4.4 LA QUALITA DELL ARIA NEGLI AMBIENTI CONFINATI

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1 4.4 LA QUALITA DELL ARIA NEGLI AMBIENTI CONFINATI 1. INTRODUZIONE Mentre negli ambienti industriali l'inquinamento dell'aria è direttamente legato al processo tecnologico ed alle materie prime utilizzate, negli uffici e negli edifici ad uso civile gli inquinanti dell'aria sono primariamente legati alle caratteristiche dell'edificio ed ai suoi componenti (rivestimenti, arredi), oltre che alla presenza degli occupanti ed agli strumenti e materiali propri dell'attività lavorativa svolta. Lo studio dei fattori di rischio per la salute presenti negli ambienti di lavoro nonindustriali (ambienti "indoor") ha acquisito in questi ultimi anni sempre maggiore importanza in quanto una larga parte della popolazione lavorativa trascorre il proprio tempo in ambienti confinati e, per vari motivi concomitanti, si è assistito ad un rapido scadimento della qualità complessiva dell'aria di questi ambienti. Infatti negli ultimi decenni si è imposto nei grandi centri urbani un modello edilizio molto diverso dal passato, esemplificato dal grattacielo in vetro e allumino. Inoltre, a seguito della crisi delle risorse energetiche mondiali, sono stati sviluppati nuovi criteri tecnico-progettuali per gli edifici ad uso civile. In particolare la necessità di contenere i consumi per il riscaldamento e per la ventilazione ha imposto un migliore isolamento degli edifici, con conseguente spinta a sigillare gli ambienti interni, ed un aumento del riciclo dell'aria. Alle modifiche strutturali degli edifici si sono accompagnate modifiche rilevanti degli arredi (nuovi materiali per mobili, rivestimenti, ecc.) e degli strumenti di lavoro (crescente impiego di fotocopiatrici, videoterminali, stampanti, ecc.). Non ultimi per importanza vanno infine ricordati i problemi posti dal fumo di sigaretta e dal condizionamento dell'aria. Si sono quindi verificati profondi mutamenti nella qualità dell'aria degli ambienti confinati, in particolare di quelli ad uso ufficio, con un progressivo aumento delle sostanze inquinanti. Parallelamente all'emergere di queste problematiche è anche maturata una maggiore sensibilità di tutte le componenti del sistema produttivo per i problemi di salute e comfort negli ambienti di lavoro non industriali. 2. LE SORGENTI DI INQUINAMENTO E GLI AGENTI NOCIVI Gli inquinanti presenti negli ambienti confinati non-industriali sono numerosi e possono essere raggruppati in due grandi categorie: inquinanti chimico-fisici ed inquinanti biologici (tabella 1). Gli inquinanti indoor si ritrovano nell'aria a concentrazioni molto variabili nel tempo e sono originati da diverse fonti non sempre tutte presenti negli ambienti confinati. La tabella 2 riassume le principali sorgenti di inquinamento degli ambienti confinati e mette in relazione ciascuna di queste con gli agenti emessi e diffusi nell'aria. 222

2 L'entità reale dell'esposizione umana a molti inquinanti indoor è tutt'ora poco conosciuta e costituisce un obiettivo primario di ricerca in questo campo. Le conoscenze sulla relazione dose-risposta per esposizione ad inquinanti indoor sono più complete per gli agenti che sono stati studiati per molti anni come inquinanti esterni o come inquinanti degli ambienti di lavoro di tipo industriale. Esempi sono rappresentati dall'ossido di carbonio, dal particolato, dal radon e, almeno in parte, dall'amianto. Tuttavia, anche per gli inquinanti più studiati, non vi è ancora una soddisfacente definizione degli effetti quando essi siano presenti a basse concentrazione in miscele complesse con altri inquinanti presenti nell'aria ambiente. 223

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4 3. GLI EFFETTI SULLA SALUTE DELL'INQUINAMENTO INDOOR Gli effetti dovuti agli inquinanti degli ambienti confinati si manifestano a carico di vari organi e apparati e variano a seconda della natura del composto e del suo meccanismo d'azione. L'apparato respiratorio è la principale porta d'ingresso degli inquinanti aerodispersi e rappresenta il bersaglio più importante di molti agenti. Cute, mucose, apparato cardiovascolare e sistema immunologico possono essere interessati da alcuni contaminanti. Particolare attenzione è stata recentemente rivolta agli effetti neurosensoriali provocati da alcune classi di sostanze (in particolare i composti organici volatili) ed al possibile rischio oncogeno legato alla presenza di alcuni composti con dimostrata evidenza di cancerogenicità. Gli effetti dell'inquinamento dell'aria degli ambienti confinati comprendono, oltre che malattie specifiche da inquinanti indoor, anche una diminuzione del comfort degli occupanti e comportano effetti economici e sociali di un certo rilievo. Nella Tabella 3 sono raccolti in modo schematico gli effetti tossici osservati ai vari livelli di esposizione ad inquinanti indoor. L'analisi in dettaglio degli effetti dell'inquinamento indoor procederà prendendo in considerazione distintamente le due categorie principali di agenti: gli agenti chimico-fisici ed i contaminanti biologici; successivamente verrà definito il quadro clinico specifico della "sick building syndrome" che, per caratteristiche peculiari (modalità di insorgenza, decorso, ecc.) e varietà di sintomi, rappresenta un'entità nosologica a sé stante. 225

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7 3.1 La patologia da agenti chimico-fisici Gli inquinanti chimici sono rappresentati da sostanze generalmente presenti nell'aria indoor come miscele complesse. Alcuni di questi originano quasi esclusivamente all'interno degli ambienti stessi (per es. la formaldeide) mentre altri possono anche penetrare con l'aria esterna, particolarmente in occasione di condizioni di elevato inquinamento esterno. Le concentrazioni di composti chimici che si ritrovano nell'aria indoor sono di solito molto più basse dei limiti consigliati come standard per gli ambienti di lavoro industriali: tuttavia essi possono raggiungere concentrazioni di interesse tossicologico e tali da interferire significativamente con il benessere ed il comfort degli occupanti. I principali contaminanti chimici comprendono: gas di combustione (principalmente NO2, SO2 e CO), fumo di tabacco ambientale, particolato, fibre minerali, composti organici (in particolare idrocarburi aromatici policiclici, composti organici volatili e formaldeide) ed antiparassitari. Tra gli ossidi d'azoto il biossido è il composto più abbondante e importante nell'inquinamento indoor. E' stato osservato che l'esposizione a piccole concentrazioni di NO2 (1-2.5 ppm) diminuisce la funzione respiratoria dei bambini e probabilmente anche degli adulti. Ricerche sperimentali nell'animale e alcuni dati epidemiologici sembrano indicare un effetto interattivo di questo gas con altri inquinanti, con produzione di effetti immunodepressivi e di modificazioni della anatomia e della funzionalità del polmone. L'anidride solforosa (SO2) è un gas di combustione che deriva da combustibili contenenti zolfo, quali l'olio combustibile e alcuni gas naturali. Studi di esposizione sperimentale hanno rilevato che concentrazioni di 0.75 ppm per meno di 1 minuto causano diminuzione della funzione respiratoria nei lattanti e negli anziani, in sinergismo con il particolato atmosferico. Nei soggetti esposti inoltre si determina un notevole aumento delle resistenze delle vie aeree. In ambienti riscaldati con stufe a cherosene alimentate con combustibile a basso tenore di zolfo e in assenza di scarico, si possono raggiungere concentrazioni di SO2 comprese tra 0.1 e 2.0 ppm, come media di 12 ore. Le stufe a cherosene possono emettere anche grandi quantità di aerosol acidi. Il fumo di tabacco ambientale (environmental tobacco smoke o ETS) è una miscela complessa che contiene gas, particelle, composti organici e prodotti di incompleta combustione del tabacco e della carta. Dal punto di vista chimico sono stati individuati nel fumo di tabacco oltre 200 composti elementari alcuni dei quali dotati di sicuro potere tossico e irritante per i tessuti biologici. Alcuni dei principali costituenti del fumo di tabacco sono: nicotina, monossido di carbonio, propano, formaldeide, acroleina, acido cianidrico, acetonitrile, anilina, ammoniaca, piridina, toluolo, benzopirene, chinolina, cadmio, nichel e zinco. La cotinina urinaria è considerata un buon indicatore biologico della esposizione a ETS. 228

8 Gli effetti sulla salute derivanti dall'esposizione a fumo di tabacco ambientale possono essere riassunti nelle seguenti osservazioni: 1) Il fumo passivo aumenta la frequenza di carcinoma polmonare nei soggetti non fumatori ed è stata segnalata la possibilità di associazione anche con altri tipi di tumore. 2) Negli adulti sani esposti al fumo ambientale si possono evidenziare alterazioni dei test di funzionalità respiratoria. 3) Dati epidemiologici suggeriscono un aumento del rischio di malattie cardiovascolari da esposizione a fumo passivo. 4) Nei figli di fumatori è stata osservata una maggiore frequenza di: ricoveri ospedalieri per episodi respiratori acuti nel primo anno di vita; infezioni broncopolmonari, bronchiti, tracheiti e laringiti nei primi due anni di vita; tosse cronica e catarro; alterazione dei parametri di funzionalità polmonare; otiti medie croniche. 5) Alcuni gruppi di adulti risultano più suscettibili all'azione nociva del fumo passivo, in particolare asmatici, soggetti con ipersensibilità aspecifca, cardiopatici. A causa di questi effetti il fumo di sigaretta rappresenta un rischio non solo per il fumatore attivo ma per tutta la popolazione generale. E' inoltre importante ricordare che è stato dimostrato un potente sinergismo nello sviluppo di patologie tumorali tra fumo passivo, amianto e radon. Il monossido di carbonio (CO) presente nell'aria degli ambienti confinati proviene dal fumo passivo e da fonti di combustione non dotate di idonea aspirazione. Il CO può anche provenire dall'esterno quando il locale si affaccia su strade ad intenso traffico veicolare, o in si trovi in prossimità una officina meccanica o di garage. Il CO possiede un ampio spettro di effetti a seconda delle concentrazioni (figura 1); il riconoscimento di tali effetti, strettamente correlati alla quantità di carbossiemoglobina (HbCO) che si forma, è piuttosto difficile per la aspecificità dei sintomi e per la lunga latenza della risposta. E' stata anche ipotizzata la presenza di effetti cardiovascolari cronici correlati a esposizione protratta a bassi livelli di CO. 229

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10 Particolato inalabile è prodotto dal fumo di sigaretta e dalle fonti di combustione. La composizione del particolato da combustione varia con il tipo di combustibile e con le condizioni di cui avviene la combustione. Il cancro è l'effetto più grave tra quelli associati con l'esposizione a particolato di combustione. La fuliggine ha proprietà cancerogene e numerosi idrocarburi aromatici policiclici, alcuni dei quali cancerogeni, sono adsorbiti sul particolato fine che, inalato, penetra profondamente nel polmone. Le particelle possono svolgere un ruolo additivo o sinergico nella cancerogenesi prodotta dai composti adsorbiti su di esse. Un altro effetto del particolato è l'irritazione delle mucose respiratorie e oculari. A concentrazioni dell'ordine di 300 µg/m3 il particolato, da solo o in sinergismo con SO2 e altri gas di combustione, determina diminuzione della funzione respiratoria. Le fibre minerali comprendono sia materiali fibrosi naturali, fra cui spicca per importanza l'amianto, sia fibre artificiali, tra le quali maggiormente rilevanti per il loro uso in edilizia sono la lana di vetro, la lana di roccia, ed altri materiali affini. Sia l'amianto che i suoi corrispondenti materiali sintetici hanno trovato un vasto impiego in edilizia, particolarmente come isolanti o coibenti e, secondariamente, come materiali di rinforzo e supporto per altri manufatti sintetici. L'applicazione più diffusa e più critica è stata l'uso di amianto spruzzato come materiale di finitura antifiamma ed antiriflesso acustico per soffitti o per pareti in edifici ad uso pubblico (scuole, ospedali, ecc.). Altri usi molto comuni sono stati come isolante termico in solette o nell'edilizia prefabbricata, come isolante nelle centrali termiche e per le tubazioni dell'acqua. Inoltre l'amianto è usato come componente per la produzione di pavimenti (vinil-amianto) e di altri materiali di finitura. La liberazione di fibre di amianto all'interno degli edifici dove è stato applicato può avvenire per lento deterioramento dei materiali costitutivi, per danneggiamento diretto degli stessi da parte degli occupanti o in seguito ad interventi di manutenzione. Uno dei problemi nello studio della esposizione ad amianto negli ambienti non industriali consiste nella determinazione della concentrazione fibre aerodisperse con metodi adeguati. Infatti le microfibre aerodisperse hanno dimensioni microscopiche e possono essere rilevate qualitativamente e quantitativamente solo con l'impiego di tecniche microscopiche. In linea di massima le concentrazioni di amianto che si ritrovano nell'aria esterna con l'uso della microscopia ottica oscillano tra 0.1 e 4 fibre/litro; negli edifici con presenza di amianto sono state rilevate generalmente concentrazioni interne comprese tra 1 e 10 fibre/litro nei casi migliori e tra 50 e 200 fibre/litro nei casi peggiori. A queste concentrazioni sussiste soprattutto un aumento di rischio di cancro del polmone e di mesotelioma pleurico, una neoplasia strettamente correlata all'esposizione all'asbesto, piuttosto rara nella popolazione generale. Negli ambienti indoor vengono rilevati numerosi composti organici che sono 231

11 prodotti sia da processi di incompleta combustione (fumo di sigaretta e fonti di combustione) che da sorgenti non correlate a processi di combustione. Gli idrocarburi aromatici policiclici (IPA) sono un ampio gruppo di composti organici con due o più anelli benzenici. Nell'aria indoor si trovano in parte in fase di vapore ed in parte adsorbiti su particolato e provengono da fonti di combustione (es. caldaie a cherosene) e dal fumo di sigaretta. Gli idrocarburi aromatici policiclici sono un gruppo di sostanze note per la loro genotossicità. I risultati di esperimenti su animali, combinati con i risultati di studi epidemiologici condotti su popolazioni esposte, portano a classificare alcune di tali sostanze come potenziali cancerogeni per l'uomo. A parte gli IPA, nell'aria indoor sono stati identificati numerosi altri composti organici in fase gassosa dotati di varia reattività. In base al loro punto di ebollizione, che ne condiziona la volatilità, essi sono stati distinti in quattro gruppi: composti molto volatili (VVOC da "very volatile organic compounds"), composti volatili (VOC da "volatile organic compounds"), composti semivolatili (SVOC da "semivolatile organic compounds") e composti associati con il particolato (POM da "particulate organic matter"). Questa suddivisione ha un rilievo pratico in quanto la volatilità è il più importante fattore che determina la efficienza di raccolta dei metodi di campionamento. Di particolare interesse è il gruppo dei composti organici volatili (VOC), costituito da sostanze che hanno punto di ebollizione compreso tra C e C; i composti di questa classe vengono campionati mediante adsorbimento su carbone attivo (charcoal) o su polimero poroso (Tenax). Appartengono a questa classe numerosi composti quali idrocarburi alifatici, aromatici e clorurati, aldeidei, terpeni, alcooli, esteri e chetoni. La tabella 4 riporta i principali VOC che sono stati ritrovati negli ambienti indoor e le loro concentrazioni medie tipiche e, per confronto, quelle riscontrate all'esterno. Sono stati sinora identificati nell'aria indoor più di 900 differenti VOC, di cui 250 sono stati misurati a concentrazioni maggiori di 1 ppm. Solitamente in campioni d'aria raccolti in ambienti confinati non-industriali vengono determinati più di 50 composti organici volatili; ciascun composto raramente eccede una concentrazione di 50 µg/m3, mentre la concentrazione totale di VOC è generalmente inferiore a 1 mg/m3. Le concentrazioni dei composti organici volatili negli ambienti interni sono generalmente superiori a quelle rilevabili nell'aria esterna. La sezione di Tossicologia Ambientale del Dipartimento di Medicina del Lavoro dell'università di Milano, ad esempio, ha condotto alcuni studi sulla contaminazione da agenti chimici in edifici a diversa destinazione d'uso: le concentrazioni totali di VOC sono risultate mediamente inferiori a 1 mg/m3, ma in alcuni locali si sono riscontrate concentrazioni superiori a 10 mg/m3, e, nel complesso, 5-10 volte superiori ai valori rilevati all'esterno. 232

12 Le fonti principali di VOC sono l'uomo e le sue attività (es. fonti di combustione, fumo di sigaretta, strumenti di lavoro quali fotocopiatrici e stampanti laser), arredi (es. mobili, moquettes, rivestimenti), materiali di pulizia e altri materiali (es. colle, vernici, adesivi, solventi) e, in taluni casi, l'ambiente esterno. L'impatto sull'uomo dei composti organici volatili può essere causa di una vasta gamma di effetti che vanno dal disagio sensoriale fino a gravi alterazioni dello stato di salute, che comprendono anche effetti di tipo genotossico. Alcuni dei VOC individuati negli ambienti interni sono riconosciuti cancerogeni per l'uomo (benzene) o per l'animale (tetracloruro di carbonio, cloroformio, tricloroetilene, tetracloroetilene). Composti quali lo stirene e l'(-pinene sono mutageni e possibili cancerogeni, mentre l'octano, il decano e l'undecano sono possibili co-cancerogeni. E' stato recentemente ipotizzato che l'inquinamento indoor da VOC possa costituire un significativo rischio cancerogeno per i soggetti che trascorrono molto tempo in ambienti confinati, anche se l'insufficiente caratterizzazione di tale inquinamento rende queste valutazioni non ancora conclusive. Gli studi finora condotti suggeriscono inoltre un nesso di causalità tra esposizione a VOC e disturbi irritativi a carico delle prime vie aeree e dell'occhio, nonché alterazioni del comfort. In indagini condotte in edifici, si è osservato che nei locali in cui venivano riferiti questi disturbi erano generalmente presenti concentrazioni maggiori di VOC o di potenziali sorgenti di VOC, rispetto a quelli in cui questi disturbi non venivano riferiti. Inoltre, ricerche condotte in camere climatizzate con esposizione a miscele controllate di VOC, nei soggetti studiati sono state osservate alterazioni delle congiuntive e del liquido lacrimale correlabili alla presenza di VOC. E' stato suggerito che i VOC, anche a bassi livelli, sarebbero in grado di interagire con le terminazioni nervose dei nervi trigemino e olfattorio, nonchè di provocare reazioni infiammatorie a carico delle mucose e di alterare la composizione del film lacrimale. 233

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15 La formaldeide è un composto organico in fase vapore che oltre a essere un prodotto della combustione, è anche emesso da resine urea-formaldeide usate per l'isolamento (cosiddette UFFI) e da resine usate per truciolato e compensato di legno, tappezzerie, moquette e altro materiale da arredamento. A causa delle sue concentrazioni particolarmente elevate in certe situazioni, la formaldeide è stata riconosciuta come uno degli inquinanti principali negli ambienti indoor e in particolare in case prefabbricate, roulotte e ambienti con estesa presenza di fonti di rilascio (mobili in truciolato, moquette, ecc.). L'irritazione delle mucose da formaldeide si manifesta in condizioni di esposizione sperimentale a concentrazioni comprese tra 0.1 e 0.2 ppm. Soggetti ipersuscettibili o immunologicamente sensibilizzati alla formaldeide possono avere però reazioni anche a concentrazioni inferiori a 0.1 ppm. Le concentrazioni di formaldeide rilevate in uffici, scuole, edifici pubblici e abitazioni possono essere nell'ordine di quelle che provocano irritazione per le vie aeree e le mucose, particolarmente dopo interventi edilizi o installazione di nuovi mobili o arredi. La formaldeide è anche uno degli agenti sospettati di maggiore responsabilità nella determinazione della "Sick building syndrome". Gli antiparassitari sono composti organici, di solito relativamente poco volatili, che vengono applicati all'interno e intorno agli edifici per combattere insetti e altri infestanti indesiderati. Gli antiparassitari penetrano all'interno degli edifici, anche quando vengono applicati all'esterno, tramite soluzioni di continuo e fessure presenti nelle fondamenta e negli scantinati. Inoltre una rilevante esposizione cronica ad antiparassitari (in particolare a pentaclorofenolo) è stata documentata in soggetti che abitano ambienti ove vi è presenza di superfici di legno trattate, che rilasciano lentamente e per anni tali composti nell'aria ambiente; un impiego importante di questi composti è infatti il trattamento antimuffa del legno. Gli antiparassitari sono tossici per definizione ed esercitano i loro effetti principalmente sul sistema nervoso, sul fegato e sull'apparato riproduttore. Taluni sono anche sensibilizzanti e allergenici. Le relazioni dose-risposta per questi composti sono in parte derivabili da studi sperimentali che sono stati eseguiti per la loro commercializzazione; tuttavia i loro effetti sull'uomo per esposizione protratta a basse concentrazioni non sono di facile estrapolazione. Per questo gruppo di sostanze esistono dati limitati sull'entità della esposizione indoor della popolazione generale. Negli ambienti confinati sussite la possibilità di esposizione a radiazioni ionizzanti a causa della presenza del radon. Il radon è un radionuclide naturale, prodotto di decadimento intermedio dell'uranio 238 presente nella crosta terrestre; il radon 222 (Rn-222) è l'isotopo più rilevante dal punto di vista tossicologico ed ha una emivita di 3.82 giorni. E' un gas inerte e come tale tende a diffondere in modo continuo attraverso la superficie terrestre; i suoi prodotti di decadimento ("figli del radon"), che sono ( emittenti, aderiscono al particolato sospeso nell'aria costituendo una 236