Il destino delle sostanze tossiche che vengono disperse nell'ambiente è uno dei grandi problemi della società moderna. Il grande sviluppo dell'industria chimica dopo la seconda guerra mondiale ha portato alla sintesi di uno sterminato numero di nuove molecole, soprattutto organiche: circa 10 milioni. Si calcola che circa 120.000 siano di uso comune e che circa 11.000 siano prodotte in quantità superiore ai 500 kg all'anno.
Il destino delle sostanze tossiche che vengono disperse nell'ambiente è uno dei grandi problemi della società moderna. Il grande sviluppo dell'industria chimica dopo la seconda guerra mondiale ha portato alla sintesi di uno sterminato numero di nuove molecole, soprattutto organiche: circa 10 milioni. Si calcola che circa 120.000 siano di uso comune e che circa 11.000 siano prodotte in quantità superiore ai 500 kg all'anno.
Gli organismi viventi non sono adattati a molecole con struttura chimica differente da quella delle molecole naturali. Si dice perciò che questi composti sintetici sono degli “xenobionti'', cioè sono estranei agli esseri viventi. I sistemi enzimatici degli organismi decompositori non sono sempre in grado di mineralizzare queste molecole, che possono quindi persistere a lungo negli ecosistemi e danneggiare gravemente la componente biotica in cui permangono. A volte le molecole sono assorbite e metabolizzate, ma i prodotti del metabolismo possono essere a loro volta nuove molecole che talora risultano altrettanto o più pericolose dei composti di partenza.
La maggior parte delle nuove molecole organiche proviene dall'industria petrolchimica, in quanto il petrolio è il punto di partenza di molte sintesi. Tra i tossici quelli più studiati sono i metalli pesanti (Hg, Cu, Cd, Zn), i pesticidi, i policlorodifenili (PCB) e i solventi clorurati. Essi possono venire accumulati negli organismi e produrre effetti dannosi quali la diminuzione della sopravvivenza e della natalità o anche la morte. A causa del gran numero di potenziali tossici che vengono rilasciati nell'ambiente si è sviluppata negli ultimi 50 anni una branca speciale dell'ecologia che prende il nome di “ecotossicologia'' e che coniuga le conoscenze dell'ecologia con quelle della chimica e della tossicologia.
Ci sono molte maniere diverse per saggiare la tossicità di una sostanza nei confronti di un determinato organismo. Una volta, la maggior parte dei test di tossicità misuravano il numero di organismi uccisi da una determinata dose o concentrazione. Più recentemente c'è stata una tendenza a misurare anche altri effetti, quali la riduzione del numero di uova deposte o di giovani nati, la diminuzione della crescita corporea (biomassa o lunghezza del corpo) e il malfunzionamento di alcuni processi fisiologici (respirazione o sintesi di enzimi).
Con gli animali terrestri di solito si vanno a vedere gli effetti di una certa dose (misurata come peso della dose) che viene somministrata per via orale o attraverso la pelle oppure iniettata. Per gli organismi acquatici (o immersi in un mezzo che può essere contaminato) si valutano gli effetti di una determinata concentrazione (peso per unità di volume) nell'acqua o nel mezzo circostante.
Le seguenti quantità, conosciute collettivamente sotto il nome di ED o EC (Effective Doses o Effective Concentrations), sono frequentemente usate per descrivere i risultati di un test di tossicità:
• LD 50: dose letale mediana, cioè la dose che uccide metà della popolazione saggiata;
• LC50 : concentrazione letale mediana;
• ED50/EC50: dose/concentrazione mediana efficace, cioè la dose che produce un determinato effetto (non necessariamente la morte) sul 50% della popolazione;
• NOED/NOEC: No Observed Effect Dose/Concentration, cioè la dose che non produce effetti osservabili;
• LOED/LOEC: Lowest Observed Effect Dose/Concentration, cioè la dose minima che produce effetti osservabili.
Il bioaccumulo di tossici può avvenire o direttamente dal mezzo in cui l'organismo vive (tipicamente dall'acqua) o attraverso l'ingestione lungo le catene trofiche o in entrambi i modi. Nel primo caso il fenomeno che si verifica è quello della “bioconcentrazione'', nel secondo caso si ha invece il fenomeno della “biomagnificazione''.
