RomAria

 
 
Il biossido di azoto (NO2) è un componente naturale dell’aria che respiriamo, che lo contiene tuttavia in bassa concentrazione (0,02 ppm). Nonostante il contributo delle sorgenti naturali alle concentrazioni di NO2 (intrusione dalla stratosfera, eruzioni vulcaniche, fulmini) sia superiore a quello delle attività umane, i processi di combustione legati alla produzione di calore ed energia ed al traffico autoveicolare (soprattutto veicoli diesel) contribuiscono notevolmente ad aumentare la concentrazione dell’NO2 nelle aree urbane, al punto che l’NO2 è ragionevolmente considerato un tracciante dell’inquinamento da traffico.
La concentrazione di fondo dell’NO2 ha un range da 0,4 a 9,4 μg/m3; in ambiente urbano le concentrazioni medie nell’anno variano da 20 a 90 μg/m3, ma il limite che l’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) suggerisce di non superare, a tutela della salute umana, è di 40 μg/m3 come media annuale e di 200 μg/m3 come concentrazione media oraria.
 
Effetti sulla salute umana
 
L’NO2 è, tra i vari ossidi di azoto, il più importante per la salute umana; questo gas è 4 volte più pericoloso dell’NO; ma va ricordato che quest’ultimo è in grado di ossidarsi facilmente in NO2 una volta in aria.
I meccanismi mediante cui l’NO2 induce i suoi effetti tossici nell’uomo sono stati ipotizzati da modelli sperimentali animali e possono essere descritti in termini di irritazione delle vie aeree fino al broncospasmo negli asmatici, e mantenimento dello stato di infiammazione cronica. Altri studi animali hanno suggerito che l’NO2 aumenta la suscettibilità alle infezioni batteriche e, forse, virali. Il meccanismo di base è che il gas provoca gravi danni alle membrane cellulari a seguito dell’ossidazione di proteine e lipidi (stress ossidativo).
In sintesi, gli effetti acuti dell’NO2 sull’apparato respiratorio comprendono riacutizzazioni di malattie infiammatorie croniche delle vie respiratorie, quali bronchite cronica e asma, e riduzione della funzionalità polmonare, Più di recente sono stati definiti i possibili danni dell’NO2sull’apparato cardio-vascolare come capacità di indurre patologie ischemiche del miocardio, scompenso cardiaco e aritmie cardiache.
Gli effetti a lungo termine includono alterazioni polmonari a livello cellulare e tessutale, e aumento della suscettibilità alle infezioni polmonari batteriche e virali. Non si hanno invece evidenze di associazione con tumori maligni o danni allo sviluppo fetale (teratogenesi).
Va sottolineato quanto possano essere significative le esposizioni prolungate a basse concentrazioni di ossidi di azoto, che rende pericoloso l’inquinamento nelle abitazioni (inquinamento indoor) dovuto all’utilizzo dei fornelli a gas o alle caldaie di riscaldamento acqua e/o ambiente. Si sa che concentrazioni di NO2 di 1-3 ppm sono percepite all’olfatto per l’odore pungente, mentre concentrazioni di 13 ppm portano ad irritazione degli occhi e del naso. Gli ossidi di azoto durante la respirazione giungono facilmente agli alveoli polmonari dove originano acido nitroso e nitrico diminuendo drasticamente le difese polmonari con conseguente aumento del rischio di affezioni alle vie respiratorie. Gli effetti dell’NO2 si manifestano generalmente parecchie ore dopo l’esposizione e le persone non si rendono conto che il loro malessere è dovuto all’aria inquinata respirata in precedenza.
Nella tabella che segue sono indicati i principali effetti sulla salute umana ed i livelli di NO2 cui si riferiscono.

Precauzioni
 
Il gruppo di popolazione a maggior rischio è costituito da bambini, persone con asma, malattie respiratorie croniche e malattie cardiache.
Le maggiori precauzioni da adottare relativamente alla presenza indoor di NO2 sta nel mantenere una buona ventilazione degli ambienti abitativi, soprattutto di quegli ambienti in cui è più probabile la sua presenza (cucine, luoghi in cui è collocata la caldaia per il riscaldamento, ecc.).
In presenza, di situazioni in cui la concentrazione di NO2 nell’aria esterna è rilevante, è opportuno, soprattutto per i gruppi di popolazione a rischio, limitare allo stretto necessario la permanenza nei pressi delle arterie trafficate e ridurre le attività fisiche all’aperto che dovranno essere preferibilmente svolte in parchi con elevata presenza di vegetazione, lontano dal traffico degli autoveicoli.

Il monossido di Carbonio (CO) è uno dei più comuni e più diffusi inquinanti atmosferici. Questo gas si forma durante la combustione di carburanti contenenti carbonio quando la combustione è incompleta e non arriva al prodotto finale che è l’anidride carbonica (CO2). L’immissione del gas in atmosfera è stata stimata (dall’EPA nel 1991) in 2600 milioni di tonnellate all’anno. Il 60% di questa quantità è prodotto direttamente da attività umane, principalmente da processi industriali (impianti a carbone per la produzione di energia e inceneritori di rifiuti), e dagli scarichi dei veicoli a benzina. Il 40% è di origine naturale e deriva dal metabolismo delle piante, dalla ossidazione degli idrocarburi e dall’oceano.
Le concentrazioni ambientali di fondo del CO sono in un range di 0.06 – 0.14 mg/m3 (0.05-0.12 ppm). Lungo le strade trafficate delle grandi città la concentrazione media di CO raggiunge i 20 mg/m3 (17 ppm) con picchi fino ai 60 ppm (53 ppm). In alcuni luoghi chiusi quali le metropolitane, i parcheggi multipiano e ai lati di strade strette e chiuse ai lati (canyon) le concentrazioni di CO possono superare i 115 mg/m3.
Elevate concentrazioni di CO si possono raggiungere anche in ambienti chiusi, soprattutto negli ambienti di lavoro in cui avvengono processi di combustione. Nelle abitazioni, i sistemi di riscaldamento alimentati a gasolio, le stufe a gas o a cherosene, le cucine a gas e il fumo di tabacco possono aumentare in modo rilevante la produzione di CO, specialmente se non è assicurata una corretta ventilazione. All’interno delle autovetture la concentrazione di CO è più elevata che nell’aria esterna.
 
Effetti sulla salute umana
 
Il monossido di carbonio, al pari della anidride carbonica, viene respirato dall’uomo ed è capace di diffondersi dagli alveoli polmonari al circolo sanguigno; il gas passa rapidamente anche la barriera placentare e raggiunge nel feto concentrazioni elevate, fino a 10-15% in più rispetto alla madre. L’effetto tossico del CO è dovuto alla capacità di questo gas di legarsi alla emoglobina del sangue formando la carbossiemoglobina (COHb) e impedendo la formazione della ossiemoglobina (O 2Hb); questo provoca la riduzione del trasporto di ossigeno dai polmoni alle cellule dell’organismo.
Gli effetti acuti del CO sono riconducibili all’ipossia a carico del sistema nervoso, del sistema cardiovascolare, dell’apparato muscolare e del circolo fetale. I sintomi più frequenti sono: diminuzione della capacità di concentrazione, turbe della memoria, alterazione del comportamento, confusione mentale. In casi di intossicazione acuta si può avere la morte. Gli effetti non letali possono essere reversibili e di breve durata, ma possono anche comparire come danni permanenti ad insorgenza ritardata. In pazienti affetti da malattie cardiache si possono manifestare angina pectoris e aritmie a concentrazioni più basse di CO rispetto ai soggetti sani. Nel feto, il gas interferisce con lo sviluppo degli organi, in particolare il cervello, e può provocare la morte nel periodo perinatale.
Non c’è evidenza di effetti di carcinogenicità o di mutagenicità.
I gruppi più sensibili agli effetti del CO sono gli individui affetti da malattie cardiache, gli anemici e le donne in gravidanza.
Il fumo di sigaretta è la più grande fonte di esposizione individuale a CO e bisogna evitare il fumo soprattutto tra le persone che svolgono attività che comportano elevata esposizione al traffico veicolare. Per e donne in gravidanza è essenziale evitare gli effetti dell’ossido di carbonio. E’ opportuno inoltre che le donne in gravidanza e le persone con malattie cardiache riducano il più possibile la permanenza in ambienti a più elevata concentrazione di CO e limitino le attività fisiche lungo le arterie di traffico, preferendo zone di limitato traffico autoveicolare.

Il materiale particolato presente nell’aria è costituito da una miscela di particelle solide e liquide, che possono rimanere sospese anche per lunghi periodi. Hanno dimensioni comprese tra 0,005 µm e 50-150 µm, e sono costituite da una miscela di elementi quali: carbonio, piombo, nichel, nitrati, solfati, composti organici, frammenti di suolo, ecc. Le polveri totali vengono generalmente distinte in tre classi dimensionali corrispondenti alla capacità di penetrazione nelle vie respiratorie da cui dipende l’intensità degli effetti nocivi.
In particolare:

• PM10 – particolato formato da particelle con diametro minore di 10 µm, è una polvere inalabile, ovvero in grado di penetrare nel tratto respiratorio superiore (naso, faringe e laringe).
• PM2.5 – particolato fine con diametro < 2.5 µm, è una polvere toracica, cioè in grado di penetrare nel tratto tracheobronchiale (trachea, bronchi, bronchioli).
• PM0.1 – particolato ultrafine: diametro < 0.1 µm, è una polvere in grado di penetrare profondamente nei polmoni fino agli alveoli (10).

 

Le particelle solide sono originate sia per emissione diretta (particelle primarie) sia per reazione nell’atmosfera di composti chimici, quali ossidi di azoto e zolfo, ammoniaca e composti organici (particelle secondarie). Le sorgenti del particolato possono essere naturali (polveri del deserto, aerosol marino, eruzioni vulcaniche) e antropiche (combustioni dei motori, riscaldamento, residui dell’usura del manto stradale, dei freni e delle gomme delle vetture, emissioni di impianti industriali).
 
Effetti sulla salute umana
 
L’interazione tra il particolato sospeso e l’uomo avviene prevalentemente attraverso la respirazione. La frazione di particelle presenti in sospensione nell’aria che vengono inalate dipendono dalla velocità e direzione di spostamento dell’aria vicino all’individuo, dalla sua frequenza respiratoria e dal tipo di respirazione (nasale od orale). Le particelle inalate si possono depositare in qualche tratto dell’apparato respiratorio, oppure essere espirate.
Dato che l’apparato respiratorio è come un canale che si ramifica dal punto di inalazione (naso o bocca) sino agli alveoli con diametro sempre decrescente, si può immaginare come le particelle più grandi si depositino molto prima delle particelle più piccole che penetrano più profondamente nel canale. Il rischio determinato dalle particelle è dovuto alla deposizione che avviene lungo tutto l’apparato respiratorio, dal naso agli alveoli. L’impatto si ha quando la velocità delle particelle si annulla per effetto delle forze di resistenza inerziale alla velocità di trascinamento dell’aria, che decresce dal naso sino agli alveoli. Ciò significa che man mano si procede dal naso o dalla bocca attraverso il tratto tracheo-bronchiale sino agli alveoli, diminuisce il diametro delle particelle che penetrano e si depositano.
Approssimativamente la parte di particelle totali sospese (PTS) con diametro non superiore a 10 µm (PM10 , cioè la frazione inalabile) interessano il tratto tracheo-bronchiale e le particelle con diametro intorno e inferiore ai 2,5 µm (PM2,5, cioè la frazione respirabile) si depositano negli alveoli.
Le vie respiratorie possiedono una serie di “meccanismi di difesa” contro le sostanze estranee che penetrano in esse. Le vie aeree superiori sono rivestite da una mucosa, costituita soprattutto da cellule cigliate (munite cioè di piccolissime ciglia) e di cellule caliciformi (che secernono muco). Le ciglia delle cellule si muovono a onda, in modo coordinato, così trasportano la sottile patina di muco e le sostanze estranee che vi restano attaccate verso la cavità orale, dove vengono inghiottite. Inoltre fra le cellule della mucosa vi sono le terminazioni di finissime fibre nervose le quali possono essere irritate dalle sostanze nocive presenti nell’aria e possono determinare una contrazione della muscolatura dei bronchi, un aumento della secrezione di muco e provocare la tosse. Negli alveoli, cioè le parti più profonde dei polmoni, la funzione di ripulitura non è più svolta da queste cellule, ma da altre cellule chiamate macrofagi (o cellule spazzine) che mangiano e smaltiscono i batteri penetrati nell’organismo, nonché i resti di cellule distrutte. Le sostanze nocive che penetrano nelle vie aeree possono, sia a seguito di esposizioni acute (cioè di breve durata) che di esposizioni croniche, danneggiare in vario modo tutti questi meccanismi di difesa.
Se comprendere l’azione tossica diretta sulle vie respiratorie è abbastanza semplice, più complesso è invece capire il possibile meccanismo biologico, che collega l’inquinamento atmosferico alle patologie cardiovascolari. Vi possono essere effetti diretti sull’apparto cardiovascolare, sul sangue e sui recettori polmonari, ed effetti indiretti attraverso lo stress ossidativo e la risposta infiammatoria. Effetti diretti possono avvenire con il passaggio attraversano l’epitelio polmonare fino a raggiungere il circolo sanguigno oppure attraverso l’attivazione di riflessi nervosi che comportano alterazioni del tono del sistema nervoso autonomo e possono dare inizio ad un’aritmia cardiaca. Effetti indiretti si possono avere attraverso lo stimolo al rilascio di agenti infiammatori che comportano uno stato di infiammazione sistemica. Questi effetti rappresentano una spiegazione plausibile della rapida (entro poche ore) risposta cardiovascolare, come l’incremento nella frequenza di infarto miocardio o di aritmie.
Gli studi epidemiologici hanno evidenziato una relazione lineare fra l’esposizione a particelle e gli effetti sulla salute, vale a dire che quanto più è alta la concentrazione di particelle nell’aria tanto maggiore è l’effetto sulla salute della popolazione. Allo stato attuale delle conoscenze, secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, non è possibile fissare una soglia di esposizione al di sotto della quale certamente non si verificano nella popolazione degli effetti avversi sulla salute. Per questo motivo, l’OMS non fornisce un valore guida di riferimento per le particelle, ma indica delle “funzioni di rischio” per i diversi effetti sulla salute. Tali funzioni quantificano l’eccesso di effetto avverso per la salute che ci si deve aspettare per ogni incremento unitario delle concentrazioni di PM10 o di PM2,5. Recenti studi indicano inoltre che l’esposizione acuta a particelle in sospensione contenenti metalli (come le particelle derivanti dai combustibili fossili usati come carburanti) possono causare un vasto spettro di risposte infiammatorie nelle vie respiratorie e nel sistema cardiovascolare (danneggiamento cellulare e aumento della permeabilità cellulare), verosimilmente in relazione alle loro componenti metalliche. Nelle persone sensibili (come gli asmatici e le persone con malattie polmonari e cardiache preesistenti), c’è ragione di temere un peggioramento della meccanica respiratoria (diminuzione della funzione polmonare) ed uno scatenamento di sintomi (es. tosse o un attacco di asma), nonché un’alterazione dei meccanismi di regolazione del cuore e della coagulazione del sangue.
Sulla base degli studi epidemiologici, risultano particolarmente sensibili agli effetti del particolato i soggetti anziani e quelli con malattie cardiocircolatorie e polmonari.
Anche i neonati e i bambini costituiscono un gruppo potenzialmente sensibile. In particolare, i bambini sono a maggior rischio per alcuni effetti respiratori quali le crisi di asma bronchiale e l’insorgenza di sintomi respiratori, come tosse e catarro. Va rilevato che l’esposizione dei bambini è influenzata dalle loro attività e dal luogo dove queste attività vengono svolte. In confronto agli adulti, stanno molto di più all’aperto, praticando giochi e sport. I bambini e i ragazzi hanno in particolare un’alta frequenza respiratoria, in relazione ai loro livelli di consumo di ossigeno. La loro relativa grande superficie corporea per unità di peso e il loro elevato livello di attività determinano una grande spesa energetica per la maggiore termogenesi di quella richiesta per un adulto. La media della frequenza respiratoria di bambini in età 3-12 anni è approssimativamente doppia rispetto a quella di un adulto (425 rispetto a 232 l/kg/giorno). Confrontando le frequenze respiratorie in questi due gruppi per un periodo di un’ora, un bambino che gioca può respirare un volume di aria 4,5 volte maggiore di quello di un adulto sedentario.
Prendendo a riferimento il PM10, è possibile definire un quadro schematico che caratterizzi il livello di inquinamento dovuta a tale inquinante ed i possibili effetti sanitari.
Gli effetti del PM10 sulla salute umana variano sensibilmente in funzione delle caratteristiche individuali e c’è accordo, inoltre, nell’indicare che tali effetti crescono in modo uniforme all’aumentare della concentrazione, senza che sia stata individuata una soglia né per gli effetti di tipo acuto, che si manifestano entro pochi giorni dall’esposizione, né per gli effetti di lungo termine che si manifestano in seguito all’esposizione cumulata di anni. Anche se quindi da un punto di vista sanitario sarebbe più corretta l’adozione di una scala continua nella comunicazione dei livelli di PM10, per semplicità si è scelto di definire cinque livelli di concentrazione di PM10 e di associare ad essi altrettanti commenti specifici.
Per quanto riguarda i consigli, se i comportamenti individuali che possono contribuire a ridurre la concentrazione in atmosfera di polveri fini sono facilmente individuabili (soprattutto in termini di scelte di mobilità), più complicato risulta suggerire azioni o scelte che comportino con sicurezza la riduzione dell’esposizione individuale e quindi un beneficio per la salute. Alcuni di questi consigli inoltre, sebbene validi in generale, vengono riportati solo per i livelli più elevati, in corrispondenza dei quali la loro applicazione risulta più rilevante per la salvaguardia della salute.
 
Vedi la tabella riassuntiva.
 
Nel particolato fine sono spesso presenti metalli pesanti la cui tossicità è ben nota e vale solo la pena ribadirla. Per quanto riguarda, invece, i solfati anch’essi spesso presenti, essendo essi di natura acida, possono reagire direttamente con i polmoni.
Per quanto riguarda, invece, la presenza degli IPA nelle polveri, alcuni di essi sono sospettati di essere agenti cancerogeni. Tra tutti, il benzo(a)pirene (BaP) è considerato il più pericoloso per la salute umana. Esso è ritenuto responsabile del cancro polmonare. Un altro IPA di cui si riconosce il potere cancerogeno è il benzo(a)antracene. Recentemente alcuni studi hanno stabilito una connessione fra la presenza di queste sostanze nel particolato e le allergie; si è notato, infatti, come l’esposizione alle esalazioni dei motori diesel incrementi la sensibilizzazione e le reazioni allergiche al polline.
Il piombo assorbito attraverso l’epitelio polmonare entra nel circolo sanguigno e si distribuisce in quantità decrescenti nelle ossa, nel fegato, nei reni, nei muscoli e nel cervello. L’intossicazione acuta è rara e si verifica solo in seguito all’ingestione o all’inalazione di notevoli quantità di piombo. La tossicità di questo elemento può essere spiegata in parte dal fatto che, legandosi ai gruppi sulfidrilici, interferisce con diversi sistemi enzimatici. Tutti gli organi costituiscono potenziali bersagli e gli effetti sono estremamente vari (anemia, danni al sistema nervoso centrale e periferico, ai reni, al sistema riproduttivo, cardiovascolare, epatico, endocrino, gastrointestinale e immunitario). I gruppi maggiormente a rischio sono costituiti dai bambini e dalle donne in gravidanza.
Dato che sia la presenza di metalli che quella degli IPA è più frequente nel particolato presente nelle aree urbane, i consigli riportati in precedenza devono essere seguiti più scrupolosamente dalla popolazione presente in tali zone.