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1. Introduzione
Negli ultimi vent’anni il particolato è diventato l’inquinante oggetto di maggior attenzione, ed è
tenuto costantemente sottocontrollo dalla rete delle centraline che esegue il monitoraggio
dell’inquinamento atmosferico. Molti studi si sono concentrati sull’inquinamento da particolato
(particulate matter o PM) volti a capirne struttura, composizione, origine, tossicità e conseguenze
sulla salute umana, in quanto rappresenta un importante problema di sanità pubblica in tutto il
mondo. Gli effetti sulla salute umana sono stati ampiamente studiati ed è stata dimostrata una
correlazione fra aumento della concentrazione in atmosfera e incremento delle patologie polmonari
e cardiovascolari, dei ricoveri ospedalieri e della mortalità, anche se i meccanismi con i quali il
particolato inficia la salute non sono ancora oggi del tutto chiari. Per questa ragione è uno degli
inquinanti piø monitorati al mondo. I dati riguardano principalmente il PM10 ma l’attenzione dei
ricercatori si sta spostando sulle granulometrie piø fini che, oltre a possedere una maggiore capacità
di penetrazione nelle vie respiratorie, sono caratterizzate da superfici specifiche piø elevate che
conferiscono loro la capacità di adsorbire composti chimici tossici quali IPA (idrocarburi policiclici
aromatici) e metalli pesanti presenti in atmosfera. Sono oggi oggetto di studio le relazioni dose-
effetto, il ruolo delle fonti antropiche e le metodologie di misura idonee e standardizzabili al fine
della formulazione degli standard.
Figura 1 – Inquinamento atmosferico sulla Pianura Padana. Foto da satellite (2003).
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2.2 Presenza in atmosfera di particolato fine ed ultrafine nelle aree urbane
Le misure di particolato in aria ambiente sono riferite di norma alla concentrazione in massa in
quanto si tratta dell’indicatore utilizzato dalla legislazione europea per la definizione dei valori
limite di qualità dell’aria. Negli ultimi anni è però fortemente cresciuto a livello scientifico
l’interesse per la misura della concentrazione numerica. Una serie di recenti studi ha infatti
evidenziato che anche tale parametro può avere rilevanza in termini di impatto sulla salute, tanto
che il Regolamento CE 715/2007 ha previsto che venga definito uno standard emissivo per i veicoli
in termini di numero di particelle entro l’entrata in vigore della norma Euro VI.
Negli ultimi anni un numero crescente di studi ha riportato valori di concentrazione di polveri
ultrafini espressi come numero di particelle; nella maggior parte dei casi, nei quali è stata riportata
la distribuzione della dimensione delle polveri, è stato rilevato che le polveri ultrafini
rappresentavano la parte piø cospicua in termini di concentrazione numerica. In un’indagine
europea condotta ad Erfurt, in Germania, il numero di particelle è risultato costituito per il 73%
dalla componente ultrafine, nonostante le stesse contribuissero solo all’1% della concentrazione in
massa.
Tipiche presenze di particelle ultrafini in aree caratterizzate sono le seguenti: 10-10
3
particelle cm
-3
in aree rurali e marine, 10
4
particelle cm
-3
in aree urbane e 10
6
particelle cm
-3
ai bordi delle strade
trafficate (Lighty, 2000).
Figura 5 – Presenza di particolato ultrafine in aree caratterizzate.
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Figura 6 – Numero di particelle ultrafini in aree lombarde urbane.
Nello studio ULTRA (De Hartog et al, 2001) i livelli di concentrazione numerica di polveri
ultrafini sono risultati compresi tra i 17309 per cm
3
ad Amsterdam ed i 21228 per cm
3
ad Erfurt.
Altri studi riportano valori di fondo compresi tra 10000 e 50000 per cm
3
con valori di picco, nelle
ore in cui il traffico veicolare è piø elevato, fino a 400000 per cm
3
(Oberdoster et al., 2001). Recenti
indagini eseguite in Australia hanno fatto rilevare livelli di concentrazione numerica media di
polveri ultrafini per cm
3
oscillanti tra 0.8 10
3
e 5 10
4
, con concentrazioni di punta sino a 1.8 10
5
.
Per quanto riguarda l’Italia, in un sito di fondo urbano ubicato nella città di Milano si è determinato
un valore medio annuale di circa 10
8
particelle/m
3
nel periodo 2003–2006, con riferimento
all’intervallo dimensionale 0,3-30 null m (Beccaceci et al. 2007). Nel caso di un sito urbano da traffico
della città di Roma è stato invece determinato un valore medio di 4,6·10
10
particelle/m
3
, nel periodo
aprile 2001– marzo 2002, e di 3,1·10
10
particelle/m
3
nel corso dell’anno 2006 (Marconi et al. 2007);
questi ultimi dati sono quasi due ordini di grandezza superiori a quelli determinati a Milano, in
quanto sono relativi a particelle con diametro aerodinamico superiore a 0.01 null m.
Attualmente, tranne che per la città di Roma, in Italia non sono disponibili serie temporali di
significativa durata. Nella stazione di rilevamento romana dell’Istituto Superiore di Sanità sono
state infatti misurate le concentrazioni di polveri fini (PM10 e PM2.5) e ultrafini fin dal 2001
(Figura 7). BenchØ nel corso del periodo di monitoraggio sia stata osservata una continua
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diminuzione della concentrazione numerica di particelle ultrafini, i valori assoluti restano ancora
elevati se confrontati con quelli riscontrati in altre città del nord Europa e in considerazione dei
potenziali effetti sanitari negativi associati alle particelle ultrafini. L’andamento delle
concentrazioni medie di PM10 e PM2.5 nel corso degli anni 2000 è rimasto invece relativamente
stabile, malgrado la diminuzione delle emissioni primarie e di precursori del particolato atmosferico
registrata dalle stime modellistiche. D’altro canto, questa situazione è risultata comune a molte delle
maggiori città europee, come è stato evidenziato anche dall’Agenzia Europea per l’Ambiente.
Figura 7 – Concentrazioni di polveri fini (PM10 e PM2,5) e ultrafini presso la stazione di
rilevamento dell’ISS (Roma, 2002-08).
A partire da Aprile 2001, accanto alla determinazione della concentrazione di massa del PM10 e del
PM2.5 è iniziato il monitoraggio in continuo del numero di particelle nell'ambito del progetto
“Health Effects of Air Pollution on Susceptible Subpopulations-Traditional Air Pollutants, Ultrafine
Particles and Myocardial Infarction: Data Base and Health Assessment (HEAPSS)”, finanziato
dall’UE che aveva come obiettivo la raccolta di dati sulla concentrazione del numero di particelle
ultrafini nell’aria di diverse città europee utilizzando un protocollo comune di analisi. I risultati
ottenuti mostrano come questo parametro, dominato dalle particelle inferiori a 0,1 m m, sia correlato
con l’intensità dei flussi di traffico (come evidenziato anche nell’articolo di Pohjola et al., Figura 8)
e con la concentrazione di CO e di NO
x
, con livelli significativamente piø elevati durante la
stagione fredda, che possono raggiungere concentrazioni sulle 24 ore superiori a 10
5
particelle/cm
3
.
16
Durante l’arco della giornata si osserva un aumento delle concentrazioni durante le ore del mattino
e della sera, prevalentemente associato alle punte di traffico. Risultati analoghi sono stati ottenuti in
studi americani (Hudda et al., 2010 e Singh et al., 2006) in cui si sono analizzate le concentrazioni
numeriche di particolato nell’area della California (Figura 9 e Figura 10).
Figura 8 – Concentrazione numerica di particolato in funzione del flusso di traffico
(Pohjola et al., Helsinki, 2007).
Figura 9 – Confronto fra concentrazioni numeriche registrate in diversi mesi dell’anno in un
sito della California, 2008-2009. Nel riquadro in alto è riportato un grafico con la direzione
del vento (Hudda et al., 2010).
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Figura 10 – Andamento giornaliero delle concentrazioni numeriche di classi aggregate di
particolato, NO
x
e O
3
in diversi siti della California e diversi periodi dell’anno. I siti
presentano differenti caratteristiche: USC, sito urbano localizzato in centro a Los Angeles,
Riverside si trova all’interno di un campus universitario, Long Beach è un sito di traffico e
Mira Loma si trova in prossimità di una strada utilizzata in prevalenza da mezzi pesanti
diesel (Singh et al., 2006).
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2.3 Origine del particolato atmosferico
Come già precedentemente detto, il particolato può essere suddiviso anche in base ai processi che lo
hanno generato; grazie a questa seconda metodologia il particolato atmosferico è suddiviso in
particolato primario e secondario.
Il particolato primario è costituito da particelle, sia fini che grossolane, originatesi direttamente da
processi meccanici di erosione, dilavamento e rottura di particelle piø grandi, da processi di
evaporazione dello spray marino in prossimità delle coste, da processi di combustione ed è emesso
in atmosfera direttamente nella sua forma finale da sorgenti identificabili. Esso sarà dunque molto
concentrato nell’aria immediatamente circostante il suo punto di emissione.
Al contrario, il particolato secondario è costituito dagli aerosol, contenenti quasi esclusivamente
particelle fini, dal diametro inferiore a 1 μm, che si generano dalla conversione dei gas in particelle
solide. Il particolato secondario, infatti, si forma grazie a processi di condensazione di sostanze a
bassa tensione di vapore, precedentemente formatesi attraverso evaporazione ad alte temperature, o
grazie a reazioni chimiche tra inquinanti primari allo stato gassoso presenti in atmosfera (Brasseur
et al, 1999).
La composizione del particolato dipende dall’area di provenienza e dalla tipologia di sorgente di
emissione (Facchini M., 2001).
Le sorgenti di PM sono riunite sotto due grandi categorie: le sorgenti naturali e quelle antropiche.
Sorgenti naturali sono ad esempio le particelle di roccia e di suolo erose, sollevate o risospese dal
vento, il materiale organico e le ceneri derivanti da incendi boschivi o da eruzioni vulcaniche, le
piante (pollini e residui vegetali), le spore, lo spray marino, i resti degli insetti ecc;
Sorgenti antropiche sono invece legate principalmente all’uso di combustibili fossili (produzione di
energia, riscaldamento domestico), alle emissioni degli autoveicoli, all’usura dei pneumatici, dei
freni e del manto stradale, a vari processi industriali (raffinerie, processi chimici, operazioni
minerarie, cementifici), allo smaltimento di rifiuti (inceneritori) ecc. Grandi quantità di polveri si
possono inoltre originare in seguito a varie attività agricole.
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