Inquinanti monitorati

Caratteristiche chimico fisiche
Il materiale particolato presente nell'aria è costituito da una miscela di particelle solide e liquide, che possono rimanere sospese in aria anche per lunghi periodi. Hanno dimensioni comprese tra 0,005 µm e 50-150µm (lo spessore di un capello umano è circa 100 µm), e una composizione costituita da una miscela di elementi quali: carbonio, piombo, nichel, nitrati, solfati, composti organici, frammenti di suolo, ecc. L'insieme delle particelle sospese in atmosfera è definito come PTS (polveri totali sospese) o PM (materiale particolato). Le polveri totali vengono generalmente distinte in due classi dimensionali corrispondenti alla capacità di penetrazione nelle vie respiratorie da cui dipende l'intensità degli effetti nocivi. Le polveri che penetrano nel tratto superiore delle vie aeree o tratto extratoracico (cavità nasali, faringe e laringe), polveri dette inalabili o toraciche, hanno un diametro inferiore a 10µm (PM10). Quelle invece che possono giungere fino alle parti inferiori dell'apparato respiratorio o tratto tracheobronchiale (trachea, bronchi, bronchioli e alveoli polmonari), le cosiddette polveri respirabili, hanno un diametro inferiore a 2,5µm (PM2,5).

Origine
Le particelle solide sono originate sia per emissione diretta (particelle primarie) che per reazione nell'atmosfera di composti chimici, quali ossidi di azoto e zolfo, ammoniaca e composti organici (particelle secondarie). Le sorgenti del particolato possono essere antropiche e naturali. Le fonti antropiche sono riconducibili principalmente ai processi di combustione quali: emissioni da traffico veicolare, utilizzo di combustibili (carbone, oli, legno, rifiuti, rifiuti agricoli), emissioni industriali (cementifici, fonderie, miniere). Le fonti naturali invece sono sostanzialmente: aerosol marino, suolo risollevato e trasportato dal vento, aerosol biogenico, incendi boschivi, emissioni vulcaniche, ecc. Le cause principali delle alte concentrazioni di polveri in ambito cittadino sono dovute in gran parte alla crescente intensità di traffico veicolare, e in particolare alle emissioni dei motori diesel e dei ciclomotori. Una percentuale minore è legata all'usura degli pneumatici e dei corpi frenanti delle auto. Un ulteriore elemento che contribuisce alle alte concentrazioni di polveri è connesso anche al risollevamento delle frazioni depositate, per cause naturali o legate allo stesso traffico. Il particolato è oggetto di una sempre più approfondita azione di monitoraggio e controllo.
Effetti sull'uomo e sull'ambiente
Gli effetti sanitari delle PM10 possono essere sia a breve termine che a lungo termine. Le polveri penetrano nelle vie respiratorie giungendo, quando il loro diametro lo permette, direttamente agli alveoli polmonari. Le particelle di dimensioni maggiori provocano effetti di irritazione e infiammazione del tratto superiore delle vie aeree, quelle invece di dimensioni minori (inferiori a 5-6 micron) possono provocare e aggravare malattie respiratorie e indurre formazioni neoplastiche. Anche recenti studi epidemiologici (ad esempio il progetto MISA, una metanalisi degli studi italiani sugli effetti acuti dell'inquinamento atmosferico rilevati in otto città italiane nel periodo 1990-1999, e studi americani sugli effetti a lungo termine) hanno confermato l'esistenza di una correlazione tra presenza di polveri fini e patologie dell'apparato respiratorio e cardiovascolare.

Caratteristiche chimico fisiche
Il benzene (C6H6) è il più semplice dei composti organici aromatici. È un liquido incolore dal caratteristico odore aromatico pungente che diventa irritante a concentrazioni elevate. La soglia di concentrazione per la percezione olfattiva è di 5 mg/m3 (Air Quality Guidelines for Europe, WHO 1987). A temperatura ambiente volatilizza facilmente, è scarsamente solubile in acqua e miscibile invece con composti organici come alcool, cloroformio e tetracloruro di carbonio.

Origine
Il benzene è uno dei composti organici più utilizzati. Su scala industriale viene prodotto attraverso processi di raffinazione del petrolio e trova impiego principalmente nella chimica come materia prima per numerosi composti secondari, che a loro volta vengono utilizzati per produrre plastiche, resine, detergenti, pesticidi. È un costituente della benzina che, assieme ad altri idrocarburi aromatici (toluene, etilbenzene, xileni, ecc.), ne incrementa il potere antidetonante. In Italia la legge n. 413/1997 ha stabilito che il contenuto di benzene nelle benzine non deve superare l'1% in volume. Il benzene presente nell'aria deriva da processi evaporativi (emissioni industriali) e di combustione incompleta sia di natura antropica (veicoli a motore), che naturale (incendi). Tra queste, la maggiore fonte emissiva è costituita dai gas di scarico dei veicoli a motore, alimentati con benzina (principalmente auto e ciclomotori). Il benzene rilasciato dai veicoli deriva dalla frazione di carburante incombusto, da reazioni di trasformazione di altri idrocarburi e, in parte, anche dall'evaporazione che si verifica durante la preparazione, distribuzione e stoccaggio delle benzine, ivi comprese le fasi di marcia e sosta prolungata dei veicoli.
Effetti sull'uomo e sull'ambiente
L'esposizione cronica al benzene provoca tre tipi di effetti:
- danni ematologici (anemie, ecc.);
- danni genetici (alterazioni geniche e cromosomiche);
- effetto oncogeno.
Per quanto riguarda l'effetto oncogeno, il benzene è stato classificato dalla IARC (International Agency for Research on Cancer) tra i cancerogeni certi (gruppo 1). Studi epidemiologici hanno dimostrato chiaramente l'associazione tra esposizione al benzene e patologie di tipo leucemico, nonché l'interazione tra i prodotti metabolici del benzene e il DNA, con effetti mutageni e teratogeni. Gli organismi scientifici nazionali e internazionali ritengono che sia opportuno essere cautelativi e considerare un esistente rischio, anche se piccolo, per bassi livelli di esposizione. Viene accettato quindi il "modello lineare senza soglia", cioè un modello che associa l'incremento lineare degli effetti all'aumentare della concentrazione (A. Seniori Costantini - CSPO Firenze, 2001).
L'esposizione al benzene avviene principalmente attraverso l'inalazione diretta, favorita dalla alta volatilità del benzene, anche se non sono da sottovalutare altre modalità di assunzione come l'alimentazione e l'assunzione di liquidi.
Nella figura si mostrano i risultati di uno studio realizzato negli USA nel 1998 dove vengono evidenziati i rapporti percentuali tra sorgenti di esposizione e sorgente di emissione di benzene. La sorgente di emissione prevalente (traffico) contribuisce solo in parte all'esposizione, che invece sembra essere sostanzialmente legato al fumo di sigaretta e alle attività individuali, soprattutto quelle condotte in ambito domestico.

Prevenzione e prospettive
Le emissioni di benzene sono correlate principalmente alla percentuale di composti aromatici presenti nelle benzine. Il Concawe (Conservation of clean air and water in Europe - l'associazione delle compagnie petrolifere Europee per l'ambiente la salute e la sicurezza nella produzione e distribuzione) ha esaminato a lungo il problema, analizzando tutti gli studi esistenti in materia e determinando, infine, una formula di correlazione che stabilisce un rapporto di 16 a 1 (composti aromatici/benzene), nel senso che la riduzione di 16 punti percentuali degli aromatici nelle benzine contribuisce alla riduzione di benzene allo scarico in misura analoga all'abbattimento di un punto percentuale di benzene nei carburanti. Tale correlazione è stata adottata dalla Commissione U.E. nell'ambito del programma Auto-Oil.
Per contenere le emissioni di benzene possono essere adottate misure preventive sia durante i processi industriali di raffinazione dei combustibili liquidi che nelle tecnologie di contenimento delle stesse allo scarico dei veicoli automobilistici. Nella fase di raffinazione del petrolio le opzioni possibili sono:
- riduzione dei precursori;
- saturazione del benzene con l'idrogeno;
- estrazione del benzene a valle del processo di reforming.
Per quanto riguarda la riduzione dei precursori, questo intervento viene realizzato selezionando i greggi di lavorazione o variando l'intervallo di distillazione delle frazioni da raffinare. La saturazione del benzene con l'idrogeno comporta però un notevole aumento del fabbisogno di idrogeno, per cui occorrerebbe dotare le raffinerie di impianti per la produzione autonoma, con impatti ambientali non trascurabili. Infine l'estrazione del benzene è possibile in uscita dal processo di reforming catalitico.
L'altro tipo di contenimento delle emissioni di benzene deve essere fatto nell'ottica di riduzione delle emissioni allo scarico. Già con l'utilizzo della marmitta catalitica impiegata sulle auto si ha un abbattimento del 90% delle emissioni di benzene. Studi della Stazione Sperimentale Combustibili di Milano e del CNR Istituto Motori di Napoli hanno dimostrato che l'uso di benzine con piombo e senza piombo su vetture non catalizzate non comporta sostanziali differenze in termini di emissioni, escluso il piombo. Il problema italiano è che il parco auto in media è piuttosto vecchio; si calcola, infatti, che il 10% delle automobili più vecchie ed inquinanti generi il 50% di tutte le emissioni veicolari. Altro rilevante problema è la quantità e la concentrazione del traffico in alcuni assi stradali; uno studio della Stazione Sperimentale Combustibili ha dimostrato, infatti, che una vettura non catalizzata che procede in condizioni di scorrevolezza di traffico a velocità costante emette una quantità di inquinanti inferiore ad una vettura catalitica costretta a procedere con marce ridotte e con continue soste e partenze, come avviene regolarmente in molte città italiane. L'uso del post combustore catalitico sui ciclomotori, diversamente dal caso degli autoveicoli, non garantisce una elevata efficienza di abbattimento in quanto la carburazione non è regolata tramite la sonda lambda e il sistema di iniezione elettronica.

Caratteristiche chimico fisiche
Il monossido di carbonio è un gas incolore ed inodore che si forma dalla combustione incompleta degli idrocarburi presenti in carburanti e combustibili

Origine
La principale sorgente di CO è rappresentate dai gas di scarico dei veicoli, soprattutto funzionanti a bassi regimi, come nelle situazioni di traffico intenso e rallentato. Altre sorgenti sono gli impianti di riscaldamento e alcuni processi industriali, come la produzione di acciaio, di ghisa e la raffinazione del petrolio

Effetti sull'uomo e sull'ambiente
La sua tossicità è dovuta al fatto che, legandosi all'emoglobina al posto dell'ossigeno, impedisce una buona ossigenazione del sangue, con conseguenze dannose sul sistema nervoso e cardiovascolare.

Caratteristiche chimico fisiche
È un gas fortemente ossidante che si forma nella bassa atmosfera per reazioni fotochimiche attivate dalla luce solare, che danno origine allo smog fotochimico. È un gas dall'odore caratteristico, le cui molecole sono formate da tre atomi di ossigeno. Presente negli strati alti dell'atmosfera, si forma da molecole di ossigeno (O2) in prossimità di scariche elettriche, scintille, fulmini.

Origine
La presenza di ozono negli strati alti dell'atmosfera (stratosfera) è di origine naturale e costituisce una fondamentale azione protettiva dalle radiazioni ultraviolette prodotte dal sole.
La formazione di elevate concentrazioni di ozono a quote inferiori, al di sotto dei 10-15 km di altezza (troposfera), è un fenomeno prettamente estivo, legato all'interazione tra radiazione solare e sostanze chimiche (idrocarburi e biossido di azoto) dette "precursori", che a temperature elevate (temperature estive) attivano e alimentano le reazioni fotochimiche producendo ozono, radicali liberi, perossidi e altre sostanze organiche, fortemente ossidanti (es: perossiacetilnitrati, ecc.). L'ozono presente negli strati bassi dell'atmosfera (troposfera) non è quindi prodotto direttamente dall'uomo, ma è una sostanza inquinante di origine secondaria.
Il problema dell'ozono ha notevole rilevanza in ambiente urbano e periurbano, dove si possono verificare episodi acuti di inquinamento.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente
L'ozono è un gas incolore irritante per le mucose (occhi, apparato respiratorio, ecc.). A causa della sua alta tossicità può causare effetti dannosi sia all'ecosistema che al patrimonio storico-artistico. La capacità di spostarsi con le masse d'aria anche a diversi chilometri dalla fonte, comporta la presenza di concentrazione elevate a grandi distanze determinando il rischio di esposizioni significative in gruppi di popolazione relativamente distanti dalle fonti principali di inquinanti e danneggiando la componente vegetale dell'ecosistema e le attività agricole.
I fenomeni di irritazione sull'uomo variano in funzione dei livelli di concentrazione e del tempo di esposizione e sono a carico delle mucose di occhi, naso, gola e apparato respiratorio. I soggetti più sensibili appartengono a quelle categorie che hanno una ridotta capacità respiratoria (anziani, persone affette da malattie respiratorie) o che hanno una respirazione più veloce perché svolgono attività fisica all'aperto o perché hanno caratteristiche fisiologiche speciali (bambini). Il comportamento da tenere in questi casi è quello di ridurre la permanenza all'aperto nelle ore centrali del giorno (tra le 12.00 e le 19.00) e seguire una corretta alimentazione.

Caratteristiche chimico fisiche
il biossido di zolfo è un gas incolore, dall'odore pungente e irritante

Origine
Il biossido di zolfo si forma nel processo di combustione per ossidazione dello zolfo presente nei combustibili solidi e liquidi (carbone, olio combustibile, gasolio). Le fonti di emissione principali sono legate alla produzione di energia, agli impianti termici, ai processi industriali e al traffico. La SO2 è il principale responsabile delle "piogge acide", in quanto tende a trasformarsi in anidride solforica e, in presenza di umidità, in acido solforico. In particolari condizioni meteorologiche e in presenza di quote di emissioni elevate, può diffondersi nell'atmosfera ed interessare territori situati anche a grandi distanze

Effetti sull'uomo e sull'ambiente
È un gas irritante per gli occhi e per il tratto superiore delle vie respiratorie, a basse concentrazioni, mentre a concentrazioni superiori può dar luogo a irritazioni delle mucose nasali, bronchiti e malattie polmonari.

Caratteristiche chimico fisiche
Il biossido di azoto è un gas di colore rosso bruno, di odore pungente e altamente tossico

Origine
Il biossido di azoto si forma in massima parte in atmosfera per ossidazione del monossido (NO) inquinante principale che si forma nei processi di combustione. Le emissioni da fonti antropiche derivano sia da processi di combustione (centrali termoelettriche, riscaldamento, traffico), che da processi produttivi senza combustione (produzione di acido nitrico, fertilizzanti azotati, ecc.)

Effetti sull'uomo e sull'ambiente
È un gas irritante per l'apparato respiratorio e per gli occhi, causando bronchiti fino anche a edemi polmonari e decesso. Contribuisce alla formazione dello smog fotochimico, come precursore dell'ozono troposferico, e contribuisce, trasformandosi in acido nitrico, al fenomeno delle "piogge acide".

Caratteristiche chimico fisiche
È una classe di composti organici molto varia, costituita da sostanze che esposte all'aria passano rapidamente dallo stato liquido a quello gassoso. I principali sono: idrocarburi alifatici, aromatici (benzene, toluene, xileni ecc.), ossigenati (aldeidi, chetoni, ecc.), ecc. La loro concentrazione in atmosfera nelle aree urbane è direttamente correlabile al traffico veicolare. E', tuttavia, un indicatore "grezzo", che può dare maggiori informazioni operando una sua speciazione, identificando i vari componenti chimici che lo costituiscono. Assieme agli ossidi di azoto, costituiscono i "precursori" dell'ozono troposferico.

Origine
Tali composti derivano da fenomeni di evaporazione delle benzine (vani motore e serbatoi), dai gas di scarico veicolari (per combustione incompleta dei carburanti) e, in particolari zone industriali, dallo stoccaggio e movimentazione di prodotti petroliferi.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente
Gli effetti sulla salute umana sono molto differenziati in funzione del tipo di composto.

Caratteristiche chimico fisiche
Gli IPA sono idrocarburi con struttura ad anelli aromatici condensati. Sono sostanze solide a temperatura ambiente, degradabili in presenza di radiazione ultravioletta. Il composto più studiato e rilevato è il BaP che ha una struttura con cinque anelli condensati.

Origine
Sono contenuti nel carbone e nei prodotti petroliferi (particolarmente nel gasolio e negli oli combustibili). Si formano durante le combustioni incomplete. Le principali sorgenti sono individuabili nelle emissioni da motori diesel, da motori a benzina, da centrali termiche alimentate con combustibili solidi e liquidi pesanti e in alcune attività industriali (cokerie, produzione e lavorazione grafite, trattamento del carbon fossile).

Effetti sull'uomo e sull'ambiente
Lo IARC (International Agency for Research on Cancer) ha inserito il BaP e altri IPA con 4-6 anelli condensati nelle classi 2A o 2B (possibili o probabili cancerogeni per l'uomo) per gli effetti dimostrati "in vitro". Pericolosità ancora più elevata è stata dimostrata da nitro e ossigeno derivati degli IPA, anch'essi generati nelle combustioni incomplete.

Caratteristiche chimico fisiche
È un gas incolore dall'odore caratteristico di uova marce, per questo definito gas putrido. È idrosolubile ha caratteristiche debolmente acide e riducenti. Il composto è caratterizzato da una soglia olfattiva decisamente bassa; in letteratura si trovano numerosi valori definiti soglia olfattiva: da 0.7µg/mc a 14 µg/mc ("Analisi e controllo degli odori" D. Bertoni, P. Mazzali, A. Vignali - Ed. Pitagora, Bologna 1993); taluni soggetti sono in grado di percepire l'odore già a 0.2 µg/mc (soglia olfattiva OMS da "Air quality guidelines WHO", anno 1999), in corrispondenza di 7 µg/mc la quasi totalità dei soggetti esposti distingue l'odore caratteristico. Tale valore non è consolidato, per cui potrà variare nel tempo.

Origine
Naturale: è presente nelle emissioni delle zone vulcaniche e geotermiche, è prodotto dalla degradazione batterica di proteine animali e vegetali. Antropica: è un coprodotto indesiderato nei processi di produzione di carbon coke, di cellulosa con metodo Kraft, di raffinazione del petrolio, di rifinitura di oli grezzi, di concia delle pelli (calcinaio e pickel), di fertilizzanti, di coloranti e pigmenti, di trattamento delle acque di scarico e di altri procedimenti industriali.

Effetti sull'uomo e sull'ambiente
È una sostanza estremamente tossica poichè è irritante e asfissiante. L'azione irritante, che si esplica a concentrazioni superiori ai 15.000 µg/mc ha come bersaglio le mucose, soprattutto gli occhi; a concentrazioni di 715.000 µg/mc, per inalazione, può causare la morte anche in 5 minuti (WHO 1981, Canadian Centre for Occupational Health and Safety 2001).
L'inquinamento delle acque con idrogeno solforato provoca la moria di pesci; l'effetto sulle piante non è acuto, ma cronico per la sottrazione di microelementi essenziali per il funzionamento dei sistemi enzimatici.
Nei confronti dei materiali mostra una discreta aggressività per i metalli, provocandone un rapido deterioramento.