L’Ozono e il particolato, chiamato anche PM10 o polveri sottili, sono inquinanti presenti all’aperto e negli ambienti chiusi o indoor.
L’impatto dell’ozono si aggiunge a quello del particolato, in quanto i due inquinanti non sono correlati e sono usati come indicatori indipendenti di qualità dell’aria.
In questo articolo, secondo di una serie di quattro sugli Inquinanti di natura chimica in ambiente interno, si parla di Ozono e Particolato.
La qualità dell’aria che respiri ogni giorno dipende da quello che non vedi.
Sai davvero in che condizioni sono i canali del tuo impianto aeraulico?
Un impianto aeraulico non sanificato correttamente può diventare un vettore di contaminazione biologica. Non è una casistica remota: è il risultato normale di una gestione igienica insufficiente nel tempo.
Inquinanti chimici della qualità dell'aria negli ambienti interni: l'Ozono
L’ozono è un inquinante che causa preoccupazione crescente, specialmente nei paesi dell’Europa meridionale. Le concentrazioni osservate sono in aumento e i loro effetti acuti sulla salute sono saldamente documentati.
La reazione di formazione, sia a livello della troposfera che a livello dell’alta atmosfera, avviene attraverso un forte assorbimento della radiazione solare a lunghezza d’onda molto corta, che da origine alla fotolisi dell’ossigeno molecolare.
Mentre nell’alta atmosfera l’energia necessaria al processo di formazione dell’ozono viene fornita dal sole, a livello troposferico l’energia può essere fornita da radiazioni ultraviolette che possono provenire da strumenti utilizzati dall’uomo, sia in ambiente lavorativo, che in ambiente indoor, come ad esempio, la saldatura ad arco voltaico, la lampada di Wood per la fotocomposizione o per le proprietà battericide, od infine, come le macchine di fotoriproduzione, stampa e fax.
Nell’uso di stampanti laser, fax e fotocopiatrici si può avere che, durante il funzionamento, una carica statica negativa venga uniformemente applicata tramite fili corona, ad un tamburo la cui superficie è fotorecettiva. Successivamente, un raggio laser colpisce le zone che non devono essere riprodotte lasciando cariche solo le aree che devono essere stampate. Su tali aree viene applicato un toner secco che le ricopre, formando l’immagine la quale viene, a sua volta, trasferita su carta. Detta sequenza di operazioni, nel caso delle stampe a colori, viene ripetuta quattro volte, una per ciascun toner cmyk (cyano, magenta, yellow, black). Infine, l’immagine viene fissata sulla carta per pressione e per mezzo del calore. La responsabilità della produzione dell’ozono è dovuta al processo di carica e scarica prodotto dal campo elettrico, generato attorno ai fili corona. Uno studio di Hansen e Andersen, riportato sul Giornale degli igienisti industriali americano, mostra che l’emissione dell’ozono misurata su 69 macchine fotocopiatrici in funzionamento continuo può variare da 0 a 670 ppb (parti per miliardo). Un lavoro dell’ISPESL su fotocopiatrici riporta valori che variano da 2 a 24 ppb, su stampanti laser riporta valori che variano da 7 a 28 ppb, mentre nella sala fax si può arrivare a picchi intorno a 130 ppb.
Ai valori prodotti negli ambienti interni, si va ad aggiungere l’ozono proveniente dall’inquinamento esterno che, nei periodi di inversione termica, può raggiungere valori elevati (@ 50 ppb). I ricambi d’aria producono l’effetto indesiderato di convogliare aria già inquinata da ozono negli ambienti indoor. Nell’outdoor la formazione dell’ozono deriva da reazioni che avvengono tra gli inquinanti primari (SO2, CO, NO₂ e idrocarburi) che vengono trasformati in inquinanti secondari (O₃) aldeidi, chetoni.
Effetti sulla salute
La molecola di ozono è estremamente reattiva, in grado di ossidare numerosi componenti cellulari, fra i quali amminoacidi, proteine e lipidi.
Alla concentrazione di 0.008-0.02 ppm (15-40 μg/m3 ) è possibile già rilevarne l’odore; a 0.1 ppm provoca irritazione agli occhi ed alla gola per la sua azione nei confronti delle mucose. Concentrazioni più elevate causano irritazioni all’apparato respiratorio, tosse ed un senso di oppressione al torace che rende difficoltosa la respirazione. I soggetti più sensibili, come gli asmatici e gli anziani possono essere soggetti ad attacchi di asma anche a basse concentrazioni. Alla concentrazione di 1 ppm provoca mal di testa e a 9 ppm può produrre edema polmonare.
In presenza di altri ossidanti fotochimici, il biossido di zolfo e il biossido di azoto, l’azione dell’ozono viene sempre potenziata per effetto sinergico. Concentrazioni elevate possono provocare la morte.
Studi sugli animali dimostrano che l’ozono può ridurre la capacità del sistema immunitario di combattere le infezioni batteriche nel sistema respiratorio.
Tutte queste patologie si riferiscono ad esposizioni relativamente brevi, le conseguenze derivate da un’esposizione per vari anni a concentrazioni non elevate sono ancora poco chiare (si sospetta comunque una notevole influenza nell’aumento delle allergie).
Gli eventuali disturbi correlati alla presenza dell’ozono in genere terminano se i soggetti colpiti soggiornano in ambienti salubri. Comunque i ricercatori sono concordi nel ritenere che ripetuti danni a breve termine dovuti all’esposizione ad ozono, possono danneggiare in modo permanente l’apparato respiratorio. Per esempio, l’azione ripetuta dell’ozono sui polmoni in via di sviluppo dei bambini può portare ad una ridotta funzionalità polmonare da adulti. Inoltre, l’esposizione all’ozono può accelerare il declino della funzionalità polmonare che avviene come risultato del naturale processo di invecchiamento. In ogni caso è da sottolineare il fatto che vi sono grandi differenze individuali nelle risposte a questo inquinante. I soggetti più sensibili sono: i soggetti asmatici e quelli con patologie polmonari e cardiovascolari; gli anziani; le donne incinte; i bambini; chi fa attività fisica sostenuta all’aperto (lavoro, sport, svago) perché l’aumentata attività fisica causa un aumento della respirazione (che si fa anche più profonda).
I danni dovuti all’ozono possono anche verificarsi senza alcun segno evidente. Qualche volta non ci sono sintomi, mentre altre volte sono troppo leggeri per essere percepiti. Le persone che vivono nelle aree dove i livelli di ozono sono spesso alti possono verificare che i sintomi iniziali dovuti alla presenza dell’ozono si affievoliscono col passar del tempo (in modo particolare quando l’esposizione ad alti livelli di ozono persiste per parecchi giorni consecutivi). Questo non significa che hanno sviluppato una resistenza all’ozono: infatti l’ozono continua a danneggiare l’apparato respiratorio anche quando i sintomi sono scomparsi.
Limiti e normative
Dal punto di vista dell’igiene del lavoro l’ozono era caratterizzato da un TLV-Ceiling (concentrazione che non deve essere superata) pari a 0.1 ppm. Ora è stata accettata la proposta di variazione che prevede l’introduzione di tre TLV-TWA differenziati, in relazione a lavori di tipo leggero, moderato o pesante, con valori limite rispettivamente pari a 0.10 – 0.08 – 0.05 ppm.
Il valore limite per l’igiene del lavoro raccomandato dal NIOSH è 0.10 ppm da non superare mai.
Il valore raccomandato per i lavoratori da OSHA è di 0.10 per 8 ore.
L’EPA, negli Standard Nazionali di Qualità dell’aria ambiente propone una concentrazione media di 8 ore pari a 0.08 ppm.
Tra tutti questi dati il Ministero della Salute (Italia) ha proposto un valore limite per l’indoor pari al valore del WHO di 0.06 ppm.
Inquinanti chimici della qualità dell'aria negli ambienti interni: il Particolato Aerodisperso
L’aria contiene in sospensione del pulviscolo che può essere innocuo, se d’origine naturale e presente in piccole quantità, o dannoso, se abbondante ed inalabile. Le fonti possono essere di origine naturale o antropica (ad es. fuliggine, processi di combustione, fonti naturali ed altro). La composizione risulta pertanto molto varia (metalli pesanti, solfati, nitrati, ammonio, carbonio organico, idrocarburi aromatici policiclici, diossine/furani).
Possono essere individuate due classi principali di particolato, suddivise sia per dimensioni, sia per composizione: particolato grossolano e particolato fine. Il particolato grossolano è costituito da particelle, compresi pollini e spore, con diametro superiore ai 10 micrometri. Sono in genere trattenuti dalla parte superiore dell’apparato respiratorio (naso, laringe).
Vengono definite polveri fini le particelle di polvere con un diametro aerodinamico inferiore a 10 micrometri (PM10), in grado di penetrare nel tratto respiratorio superiore (naso, faringe e trachea) e le particelle con diametro inferiore a 2.5 micrometri (PM25), particolato fine in grado di penetrare profondamente nei polmoni specie durante la respirazione dalla bocca. Per dimensioni ancora inferiori (particolato ultra fine, UFP o UP) si parla di polvere respirabile, cioè in grado di penetrare profondamente nei polmoni fino agli alveoli. Nano polveri di particolato con diametro dell’ordine di grandezza dei nanometri (un nanometro sarebbe PM 0.001), si tratta, in questo caso, di misure atomiche e molecolari. Queste nanoparticelle hanno la possibilità di entrare nelle cellule e addirittura arrivare al nucleo creando diversi disturbi tra i quali le mutazioni del DNA. Mentre le particelle fini sono trattenute negli alveoli con una percentuale del 30-40%, le nano particelle possono superare l’80% di ritenzione.
La definizione corrente di parametro non considera generalmente la composizione chimica delle polveri, ma si limita ad esaminarne la capacità di entrare nella parte più profonda delle vie respiratorie. Le evidenze sperimentali indicano che gli Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) presenti nell’aria ambiente e segnatamente il Benzo(a)Pirene sono adsorbiti al particolato fine, il cui diametro aerodinamico è inferiore ad alcuni micrometri (4, 9).
Questo aspetto merita attenzione, in quanto l’esposizione a particolato fine comporta anche l’esposizione a IPA ed altre sostanze di analoghe proprietà fisico chimiche emesse da processi di combustione e in particolare da motori.
A livello indoor il particolato è prodotto principalmente dal fumo di sigaretta, dalle fonti di combustione, dall’ambiente esterno, dagli spray, dalla cottura degli alimenti, da batteri, spore e pollini e dalle attività degli occupanti. La composizione del particolato da combustione varia in base al tipo di combustibile e alle condizioni in cui avviene la combustione. L’esame di particolato fine raccolto all’interno ed all’esterno di abitazioni ed edifici ha consentito di verificare la presenza di n-alcani, acidi grassi (palmitico e stearico), esteri ftalati in particolato indoor. Il rapporto tra le concentrazioni di queste sostanze nel particolato indoor e in quello outdoor è superiore a 90 per molti idrocarburi (n-alcani), e, sia pure a minor livello per altre sostanze organiche (Dibutilftalato e Di(2-etilexil)ftalato), indicando la presenza di sorgenti interne di considerevole rilievo.
Effetti sulla salute
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 dipende 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 tracheobronchiale 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 tracheobronchiale 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 e le particelle 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’apparato 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 attraverso 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 del 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.
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.
Nel particolato fine sono spesso presenti metalli pesanti la cui tossicità è ben nota. 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).
Limiti e normative
L’esposizione a PM10, alla luce delle indicazioni dell’Ufficio Regionale Europeo della Organizzazione Mondiale della Sanità che ha indicato che per il PM non è possibile stabilire dei limiti di riferimento in quanto già l’esposizione prolungata a dosi di particolato a partire da 10 μg/m3 determina un aumento di rischio per patologie croniche, è risultata di interesse per quanto concerne i possibili effetti sulla salute di tipo cronico.
La qualità dell’aria che respiri ogni giorno dipende da quello che non vedi.
Sai davvero in che condizioni sono i canali del tuo impianto aeraulico?
Un impianto aeraulico non sanificato correttamente può diventare un vettore di contaminazione biologica. Non è una casistica remota: è il risultato normale di una gestione igienica insufficiente nel tempo.
