Inquinamento Atmosferico: Effetti tossicologici Prof. M. Chiara Pietrogrande Lauree Scientifiche: CHIMICA Gennaio-Marzo 2007

CO2 processi di combustione contribuiscono ad aumentare la concentrazione dei GAS ad EFFETTO SERRA processi di combustione distribuzione delle fonti d’emissione Traffico veicolare Produzione di energia Eventi naturali Riscaldamento domestico Attività industriali Incenerimento dei rifiuti CO2 contributi per comparto emissivo anno 1997

Inquinanti dell’atmosfera Fonti Direttamente emessi dalle sorgenti Processi di combustione di qualunque natura Ideale CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H2O + calore Reale combustibile + O2 + N2  CO2 + H2O + calore + inquinanti primari Attività Produttive specifiche Idrocarburi incombusti Biossido e Monossido di carbonio : CO2 e CO Ossidi di azoto e zolfo : NOx SO2 Materiale Particolato Clorofluorocarburi(CFC): es. CCl2F2 Metano : CH4 Industria Agricoltura Allevamento Prodotti di trasformazione chimico-fisica degli inquinanti primari inquinanti secondari Aumento effetto serra Deplezione strato di ozono Deposizioni acide Smog chimico e fotochimico Acido nitrico e solforico: HNO3 H2SO4 Ozono : O3 e perossidi

Aerosol atmosferico sistema multifase disperso, contenente gas e particelle sospese: costituito da una miscela di fase liquida e/o solida con dimensioni del diametro da pochi nm a 100 µm.

Analisi emissione di caldaia alimentata a gasolio mediante SEM e caratterizzazione mediante spettroscopia X

Effetto variabili meterologiche su PM

Monitoraggio di Inquinamento Atmosferico

COMPOSIZIONE CHIMICA PARTICOLATO ATMOSFERICO Milano: composizione chimica media 43% FRAZIONE INORGANICA (IONI INORGANICI + ELEMENTI) 42% FRAZIONE CARBONIOSA (elemental carbon +organic carbon) 15% FRAZIONE “SCONOSCIUTA” (es. H20, ossidi, eteroatomi fraz. organica) EC ( 10%) + OC ( 30%) Idrocarburi policiclici aromatici (IPA): solo 0.01% massa totale del particolato atmosferico ma importanti dal punto di vista tossicologico IONI INORGANICI (NH4+, SO42-, NO3-): analisi cromatografia ionica ELEMENTI = mineral dust (Al, SI, K, Ca; Ti) e trace elements (V, Cr, Mn, Fe, Ni, CU, Zn, Br, Pb): analisi EDX-XRF TC= OC+EC: analisi termogravimetrica combinata con spettrofotometro infrarosso (TGA-FTR) (P.Fermo, 2003)

Gli IPA (Idrocarburi policiclici aromatici) sono stati identificati come sospetti cancerogeni, responsabili di parte della mutagenicità del PM: 16 IPA sono stati dichiarati “inquinanti prioritari” L’effetto cancerogeno del B[a]P é principalmente legato alla formazione del legame covalente tra BPDE e DNA (addotto BPDE-DNA). Se questa modificazione non viene riparata, può dare origine a mutazioni che costituiscono l’evento iniziale del processo di cancerogenesi.

ALCANI LINEARI NEL PARTICOLATO ATMOSFERICO Composti primari apolari presenti in atmosfera dal C14 al C35 sia in fase particolata che gassosa Stabilità dei composti data la scarsa reattività in atmosfera Non presentano tossicità Derivano sia da sorgenti antropiche (emissioni autoveicolari e combustioni incomplete) sia da sorgenti naturali (cere epicuticolari di piante vascolari, pollini e microrganismi) Alcani di origine antropica: presentano un tipico andamento monomodale senza preferenza dispari/pari di numero di atomi di carbonio e con moda tra C20 e il C25 Alcani di origine vegetale: presentano una preferenza dispari/pari di numero di atomi di carbonio, con un forte contributo di C27,C29,C31

Elevato contributo della sorgente autoveicolare CAMPIONAMENTO PM10 NEL TUNNEL DELLA STAZIONE CENTRALE DI MILANO (INVERNO 2001) Elevato contributo della sorgente autoveicolare Contributo minimo di Sorgenti naturali di particolato atmosferico Attività fotochimica Fenomeni meteorologici Stima del contributo degli alcani totali rispetto al PM10 Stima delle concentrazioni medie degli alcani per un sito antropico Analisi del pattern degli alcani solo per la sorgente autoveicolare

DISTRIBUZIONE DEGLI ALCANI PM10 A MILANO VIA MESSINA DISTRIBUZIONE DEGLI ALCANI Assenza di una distribuzione monomodale Prevalenza di alcani di origine vegetale C27, C29, C31 Contributo degli alcani di origine vegetale rispetto agli alcani totali 12 ± 2 % Carbon Preference Index CPI = 1.3 ± 0.07 Confronto agosto – novembre Contributo maggiore di alcani vegetali nel mese di agosto

Effetti sulla salute: PM10 e PM2,5

Informazioni per studi tossicologici

Di quali informazioni abbiamo bisogno per valutare i rischi per la salute?

Particelle ultrafini e effetti sulla salute: che cosa sappiamo Gli studi epidemiologici indicano che PM nell’ambiente è associato a malattie respiratorie e patologie cardiovascolari Un’associazione molto forte è stata descritta con i decesssi per complicazioni respiratorie e cardiovascolari, specialmente negli anziani Lo stress ossidativo, indotto dalle particelle inalate e che determina l’attivazione di geni del processo infiammatorio, potrebbe essere il meccanismo alla base degli effetti osservati Le particelle ultrafini (diametro <100 nm) sono considerate ampiamente responsabili per questi effetti (nanoparticelle di diossido di titanio hanno un alto potenziale tossico)

Malattie cardiovascolari legate al PM Brook et al, 2004. Air Pollution and Cardiovascular Disease American Heart Association

Il PM induce tumore?

Studi per valutare i rischi per la salute

Parametri correlabili PM2.5 Parametri correlabili con mutagenicità Concentrazione IPA

GRAZIE !!!

La mappa dell'inquinamento della Terra da NO2 costruita grazie a SCIAMACHY lo spettrometro del satellite Envisat (2003-2004) Emilia Romagna ESA (http://www.esa.int/esaCP/index.html

Quantitative summary estimate for the change in all-cause all-age mortality for a 10 ìg/m3 increase in PM10 from different regions of the world.