Air Pollution and Health P. Avino, L. Lepore, P. Quercia, M.V. Russo e V.I. Valenzi

Inquinamento Atmosferico Valle della Mosa 1930 Pensilvania 1948 (SO2: 1,4-5,5 mg/m3) Londra (*) 1952 (SO2: 3,75 mg/m3) (*) 4.000 decessi direttamente o indirettamente correlati al fenomeno di inquinamento

Legame Causa-Effetto Sorgenti Atmosfera Ricevitori Trasporto e Trasformazione Chimiche Ricevitori Uomo, Piante, Animali, ecc.

Fattori che Influenzano la Massa delle Specie Inquinanti Emissioni Trasformazioni chimico-fisiche Deposizioni Emissioni Φi(t) flussi emissivi dovuti alle sorgenti ΣFi processi di formazione ΣRi processi di rimozione chimica Deposizioni DS perdite per deposizione delle superfici

Fattori che Influenzano il Volume delle Specie Inquinanti Trasporto orizzontale delle masse d’aria (fenomeni avvettivi) Rimescolamento verticale delle masse d’aria (fenomeni convettivi) Trasporto orizzontale Adν parametro descrittivo dei processi di trasporto Rimescolamento verticale α parametro descrittivo delle condizioni di stabilità dello strato superficiale β{Ci} parametro descrittivo dei processi di rimescolamento

Problematiche Aperte Legislativa Sanitaria Chimico-Fisica Processo di analisi: cause emissioni Naturali/Antropiche effetti immissioni legame tra causa ed effetti Emissioni: concentrazione degli inquinanti emessi direttamente dalle sorgenti. Immissioni: concentrazione degli inquinanti al livello del suolo. Indicazione sulle caratteristiche del legame cause/effetti: fortemente non lineare dipendente da molteplici variabili in ingresso dipendente da molteplici fattori di influenza Processo di sintesi: necessità di possedere strumenti in grado di descrivere il legame cause-effetti

Inquinamento da Processi di Combustione Composizione reale dei prodotti di combustione CO2, H2O, CO, NO+NO2, SOx, idrocarburi incombusti, particolato

Aspetti Fondamentali Descrizione della situazione ambientale (stato iniziale dell’ambiente) Definizione degli Scenari di Impatto Previsione degli impatti (situazione post- operam) Misure di mitigazione

Emissione di Inquinanti Primari (formazione di inquinanti secondari) Sorgenti Antropiche e Naturali Emissione di Inquinanti Primari Aria Ambiente Meteorologia (diffusione turbolenta, processi avvettivi di trasporto, intensità radiazione solare) Trasformazioni chimico-fisiche (formazione di inquinanti secondari)

Classificazione degli Inquinanti Primari Secondari CO NOx (95% NO, 5% NO2) SO2 Composti Organici Volatili (Benzene, Toluene, ecc.) IPA O3 NO2, HNO3, HNO2 Perossiacetilnitrato Formaldeide Nanoparticelle PM10 Nitroderivati Organici Nitrati Solfati particelle gas e vapori

Sorgenti, Livelli ed Effetti sulla Salute Umana Inquinante Sorgente Livello Accettabile Livello di Attenzione Livello di Allarme Effetti sulla Salute SO2 Combustione di olio e petrolio 100 µg/m3 (media giornaliera) 250 µg/m3 600 µg/m3 (media oraria) Increasing of mortality; increasing of hospitalization for respiratory treatment NO2 Traffico auto- veicolare e Impianti di combustione 135 µg/m3 200 µg/m3 400 µg/m3 Increasing of mortality; increasing of hospitalization for respiratory treatment and asthma CO Traffico auto- veicolare e Combustione del petrolio 10 mg/m3 (media mobile su 8 ore) 30 mg/m3 Increasing of daily mortality; increasing of respiratory and cardio diseases Ozono Reazioni fotochimiche 130 µg/m3 180 µg/m3 360 µg/m3 PM10 Traffico autoveicolare 50 µg/m3 Increasing of mortality, expecially for respiratory diseases

Principale Normativa sulla qualità dell’aria D.M. n.60 2/4/02 Recepimento della direttiva 1999/30/CE del Consiglio del 22 aprile 1999 e della direttiva 2000/69/CE. Direttiva 00/69/CE Valori limite di qualità dell’aria per il benzene ed il monossido di carbonio. Direttiva 99/30/CE Valori limiti di qualità dell’aria ambiente per il biossido di zolfo, gli ossidi di azoto, le particelle ed il piombo. D.Lgs. 4/8/99 n.351 Valutazione e gestione della qualità dell’aria ambiente. Aggiornamento delle norme tecniche in materia di limiti di concentrazione e di livelli di allarme per gli inquinanti atmosferici nelle aree urbane e disposizioni per la misura di alcuni inquinanti. D.M. 25/11/94 D.M. 15/4/94 Norme tecniche in materia di livelli e di stati di attenzione e di allarme per gli inquinanti atmosferici nelle aree urbane. D.M. 6/5/92 Definizione del sistema finalizzato al controllo ed assicurazione di qualità dei dati di inquinamento atmosferico ottenuti dalle reti di monitoraggio. D.M. 20/5/91 Criteri per la raccolta dei dati inerenti la qualità dell'aria.

Riferimenti Normativi al 2008

Altezza dello strato di rimescolamento Volume disponibile per la diluizione delle specie inquinanti

PM10 in Varie Città Italiane 40 µg/m3 valore limite al 2005; 20 µg/m3 valore limite al 2010 (D.M. 60/02)

Benzene in Varie Città Italiane n.b.: su Napoli non sono disponibili dati ufficiali di benzene fino al 2005

Giorni di Superamento di O3 in Varie Città Italiane (>120 µg/m3) Da non superare più di 25 giorni in un anno civile (D.Lgs. 183/04)

NO2 in Varie Città Italiane 40 µg/m3 valore limite al 2010; 18 max superamenti permessi (D.M. 60/02)

Sorgenti di Particolato Atmosferico PM naturale eruzione vulcaniche incendi spontanei eventi di elevata ventosità, risospensione atmosferica trasporto di materiale particolato naturale da regioni aride ecc. antropogenica emissioni industriali riscaldamento domestico traffico autoveicolare

Bilancio di Massa del PM10 n-Alcani 70-75 % IPA 1-2 % Acidi n-Alcanoici 25-30 % Composti identificati 10-15 % Composti non identificati 85-90 % OC 30-40 % EC 60-70 % Frazione Carboniosa (TC) Cd, Cr, Fe, Ni, Pb, V, Zn Metalli pesanti 2-5 % Frazione non identificata 95-98 % Frazione non idrosolubile 50-60 % Solfati 40-45 % Nitrati 20-25 % Ammonio 15-20 % Altri (Ca, Cl, Na, ecc.) Frazione idrosolubile 40-50 % Frazione Inorganica PM 100 µg/m3

Definizione delle Frazioni Granulometriche F. inalabile (inalata attraverso naso bocca) F. extratoracica (non penetra oltre la laringe) F. toracica (penetra oltre la laringe, PM10) F. tracheobronchiale (penetra oltre la laringe, non giunge alle vie respiratorie non ciliate) F. respirabile, PM2.5 (penetra nelle vie respiratorie non ciliate)

Andamento delle PUF e degli IPA

Livelli di Hg in Atmosfera Specie In aria (ng/m3) Deposizione (ng/L) Hg Totale 1,2-3,7 5-80 Hg0 1,0-3,6 <0,005 RGM 1-50a 5-50 TPM MeHg 1-20a 0,005-0,5 a: espresso come pg/m3

Ioni e Percezione Umana in Differenti Località n- ions n+ ions n-/n+ ratio Small ions (K≥1) % Big ions (K<1) % Best (+++++) and worst (+) perception Campagna, sole, mare 306,7 251,6 1,21 88,0 12,0 ++++ Mare, quiete, no vento 436,7 354,4 1,23 84,7 15,3 +++++ Montagna 2000 m 560,3 602,5 0,92 92,0 8,0 Città, strada, no traffico 120,5 108,7 1,10 66,0 44,0 +++ Città, strada, traffico 30,8 150,4 0,20 25,0 75,0 + Valore medio 291,0 293,5 0,93 71,1 28,9 ++++ (3,6) SD ±218,9 ±197,2 ±0,40 ±27,6 ±28,4 ±+ (1,6)

Confronto tra Soggetti Sani e Meteoropatici in Giornate Soleggiate

Confronto tra Soggetti Sani e Meteoropatici in Giornate Nuvolose

Tempesta di sabbia sul nord della Cina … ed infine un caso estremo! Tempesta di sabbia sul nord della Cina 10 marzo 2006

Un Aspetto più … Globale Il problema dell’inquinamento va visto anche in modo globale, ossia considerando tutto il pianeta e l’universo circostante. Come si collega il problema dell’inquinamento e conseguente cancerogenesi con l’ambiente extraterrestre? Il collegamento è prodotto dalle forma di vita scoperte alcuni anni fa nei laboratori INFN-ENEA di Frascati. Tali batteri, chiamati “Ralstonia De Tusculanense” , sono degli Archeobatteri Estremofili che risalgono alle origini del creato e vivono in condizioni estreme. Tali specie batteriche resistono in ambienti estremi e sono capaci di combattere quasi tutti i tipi di inquinamento, specialmente quello di tipo radioattivo (Prof. Quercia).

Pasquale Avino Domenico Brocco Luca Lepore Giuseppe Quartieri ISPESL, Roma Domenico Brocco Centro Studi di Biometeorologia, Roma Luca Lepore Giuseppe Quartieri UniLudes, Lugano (Svizzera) Piero Quercia Institute Basic Research, Florida (USA) Mario V. Russo Università del Molise, Campobasso Vincenzo I. Valenzi Telesio Galileo Academy, Londra (UK)

Scenario degli Impatti I tipi di cambiamenti possono essere gerarchizzati con un network che permetta di evidenziare una priorità nella considerazione degli effetti anche diversa da quella che imporrebbe l’associazione di una maggiore importanza agli effetti immediati al rilascio

SUPERFICI IMPEGNATE A SECONDA DELLE FONTI ENERGETICHE CENTRALE POTENZA COSTO SUPERFICIE NECESSARIA Nucleare 4 GW 5x103 MEuro 1 Kmq Fotovoltaica 216 x 103 MEuro 200 Kmq Solare Termoelettrica TBD 400 Kmq Eolica 30x103 Euro 3000 Kmq Biomasse 8000 Kmq

Fattore di rischio Giorni di vita in meno Fumare un pacchetto di sigarette al giorno (maschi) 2.200 Lavorare in una miniera di carbone 1.100 Essere sovrappeso del 20% 1.000 Rischio di infarto 500 Esposizione a incidenti di tuffi i tipi 435 Fumare il sigaro 330 Svolgere lavori agricoli 275 Fumare la pipa 220 Esposizione agli incidenti automobilistici 200 Consumo medio di alcool 130 Rischio di suicidio 95 Rischio di omicidio 90 Lavorare come insegnante 30 Esposizione al fondo radioattivo naturale 8 Esposizione atte radiazioni per pratiche mediche e diagnostiche 6 Assunzione di bibite dietetiche 2 Assunzione della dose di 10 mSv al corpo intero 1

Le frazioni granulometriche di interesse nell’aria urbana sono il PM10, il PM2.5. Il D.M. n° 60/02 definisce il PM10 come “la frazione di materiale particolato sospeso in aria ambiente che passa attraverso un sistema di separazione in grado di selezionare il materiale particolato di diametro aerodinamico di 10 µm, con una efficienza di campionamento pari al 50%”; ed il PM2.5 come “la frazione di materiale particolato sospeso in area ambiente che passa attraverso un sistema di separazione in grado di selezionare il materiale particolato di diametro aerodinamico di 2,5 µm, con una efficienza di campionamento pari al 50%”.

Deposizione di Particelle nel Corpo Umano