltre causare mal di testa, nausea, affaticamento,
vertigini, cianosi, debolezza nelle braccia e nelle gambe, e in rari casi può
essere fatale; l'ingestione invece può provocare mal di testa, vertigini, nausea,
vomito e irritazione gastrointestinale.
È stato trovato solo uno studio caso-controllo che descrive gli effetti
cancerogeni dell’esposizione a nitrobenzene ed è stato visto che l’esposizione
paterna al nitrobenzene è associata allo sviluppo del cancro al cervello
infantile, ma vista la scarsità dei casi esposti e quindi la scarsità dei dati, non
si può ancora affermare che il nitrobenzene è cancerogeno nell’uomo; al
contrario, invece, quando il nitrobenzene è somministrato alle cavie,
quest’ultimo è risultato cancerogeno in più siti (polmone, tiroide, ghiandola
mammaria, reni, fegato, ecc.) e in specie diverse.
L’eventuale cancerogenicità del nitrobenzene può essere legata ai meccanismi
di riduzione del benzene (durante il metabolismo) che può portare alla
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produzione di radicali liberi pericolosi. Il nitrobenzene, infatti è
strutturalmente correlato ai composti nitro aromatici e ad altri aminocomposti, tra cui i nitroareni che sono considerati dal Programma Nazionale
di Tossicologia come “composti potenzialmente cancerogeni per l’uomo” e
dalla IARC come “composti cancerogeni per l’uomo” e inseriti per questo
nel gruppo 2B.
Il nitrobenzene inoltre non è risultato genotossico in numerosi test in vitro e in
vivo, dove non ha provocato scambi tra cromatidi fratelli, o aberrazioni
cromosomiche.
Per quanto riguarda gli effetti tossici, invece, negli individui esposti possiamo
distinguere:
 effetti acuti (per breve esposizione): produzione di metaemoglobina
associata ad anossia e danno agli eritrociti;
 effetti cronici (per esposizione continuata nel tempo): danni epatici e
renali (ingrossamento, ittero e ridotta funzionalità).
3.4. Nitrobenzene: assorbimento, metabolismo e escrezione
Abbiamo visto che il nitrobenzene è assorbito o attraverso la pelle o per
inalazione e il metabolismo, così come la via di escrezione attraverso le urine
sembra essere simile sia negli animali che nell’uomo.
I metaboliti principali prodotti dal nitrobenzene e ritrovati nelle urine
comprendono sia prodotti da ossidazione come nitrofenoli e amminofenoli,
che prodotti di riduzione come anilina; ma troviamo anche glucoronide o
solfati acidi coniugati o acido-4-nitrofenilmercapturico.
Sulla base dei prodotti trovati, è stato proposto un possibile metabolismo che
si divide in due percorsi:
 una via di riduzione che porta alla formazione di anilina, seguita poi da
ossidazione in amminofenoli e coniugazione al glucoronide e solfati
acidi;
 una via di ossidazione con formazione di nitrofenoli seguita da
coniugazione al glucoronide e solfati.
Il nitrobenzene può essere ridotto ad anilina sia in condizioni anaerobiche (dai
batteri nell'intestino) sia in condizioni aerobiche (grazie agli enzimi
microsomiali); il primo è più probabile che si verifichi quando il nitrobenzene
viene ingerito, mentre il secondo quando il nitrobenzene viene inalato. Inoltre
sembra che la riduzione del benzene rappresenti un importante passo nella
produzione di metaemoglobinemia.
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Sitografia
1. http://en.wikipedia.org/wiki/2005_Jilin_chemical_plant_explosions;
2. http://www.e-gazette.it/index.asp?npu=37&pagina=1;
3. http://it.wikipedia.org/wiki/Benzene#Effetti_sulla_salute;
4. http://ntp.niehs.nih.gov/ntp/newhomeroc/roc11/NBPub.pdf.
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