L’INQUINAMENTO ATMOSFERICO
DR. MARCO VACCARINO
Per inquinamento atmosferico si intende la presenza nell’aria di sostanze estranee alla sua composizione naturale. Problemi di contaminazione sorgono solo quando sono presenti nell’atmosfera sostanze di varia natura ed in concentrazioni tali da interferire negativamente , con effetti diretti ed indiretti, sul benessere e sulla salute dell’uomo. Quando si parla di aeroinquinanti ci si riferisce, per convenzione, ad inquinanti chimici, astraendo gli inquinanti radioattivi e biologici.
Perche’ si abbia una situazione di inquinamento atmosferico devono verificarsi due situazioni: devono esistere sorgenti di inquinanti; deve essere ostacolato il processo di diluizione atmosferica dei contaminanti.
Le maggiori sorgenti di inquinamento atmosferico risultano essere:
1.Processi di combustione (veicoli a motore, impianti di riscaldamento, impianti di combustione industriale)
2.Usura e dispersione di materiale (asfalto del manto stradale, pneumatici di autoveicoli)
3.Specifiche lavorazioni industriali.
Nelle citta’ il carico inquinante da lavorazioni industriali ha oscillazioni maggiori rispetto al quello proveniente da altre fonti; infatti spesso l’indice di industrializzazione varia, da citta’ a citta’ ma addirittura da quartiere a quartiere; spesso gli insediamenti industriali all’interno del tessuto abitativo sono posti in maniera diversa; varia il tipo e la maniera di depurazione degli effluenti dagli scarichi industriali.
Le condizioni che impediscono la dispersione dei contaminanti sono rappresentate dall’inversione termica (viene impedito il movimento ascensionale dell’aria tanto che i contaminanti corpuscolari restano confinati tra il terreno e lo strato di inversione, ovvero lo strato di aria a temperatura piu’ elevata) e dall’assenza di vento provocata dalla presenza di zone alta pressione.
E’ indubbio che gli inquinanti provochino malattie nell’uomo; cio’ che risulta estemamente difficile e’ dare il giusto perso causale alle singole concause di patologie, evitando le facili semplificazioni, prima fra tutte quella cancro del polmone = fumo di sigaretta: a tale proposito e’ infatti singolare notare come in Sud-Africa, paese nel quale il consumo di tabacco pro-capite e’ il maggiore del mondo, il tasso di carcinoma del polmone nella popolazione risulta la meta’ di quello della Gran Bretagna; d’altra parte l’asma bronchiale risulta diffuso nella stessa percentuale (10-15%) sia nell’EST che nell’OVEST dell’Europa, sia in campagna sia in citta, a significare che esistono altri fattori scatenanti oltre l’inquinamento atmosferico.
Le sostanze estranee che si depositano o si disciolgono sull’epitelio cigliato di bronchioli, bronchi e trachea sono convogliate verso l’esterno dal veicolo mucoso mantenuto
continuamente in movimento dalle ciglia vibratili. La clearance bronchiale in condizioni fisiologiche e’ molto efficiente. Dopo somministrazione di particelle radioattive si puo’ osservare che il trasporto si completa in meno di 24 ore; una volta arrivate in faringe le sostanze veicolate dal muco vengono deglutite o allontanate dall’espettorazione. A livello alveolare arrivano gas o vapori scarsamente solubili e particelle di diametro inferiore a 2,5 micron. I gas sono rapidamente assorbiti, data la grande estensione del letto alveolare; le particelle sono inglobate dai macrofagi polmonari. Se tali cellule non risultano danneggiate dai contaminati, si muovono attivamente verso i bronchioli e risalgono verso la faringe con il veicolo mucoso, la clearance muco-ciliare e’ piu’ lenta di quella bronchiale e arriva al 50% della depurazione in 60-120 giorni. I macrofagi concorrono alla depurazione sia attraverso il trasporto meccanico sia attraverso la metabolizzazione (il 3-4 benzopirene nel polmone puo’ non essere dosabile al riscontro autoptico, anche in presenza di pesanti esposizioni).
Effetti a breve termine degli aeroinquinanti chimici
Azione irritante sulle mucose respiratorie e congiuntivali
Fenomeni asmatici
Effetti a lungo termine degli aeroinquinanti chimici
BPCO
Tumori polmonari, gastrici, pancreatici
Inquinamento delle falde acquifere, delle catene alimentari e del terreno in generale
Classificazione dei contaminanti chimici
Un principio di classificazione generale distingue tra contaminanti naturali (derivano da fenomeni vulcanici, disgregazione di rocce, decomposizione di vegetali) e artificiali (derivano da attivita’ umane). Con particolare riguardo alla loro origine ed al loro destino i contaminanti chimici sono distinti in primari (si trovano nell’atmosfera nella stessa composizione con cui sono stati emessi) e secondari (derivano dalla combinazione chimica di due o piu’ inquinanti o risultano comunque modificati nella loro composizione chimica rispetto allo stato d’emissione).
Infine, per motivi pratici, vengono distinti in gassosi e corpuscolari.
Contaminanti gassosi
Anidride Solforosa (SO2) e Anidride Solforica (SO3)
L’anidirde solforosa viene usata come tracciante dell’inquinamento da impianti fissi di combustione, poiche’ la maggior parte (80%) dello zolfo presente nei combustibili si ritrova nei fumi. Molti combustibili infatti contengono zolfo in percentuali variabili: nei carboni bituminosi dallo 0,5 al 3,5%; nel petrolio e nei derivati del petrolio il tasso si attesta tra l’1 e il 5%. In genere i processi di raffinazione concentrano lo zolfo nelle frazioni piu’ pesanti, sicche’ la benzina in genere non ne contiene piu’ dello 0,25%. I gas combustibili hanno generalmente di base basse percentuali di zolfo oppure vengono desolforati al momento
dell’estrazione per evitare danni alle condutture. Una piccola parte dello zolfo presente nei combustibili (2-5%) si trova nelle emissioni come SO3, prodotto notevolmente piu’ irritante rispetto alla SO2; in condizioni di intenso irraggiamento solare ed in presenza di idonei catalizzatori metallici (manganese) si puo’ avere una ossidazione dello 0,2% di SO2 in SO3 in un’ora.
Le concentrazioni di SO2 e di SO3 sono maggiori in inverno rispetto all’estate.
Contaminanti ad Azione Ossidante
I maggiori precursori dei contaminanti ad azione ossidante sono gli ossidi d’azoto, gli idrocarburi incombusti o parzialmente combusti e l’ossigeno atmosferico. Gli ossidi d’azoto (monossido NO e biossido NO2) sono emessi dagli impianti di combustione in concentrazioni variabili ma in rapporto fiso (1 volume di NO2 ogni 9 volumi di NO). Nelle atmosfere urbane il rapporto si sposta a favore di NO2 quanto maggiori sono l’irraggiamento e la concentrazione di ozono. In presenza di luce ultravioletta si assiste alla fotolisi di NO2 con liberazione di ossigeno nascente e, in presenza di idrocarburi e di O2 atmosferico, formazione di nitrolefine, perossiacetilnitrato, ozono, aldeidi, chetoni ed altri composti ad azione ossidante. Tutte queste sostanze esercitano azione irritativa sulle vie respiratorie e sulle mucose congiuntiveli e, posta la difficolta’ ad analizzarli uno per uno, spesso si tende a valutare il loro potere ossidante in equivalenti di O3. Oltre all’azione irritante e’ caratteristica la formazione di smog fotochimico: l’ossidazione dei composti gassosi da’ luogo a composti intermedi con tensione di vapore bassa che si condensano nell’atmosfera in piccole goccioline di nebbia.
La concentrazione di Contaminanti ad Azione Ossidante e’ maggiore in estate rispetto all’inverno.
Aldeidi
Le aldeidi presenti nell’aria derivano dalla combustione incompleta o dalla decomposizione termica dei materiali organici, ma soprattutto dall’azione fotochimica dei fotoni che si manifesta ne’atmosfera su composti organici in fase gassosa (idrocarburi, alcoli, chetoni). Partecipano alla formazione dello smog fotochimico accettando fotoni, riducendo il proprio peso molecolare e dando luogo a perossidi ed ozono.
Ossido di Carbonio
Deriva da combustioni incomplete (motori a scoppio, sigarette). La tossicita’ dell’’ossido di carbonio deriva dal legame che forma con l’emoglobina, per la quale ha un’affinita’ 240 volte superiore a quella dell’ossigeno. Gli effetti tossici sono legati non solo alla percentuale nell’aria ma anche al tempo di esposizione. Gli effetti tossici iniziali sono riduzione dell’acuita’ visiva e della capacita’ di eseguire test manuali, aumento del flusso coronario; cominciano manifestarsi dopo esposizione a 2-3 ore a 100 ppm di CO.
Miscellanea
Acido Solfidrico (raffinerie, aziende che producono nylon)
Acido Fluoridrico (impianti di produzione di ceramiche ed alluminio)
Cloro ed Acido Cloridrico (impianti chimici e di trattamento delle acque)
Solventi Organici Clorurati (pulizia e grassaggio dei metalli e dei tessuti)
Ammoniaca (impianti chimici diversi, solventi, detersivi)
Contaminati Corpuscolati
Possono essere presenti nell’atmosfera come aerosol (sospensione di particelle che non hanno tendenza a sedimentare in ragione delle loro dimensioni) o come polveri sedimentabili. Le dimensioni dei contaminanti interessanti ai fini dell’inquinamento variano tra 0,01 e 100 micron. A livello delle mucose nasale, tracheale e faringea infatti sono trattenute le particelle di diametro superiore ai 5 micron; nell’albero bronchiale sono trattenute le particelle di diametro pari a 3-5 micron. A livello alveolare arrivano le particelle di diametro inferiore ai 2,5 micron, la frazione respirabile dell’aerosol atmosferico. La ritenzione alveolare cresce in ragione inversa del diametro delle particelle da 2,5 a 1 micron circa, poi diminuisce perche’ l’esigua dimensione delle particelle permette l’’espirazione delle medesime. L’interesse per le particelle sottili risulta limitato sostanzialmente a piombo, asbesto ed idrocarburi policliclici aromatici.
Piombo
Viene emesso nell’atmosfera essenzialmente dagli scarichi degli i pianti industriali e si trova sotto forma di ossidi ed alogenuri. Agisce sulla biosintesi dell’eme, attraverso l’inibizione della deidratasi dell’acido delta aminolevulinico ALA), dell’uroporfirinogeno-decarbossilasi, della coproporfirinogeno-decarbossilasi e della eme-sintetasi. Aerosol di piombo sono in grado di interferire anche sulla clearance muco-ciliare lesionando i macrofagi alveolari.
Asbesto
La massima concentrazione si ricava in prossimita’ di impianti di demolizione di navi, treni o di edifici. Provocano asbestosi, mesotelioma pleurico, tumori polomonari.
Idrocarburi Policlici Aromatici
Prodotti da combustioni incomplete (impianti di riscaldamento). Si trovano generalmente adsorbiti e veicolati da particelle carboniose (3-4 benzopirene, dibenzoantracene, benzo-b-fluorantrene).