Diffusione di inquinanti ed epidemiologia Lorenzo Simonato Dipartimento Medicina Ambientale Università di Padova

L’INQUINAMENTO ATMOSFERICO CENNI STORICI • Gli effetti dell’inquinamento atmosferico sulla salute umana, in particolare sulla mortalità complessiva, sono conosciuti da anni, specie per l’enorme impatto sanitario di alcuni gravi episodi di inquinamento degli anni 30 – 50. • Emblematico fu il caso di Londra nel 1952, noto come “The Great Smog of London”: dal 5 all’8 dicembre 1952, grazie anche alla presenza di particolari condizioni meteorologiche, la capitale britannica fu avvolta da una coltre di smog (dall’inglese “smoke” = “fumo” + “fog” = “nebbia”) che provocò la morte di 4000 persone in una sola settimana.

I - IL GRANDE SMOG DI LONDRA DEL 1952 • Nella prima settimana del dicembre 1952, una nebbia densa e maleodorante invase Londra. Era stato un inverno rigido, e la gente aveva bruciato enormi quantità di carbone per riscaldarsi, causando l’emissione di numerose sostanze inquinati (come polveri, biossido di zolfo, …) nell’atmosfera. Tra il 4 e il 9 dicembre, a causa di un’inversione termica (fenomeno meteorologico per cui la temperatura dell’aria, anziché diminuire al crescere dell’altitudine tende ad aumentare) tali sostanze si trovarono “intrappolate” sopra la città senza la possibilità di salire e disperdersi. • In quella settimana, la mortalità aumentò di 2,6 volte rispetto allo stesso periodo dell’anno precedente, e i decessi per insufficienza respiratoria, bronchite acuta e polmonite crebbero di 9,3 volte, con un incremento complessivo valutabile in 3.500-4.000 unità.

Londra 1952. Tasso di morte e concentrazione di fumo nell’atmosfera nei primi 15 giorni di dicembre.

DEFINIZIONE DI INQUINAMENTO ATMOSFERICO L'inquinamento atmosferico è definito dalla normativa italiana come: "ogni modificazione della normale composizione chimica o dello stato fisico dell'aria dovuta alla presenza di una o più sostanze, in quantità e con caratteristiche tali da alterare la salubrità e da costituire pericolo per la salute pubblica" (D.P.R. 203/88)”. La maggiore fonte d'inquinamento atmosferico nei centri urbani (inquinamento atmosferico urbano) è costituita dal traffico veicolare, mentre in misura minore contribuiscono il riscaldamento degli insediamenti civili e le emissioni delle zone industriali.

Science 307:1857-1861, News Focus, March 2005

I PRINCIPALI INQUINANTI ATMOSFERICI IN AMBITO URBANO INQUINANTI CONVENZIONALI INQUINANTI NON CONVENZIONALI biossido di zolfo (SO2) monossido di carbonio (CO) biossido di azoto (NO2) particolato totale sospeso (PTS) ozono (O3) polveri fini (PM10 ) benzene (C6H6) idrocarburi policiclici aromatici (IPA) NOTA: per inquinanti convenzionali si intendono gli inquinanti tradizionalmente indicati dal legislatore in materia di monitoraggio della qualità dell’aria. NOTA: la misura delle concentrazioni di PM10, benzene ed IPA nei centri urbani è abbastanza recente. Il DM 15 Aprile 1994 ha per la prima volta imposto alle città con più di 150.000 abitanti di misurare, tra gli altri, questi inquinanti detti per l’appunto non convenzionali.

LA NORMATIVA ITALIANA SULLA QUALITA’ DELL’ARIA I LIMITI DEL DM 02/04/2002 n. 60 E I TERMINI ENTRO CUI DOVRANNO ESSERE RAGGIUNTI inquinante valore limite (numero max d i superamenti p e r anno) periodo d i riferimento per il calcolo data alla quale il deve e s s e re raggiunto SO 2 350 µ g /m 3 – (2 4 sup.) 125 µ g /m 3 – (3 su p .) 20 µ g /m 3 1 ora 24 ore Anno civile 01/01 /20 0 5 NO 2 20 0 µ g /m 3 – (18 sup .) 40 µ g /m 3 01/01 /20 1 0 PM 10 50 µ g /m 3 – (7 sup .) CO 1 0 m g/m 3 max. d ella media su 8 ore benzene 5 µ g /m 3

EFFETTI SANITARI A BREVE E A LUNGO TERMINE A BREVE TERMINE A LUNGO TERMINE DEFINIZIONE gli effetti osservabili a pochi giorni di distanza dai picchi di inquinamento gli effetti osservabili dopo esposizioni di lunga durata e a distanza di anni dall’inizio dell’esposizione TIPOLOGIE insorgenza o aggravamento di patologie cardiovascolari e respiratorie mortalità bronchite cronica tumore polmonare METODOLOGIE DI STUDIO studi di serie storiche su base giornaliera studi di coorte

EFFETTI A LUNGO TERMINE

GLI STUDI SUGLI EFFETTI SANITARI A BREVE TERMINE • Gli studi di serie storiche sugli effetti a breve termine dell’inquinamento atmosferico ad oggi sono centinaia e vengono condotti sempre più di frequente. • E’ notevole la generale coerenza dei risultati raggiunti soprattutto negli studi condotti negli ultimi anni. • La comparabilità dei risultati raggiunti è attualmente maggiore rispetto al passato, perché gli studi più recenti hanno disegni e metodologie di analisi sempre più simili grazie alle esperienze sviluppate nel contesto delle cosiddette metanalisi (studi multicentrici), come APHEA I e II (condotto in Europa), NMMAPS I e II (condotto negli USA), e MISA I e II (condotto in Italia). I cosiddetti studi multicentrici si basano sulla definizione di un protocollo scientifico di studio comune che viene applicato in tutti i siti partecipanti allo studio. In questo modo i risultati emersi in ogni centro possono sia essere confrontati tra loro, sia essere aggregati per ottenere un risultato globale.

Meta-analisi degli studi italiani sugli effetti a breve termine degli inquinanti atmosferici

Per valutare la situazione italiana nelle sue specificità (meteorologia e caratteristiche dell’inquinamento urbano) e per fornire le informazioni per politiche di tutela della salute è stata condotto lo studio MISA, una meta-analisi dei dati di 15 città italiane. MISA è iniziato nel Marzo 2000, con i finanziamenti del Ministero dell’Università (progetto “Statistica nella valutazione del rischio ambientale”) e del Ministero della salute (progetto “AIRPOLLINET”). Risorse aggiuntive sono state fornite dalle Autorità locali delle 15 città partecipanti: Torino, Milano, Verona, Mestre-Venezia, Trieste, Genova, Bologna, Ravenna, Pisa, Firenze, Roma, Napoli, Taranto, Palermo e Catania. Il periodo di tempo coperto è stato il 1996-2002 per la seconda fase.

Dati relativi agli eventi sanitari Sono stati acquisiti i certificati di causa di morte e le schede di dimissione ospedaliera per ricoveri non programmati dai Registri di Mortalità e dai Registri delle ammissioni/dimissioni ospedaliere, disponibili nel periodo 1996-2002. Particolare cura è stata posta nella selezione dei ricoveri non programmati.

MISA – 1996/2002 Numero medio giornaliero dei decessi e dei ricoveri ospedalieri per città e periodo

MISA 1996-2002. MEDIANA E 95° PERCENTILE DELLE MEDIE GIORNALIERE (O VALORE MASSIMO DELLA MEDIA MOBILE SULLE 8h PER CO) DI CONCENTRAZIONE DEGLI INQUINANTI NEL PERIODO IN STUDIO Città Periodo di studio CO mg/m³ NO2 µg/m³ SO2 max media mobile 8h media 24h 50° 95° Torino 1999-2002 2.0 5.4 57.1 103.0 8.8 34.8 Milano 2.7 6.1 57.3 108.6 7.6 34.7 Verona 1.5 3.9 51.7 85.1 3.7 8.7 Mestre-Venezia 1999-2001 1.8 5.7 37.0 64.0 9.0 24.0 Trieste 1997-2002 1.9 4.7 28.2 66.9 9.1 36.6 Genova 1996-2002 3.4 50.2 83.8 13.7 26.5 Bologna 1998-2002 1.3 59.6 91.7 4.3 14.7 Ravenna 1.0 3.1 44.5 81.1 4.6 Firenze 0.9 2.3 43.2 72.7 3.8 8.3 Pisa 1.7 4.1 39.5 64.9 - Roma 1998-2001 6.6 69.3 94.2 10.7 Napoli 1997-2000 3.0 5.5 98.8 194.0 10.6 27.0 Taranto 3.5 39.7 71.3 8.0 23.3 Palermo 54.2 81.2 7.9 25.3 Catania 2000-2002 50.1 71.4 8.6

MISA 1996-2002. MEDIANA E 95° PERCENTILE DELLE MEDIE GIORNALIERE (O VALORE MASSIMO DELLA MEDIA MOBILE SULLE 8h PER O3) DI CONCENTRAZIONE DEGLI INQUINANTI NEL PERIODO IN STUDIO Città Periodo di studio PM10 µg/m³ O3 estivo* max media mobile 8h 50° 95° Torino 1999-2002 57.0 145.0 72.0 158.9 Milano 43.2 135.1 120.6 189.6 Verona - 115.1 171.2 Mestre-Venezia 1999-2001 37.0 111.0 118.0 193.0 Trieste 1997-2002 Genova 1996-2002 53.7 88.5 105.0 188.4 Bologna 1998-2002 49.0 126.0 108.7 173.1 Ravenna 40.1 108.2 103.3 143.6 Firenze 42.0 85.7 75.2 128.4 Pisa 33.5 70.9 94.3 137.1 Roma 1998-2001 46.1 82.4 115.9 173.8 Napoli 1997-2000 80.4 128.6 Taranto 45.1 76.9 85.8 119.9 Palermo 36.7 67.8 80.1 115.5 Catania 2000-2002 23.3 46.9 38.6 55.1

Metodi MISA è una meta-analisi pianificata che si compone di tre fasi: 1, i dati di ciascuna città sono stati analizzati separatamente 2, i risultati ottenuti sono stati combinati 3, sono stati calcolati i decessi attribuibili MISA è uno studio osservazionale che ha tratto vantaggio delle opportunità locali a partecipare allo studio. Le città non rappresentano pertanto un campione rappresentativo delle città italiane. L’effetto combinato stimato da MISA rappresenta l’eccesso di rischio atteso (% per un incremento di dieci microgrammi di concentrazione dell’inquinante) per un dato soggetto estratto casualmente dalla popolazione dei residenti nelle 15 città considerate.

Fase 1: analisi specifica per città Tutte le analisi sono state aggiustate per età (0-64, 65-74, 75+) Si è tenuto conto della stagionalità in modo differente a seconda dell’età Sono stati considerati gli effetti ritardati del picco di inquinamento correlando le concentrazioni dell’inquinante nel giorno stesso e fino ai quindici giorni precedenti il decesso o il ricovero; sono state considerate anche le concentrazioni medie per i giorni (0-1, 1-2, 0-3) E’ stato considerato un solo inquinante alla volta; due per il PM10 Giorno della settimana, festività, epidemie di influenza, temperatura ed umidità sono stati considerati ed i loro effetti rimossi.

Fase 2: meta-analisi bayesiana e meta-regressione Nella meta-analisi i risultati per ciascuna città sono stati combinati in modo da ottenere una stima complessiva dell’effetto degli inquinanti sulla salute. In questa fase si è valutata la presenza di una differenza tra le città rispetto agli effetti dannosi subiti. Successivamente sono state considerate una serie di covariate potenzialmente esplicative delle differenze di effetto osservate.

Fase 3: stime dei decessi attribuibili L’impatto degli inquinanti atmosferici è stato valutato sulla mortalità per tutte le cause naturali. La stima dei decessi attribuibili è riferita alle concentrazioni ed al profilo di mortalità del periodo esaminato 1996-2002 Sono stati considerati separatamente PM10, NO2 e CO L’impatto complessivo è stato stimato a partire dal massimo dei minimi di concentrazione media giornaliera Come scenari alternativi sono stati considerati i limiti delle dierettive EU 2005 e 2010, la riduzione in media e la riduzione in varianza L’incertezza nelle stime è stata modellata con metodi MonteCarlo Sono stati calcolati per ogni città i decessi annui attribuibili utilizzando la stima meta-analitica o la stima città-specifica a posteriori.

Risultati: sintesi complessiva 1996-2002 Per NO2 CO PM10 la meta-analisi ha evidenziato una associazione statisticamente significativa con la mortalità per cause naturali e i ricoveri per cause cardio-respiratorie. Associazioni significative sono state trovate anche con la mortalità per cause cardiovascolari.

MISA 1996-2002: mortalità

MISA 1996-2002: ricoveri

MISA 1996-2002: mortalità tutte le cause

MISA 1996-2002: mortalità cardiovasc.

MISA 1996-2002: mortalità respiratorie

MISA 1996-2002: ricoveri cardiaci

MISA 1996-2002: ricoveri respiratorie

MISA 1996-2002: ricoveri cerebrovasc.

Risultati: i modelli a ritardi distribuiti I rischi sono maggiori a distanza di 1-2 giorni dal picco di inquinamento per la mortalità, e mostrano un caratteristico andamento entro le due settimane successive. L’effetto appare reale, ben al di là di una semplice anticipazione del decesso.

mortalità totale respiratorie cardiovascolari PM10

Risultati: le stime di impatto Impatto del PM10 sulla mortalità per tutte le cause naturali. La frazione attribuibile è stata valutata dapprima considerando come soglia di assenza di effetto il valore massimo tra i minimi osservati nel periodo in studio 1996-2002 (PM10: 11.9 g/m3 registrato a Palermo). La somma dei decessi attribuibili è di 884 morti annui su 67206 decessi medi annui sulle 11 città MISA con dati su PM10 e mortalità pari all’1.32 %, se usiamo la stima meta-analitica, e di 1154 decessi annui pari all’1.72 % , se usiamo la stima a posteriori città-specifica. Usando i valori limite delle direttive europee, 20 g/m3 (dal 2010), 40 g/m3 (dal 2005), 50 g/m3 (dal 2005) in modo restrittivo, abbiamo 721 (1.07 %), 353 (0.52 %), 225 (0.34 %) decessi attribuibili, se usiamo la stima meta-analitica. Leggermente superiori se usiamo le stime città-specifiche: 920 (1.37 %), 388 (0.58 %), 218 (0.32 %). Nessuna città presenta valori medi annui nei limiti di 20 g/m3 , solo tre rientrano nei limiti di 40 g/m3 e quattro (Bologna, Genova, Milano e Torino) eccedono la soglia di 50 g/m3 .

MISA, 1996-2002. STIME DEL NUMERO DI DECESSI ANNUI ATTRIBUIBILI COMPLESSIVAMENTE ALLE CONCENTRAZIONI DI NO2, CO E PM10. Città Periodo di studio NO2 mg/m³ CO µg/m³ PM10 Stima metanalitica n. Torino 1999-2002 171 163 139 Milano 249 306 167 Verona 39 29 - Mestre-Venezia 1999-2001 19 25 22 Trieste 1997-2002 14 40 Genova 1996-2002 136 120 105 Bologna 1998-2002 95 45 64 Ravenna 12 18 Firenze 55 21 46 Pisa 9 8 Roma 1998-2001 583 695 Napoli 1997-2000 457 256 Taranto 27 Palermo 99 121 49 Catania 2000-2002 23 17 2012 1897 884

Confronto dei risultati su PM10 (10 g/mc) Confronto dei risultati su PM10 (10 g/mc). Mortalità per cause naturali

contributo % del pm10 personale 0.34% 3.21% 3.10% 0.78% 3.30% 1.65% 28.55% 36.84% 8.68% 2.94% 10.60% Fonte: Studio SAVE, Padova 2006

Triste primato europeo della “dirty PO valley” E’ un problema di pianura padana: bacino chiuso Apennines Alps Triste primato europeo della “dirty PO valley” Adriatic Sea Fonte: TEMIS, Visione da satellite

Fonte: TEMIS, Visione da satellite Apennines Alps Adriatic Sea Fonte: TEMIS, Visione da satellite