Le prime fonti di inquinamento indoor sono le persone che soggiornano negli ambienti interni, infatti la maggior parte dei composti organici volatili, chiamati anche VOC dalla versione in inglese di “volatile organic compounds” viene emessa attraverso la respirazione e l’evaporazione di liquidi attraverso la superficie corporea.
In questo articolo, terzo di una serie di quattro sugli Inquinanti di natura chimica in ambiente interno, si parla di composti organici volatili, Benzene e Formaldeide.
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Nell’aria degli ambienti indoor sono stati identificati numerosi composti organici in fase gassosa che formano un’ampia classe di composti chimici di varie caratteristiche chimico-fisiche e di varia reattività. In base al loro punto di ebollizione, che ne condiziona la volatilità, vengono distinti in quattro gruppi: composti molto volatili (VVOC da “very volatile organic compounds”), composti volatili in senso stretto (VOC da “volatile organic compounds”), composti semivolatili (SVOC da “semivolatile organic compounds”) e composti associati con il particolato (POM da “particulate organic matter”). Questa suddivisione ha un rilievo pratico in quanto la volatilità è uno dei più importanti fattori che determina il metodo di campionamento più adatto per il loro monitoraggio ambientale.
Il gruppo dei composti organici volatili (VOC) è costituito da composti che hanno il punto di ebollizione compreso tra il limite inferiore di 50-100°C e quello superiore di 240-260°C; appartengono a questa classe numerosi composti quali idrocarburi alifatici, aromatici e clorurati, aldeidi, terpeni, alcooli, esteri e chetoni. Sebbene la formaldeide ed alcune altre aldeidi siano dei composti organici volatili, queste sostanze vengono considerate a parte in quanto, per la loro elevata reattività, devono essere monitorate con metodologie diverse da quelle applicate per i VOC.
Sorgenti di inquinamento di VOC nell'aria degli ambienti indoor
Le persone che occupano un ambiente interno sono fonte di inquinamento dell’aria indoor in quanto numerosi VOC vengono emessi attraverso la respirazione e la superficie corporea. VOC vengono emessi da prodotti cosmetici o deodoranti e da abiti trattati recentemente in lavanderie.
Negli uffici importanti fattori sono sicuramente il fumo di sigaretta e gli strumenti di lavoro quali stampanti e fotocopiatrici. Altre importanti fonti di inquinamento sono i materiali di costruzione e gli arredi (es. mobili, moquettes, rivestimenti) che possono determinare emissioni continue durature nel tempo (settimane o mesi); importanti concentrazioni di VOC sono riscontrabili in particolare nei periodi immediatamente successivi alla posa dei vari materiali o alla installazione degli arredi.
Possono determinare una emissione importante, anche se di breve durata nel tempo, il funzionamento di dispositivi di riscaldamento e l’uso di materiali di pulizia e di prodotti vari (es. colle, adesivi, solventi). Un’errata collocazione delle prese d’aria in prossimità di aree ad elevato inquinamento (es. vie ad alto traffico, parcheggio sotterraneo, autofficina) possono determinare una importante penetrazione di VOC dall’esterno.
I VOC vengono rilasciati anche dai prodotti da costruzione, ma in misura maggiore dai prodotti di finitura (rivestimenti, vernici) e da quelli intermedi per la posa (adesivi, sigillanti); il più importante contributo alla concentrazione di VOC nell’aria interna è comunque dato dai prodotti per la pulizia, dai disinfettanti e dagli insetticidi. Questa contributo è particolarmente significativo perché viene rimandato anche dai materiali di finitura i quali, oltre che con le proprie emissioni, possono inquinare l’aria anche adsorbendo-rilasciando VOC provenienti da altre fonti; entrambi i processi, quello di emissione e quello di adsorbimento sono influenzati dalla temperatura e dall’umidità.
Per ridurre la consistenza delle concentrazioni è stata sollecitata l’immissione sul mercato di prodotti edili “basso-emissivi” ovvero di prodotti le cui emissioni sono al di sotto di soglie stabilite e garantiscono un livello accettabile per la concentrazione di VOC nell’aria.
I composti Organici Volatili includono un grande numero di composti, la cui caratteristica essenziale è di presentarsi nell’area ambiente in forma di vapori.
La qualità dell’aria che respiri ogni giorno dipende da quello che non vedi.
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Inquinamento indoor da Formaldeide
Le caratteristiche chimico-fisiche del benzene comportano un’elevata volatilizzazione di questa sostanza, che tende a migrare verso l’atmosfera dai liquidi che la contengono, con un “pattern” di esposizione inalatoria di rilievo.
Per quanto concerne specificamente gli ambienti interni degli edifici (indoor), le sorgenti di maggior rilievo sono prodotti di consumo, come adesivi, materiali di costruzione e vernici. Il fumo di una sigaretta contiene un quantitativo di benzene significativo e considerevolmente variabile, misurato nell’intervallo da 6 μg/m3 a 73 μg/m3. L’emissione da prodotti di consumo, materiali di costruzione, vernici, è funzione della temperatura e, in particolare nel caso di vernici e materiali, decresce con il tempo. La determinazione dei parametri di questi processi è piuttosto complessa.
Il contributo di sorgenti indoor di benzene, non ultimo il fumo di tabacco, ma anche il rilascio da materiali, da prodotti di consumo e l’impatto di parcheggi interni agli edifici può essere rilevante, e nei termini da alcuni μg/m3 sino alla decina e più di μg/m3, con i valori più elevati attribuibili in linea di massima ad elevata quantità di fumo di tabacco.
I livelli medi di rischio presentati per le emissioni di benzene da materiali da costruzione ed assimilabili, come anche per le emissioni da prodotti di consumo e da parcheggi interni agli edifici, risultano contenuti entro l’ordine di grandezza di 1 su 100000, corrispondente al livello intermedio di rischio tra quelli di riferimento presentati dall’US EPA nelle sue valutazioni ed al livello di rischio assunto come riferimento dall’OMS. Queste stime di rischio corrispondono a frazioni del rischio di fondo contenute entro una o due unità su mille, se si fa riferimento ai valori medi stimati e entro circa 4 unità per mille, considerando le stime massime. Il livello di rischio di 1 su 100000 è superato invece per quanto concerne le concentrazioni indoor di benzene attribuibili a fumo di tabacco; in questo caso il rischio apparirebbe dell’ordine di qualche unità per 100000, come stima media, e vicino, e comunque inferiore a 1 su 10000 come stima di massimo. Questi livelli corrispondono a frazioni del rischio di fondo dell’ordine al più di circa 6 su mille, con riferimento alle stime medie, e dell’ordine dell’1% come stime massima. Non è inutile sottolineare che il fattore a cui appare associato il rischio maggiore è quello che più facilmente può essere controllato. Nell’ipotesi di una coesistenza dell’insieme dei fattori di rischio sopra discussi, il rischio complessivo risulterebbe, come stima media, compreso tra circa 2 unità su 100000 e circa 7 unità su 100000. L’eliminazione dell’impatto del fumo di tabacco, nell’ipotesi di coesistenza delle altre tre cause di inquinamento indoor, dovrebbe portare a livelli di rischio ben inferiori, stimabili, come media, da meno di 1 su 100000 a circa 3 su 100000.
Effetti sulla salute
A causa della notevole volatilità del benzene, la principale via di esposizione per l’uomo è rappresentata dall’inalazione. Viene assorbito circa il 50% del benzene inalato. L’assunzione giornaliera dovuta all’inalazione è di circa 10 µg per ogni µg/m3 di benzene presente nell’aria.
L’ingestione è comunque una fonte di esposizione non trascurabile. Il benzene è infatti presente nel cibo e nell’acqua. La contaminazione del cibo è riconducibile all’inquinamento dell’aria. Infatti, il benzene presente nell’aria, mediante le precipitazioni secche e umide, contamina i prodotti agricoli e, attraverso il trasferimento lungo la catena alimentare, anche le carni e tutti i prodotti di origine animale. Inoltre, poichè il benzene è un costituente normale dei sedimenti che contengono olii fossili, è inevitabile la contaminazione della falda idrica. L’assunzione giornaliera di benzene attraverso il cibo può raggiungere i 250 µg. Nell’acqua potabile sono stati misurati livelli pari a 0.1-0.3 µg/l; la concentrazione massima riportata è di 20 µg/l.
Il benzene viene assorbito in piccole quantità anche attraverso la pelle, ad una velocità di circa 0.4 mg/cm2 all’ora. L’intossicazione sistemica per assorbimento cutaneo è impossibile, ma il contatto ripetuto può causare effetti locali quali eritema, desquamazione secca, papule vescicolari e, in caso di esposizioni prolungate, lesioni simili a bruciature di primo e secondo grado.
La scarsa solubilità in acqua del benzene e l’elevata lipofilicità (solubilità di una sostanza chimica nei lipidi, o grassi) favoriscono la sua distribuzione ai tessuti ricchi di grasso come il tessuto adiposo ed il midollo. A causa della scarsa vascolarizzazione di questi tessuti, il tempo necessario al raggiungimento dell’equilibrio tra livelli presenti nell’aria e nel sangue è piuttosto lungo. Per questo motivo il monitoraggio del benzene nel sangue non può essere utilizzato come bioindicatore di esposizione.
Il 30% circa del benzene ingerito o inalato viene eliminato come tale nelle esalazioni polmonari. L’eliminazione polmonare del benzene segue un andamento bifasico, indicativo di un modello a due compartimenti: uno con una cinetica più veloce con un tempo medio di dimezzamento di 2.5 ore, l’altro con un tempo di dimezzamento di 28 ore.
La maggior parte del benzene assorbito viene metabolizzata essenzialmente nel fegato, dove avviene l’ossidazione del benzene con formazione dell’epossido instabile. Questo viene poi trasformato ulteriormente producendo numerosi metaboliti fra cui fenolo e, in minor misura, catecolo e idrochinone.
Una altra via di eliminazione del benzene è quella urinaria. Nelle urine appaiono infatti i metaboliti del benzene coniugati con solfati, con acido glucuronico e con glutatione e l’acido muconico derivante dall’apertura dell’anello aromatico.
Numerosi studi hanno dimostrato che i metaboliti del benzene possono legarsi covalentemente al DNA, all’RNA e alle proteine; ciò può spiegare le aberrazioni cromosomiche riscontrate nei linfociti e nel midollo di lavoratori esposti, l’aumento dei micronuclei e degli scambi fra cromatidi-fratelli, il processo di iniziazione delle leucemie, l’inibizione di numerosi enzimi, l’inibizione dell’assemblaggio delle fibre del fuso mitotico, lo squilibrio nell’attività mitocondriale rilevata nel fegato e nel midollo, l’inibizione dei poliribosomi epatici e quindi l’inibizione della replicazione cellulare.
Gli effetti sanitari indotti dal benzene differiscono a seconda che l’esposizione sia acuta o cronica. Nell’intossicazione acuta gli effetti sono dovuti essenzialmente alla sua azione sul sistema nervoso centrale (SNC).
A concentrazioni moderate i sintomi sono: stordimento, eccitazione e pallore, seguiti da rossore, debolezza, mal di testa, respiro affannoso, senso di costrizione al torace, sensazione di morte imminente. A concentrazioni più elevate i sintomi sono: eccitamento, euforia e ilarità, seguiti subito da stanchezza, fatica e sonnolenza. Se la vittima non viene trattata a questo stadio, si determina l’arresto respiratorio, spesso associato a contrazioni muscolari e convulsioni, e quindi la morte.
Gli effetti principali imputabili all’esposizione cronica al benzene sono, oltre a quelli a carico del SNC, quelli a carico dell’emopoiesi e l’induzione di leucemia. Alcuni sintomi comprendono mal di testa, stordimento, fatica, anoressia, dispnea, disturbi della vista e dell’udito, vertigini, pallore e perdita di conoscenza.
I disordini ematici conseguenti all’esposizione cronica del benzene sono essenzialmente dovuti all’azione tossica esercitata sul midollo osseo in quanto organo emopoietico. Si verifica infatti una diminuzione progressiva di ciascuno degli elementi circolanti del sangue: eritrociti, leucociti e piastrine. Sembra che l’inibizione indotta dal benzene sul midollo sia un fenomeno dipendente sia dalla concentrazione che dalla durata dell’esposizione e che il danno sia a carico delle cellule staminali pluripotenti o dei primi precursori degli eritrociti e dei leucociti.
Generalmente, possono essere diagnosticati tre stadi. Inizialmente, possono manifestarsi difetti nella coagulazione del sangue dovuti ad alterazioni funzionali, morfologiche e quantitative delle piastrine (trombocitosi), come pure una generale diminuzione del numero di tutte le componenti del sangue (pancitopenia e anemia anaplastica). Se diagnosticati e trattati, gli effetti a questo stadio sono facilmente reversibili. Ad uno stadio più avanzato il midollo diviene prima iperplastico e poi ipoplastico, viene disturbato il metabolismo del ferro e si verificano emorragie interne. A questo stadio la diagnosi e il trattamento dovrebbero essere immediati e sono da evitare tutte le ulteriori esposizioni al benzene. Se il soggetto esposto non viene trattato subito, si può entrare in una terza fase caratterizzata da aplasia midollare progressiva.
L’effetto cancerogeno del benzene è stato osservato per esposizioni superiori a 20-25ppm (56-80 mg/m3), non esistono però dati sperimentali sugli effetti carcinogeni per dosi inferiori a 32 mg/m3.
Limiti e normative
Non può essere raccomandato nessun livello sicuro di esposizione al benzene. L’unità di rischio di leucemia per la concentrazione in aria di 1 μg/m3 è 6×10-6. Le concentrazioni di benzene nell’aria associate al rischio per la vita di 1/10000, 1/100000 e 1/1000000 sono rispettivamente 17, 1.7 e 0.17 μg/m3. Nel D. Lgs. 81/2008 allegato XLIII “Valori limite di esposizione professionale” sono indicati come limiti di esposizione per il Benzene 3.25 mg/m3, ovvero 1 ppm calcolati ad un periodo di riferimento di 8 ore.
Inquinamento indoor da Benzene
La formaldeide è un composto organico in fase vapore che oltre a essere un prodotto della combustione, è anche emesso da resine urea-formaldeide usate per l’isolamento (cosiddette UFFI) e da resine usate per truciolato e compensato di legno, per tappezzerie, moquette e per altro materiale da arredamento. Negli ambienti indoor i livelli sono generalmente compresi tra 10 e 50 μg/m3. Concentrazioni particolarmente elevate sono state osservate in certe situazioni come per esempio in case prefabbricate ed in locali con recente posa di mobili in truciolato o moquette.
Per quanto concerne i fattori che influenzano l’emissione di formaldeide si ricordano i seguenti:
- qualità della resina impiegata: tale parametro influisce sia dal punto di vista del tasso di rilascio una volta assorbita, sia perché il meccanismo di degrado del polimero può venire innescato e favorito dalla presenza di impurità;
- umidità relativa dell’ambiente: da indagini condotte da ricercatori Olandesi è emerso come campioni di lana di vetro (o di roccia) irrigidite con resine a base di formaldeide in ambienti con elevati tassi di UR emettevano quantità di aldeidi in misura maggiore di altri in ambienti con UR minore;
- installazione di elementi: è ragionevole pensare che misure tendenti a minimizzare la formazione di condensa in strutture pronte ad accogliere elementi a base di formaldeide riduca certamente il tasso di emissione della stessa una volta installata;
- temperatura ambiente: l’emissione di formaldeide varia quasi con legge iperbolica con il variare della temperatura ambiente;
- età del prodotto: le indagini statunitensi condotte prevalentemente su mobil homes, ma il cui principio è sicuramente applicabile anche ad altri prodotti, hanno dimostrato che a fronte di una elevata emissione iniziale causata anche dal non perfetto essiccamento del prodotto, l’emissione diminuisce fino a stabilizzarsi per certi tipi di prodotti o ad esaurirsi per altri.
Effetti sulla salute
L’esposizione a formaldeide avviene soprattutto per via espiratoria, la quota ingerita con la dieta è assorbita in modo del tutto trascurabile, trascurabile è anche l’effetto percutaneo.
A livello delle prime vie respiratorie la formaldeide inalata, data la sua elevata solubilità si deposita e reagisce con i gruppi aminici primari e secondari, tioli, idrossili e amidi. Come sostanza elettrofila può formare legami covalenti irreversibili con macromolecole.
L’emivita plasmatica è di 1-1.5 minuti; la maggior parte viene convertita a ed eliminata dai polmoni, una quota minore è metabolizzata attraverso diverse vie metaboliche a formiato ed altri metaboliti escreti con le urine.
Per esposizione di breve durata la formaldeide possiede una elevata capacità irritante per gli occhi, le mucose respiratorie e la pelle.
A concentrazioni inferiori ai 0.5 ppm non compaiono effetti; a livelli di poco superiori (0.5-2 ppm) si situa la soglia olfattiva e compaiono sintomi e segni di irritazione oculare; al crescere delle concentrazioni atmosferiche si manifesta irritazione delle vie aeree superiori e, oltre i 5 ppm, delle vie aeree inferiori; per concentrazioni superiori a 50 ppm insorgono polmoniti, edema polmonare e morte.
Per esposizione cronica i sintomi più frequenti sono irritazione oculare, cutanea e del cavo orale, tosse, cefalea, sonnolenza, astenia, riduzione delle prove di funzionalità respiratoria ed alterazioni epatiche. Numerosi studi sperimentali hanno dimostrato proprietà mutagene e cancerogene della sostanza.
Limiti e normative
Il regolamento (UE) n. 605/2014 della Commissione del 5-06-2014 ha introdotto delle modifiche al Regolamento (CE) n. 1272/2008 per quanto concerne la Formaldeide. La classificazione di questa sostanza è stata aggiornata da “Cancerogeno di categoria 2 – indicazione di pericolo H351 (ex R40) – sospettato di provocare il cancro” a “Cancerogeno di categoria 1B – indicazione di pericolo H350 (ex R45) – può provocare il cancro”. Questo comporta l’ingresso della formalina nel campo di applicazione nel Titolo IX
Per la formaldeide è stato adottato il solo valore Ceiling (esposizione di picco) TLV-C 0.3 ppm (0.37 mg/m3), si considerano ormai superati i valori precedentemente adottati di TLV-TWA (esposizione media giornaliera) e TLV-STEL (per brevi esposizioni, fino ad un massimo di 15 min), quale conferma della gravità del rischio a cui può essere esposto il personale.
