Particolato

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Nota disambigua.svg Disambiguazione – Se stai cercando altri significati, vedi Particolato (disambigua).

In chimica ambientale particolato, particolato sospeso, pulviscolo atmosferico, polveri sottili, polveri totali sospese (PTS), sono termini che identificano l'insieme delle sostanze sospese in aria sotto forma di aerosol atmosferico che hanno dimensioni che variano da pochi nm a 100 (Il PM10 e il PM2,5 sono definiti come il materiale particolato avente un diametro aerodinamico medio inferiore, rispettivamente, a 10 e 2,5 . Quindi il PM2,5 è una frazione del particolato totale interamente contenuta nella frazione di PM10) (fibre, particelle carboniose, metalli, silice, inquinanti liquidi o solidi), presenti nell'atmosfera terrestre per cause naturali e antropiche o in luoghi di lavoro industriali.

Il particolato è l'inquinante che oggi è considerato di maggiore impatto nelle aree urbane, ed è composto da tutte quelle particelle solide e liquide disperse nell'atmosfera, con un diametro che va da pochi nanometri fino ai 500 µm e oltre (cioè da miliardesimi di metro a mezzo millimetro) (es. particolato carbonioso).

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

Fonti[modifica | modifica wikitesto]

Le fonti del particolato atmosferico si dividono in fonti primarie e fonti secondarie.

  • Con le prime si indica una emissione diretta di materiale particolato in atmosfera e si tiene conto delle fonti naturali (costituite da sale marino, azione del vento, pollini, eruzioni vulcaniche, ecc.) e delle fonti antropiche (traffico, riscaldamento, processi industriali, inceneritori, ecc.).

In particolare si riportano i grafici relativi alle emissioni nella provincia di Milano e nella regione Lombardia. Su scala provinciale il traffico veicolare conta per oltre i 2/3 delle emissioni totali (THC) , mentre su scala regionale la combustione residenziale e industriale conta per quasi la metà.

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Fig. VIII – Emissioni di particolato nella provincia di Milano. È evidente che la sorgente predominante è il trasporto su strada. Importante è anche la combustione non industriale.

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Fig. IX – Emissioni di particolato nella regione Lombardia. Il trasporto su strada è ancora la sorgente principale ma acquistano peso, rispetto al grafico della provincia, le emissioni da combustione non industriale e quelle relative ai processi produttivi.

  • Le fonti secondarie riguardano, invece, da una parte la condensazione di molecole presenti in fase gassosa, la successiva nucleazione e infine la coagulazione fino a formare aerosol con diametri compresi tra 0,1 e 1 ; dall'altra parte ha un grandissimo peso la reattività chimica a partire dal particolato di origine primaria:

per reattività fotochimica o ossidazione

Di questi il biossido di zolfo viene emesso dai processi di combustione di carbone e petrolio contenenti zolfo mentre l'ammoniaca viene sia da fonti naturali che antropiche (agricoltura, allevamenti e auto catalitiche); infine la combustione degli autoveicoli produce monossido di azoto e biossido di azoto, i quali reagendo con lo ione idrossido formano l'acido nitrico.

Gli elementi che concorrono alla formazione di questi aggregati sospesi nell'aria sono numerosi e comprendono fattori sia naturali che antropici (ovvero causati dall'uomo), con diversa pericolosità a seconda dei casi.
Fra i fattori naturali vi sono ad esempio:

Fra i fattori antropici si include gran parte degli inquinanti atmosferici:

Il rapporto fra fattori naturali ed antropici è molto differente a seconda dei luoghi. È stato stimato che in generale le sorgenti naturali contribuiscono per il 94% del totale[1] lasciando al fattore umano meno del 10%. Tuttavia queste proporzioni cambiano notevolmente nelle aree urbane dove l'apporto preponderante sono senza dubbio il traffico stradale e il riscaldamento domestico (ma quest'ultimo molto poco se si utilizzano caldaie a gas), nonché eventuali impianti industriali (raffinerie, cementifici, centrali termoelettriche, inceneritori ecc.) a costituire.

Altro aspetto riguarda la composizione di queste polveri. In genere, il particolato prodotto da processi di combustione, siano essi di origine naturale (incendi) o antropica (motori, riscaldamento, legna da ardere, industrie, centrali elettriche, ecc.), è caratterizzato dalla presenza preponderante di carbonio e sottoprodotti della combustione; si definisce pertanto "particolato carbonioso". Esso è considerato, in linea di massima e con le dovute eccezioni, più nocivo nel caso in cui sia prodotto dalla combustione di materiali organici particolari quali ad esempio le plastiche, perché può trasportare facilmente sostanze tossiche che residuano da tale genere di combustione (composti organici volatili, diossine, ecc.).

Per quanto riguarda i particolati "naturali", molto dipende dalla loro natura, in quanto si va da particolati aggressivi per le infrastrutture quale l'aerosol marino (fenomeni di corrosione e danni a strutture cementizie), a particolati nocivi come terra o pollini, per finire con particolati estremamente nocivi come l'asbesto.

Un'altra fonte sono le ceneri vulcaniche disperse nell'ambiente dalle eruzioni che sono spesso all'origine di problemi respiratori nelle zone particolarmente esposte e molto raramente possono addirittura raggiungere quantità tali che, proiettate a una quota, possono rimanere nell'alta atmosfera per anni e sono in grado di modificare radicalmente il clima.

Dimensioni[modifica | modifica wikitesto]

Tuttavia la distinzione non è così netta per ragioni sperimentali. Dato che non è possibile campionare esattamente tutte le particelle con diametro inferiore a 10 e scartare le altre, la Environmental Protection Agency (EPA) ha definito dei parametri geometrici relativi agli strumenti di misura e dei parametri relativi ai flussi di prelievo; poi, in base a questi parametri, tutto il particolato raccolto viene denominato PM10 anche se una parte delle particelle campionate avrà dimensioni maggiori. Analogamente per il PM2,5.

Ovviamente gli strumenti avranno una efficienza di campionamento dipendente dalla dimensione delle particelle, e quindi questi parametri sono stabiliti in modo che la percentuale in massa del particolato con diametro minore di 10 o di 2,5 , che non viene rilevata, sia più o meno uguale alla percentuale in massa del particolato con dimensioni maggiori che invece finisce nel risultato della misura.

Fig. I – Efficienze di campionamento: per il PM10 il valore dell'efficienza è 55% a 10 e si annulla da 16 in su; per il PM2,5 il valore dell'efficienza è 48% a 2,5 e si annulla già da 3,3 in su.

Come esempio indicativo delle dimensioni del particolato, si riporta una misura effettuata l'08/12/96 in via Messina a Milano; analizzando la distribuzione dimensionale ottenuta, si vede che il 97% delle particelle ha un diametro inferiore a 2,5 , il 2,8% ha un diametro compreso fra 2,5 e 10 e solo lo 0,2% possiede un diametro superiore a 10 .

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Fig. II – Distribuzione dimensionale del materiale particolato rilevato l'08/12/96 in via Messina a Milano.

Quando però si effettuano i campionamenti viene riportato il peso del materiale particolato, che non rispecchia affatto la distribuzione del numero di particelle. Se la massa aumentasse grosso modo con il volume, e a sua volta il volume fosse proporzionale al cubo del diametro, si otterrebbe dallo stesso campione di misura riportato precedentemente, che il 97% delle particelle con diametro inferiore a 2,5 conterebbe per il 5,9% della massa, il 2,8% delle particelle con diametro compreso tra 2,5 e 10 conterebbe per il 49,1% ed il restante 0,2% delle particelle con diametro superiore a 10 conterebbero per ben il 45% della massa.

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Fig. III – Distribuzione volumetrica del materiale particolato rilevato l'08/12/96 in via Messina a Milano.

Tuttavia, se il rapporto volumetrico PM2,5/PM10 risulta di circa 0,1, dalle misure dirette sulle concentrazioni di PM2,5 e PM10, nello stesso sito di via Messina durante tutto l'anno 2002, risulta che il loro rapporto è di 0,62 ± 0,14. Questo vuol dire che l'assunzione di densità uniforme non è affatto lecita e mediamente le particelle piccole sono molto più dense di quelle grandi.

Fig. IV – Campionamento gravimetrico nel sito di via Messina a Milano, durante tutto l'anno 2002.

Infatti la distribuzione in massa generalmente presenta una distribuzione bimodale, cioè con due massimi riferiti alle particelle fini e a quelle grossolane. Sulla frazione di PM10 oltre la metà del contributo in massa viene dalle particelle con diametro aerodinamico compreso tra 0,2 e 1 .

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Fig. V – Distribuzione qualitativa delle particelle sospese in aria. Sono messe in evidenza la totalità delle particelle sospese in aria, la frazione di PM 10 e la frazione di PM2,5.

Composizione chimica[modifica | modifica wikitesto]

Per quanto riguarda la composizione chimica del materiale particolato, è possibile individuare tre classi principali:

  • gli ioni inorganici: solfati (), nitrati (), ammonio ();
  • la frazione carboniosa (TC) formata dal carbonio organico e dal carbonio elementare;
  • il materiale crostale che può presentarsi o associato al pulviscolo atmosferico (Si, Ca, Al...) o a elementi in traccia (Pb, Zn...)
  • una frazione non meglio identificata che spesso corrisponde all'acqua ma non solo.

Queste componenti, che insieme costituiscono il materiale particolato, presentano dimensioni diverse e quindi contribuiscono in maniera differente al PM2,5 o al PM10.

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Fig. X – Composizione chimica del particolato nella città di Milano. Nella frazione PM2,5 specialmente i solfati, lo ione ammonio e la parte indeterminata acquistano maggior peso rispetto alla frazione di PM10, mentre si riduce di molto la componente dei minerali in polvere.

Come si vede dalla figura I.VII la somma di , e dà oltre il 40% della massa totale di PM2,5. Gli elementi presenti in traccia sono emessi dalle fonti più disparate. Inoltre si presentano associati al particolato e sono scarsamente reattivi, ragion per cui possono andare incontro ad un lungo trasporto atmosferico. La frazione organica del particolato è composta principalmente da: acidi a catena lineare saturi e insaturi, acidi dicarbossilici alifatici, acidi policarbossilici aromatici ed n-alcani.

Velocità di deposizione[modifica | modifica wikitesto]

Procedendo con lo studio del particolato atmosferico, è importante osservare che le particelle sono caratterizzate da una velocità di deposizione al suolo che varia con le dimensioni. La curva della velocità è caratterizzata da due fattori: la deposizione per gravità, che riguarda le particelle più massive, e la deposizione per diffusione, che riguarda le particelle più piccole. In particolare quest'ultima modalità non è da considerare come una diffusione molecolare, perché altrimenti i movimenti verso l'alto compenserebbero esattamente quelli verso il basso. La differenza principale è che la gravità ha ancora un effetto di trascinamento netto verso il basso, effetto che risulta maggiore sulle particelle soggette alla diffusione rispetto a quelle relativamente ferme. Inoltre lo strato limite planetario costituisce una barriera oltre la quale risulta difficile che le particelle riescano a penetrare e quindi la diffusione netta risulta squilibrata verso il basso. In corrispondenza di un diametro compreso tra 0,3-0,4 c'è il minimo della velocità di deposizione, dovuto al fatto che in tale regione entrambi gli effetti della diffusione e della caduta per gravità non sono ancora importanti.

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Fig. VI – Andamento della velocità di deposizione al variare del diametro aerodinamico delle particelle. Quelle con dimensioni superiori a qualche sedimentano per gravità mentre quelle con dimensioni inferiori a qualche centinaio di nm si comportano come molecole e sono soggette al moto browniano.

Andamento delle concentrazioni[modifica | modifica wikitesto]

A titolo di esempio, si riporta l'andamento delle concentrazioni di PM10 e PM2,5 relativi agli anni 2001 e 2002 a Milano, per mostrare la grande variabilità a cui sono soggetti. Anzitutto è sempre identificabile un trend stagionale che si identifica con livelli di particolato due o tre volte superiore nelle stagioni autunno-inverno rispetto a primavera-estate. Questo principalmente è dovuto all'influenza dello strato limite planetario che in autunno e in inverno schiaccia gli inquinanti al suolo facendone aumentare la concentrazione. Oltre a questo le condizioni meteorologiche hanno una grande influenza sulla dispersione degli inquinanti, ma tale influenza è di tipo casuale sia all'interno di un mese sia di anno in anno.

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Fig. VII – Andamento delle concentrazioni di PM10 e PM2,5 relative alla città di Milano durante gli anni 2001-2002. La media del PM10 è risultata essere di nel 2001 e di nel 2002.

Questi valori sono da confrontare con le soglie individuate dalle normative, seppur relative al solo PM10, le quali sono basate sugli studi degli effetti epidemiologici ancora in corso. In particolare per il 2002 il livello di attenzione di 50 è stato superato il 50% dei giorni, mentre il livello di allarme di 75 è stato superato il 25% dei giorni. In più c'è da tener presente l’obiettivo di qualità, che attualmente è di 40 ma dal 2010 sarà di 20 . Inoltre va considerato che d'estate la grande quantità di energia radiativa che investe l'atmosfera favorisce una ingente reattività fotochimica che dà origine al cosiddetto particolato di origine secondaria, cioè che non viene emesso direttamente dalle sorgenti.

Classificazione qualitativa[modifica | modifica wikitesto]

In base alle dimensioni ed alla natura delle particelle si possono elencare le seguenti classi qualitative di particolato:[2]

  • Aerosol: particelle liquide o solide sospese di diametro minore di 1 µm; sono dispersioni di tipo colloidale, che causano, ad esempio, all'alba e al tramonto, l'effetto Tyndall, facendo virare il colore della luce solare verso l'arancione.
  • Esalazioni: particelle solide di diametro < 1 µm, in genere prodotte da processi industriali.
  • Foschie: goccioline di liquido di diametro < 2 µm.
  • Fumi: particelle solide disperse di diametro < 2 µm, trasportate da prodotti della combustione.
  • Polveri: particelle solide di diametro variabile tra 0,25 e 500 µm.
  • Sabbie: particelle solide di diametro > 500 µm.

Identificazione e misura quantitativa[modifica | modifica wikitesto]

La quantità totale di polveri sospese è in genere misurata in maniera quantitativa (peso / volume). In assenza di inquinanti atmosferici particolari, il pulviscolo contenuto nell'aria raggiunge concentrazioni diverse (mg/m³) nei diversi ambienti, generalmente è minimo in zone di alta montagna, e aumenta spostandosi dalla campagna alla città, alle aree industriali.

L'insieme delle polveri totali sospese (PTS) può essere scomposto a seconda della distribuzione delle dimensioni delle particelle. Le particelle sospese possono essere campionate mediante filtri di determinate dimensioni, analizzate quantitativamente ed identificate in base al loro massimo diametro aerodinamico equivalente (dae). Tenuto conto che il particolato è in realtà costituito da particelle di diversa densità e forma, il dae permette di uniformare e caratterizzare univocamente il comportamento aerodinamico delle particelle rapportando il diametro di queste col diametro di una particella sferica avente densità unitaria (1 g/cm³) e medesimo comportamento aerodinamico (in particolare velocità di sedimentazione e capacità di diffondere entro filtri di determinate dimensioni) nelle stesse condizioni di temperatura, pressione e umidità relativa.

Si utilizza un identificativo formale delle dimensioni, il Particulate Matter, abbreviato in PM, seguito dal diametro aerodinamico massimo delle particelle.
Ad esempio si parla di PM10 per tutte le particelle con diametro inferiore a 10 µm, pertanto il PM2,5 è un sottoinsieme del PM10, che a sua volta è un sottoinsieme del particolato grossolano ecc.

Penetrazione delle polveri nell'apparato respiratorio.

In particolare:

  • Particolato grossolano – particolato sedimentabile di dimensioni superiori ai 10 µm, non in grado di penetrare nel tratto respiratorio superando la laringe, se non in piccola parte.[3]
  • PM10 – particolato formato da particelle inferiori a 10 µm (cioè inferiori a un centesimo di millimetro), è una polvere inalabile, ovvero in grado di penetrare nel tratto respiratorio superiore (naso e laringe). Le particelle fra circa 5 e 2,5 µm si depositano prima dei bronchioli.[3]
  • PM2,5particolato fine con diametro inferiore a 2,5 µm (un quarto di centesimo di millimetro), è una polvere toracica, cioè in grado di penetrare profondamente nei polmoni, specie durante la respirazione dalla bocca.

Per dimensioni ancora inferiori (particolato ultrafine, UFP o UP) si parla di polvere respirabile, cioè in grado di penetrare profondamente nei polmoni fino agli alveoli; vi sono discordanze tra le fonti per quanto riguarda la loro definizione, per quanto sia più comune e accettata la definizione di UFP come PM0,1 piuttosto che come PM1 (di cui comunque sono un sottoinsieme):

Hinds[11][12] suddivide il particolato in tre categorie generiche, anche a seconda del meccanismo di formazione:

  • particolato ultrafine (UFP), con diametro < 0,1 µm e formato principalmente da residui della combustione (PM0,1)
  • particolato formato dall'aggregazione delle particelle più piccole, compreso tra 0,1 e 2,5 µm in diametro (PM2,5)
  • particolato formato da particelle più grossolane (> 2,5 µm) generate mediante processi meccanici da particelle più grandi.

Le tecniche gravimetriche (basate quindi sul peso delle polveri) non riescono a misurare con la precisione e sensibilità sufficiente i quantitativi di particolato ancora più fine. Sono state però messe a punto tecniche ottiche basate sull'uso del laser e in grado di "contare" il numero di particelle presenti per unità di superficie di caduta.[13]

Il PTS, così come ogni suo sottoinsieme, è caratterizzato da una distribuzione statistica dei diametri medi, ovvero è composto da diversi insiemi di particelle di diametro aerodinamico variabile da un minimo rilevabile fino al massimo diametro considerato: ad esempio il PM10 è una frazione del PTS, il PM2,5 contribuisce al totale del PM10 e così via fino ai diametri inferiori (nanopolveri).

La distribuzione dei diametri aerodinamici medi è variabile, ma alcuni autori ritengono di poter valutare il rapporto fra PM2,5 e PM10 compreso fra il 50% e il 60%. In particolare Harrison[senza fonte] valuta il PM2,5 come il 60% del PM10, mentre Kim[senza fonte] lo valuta come un valore variabile dal 52% al 59%. Questo significa che – ad esempio – di 10 µg di PM10 contenuti in un metro cubo di aria mediamente 6 µg sono di PM2,5.

In un'inchiesta sul campo condotta dall'associazione di consumatori Altroconsumo nel gennaio del 2007 fra le 9.00 e le 17.00 in vari punti del centro di Milano, tali da simulare il comportamento medio di un cittadino, si è registrata una media di 451 µg/m³ per il PM10 con picchi di oltre 700 e di 408 µg/m³ per il PM2,5, che è risultato essere perciò il 90% del totale, più elevato dei dati medi di letteratura[14].

Importanza delle fonti antropiche[modifica | modifica wikitesto]

La questione è molto dibattuta. In generale, negli impianti di combustione non dotati di tecnologie specifiche, pare accertato che il diametro delle polveri sia tanto minore quanto maggiore è la temperatura di esercizio.

In qualunque impianto di combustione (dalle caldaie agli inceneritori fino ai motori delle automobili e dei camion) un innalzamento della temperatura (al di sotto comunque di un limite massimo) migliora l'efficienza della combustione e dovrebbe perciò diminuire la quantità complessiva di materiali parzialmente incombusti (dunque di particolato).

Lo SCENIHR (Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks) comitato scientifico UE che si occupa dei nuovi/futuri rischi per la salute, considera i motori a gasolio e le auto con catalizzatori freddi o danneggiati i massimi responsabili della produzione di nanoparticelle.[15] Lo SCHER (Scientific Committee on Health and Environmental Risks, Comitato UE per i rischi per la salute e ambientali) afferma che le maggiori emissioni di polveri fini (questa la dicitura esatta usata, intendendo PM2,5) è data dagli scarichi dei veicoli, dalla combustione di carbone o legna da ardere, processi industriali e altre combustioni di biomasse[7].

Naturalmente, in prossimità di impianti industriali come cementifici, altiforni, centrali a carbone, inceneritori e simili, è possibile (a seconda delle tecnologie e delle normative in atto) rilevare o ipotizzare un maggiore contributo di tali sorgenti rispetto al traffico.

Secondo i dati dell'APAT (Agenzia per la protezione dell'ambiente) riferiti al 2003, la produzione di PM10 in Italia deriverebbe: per il 49% dai trasporti; per il 27% dall'industria; per l'11% dal settore residenziale e terziario; per il 9% dal settore agricoltura e foreste; per il 4% dalla produzione di energia. Secondo uno studio del CSST su incarico dell'Automobile Club Italia, sul totale delle emissioni di PM10 in Italia il 29% deriverebbe dagli autoveicoli a gasolio, e in particolare l'8% dalle automobili in generale e l'1-2% dalle auto Euro3 ed Euro4.[16]

Bisogna considerare che a partire dal 2009 la totalità dei carburanti da autotrazione in vendita in Europa sarà senza zolfo (ossia con quantità di zolfo entro le 10 ppm): essendo lo zolfo un elemento rilevante nella formazione del particolato, ciò dovrebbe contribuire alla riduzione di emissioni dello stesso, oltre che degli ossidi di zolfo, la cui riduzione è lo scopo principale. Inoltre, in Europa si stanno diffondendo (sono necessari per i veicoli dotati di filtro attivo antiparticolato) oli lubrificanti motore a basso contenuto di ceneri (specifiche ACEA C3) che contribuiscono a contenere ulteriormente la formazione di particolato.

Si segnalano alcuni dubbi sulla formazione di polveri fini, ultrafini e nanopolveri che i filtri antiparticolato emetterebbero soprattutto nelle fasi di rigenerazione periodica[17] (si veda la voce filtro attivo antiparticolato per una trattazione più specifica).

In ogni caso, la determinazione dei contributi percentuali delle varie fonti è un'operazione di estrema complessità e occasione di continue polemiche fra i diversi settori produttivi, ulteriormente accentuate dai fortissimi interessi economici in gioco.

Effetti[modifica | modifica wikitesto]

Il particolato atmosferico produce vari effetti negativi sull'ambiente circostante:

  • danni sui beni materiali che avvengono in termini di corrosione, piuttosto sentiti nel caso dei monumenti;
  • danni alla vegetazione, portati principalmente dall'ozono;
  • diminuzione della visibilità, causata dal fatto che le particelle con dimensioni dell'ordine della lunghezza d'onda della radiazione solare riflettono molto più efficacemente la radiazione stessa fino a causare un global dimming;
  • effetti sulla salute umana da distinguere, in generale, tra effetti a lungo termine ed effetti a breve termine.

Sull'ambiente[modifica | modifica wikitesto]

Il pulviscolo ha effetti nella propagazione e nell'assorbimento delle radiazioni solari, sulla visibilità atmosferica e nei processi di condensazione del vapore acqueo (favorendo smog e nebbie).

L'aumento dell'inquinamento ha causato negli ultimi anni la formazione di un fenomeno noto come oscuramento globale, che consiste in una graduale riduzione dell'intensità dell'irraggiamento diretto sulla superficie terrestre (a causa della maggior diffusione della luce dovuta ad una maggior quantità di aerosol atmosferico), risultante in un lieve raffreddamento della superficie terrestre. Tale fenomeno, che varia a seconda delle aree coinvolte, è stato osservato a partire dagli anni cinquanta ed ha fino ad ora compensato (e dunque attenuato) parzialmente gli effetti del riscaldamento globale, in termini difficilmente quantificabili. La diminuzione dell'emissione di particolato in atmosfera in aree come l'Europa sta riducendo tale fenomeno.

Sulla salute[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svgLo stesso argomento in dettaglio: Nanotossicologia e PM10.

Il particolato ha effetti diversi sulla salute umana ed animale a seconda dell'origine (naturale, antropica ecc.) e delle dimensioni delle polveri. In taluni casi (si pensi all'aerosol marino), l'effetto può addirittura essere benefico.

In particolare si andranno ora ad approfondire gli effetti sulla salute umana perché giustamente è il problema maggiormente sentito. Anzitutto sono state effettuate delle ricerche epidemiologiche (MISA-1 e MISA-2) che mostrano come ad un aumento del PM10 di 10 µg/m3 corrisponda un incremento della mortalità giornaliera dello 0,5-1%. Per questo motivo vengono emanati i limiti sulla concentrazione di PM10 riportati precedentemente. Tuttavia ci sono alcuni inquinanti, per i quali è stato accertato un effetto cancerogeno, su cui non è possibile stabilire dei valori al di sotto dei quali non vi siano rischi. Tra questi ci sono il benzene e gli Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA). Gli IPA sono composti organici contenenti due o più anelli aromatici che condividono una coppia di atomi di carbonio (fusi) e ne sono stati individuati 16 come inquinanti prioritari. Questi composti hanno origine soprattutto dalle emissioni attribuibili al traffico pesante e l'80-90% è contenuto nella frazione di PM2,5. Sebbene costituiscano soltanto una frazione minima del particolato (inferiore a una parte su diecimila) rivestono una grande importanza a livello tossicologico. Inoltre la loro concentrazione è notevole soltanto durante le stagioni autunno-inverno perché in estate tendono a passare dalla fase particolato (liquida o solida) alla fase solida.

IPA-milano.JPG

Fig. XI – Andamento delle concentrazioni di IPA a Milano relative al PM10 e al PM2,5. Risulta evidente che costituiscono un problema solo nei mesi invernali.

Fig. XII – Andamento della concentrazione di IPA riferita agli andamenti del traffico pesante e del traffico totale. Giornalmente il traffico totale presenta due massimi mentre la concentrazione di IPA presenta un massimo soltanto in corrispondenza di quello relativo al traffico pesante.

Proprio a causa della grossa differenza che c'è, dal punto di vista sanitario, tra un'atmosfera contenente IPA e una che non ne contiene (a parità di massa di particolato) è stato introdotto il concetto di qualità del particolato, il quale fa uso di un indice di tossicità, e questo indice mostra una notevole stagionalità attribuibile in larga parte all'analoga stagionalità vista per gli IPA. Comunque in generale la valutazione del rischio sulla salute viene condotta prendendo in considerazione la possibilità che ha ogni classe dimensionale di particelle di raggiungere le diverse regioni dell'apparato respiratorio. Per questo motivo si parla di particelle inalabili, che possono raggiungere la faringe e la laringe proprio in seguito ad inalazione attraverso la bocca o il naso, e comprendono praticamente tutto il particolato. Poi si parla di particelle toraciche che corrispondono grosso modo alla frazione di PM10 e che sono in grado di raggiungere la trachea e i bronchi. Infine si parla di particelle respirabili per indicare la classe di particelle più piccole (PM2,5) che è in grado di raggiungere gli alveoli e attraverso questi trasmettersi nel sangue.

Fig. XIII – Il grafico di sinistra e la figura di destra mostrano cosa si intende per particelle inalabili, particelle toraciche e particelle respirabili. In particolare la figura mostra quali zone dell'apparato respiratorio è in grado di raggiungere ogni classe dimensionale di particelle.

Per quanto riguarda gli effetti sulla salute relativi al particolato di origine secondaria, gli ioni costituiti da solfati e nitrati causano asma per broncocostrizione e indebolimento del sistema immunitario.

Tra i disturbi attribuiti al particolato fine e ultrafine (PM10 e soprattutto PM2,5) vi sono patologie acute e croniche a carico dell'apparato respiratorio (asma, bronchiti, enfisema, allergia, tumori) e cardio-circolatorio (aggravamento dei sintomi cardiaci nei soggetti predisposti).[18][19]

Il meccanismo dettagliato con cui il particolato interferisce con gli organismi non è ancora chiarito completamente: è noto che al diminuire delle dimensioni la possibilità di interazione biologica aumenta, in quanto le più piccole particelle possono raggiungere laringe, trachea, polmoni e alveoli, e qui rilasciare parte delle sostanze inquinanti che trasporta (ad esempio idrocarburi policiclici aromatici, SOx e NOx).

Le cosiddette nanopolveri arriverebbero addirittura a penetrare nelle cellule, rilasciando direttamente le sostanze trasportate, con evidente maggior pericolo. Secondo alcuni esse sarebbero pertanto responsabili di patologie specifiche (studiate nell'ambito della nanotossicologia), ma finora gli studi (oggi ancora ad uno stadio iniziale, e legati non solo allo studio delle polveri disperse in aerosol ma in generale alle nanotecnologie) non hanno portato ad alcuna prova epidemiologica definitiva. Secondo lo SCENHIR attualmente "gli studi epidemiologici riguardo l'inquinamento atmosferico non forniscono evidenze che le nanoparticelle siano più dannose di particolato di maggiori dimensioni"[15].

Prevenzione in aree inquinate[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svgLo stesso argomento in dettaglio: PM10 § Prevenzione per coloro che vivono in aree inquinate e Filtro antiparticolato.

Legislazione europea e italiana[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svgLo stesso argomento in dettaglio: PM10.

Al PM10 fanno riferimento alcune normative (fra cui le direttive europee 2008/50/CE sulla qualità dell'aria ambiente e per un'aria più pulita in Europa e quelle sulle emissioni dei veicoli), tuttavia tale parametro si sta dimostrando relativamente grossolano, dato che sono i PM2,5 ed i PM1 (anche se comunque correlati al PM10) ad avere i maggiori effetti negativi sulla salute umana e animale. Per le emissioni di impianti industriali (fabbriche, centrali, inceneritori) il riferimento è ancora più grossolano (le Polveri Sospese Totali PTS), e si riferisce solamente al peso totale delle polveri e non alla loro dimensione.

La sensibilità degli attuali strumenti di controllo sulle emissioni apprezza ordini di grandezza del micrometro. Per rilevare particelle ancora più fini è necessario utilizzare strumenti di laboratorio molto sofisticati e costosi, e su questa categoria di polveri non esistono limiti di legge (che operativamente non potrebbero essere fatti rispettare alla luce della tecnologia attuale).

Nel 2006 l'Organizzazione mondiale della sanità (OMS), riconoscendo la correlazione fra esposizione alle polveri sottili e insorgenza di malattie cardiovascolari e l'aumentare del danno arrecato all'aumentare della finezza delle polveri, ha indicato il PM2,5 come misura aggiuntiva di riferimento delle polveri sottili nell'aria e ha abbassato i livelli di concentrazione massimi "consigliati" a 20 e 10 microgrammi/m³ rispettivamente per PM10 e PM2,5.[20]

Nell'aprile 2008 l'Unione Europea ha adottato definitivamente una nuova direttiva (2008/50/EC) che detta limiti di qualità dell'aria con riferimento anche alle PM 2,5.[21] Tale direttiva è stata recepita dalla legislazione italiana con il D. Lgs 155/2010[22], che abroga numerosi precedenti decreti tra cui il DM 60 del 2 aprile 2002 recante recepimento della direttiva 1999/30/CE del 22 aprile 1999 del Consiglio concernente i valori limite di qualità dell'aria ambiente per il biossido di zolfo, il biossido di azoto, gli ossidi di azoto, le particelle e il piombo e della direttiva 2000/69/CE relativa ai valori limite di qualità dell'aria ambiente per il benzene ed il monossido di carbonio.

I limiti per la concentrazione delle PM10 nell'aria sono così stabiliti:

Valore Limite per la media annuale 40 µg/m³
Valore limite giornaliero (24-ore)

Numero massimo di superamenti consentiti in un anno civile

50 µg/m³

35 gg/anno

Per le PM 2,5 il decreto non prevede dei limiti sulla concentrazione media giornaliera, come per le PM10, ma dal 2011 è scattato l'obbligo per monitoraggio di tali polveri, con l'obiettivo di raggiungere al 2015 un valore limite medio annuo fissato a 25 µg/m³

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Particolato atmosferico
  2. ^ Università degli Studi di Pisa[collegamento interrotto]
  3. ^ a b OMS - Air Quality Guidelines - Second Edition - Particulate matter Archiviato il 15 dicembre 2005 in Internet Archive., 2000 - p. 7.
  4. ^ Regione Lombardia - Progetto PARFIL[collegamento interrotto], p. 22.
  5. ^ Rivista Torinoscenza - Particolato[collegamento interrotto]
  6. ^ Convegno nazionale contro lo smog[collegamento interrotto], Legambiente Piemonte, pag. 30
  7. ^ a b (EN) europa.eu "New evidence of air pollution effects on human health and the environment", SCHER 2005 (PDF)
  8. ^ Studio dell'Università della California Archiviato il 9 luglio 2006 in Internet Archive. "Emerging issues in nanoparticle aerosol science and technology" (2003)
  9. ^ [1] Definizioni adottate dall'AGIP-ENI, pag. 40.
  10. ^ Copia archiviata, su enhs.umn.edu. URL consultato il 7 luglio 2008 (archiviato dall'url originale il 25 luglio 2008).
  11. ^ Hinds WC. 1999. Aerosol Technology. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons
  12. ^ "Exposure Assessment for Atmospheric Ultrafine Particles (UFPs) and Implications in Epidemiologic Research", Constantinos Sioutas, Ralph J. Delfino and Manisha Singh, 2005
  13. ^ Diego Barsotti, Misurate le nanopolveri dell'inceneritore di Bolzano. Presentati in un convegno i dati comparati sulle emissioni delle nanopolveri rilevate con tecnologia tedesca
  14. ^ Altroconsumo n. 201 di febbraio 2007; vedi anche pagina Archiviato il 23 febbraio 2007 in Internet Archive. del sito dell'associazione.
  15. ^ a b (EN) europa.eu "The appropriateness of existing methodologies to assess the potential risks associated with engineered and adventitious products of nanotechnologies", SCENIHR 2006 (PDF)
  16. ^ I dati su entrambi gli studi sono tratti da la Repubblica Salute anno 13 n. 524 del 22 febbraio 2007.
  17. ^ Presentazione dello studio del Centro Ricerche Euron - Agip Petroli sulle emissioni dei motori diesel.
  18. ^ (EN) Donaldson K, MacNee W. Potential mechanisms of adverse pulmonary and cardiovascular effects of particulate air pollution (PM10). Int J Hyg Environ Health. 2001 Jul;203(5-6):411-5. Sunto
  19. ^ (EN) Francesca Dominici, PhD; Roger D. Peng, PhD; Michelle L. Bell, PhD; Luu Pham, MS; Aidan McDermott, PhD; Scott L. Zeger, PhD; Jonathan M. Samet, Fine Particulate Air Pollution and Hospital Admission for Cardiovascular and Respiratory Diseases, MD – JAMA. 2006;295:1127-1134. Sunto
  20. ^ (EN) OMS: 2006 Air quality guidelines executive summary, PDF Archiviato il 17 ottobre 2006 in Internet Archive.
  21. ^ Notizia sul sito della Commissione Europea (14 aprile 2008)]
  22. ^ Decreto Legislativo 13 agosto 2010, n.155

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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