Workshop I Nuovi Limiti per il Materiale Particellare Sospeso: Problematiche e Prospettive 13 maggio 2010 Istituto Superiore di Sanità Andamento delle concentrazioni di materiale particolato, limiti normativi e standard di qualità dell aria Reparto di Igiene dell Aria Dipartimento Ambiente e Prevenzione Primaria ISTITUTO SUPERIORE DI SANITA
Il problema delle aree urbane è un problema generale In Europa oltre un quarto del territorio dell Unione è direttamente destinato ad usi urbani. Circa il 75% della popolazione vive in aree urbane e si prevede che entro il 2020 arrivi a oltre l 80%. In Italia la crescita economica è stata accompagnata da un generale incremento dei consumi e della domanda di mobilità; conseguenza: crescita del parco veicolare (un veicolo per 1,72 abitanti). Si stima un aumento del 40%, tra il 1995 e il 2030, del numero di veicoli e incremento dei km percorsi in aree urbane UE (in particolare nei nuovi entrati). Cambiamenti dello stile di vita : crescente dipendenza dai veicoli privati, aumento dei nuclei familiari composti da una sola persona, aumento del tasso di utilizzo pro capite delle risorse, aumento demografico, tutto questo comporta una ripercussione anche sugli aspetti ambientali. 2
la maggior parte degli inquinanti dell atmosfera deriva da combustioni Inquinanti Primari; emessi direttamente dalla sorgente, es. SO 2, NO, materiale particellare primario, ecc. Inquinanti Secondari; l atmosfera è un laboratorio chimico nel quale si hanno complessi processi fisici e reazioni chimiche, quali: NO 2, solfati, nitrati, cloruri, sali di ammonio, ozono, ecc. grosse difficoltà ad agire sulla concentrazione di inquinanti che presentano una componente secondaria la riduzione degli inquinanti secondari è molto più complicata rispetto agli inquinanti facili, come biossido di zolfo, benzene, piombo, monossido di carbonio processi di dispersione e trasporto in atmosfera distribuiscono su aree molto vaste sia i precursori sia le stesse polveri secondarie, caratterizzando il fenomeno in termini sovraregionale e transfrontaliero CONTRIBUTI TRANSFRONTALIERI ALLE CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DEL PM 10
APPROFONDIMENTI SU COMPOSIZIONE ED ORIGINE DEL PM 10 Contributi percentuali delle componenti primarie e secondarie del PM 10 su tutto il periodo di campionamento annuale Antropico Primario Totale Secondario Naturale n.r Il progetto regionale 100 90 6% 11% 10% 8% 10% 17% PATOS ha fornito importanti informazioni sulla composizione ed origine del PM 10 in Toscana % 80 70 60 50 40 30 20 10 0 24% 38% 32% 24% 31% 34% 30% 36% 24% 27% 41% 24% 22% 45% 22% 24% 31% 28% Firenze Arezzo Grosseto Livorno Capannori Prato 4
la normativa storica Regio decreto 3 febbraio 1901, n. 45 Regolamento generale sanitario (Dell'igiene del suolo e dell'abitato. Delle lavorazioni insalubri) Regio decreto 19 ottobre 1930, n 1398 Codice penale (Art. 674 Getto pericoloso di cose) Regio decreto 27 luglio 1934, n. 1265 Approvazione del testo unico delle leggi sanitarie (Dell'igiene del suolo e dell'abitato. Delle lavorazioni insalubri) Legge 13 luglio 1966, n. 615 Provvedimenti contro l'inquinamento atmosferico (successivi decreti attuativi: 1288/67 e 1391/70 su impianti termici, 323/71 su autoveicoli diesel, 322/71 inquinamento atmosferico limitativamente al settore delle industrie) DPCM 28 marzo 1983 Limiti massimi di accettabilità delle concentrazioni di esposizione relativi ad inquinanti dell'aria nell'ambiente esterno DPR 24 maggio 1988, n. 203 Attuazione delle direttive CEE n. 80/779, 82/884, 84/360 e 85/203 concernenti norme in materia di qualità dell'aria, relativamente a specifici agenti inquinanti, e di inquinamento prodotto dagli impianti industriali, ai sensi dell'art. 15 della legge 16 aprile 1987, 183 Decreto 12 luglio 1990 Linee guida per il contenimento delle emissioni inquinanti degli impianti industriali e la fissazione dei valori minimi di emissione
valore limite : secondo la definizione contenuta all art.2 lett. e) D.Lgs 351/99, rappresenta il livello fissato in base alle conoscenze scientifiche al fine di evitare, prevenire o ridurre gli effetti dannosi sulla salute umana o per l'ambiente nel suo complesso, tale livello deve essere raggiunto entro un dato termine e in seguito non superato. linee-guida per la qualità dell aria della Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO) riportano, per alcuni inquinanti selezionati, lo stato delle conoscenze scientifiche sugli effetti sulla salute della esposizione inalatoria. Solo nella più recente revisione di queste linee guida (WHO 2006) vengono stabiliti, per la prima volta, dei valori numerici di riferimento per il materiale particellare. 6
DM aprile 2002, n. 60 Recepimento della direttiva 1999/30/CE del Consiglio del 22 aprile 1999 concernente i valori limite di qualità dell'aria ambiente per il biossido di zolfo, il biossido di azoto, gli ossidi di azoto, le particelle e il piombo e della direttiva 2000/69/CE relativa ai valori limite di qualità dell'aria ambiente per il benzene ed il monossido di carbonio. SO 2 (µg/m3) DM 60/2002 limite per la protezione della salute umana 350 media 1 ora (dal 1/1/2005) (da non superare più di 24 volte per anno civile) 125 media 24 ore (dal 1/1/2005) (da non superare più di 3 volte per anno civile) limite per gli ecosistemi 20 media anno civile e semestre invernale NO 2 (µg/m3) DPR 203/88 DM 60/02 Limite per la protezione della salute umana ---------------------------------------------------- limite per la protezione della salute umana 200 98 percentile delle medie orarie dell anno (Si devono prendere tutte le misure atte ad evitare il superamento di questo valore per più di tre giorni consecutivi; inoltre si deve cercare di prevenire e ridurre detti superamenti.) --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 200 media 1 ora (dal 1/1/2010) (da non superare più di 18 volte per anno civile) 40 media anno civile (dal 1/1/2010) NOx (µg/m3) DM 60/2002 Particelle (PM 10 ) (µg/m3) limite per la protezione della vegetazione limite per la protezione della salute umana 30 media anno civile 50 media 24 ore (da non superare più di 35 volte per anno civile, dal 1/1/2005) 40 media anno civile (dal 1/1/2005) Piombo (µg/m3) Benzene (µg/m3) CO (mg/m3) limite per la protezione della salute umana 0,5 media anno civile (dal 1/1/2005) limite per la protezione della salute umana 5 media anno civile (dal 1/1/2010) limite per la protezione della salute umana 10 media massima giornaliera su 8 ore (dal 1/1/2005) 7
Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO) Media 24 ore (breve termine) PM10 PM2,5 µg/m3 µg/m3 Obiettivo 1 150 75 Obiettivo 2 100 50 Obiettivo 3 75 37,5 AQG 50 25 Media annuale (lungo termine) PM 10 PM 2,5 Note: µg/m 3 µg/m 3 Obiettivo 1 70 35 Obiettivo 2 50 25 note: incremento del rischio di mortalità a breve termine di circa il 5% al di sopra della AQG; incremento del rischio di mortalità a breve termine di circa il 2,5% al di sopra della AQG; incremento del rischio di mortalità a breve termine di circa il 1,2% al di sopra della AQG; valore basato sulla relazione tra i livelli di concentrazione di PM annuali e giornalieri. valore associato all incremento del rischio di mortalità relativa del 15% rispetto alla AQG; in aggiunta agli altri benefici sulla salute, questo valore riduce il rischio di mortalità approssimativamente del 6% rispetto al valore dell obiettivo 1; Obiettivo 3 30 15 AQG 20 10 in aggiunta agli altri benefici sulla salute, questo valore riduce il rischio di mortalità approssimativamente del 6% rispetto al valore dell obiettivo 2; livello più basso di incremento della mortalità, per cause polmonari e per cancro al polmone, per esposizione a lungo termine a PM 2,5. 8
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Le condizioni meteoclimatiche sfavorevoli dipendono essenzialmente dalla bassa velocità del vento e dalla assenza di pioggia, da temperature medie generalmente molto basse, ovvero da condizioni di stabilità atmosferica. Per quanto riguarda la pioggia, gli eventi con intensità superiore ad una certa intensità (5 mm), hanno un effetto sensibile sulla riduzione delle concentrazioni di PM. Un calcolo effettuato sui dati relativi agli anni 2001-2007 ha indicato una probabilità condizionata di riduzione della concentrazione rispetto al giorno precedente per PM 10 e PM 2,5 di circa 63 %. Per quanto riguarda il vento, con velocità superiore a 2,3 m/s; un calcolo effettuato sui dati relativi agli anni 2001-2007 ha indicato una probabilità condizionata di riduzione della concentrazione rispetto al giorno precedente per PM10 e PM2,5 di circa il 59 %. 10
Caratteristiche delle Stazioni ISS di Rilevamento degli Inquinanti Atmosferici sito influenzato dal traffico circa 25000 auto/gg distanza centro strada: 10 m distanza incroci più vicini: 100 m distanza dal centro cittadino: 1,5 2 km ovest inquinanti rilevati: PM 10, PM 2.5, PM 1, PUF, deposizioni(bulk), metalli, CO, NO 2, NO, NO X, O 3, (SO 2 eliminato), COV, IPA, PCDD/F SITO ISS (viale Regina Elena) SITO ORTO BOTANICO (Trastevere) sito di background urbano, all interno dell orto botanico di Roma distanza strada più vicina: circa 400 m
andamento CO (mg/m 3 ) e particolato ultrafine (pp/cm 3 ) Stazione ISS
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 1.60E+05 1.40E+05 1.20E+05 1.00E+05 8.00E+04 6.00E+04 4.00E+04 2.00E+04 0.00E+00 andamento orario particolato ultrafine (pp/cm 3 ) Stazione ISS jen 02 feb-02 dec 01 apr-01 may 01 nov-01 mar-02 apr-02 year june 01 may 02 june 02 oct 01 july 01 sept 01 aug 01 pp/cm 3
70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 andamento orario particolato ultrafine (pp/cm 3 ) Stazione ISS e Stazione Orto Botanico 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 ora iss orto Concentrazione numero particelle cm -3
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 SERIE STORICA MEDIE MOBILI Pm 2,5 - Pm 10 - numero particelle/cm3 PRESSO STAZIONE RILEVAMENTO ISS ROMA 2002-2010 100000 95000 90000 85000 80000 75000 70000 65000 60000 55000 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 09/04/2002 23/06/2002 06/09/2002 20/11/2002 03/02/2003 19/04/2003 03/07/2003 16/09/2003 30/11/2003 13/02/2004 28/04/2004 12/07/2004 25/09/2004 09/12/2004 22/02/2005 08/05/2005 22/07/2005 05/10/2005 19/12/2005 04/03/2006 18/05/2006 01/08/2006 15/10/2006 29/12/2006 14/03/2007 28/05/2007 11/08/2007 25/10/2007 08/01/2008 23/03/2008 06/06/2008 20/08/2008 03/11/2008 17/01/2009 02/04/2009 16/06/2009 30/08/2009 13/11/2009 27/01/2010 12/04/2010 PM2.5 PM10 numero particelle
anno media annuale µg/m 3 copertura mediana µg/m 3 Andamento delle concentrazioni di PM nella postazione ISS di viale Regina Margherita * Valori relativi ai primi 4 mesi del 2010 PM1 PM2,5 PM10 2005 2006 2008 2009 2010 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 16,9 18,5 15,1 18,9 17,3* 21,6 26,1 24,8 23,8 20,1 20,7 24,6 22,9 18,0 19,8* 37,8 40,4 39,7 38,8 36,9 41,2 38,7 37,3 32,1 34,9* 41,37 72,33 66,03 33,42 20,82* 72,88 98,90 100,00 100,27 100,00 100,00 100,00 100,27 15,34 22,19* 72,88 100,00 100,00 99,73 100,00 100,00 100,00 100,27 38,36 22,19* 15,7 16,8 12,9 17,0 14,9* 20,0 23,4 22,1 20,9 18,2 18,1 21,8 20,2 16,9 17,7* 36,1 36,6 37,2 34,7 34,5 37,7 35,7 35,5 30,8 33,5*
Gli inquinanti dell'aria hanno un effetto sulla salute della popolazione esposta; dal Rapporto CNEIA (Commissione Nazionale per l Emergenza Inquinamento Atmosferico) del Ministero dell'ambiente: Negli ultimi anni si sono accumulate evidenze che indicano negli anziani, nei soggetti malati, e in generale nelle classi socioeconomiche svantaggiate i gruppi a più alta vulnerabilità agli effetti dell inquinamento atmosferico. "Numerose evidenze scientifiche hanno permesso di individuare negli stili di vita, nell'esposizione professionale e nell'esposizione ambientale i principali fattori di rischio favorenti l'insorgenza di molte malattie neoplastiche. La quota maggiore della mortalità generale per malattie croniche cardiovascolari, è però attribuita ad alcuni specifici fattori legati agli stili di vita (quali ad esempio il fumo di tabacco)". Lo stesso rapporto riporta inoltre che in genere per l'insorgenza di una malattia non esiste un unico fattore di rischio ma spesso è necessaria l'insorgenza di più fattori. Quale esempio riporta il caso delle malattie cardiovascolari per le quali i principali fattori sono: "il fumo di sigaretta, il diabete, l'obesità, l'ipertensione, l'elevata colesterolemia e la scarsa attività fisica; altri fattori, di secondo ordine, sono: l'inquinamento atmosferico, la familiarità, l'età e il sesso. Quando in un individuo alcuni di tali fattori sono presenti contemporaneamente, la loro combinazione aumenta notevolmente la probabilità di insorgenza di malattia". 17
L'esposizione ad inquinanti dell'aria, è legata molto agli stili di vita delle popolazioni e risulta importantissima l esposizione indoor ovvero in ambienti di vita e quella dell ambiente di lavoro (ad esempio, fumo attivo e passivo, sistemi di riscaldamento e cottura, utilizzo di fiamme, ecc.) (CNEIA); infatti: L elevata mobilità di gran parte della popolazione ed il numero di ore passate in ambiente indoor (abitazioni, luoghi di lavoro, negozi, ritrovi, ec.) rendono comunque complessa una stima accurata dell esposizione effettiva, con la sola misura degli inquinanti presenti all esterno. indicatore di esposizione media: livello medio determinato sulla base di misurazioni in siti di fondo urbano E utilizzato per calcolare l obiettivo nazionale di riduzione dell esposizione. sito di fondo urbano: sito all interno delle zone urbane dove i livelli sono rappresentativi dell esposizione della popolazione urbana generale 18
Journal della Air&Waste Management Association (Vol. 59 April 2009 Pag. 392) Association between Personal, Indoor and Residential Outdoor Pollutant Concentrations: Implications for Exposure Assessment to size-fractionated Particulate Matter. riporta: I rischi sanitari associati con la esposizione al PM possono essere confusi a causa della presenza di co-inquinanti gassosi. Così, i risultati dei modelli derivanti da studi epidemiologici di serie temporali, che comprendono concentrazioni sia di inquinanti gassosi che di PM dovrebbero essere interpretati con cautela. E quindi necessaria una migliore comprensione delle relazioni fra la composizione dimensionale del PM indoor, outdoor e personale, i componenti delle particelle e i co-inquinanti gassosi sia di origine indoor che outdoor, per valutare i rischi sanitari associati alle esposizioni al PM. 19
curva oraria dei luoghi frequentati 1.0 1-5 anni 1.0 6-10 anni 1.0 l esposizione inalatoria è legata a vari fattori 11-18 anni casa altro chiuso aperto Maschi Femmine frequenza frequenza 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 ore giorno 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 frequenza frequenza 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 ore giorno 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 frequenza frequenza 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 ore giorno 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 µg/m 3 Curva oraria inquinante PM 10 32 30 28 26 24 22 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 ore giorno 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 ore giorno 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 ore giorno Distribuzione 2 del rateo inalatorio (m 3 /giorno/kg pc ) m 3 /giorno/kg pc 1 0.1 1-5 F 1-5 M 6-10 F 6-10 M 11-18 F 11-18 M 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 ore giorno Peso percentuale dei luoghi all esposizione totale gruppo (anni) sesso casa(%) chiuso( %) aperto( %) 1-5 F 49 16 35 1-5 M 56 16 28 6-10 F 48 21 31 6-10 M 44 18 38 11-18 F 41 23 36 11-18 M 35 16 48
Ricostruzione degli scenari di esposizione: indagini di popolazione
L effetto positivo della diminuzione delle emissioni si riflette sui valori che si vengono a realizzare a livello del suolo (immissioni). La massa di aeriforme che viene a trovarsi nell'atmosfera subisce effetti di diluizioni, reazioni chimiche e chimicofisiche, mutamenti fisici, estremamente complesse che dipendono da vari fattori (clima, orografia, situazione meteorologica, insolazione, ecc.). La distribuzione sul territorio delle emissioni non è omogenea ma risente di fattori legati alla temperatura, alla altezza, alla meteorologia, alla orografia, ecc. Le variazioni dei valori di emissione ed immissione possono risentire anche di altri fattori quali crisi economiche (che, in generale, fanno diminuire i consumi e la produzione). 22
% di PM 10 PM 2,5 PM 1 nelle emissioni di polveri da sorgenti industriali TIPOLOGIA di IMPIANTO Emissione di PM 10 % Emissione di PM 2,5 % Emissione di PM 1 % Centrali termoelettriche 88,4 97,0 65,7 75,5 25,5 52,0 a carbone Centrali termoelettriche 87,1 98,0 64,7 88,9 49,1 76,5 a olio combustibile Impianti di combustione a legna 80,2-100 31,4 99,5 13,8 95,6 Cementifici 89,9-100 49,2 50,1 24,5 52,6 Unità di combustione di piccola scala a carbone (senza abbattimento) 90,5 95,9 77,0 85,6 63,1 76,6 Unità di combustione di piccola scala a legna (senza abbattimento) 71,3-99,7 43,7 98,4 39,0 94,1 Ripreso da: C. Ehrlich et al. PM10, PM2,5 and PM1,0 Emissions from industrial plants Results from measuraments programmes in Germany. Atmospheric Environment 41 (2007) 6236-6254.
News http://www.areeurbane.apat.it/site/_files/rapporto2007/tabelle_aree_urb2007.pdf Presentazione del IV Rapporto APAT - Qualità dell ambiente urbano, Edizione 2007 Roma, 11 marzo 2008.
considerazioni L attenzione della comunità scientifica si è indirizzata anche sulle frazioni granulometriche ultrafini e sulle singole componenti del PM, questo sia per individuare il peso delle varie sorgenti, sia per meglio valutare possibili scenari di esposizione e probabilità di incidenza su patologie. Purtroppo i dati che attualmente si rilevano sul territorio nazionale, ed in particolare nelle aree urbane, pongono seri dubbi sulla possibilità di raggiungere nel breve/medio termine, per il PM 10 e PM 2,5 i valori indicati nelle linee guida della OMS e il valore per il PM 2,5 indicato dalla Direttiva 2008/50/CE.