Il problema dell'inquinamento atmosferico è cresciuto costantemente dall'inizio della rivoluzione industriale 300 anni fa. Quattro fattori principali hanno esacerbato l'inquinamento atmosferico: la crescente industrializzazione; aumentare il traffico; rapido sviluppo economico; e maggiori livelli di consumo energetico. Le informazioni disponibili mostrano che le linee guida dell'OMS per i principali inquinanti atmosferici vengono regolarmente superate in molti grandi centri urbani. Sebbene negli ultimi due decenni siano stati compiuti progressi nel controllo dei problemi di inquinamento atmosferico in molti paesi industrializzati, la qualità dell'aria, in particolare nelle città più grandi del mondo in via di sviluppo, sta peggiorando. Di grande preoccupazione sono gli effetti nocivi sulla salute degli inquinanti dell'aria ambiente in molte aree urbane, dove i livelli sono sufficientemente alti da contribuire ad aumentare la mortalità e la morbilità, i deficit della funzione polmonare e gli effetti cardiovascolari e neurocomportamentali (Romieu, Weizenfeld e Finkelman 1990; OMS/UNEP 1992). L'inquinamento dell'aria indoor dovuto ai prodotti della combustione domestica è anch'esso un problema importante nei paesi in via di sviluppo (WHO 1992b), ma non fa parte di questa revisione, che considera solo le fonti, la dispersione e gli effetti sulla salute dell'inquinamento dell'aria esterna e include un caso di studio della situazione in Messico.
Fonte di inquinanti atmosferici
Gli inquinanti atmosferici più comuni negli ambienti urbani includono l'anidride solforosa (SO2), il particolato sospeso (SPM), gli ossidi di azoto (NO e NO2, denominati collettivamente NOX), ozono (O3), monossido di carbonio (CO) e piombo (Pb). La combustione di combustibili fossili in fonti stazionarie porta alla produzione di SO2, NOX e particolato, compresi gli aerosol di solfato e nitrato formati nell'atmosfera in seguito alla conversione da gas a particolato. I veicoli a motore alimentati a benzina sono le principali fonti di NOX, CO e Pb, mentre i motori diesel emettono quantità significative di particolato, SO2 e NOX. L'ozono, ossidante fotochimico e principale costituente dello smog fotochimico, non viene emesso direttamente da fonti di combustione ma si forma nella bassa atmosfera da NOX e composti organici volatili (COV) in presenza di luce solare (UNEP 1991b). La tabella 1 presenta le principali fonti di inquinanti atmosferici esterni.
Tabella 1. Principali fonti di inquinanti atmosferici esterni
Fonti inquinanti
Ossidi di zolfo Combustione di carbone e petrolio, fonderie
Particolato in sospensione Prodotti di combustione (carburanti, biomasse), fumo di tabacco
Ossidi di azoto Combustione di combustibili e gas
Monossido di carbonio Combustione incompleta di benzina e gas
Reazione fotochimica dell'ozono
Combustione di piombo benzina, combustione di carbone, produzione di batterie, cavi, saldature, vernici
Sostanze organiche Solventi petrolchimici, vaporizzazione di combustibili incombusti
Fonte: Adattato da UNEP 1991b.
Dispersione e trasporto di inquinanti atmosferici
Le due principali influenze sulla dispersione e sul trasporto delle emissioni di inquinanti atmosferici sono la meteorologia (compresi gli effetti del microclima come le “isole di calore”) e la topografia in relazione alla distribuzione della popolazione. Molte città sono circondate da colline che possono fungere da barriera sottovento, intrappolando l'inquinamento. Le inversioni termiche contribuiscono a un problema di particolato nei climi temperati e freddi. In condizioni normali di dispersione, i gas inquinanti caldi salgono quando entrano in contatto con masse d'aria più fredde con l'aumentare dell'altitudine. Tuttavia, in determinate circostanze, la temperatura può aumentare con l'altitudine e si forma uno strato di inversione che intrappola gli inquinanti vicino alla fonte di emissione e ne ritarda la diffusione. Il trasporto a lungo raggio dell'inquinamento atmosferico dalle grandi aree urbane può avere ripercussioni nazionali e regionali. Gli ossidi di azoto e zolfo possono contribuire alla deposizione di acido a grandi distanze dalla fonte di emissione. Le concentrazioni di ozono sono spesso elevate sottovento rispetto alle aree urbane a causa dell'intervallo di tempo coinvolto nei processi fotochimici (UNEP 1991b).
Effetti sulla salute degli inquinanti atmosferici
Gli inquinanti ei loro derivati possono causare effetti negativi interagendo con e compromettendo molecole cruciali per i processi biochimici o fisiologici del corpo umano. Tre fattori influenzano il rischio di danno tossico correlato a queste sostanze: le loro proprietà chimiche e fisiche, la dose del materiale che raggiunge i siti critici dei tessuti e la reattività di questi siti alla sostanza. Gli effetti negativi sulla salute degli inquinanti atmosferici possono variare anche tra i gruppi di popolazione; in particolare, i giovani e gli anziani possono essere particolarmente suscettibili agli effetti deleteri. Le persone con asma o altre malattie respiratorie o cardiache preesistenti possono manifestare sintomi aggravati dall'esposizione (WHO 1987).
Anidride solforosa e particolato
Durante la prima metà del XX secolo, episodi di marcato ristagno aereo hanno provocato un eccesso di mortalità nelle aree in cui la combustione di combustibili fossili produceva livelli molto elevati di SO2 e SMP. Gli studi sugli effetti sulla salute a lungo termine hanno anche messo in relazione le concentrazioni medie annuali di SOXNUMX2 e SMP a mortalità e morbilità. Recenti studi epidemiologici hanno suggerito un effetto avverso dei livelli di particolato inalabile (PM10) a concentrazioni relativamente basse (non superiori alle linee guida standard) e hanno mostrato una relazione dose-risposta tra l'esposizione al PM10 e mortalità e morbilità respiratoria (Dockery e Pope 1994; Pope, Bates e Razienne 1995; Bascom et al. 1996) come mostrato nella tabella 2.
Tabella 2. Riepilogo della relazione esposizione-risposta a breve termine del PM10 con diversi indicatori di effetti sulla salute
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Effetto sulla salute |
Variazioni % per ogni 10 μg/m3 |
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Significare |
Escursione |
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Mortalità |
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Totale |
1.0 |
0.5-1.5 |
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Cardiovascolare |
1.4 |
0.8-1.8 |
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Respiratorio |
3.4 |
1.5-3.7 |
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morbosità |
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Ricovero ospedaliero per problemi respiratori |
1.1 |
0.8-3.4 |
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Visite di emergenza per patologie respiratorie |
1.0 |
0.5-4 |
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Riacutizzazioni dei sintomi tra gli asmatici |
3.0 |
1.1-11.5 |
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Cambiamenti nel flusso espiratorio di picco |
0.08 |
0.04-0.25 |
Ossido d'azoto
Alcuni studi epidemiologici hanno riportato effetti avversi sulla salute del NO2 compreso l'aumento dell'incidenza e della gravità delle infezioni respiratorie e l'aumento dei sintomi respiratori, in particolare con l'esposizione a lungo termine. È stato anche descritto il peggioramento dello stato clinico di persone con asma, broncopneumopatia cronica ostruttiva e altre condizioni respiratorie croniche. Tuttavia, in altri studi, i ricercatori non hanno osservato effetti avversi di NO2 sulle funzioni respiratorie (WHO/ECOTOX 1992; Bascom et al. 1996).
Ossidanti fotochimici e ozono
Gli effetti sulla salute dell'esposizione agli ossidanti fotochimici non possono essere attribuiti solo agli ossidanti, perché lo smog fotochimico è tipicamente costituito da O3, NO2, acido e solfato e altri agenti reattivi. Questi inquinanti possono avere effetti additivi o sinergici sulla salute umana, ma O3 sembra essere il più biologicamente attivo. Gli effetti sulla salute dell'esposizione all'ozono includono una ridotta funzionalità polmonare (incluso aumento della resistenza delle vie aeree, riduzione del flusso d'aria, riduzione del volume polmonare) a causa della costrizione delle vie aeree, sintomi respiratori (tosse, respiro sibilante, mancanza di respiro, dolori al petto), irritazione agli occhi, al naso e alla gola, e interruzione delle attività (come le prestazioni atletiche) a causa della minore disponibilità di ossigeno (WHO/ECOTOX 1992). La tabella 3 riassume i principali effetti acuti sulla salute dell'ozono (WHO 1990a, 1995). Studi epidemiologici hanno suggerito una relazione dose-risposta tra l'esposizione a livelli crescenti di ozono e la gravità dei sintomi respiratori e il decremento delle funzioni respiratorie (Bascom et al. 1996).
Tabella 3. Risultati sulla salute associati ai cambiamenti nella concentrazione massima giornaliera di ozono nell'ambiente negli studi epidemiologici
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Risultato sanitario |
Cambia in |
Cambia in |
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Riacutizzazioni dei sintomi nei bambini sani |
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25% di aumento |
200 |
100 |
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50% di aumento |
400 |
200 |
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100% di aumento |
800 |
300 |
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Ricoveri ospedalieri per malattie respiratorie |
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5% |
30 |
25 |
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10% |
60 |
50 |
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20% |
120 |
100 |
a Dato l'alto grado di correlazione tra 1-h e 8-h O3 concentrazioni in studi sul campo, un miglioramento del rischio per la salute associato alla diminuzione di 1 o 8 ore di O3 i livelli dovrebbero essere quasi identici.
Fonte: OMS 1995.
Monossido di carbonio
L'effetto principale del CO è quello di diminuire il trasporto di ossigeno ai tessuti attraverso la formazione di carbossiemoglobina (COHb). Con l'aumento dei livelli di COHb nel sangue, si possono osservare i seguenti effetti sulla salute: effetti cardiovascolari in soggetti con pregressa angina pectoris (dal 3 al 5%); compromissione dei compiti di vigilanza (>5%); mal di testa e vertigini (≥10%); fibrinolisi e morte (WHO 1987).
Portare
L'esposizione al piombo influisce principalmente sulla biosintesi dell'eme, ma può anche agire sul sistema nervoso e su altri sistemi come il sistema cardiovascolare (pressione sanguigna). I neonati ei bambini di età inferiore ai cinque anni sono particolarmente sensibili all'esposizione al piombo a causa del suo effetto sullo sviluppo neurologico a livelli di piombo nel sangue vicini a 10 μg/dl (CDC 1991).
Diversi studi epidemiologici hanno studiato l'effetto dell'inquinamento atmosferico, in particolare l'esposizione all'ozono, sulla salute della popolazione di Città del Messico. Studi ecologici hanno mostrato un aumento della mortalità per esposizione a polveri sottili (Borja-Arburto et al. 1995) e un aumento delle visite di emergenza per asma tra i bambini (Romieu et al. 1994). Studi sugli effetti avversi dell'esposizione all'ozono condotti tra bambini sani hanno mostrato un aumento dell'assenteismo scolastico dovuto a malattie respiratorie (Romieu et al. 1992) e una diminuzione della funzionalità polmonare dopo esposizione sia acuta che subacuta (Castillejos et al. 1992, 1995). Studi condotti su bambini asmatici hanno mostrato un aumento dei sintomi respiratori e una diminuzione del flusso espiratorio di picco dopo l'esposizione all'ozono (Romieu et al. 1994) ea livelli di particolato fine (Romieu et al. in corso di stampa). Sebbene sembri chiaro che l'esposizione acuta all'ozono e al particolato sia associata a effetti negativi sulla salute nella popolazione di Città del Messico, è necessario valutare l'effetto cronico di tale esposizione, in particolare dati gli alti livelli di fotoossidanti osservati in Città del Messico e l'inefficacia delle misure di controllo.
Caso di studio: inquinamento atmosferico a Città del Messico
L'area metropolitana di Città del Messico (MAMC) è situata nel bacino messicano ad un'altitudine media di 2,240 metri. Il bacino si estende per 2,500 chilometri quadrati ed è circondato da montagne, due delle quali superano i 5,000 metri. La popolazione totale era stimata in 17 milioni nel 1990. A causa delle particolari caratteristiche geografiche e dei venti deboli, la ventilazione è scarsa con un'alta frequenza di inversioni termiche, soprattutto durante l'inverno. Più di 30,000 industrie nel MAMC ei tre milioni di autoveicoli che circolano quotidianamente sono responsabili del 44% del consumo totale di energia. Dal 1986, l'inquinamento atmosferico è stato monitorato, incluso SO2, NOx, CO, O3, particolato e idrocarburi diversi dal metano (HCNM). I principali problemi di inquinamento atmosferico sono legati all'ozono, soprattutto nella parte sud-ovest della città (Romieu et al. 1991). Nel 1992 la norma messicana per l'ozono (110 ppb massimo in un'ora) è stata superata nella parte sud-ovest di oltre 1,000 ore e ha raggiunto un massimo di 400 ppb. I livelli di particolato sono alti nella parte nord-est della città, vicino al parco industriale. Nel 1992 la media annua di particolato inalabile (PM10) era di 140 μg/m3. Dal 1990, il governo ha adottato importanti misure di controllo per ridurre l'inquinamento atmosferico, tra cui un programma che vieta l'uso delle auto un giorno alla settimana a seconda del numero di targa in scadenza, la chiusura di una delle raffinerie più inquinanti situata a Città del Messico e l'introduzione della benzina senza piombo. Queste misure hanno portato a una diminuzione di vari inquinanti atmosferici, principalmente SOXNUMX2, particolato, NO2, CO e piombo. Tuttavia il livello di ozono rimane un problema importante (vedi figura 1, figura 2 e figura 3).
Figura 1. Livelli di ozono in due zone di Città del Messico. Massimo giornaliero di un'ora per mese, 1994
Figura 2. Particolato (PM10) in due zone di Città del Messico, 1988-1993
Figura 3. Livelli di piombo nell'aria in due zone di Città del Messico, 1988-1994
