Come interpretare i dati ARPA su PM10 e PM2.5

I portali delle varie ARPA riportano la concentrazione delle polveri sottili (PM10) e del ben più pericoloso particolato ultrafine (PM2.5) sotto forma di media giornaliera relativa al giorno prima, espressa in microgrammi per metro cubo (μg/mc). Vi si può accedere rapidamente dal menù azzurro di questo sito, andando con il mouse su “Dati centraline” e selezionando l’ARPA della propria regione.

Come vengono raccolti i dati sul particolato

I dati del PM10 e del PM2.5 sono ottenuti da alcune centraline dell’ARPA ancora mediante campionatori manuali con il metodo gravimetrico, a differenza dei gas inquinanti, che vengono misurati mediante analizzatori automatici (ma anche in questo caso i dati rilasciati al pubblico sono quasi sempre medie del giorno prima, a differenza di quanto avviene nella quasi totalità dei Paesi europei e non).

Rispetto alla misurazione con strumentazione automatica, la metodologia manuale gravimetrica richiede un tempo maggiore per la determinazione della concentrazione del particolato. Tale metodo prevede una fase preventiva di pesata del filtro, la fase di campionamento e una successiva fase di pesatura. Le operazioni di pesatura, inoltre, devono avvenire in condizioni di umidità e temperatura controllate.

Va detto, comunque, che oggi esistono in commercio campionatori gravimetrici sequenziali automatici, in grado di campionare il particolato su membrana filtrante per più giorni, secondo dimensioni diverse in base alle “teste” di prelievo scelte. (che hanno una particolare geometria definita in modo tale che sul filtroarrivino, e siano trattenute solo le particelle con diametro inferiore a 10 o a 2,5 μm.

In sostituzione al metodo gravimetrico, possono venire utilizzati metodi automatici dotati di certificati di equivalenza: attenuazione radiazione β (beta), a microbilancia, etc. E, naturalmente, esistono anche campionatori di particolato continui. Per non parlare dei misuratori low-cost di particolato, come ad esempio quelli laser, che forniscono misure real-time e sono ormai alla portata di tutti.

Ma, a prescindere dalla strumentazione usata, come vanno interpretati i dati sul PM10 e sul PM2.5 forniti dalle centraline delle ARPA o da qualsiasi altra strumentazione opportunamente calibrata? Quali sono le soglie critiche e le medie previste dalla legge alle quali occorre fare riferimento? E quali sono i rischi per la salute connessi alle diverse concentrazioni di polveri sottili e di particolato fine?

 

Medie e soglie critiche previste dalla legge

Il parametro di valutazione del PM10 è la media giornaliera. Il valore limite giornaliero previsto dalla legge italiana è di 50 μg/mc di aria, e non può essere superato per più di 35 volte nell’anno solare (D.Lgs. 155/2010), pertanto è importante contare i giorni di sforamento dall’inizio dell’anno. Diversamente, lo stesso decreto definisce come valore limite sulla media annua il valore di 40 μg/mc.

Dunque, in pratica le unità di misura delle polveri sottili (PM10) sono μg/mc per il limite annuale e giorni di “sforamento” per il limite giornaliero. Lo scopo della media annua è quello di valutare l’esposizione media della popolazione al PM10, mentre lo scopo di contare i superamenti giornalieri è quello di valutare l’esposizione a picchi di concentrazione sul breve periodo.

Gli assai rari sforamenti della soglia di legge italiana del PM10, nel dicembre 2017, rilevati dalla centralina ARPA di Termoli 1. (fonte: ARPA Umbria)

Il parametro di valutazione del PM2.5, invece, è la media annua: ll valore limite della media annua di PM2.5 previsto dalla legge italiana è di 25 μg/mc (è in vigore dal 1° gennaio 2015). Il medesimo decreto (D.Lgs. 155/2010) stabilisce che, per le zone in cui i livelli di inquinanti presenti nell’aria ambiente superano un valore limite o un valore-obiettivo, le regioni devono provvedere a predisporre piani per la qualità dell’aria, al fine di conseguire il relativo valore limite o valore-obiettivo predefinito.

Come si può notare, per il particolato PM2.5 non sono al momento vigenti limiti basati su medie temporali ristrette, a differenza di quanto accade per il PM10, nonostante sia proprio il PM2.5 il più pericoloso. E ciò sia nelle norme di riferimento secondo il D.Lgs. 155/2010 (allegato XI, paragrafo 1 e allegato XIV, paragrafi 3 e 4) sia secondo la Direttiva 2008/50/CE (Allegato XIV, lettere C, D, E).

I limiti di legge italiani (in accoglimento delle Direttiva europea) in vigore su PM10 e PM2.5.

In molte zone del Nord Italia – ed in particolare nelle regioni della Pianura Padana – a causa della somma degli effetti generati dalle diverse sorgenti di emissione in atmosfera e dalle condizioni atmosferiche di elevata stabilità e scarsa circolazione dei venti, si rilevano superamenti ripetuti del valore limite giornaliero per il PM10, soprattutto nel periodo invernale, con ulteriori pericoli per la salute.

Distribuzione spaziale dei giorni di superamento della soglia di 50 μg/mc del PM10 sul territorio lombardo nel 2015. (fonte: ARPA Lombardia)

Tali condizioni sono comuni a tutte le regioni del Bacino Padano – tra cui Veneto, Lombardia, Emilia Romagna e Piemonte – che nel giugno 2017 hanno siglato, insieme al Ministero dell’Ambiente, il “Nuovo Accordo di Bacino Padano”, che prevede una serie di impegni da parte delle Regioni finalizzati all’adozione di limitazioni e divieti, principalmente nel settore dei trasporti, della combustione di biomassa per il riscaldamento domestico e dell’agricoltura, onde contenere il numero di “sforamenti”.

L’accordo prevede anche l’applicazione di modalità comuni a tutto il bacino, per l’individuazione di situazioni di perdurante accumulo del PM10 e per l’informazione al pubblico, affidando alle ARPA regionali il compito di realizzare gli strumenti tecnici per l’individuazione di tali situazioni di accumulo.

A tale scopo, alcune ARPA hanno previsto un nuovo tipo di bollettino dedicato alle polveri sottili, per il periodo che va dal 15 ottobre al 15 aprile dell’anno successivo. Esso prevede due livelli di allerta: il livello di allerta 1 si attua con 4 giorni consecutivi di superamento del valore limite giornaliero del PM10, mentre il livello di allerta 2 si attua con 0 giorni consecutivi di superamento di tale limite Ma i “giorni consecutivi” NON sono dappertutto quelli che chiunque si aspetterebbe, e lo capirete fra poco!

Nel caso del Veneto, ad esempio, la valutazione del livello di raggiungimento dei livelli di allerta viene effettuata – ma soltanto nei giorni di lunedì e giovedì (no comment!) – in tutti i Comuni con più di 30.000 abitanti (e negli agglomerati di cui alla DGRV 2130/2012). Pertanto, per ogni area di applicazione dell’accordo, l’ARPA Veneto ha individuato una stazione di riferimento per la misurazione del PM10, dotata di strumentazione automatica e appartenente alla rete regionale di qualità dell’aria.

Si segnala, inoltre, che è disponibile una mappa interattiva di tutto il Bacino Padano che mostra i comuni aderenti all’Accordo di Bacino e il livello di allerta PM10 raggiunto. La mappa viene aggiornata il lunedì e giovedì attorno alle 12:30, al termine del popolamento con i dati inviati da tutte le Agenzie del Bacino Padano. Il lunedì e il giovedì, quando viene effettuata la valutazione per i giorni successivi, i comuni nella mappa vengono colorati in verde se il livello di allerta è 0, in arancione se il livello è 1, in rosso se il livello di allerta è 2. Il colore giallo indica che i comuni interessati  passeranno, dal giorno successivo, dal livello di allerta verde a quello arancione.

Mappa allerta PM10 nel Bacino Padano consultabile online. (fonte: Regione Lombardia)

 

Esistono soglie per gli effetti sulla salute?

Mentre il valore limite della media annua di PM2.5 previsto dalla normativa italiana (ed europea) è di 25 μg/mc, il valore limite di riferimento individuato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) – oltre il quale dovrebbe scattare un livello di allerta – è di soli 10 μg/mc. Anche l’Agenzia per la Protezione dell’Ambiente (EPA) statunitense ha fissato come limite del PM2.5 il valore di 15 μg/mc.

Ciò non deve stupire: recenti studi citati anche dal Ministero della Sanità indicano che ogni aumento di 10 μg/mc del PM2.5 risulta associato ad un incremento della mortalità per tumore del polmone del 14%. Inoltre, il particolato è un inquinante “a soglia zero”: non esiste una soglia al di sotto della quale si è al sicuro. Infine, le particelle di PM2.5 sono così leggere da poter rimanere in aria per giorni e giorni, e percorrere lunghe distanze, colpendo le comunità lontane da dove sono state create.

I limiti per il particolato (e altri inquinanti dell’aria) indicati dall’OMS a confronto con quelli previsti dalla legge italiana, in accoglimento della Direttiva europea.

Per quanto riguarda invece il PM10, mentre il valore limite della media annua previsto dalla normativa italiana (ed europea) è di 40 μg/mc, il valore limite di riferimento individuato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) – oltre il quale dovrebbe scattare un livello di allerta – è di soli 20 μg/mc. Anche questo non deve stupire: dalle ricerche scientifiche è emersa una relazione significativa fra PM10 e tumore al polmone, con un aumento del rischio pari al 22% per ogni aumento di 10 μg/mc.

Si nota quindi una discrepanza importante: le concentrazioni di polveri sottili (PM10) e di particolato fine (PM2.5) da non oltrepassare per legge in Italia sono di gran lunga superiori a quelle indicate dall’OMS – la principale autorità mondiale in tema di salute – nelle sue linee guida. Per il PM2.5, il limite annuale italiano è ben due volte e mezza quello consigliato dall’OMS, nonostante il gran numero di morti che questo inquinante determini in Europa, e neppure le recenti revisioni della legge l’hanno abbassato.

Come appare chiaro nella tabella qui sotto – tratta dall’ottimo libro di Pier Mannuccio Mannucci e Margherita Fronte, Cambiamo Aria! – la percentuale di popolazione urbana europea esposta a livelli di inquinamento che l’OMS giudica eccessivi è parecchio più elevata di quella esposta a concentrazioni superiori ai più blandi limiti italiani (ed europei). Ciò significa che, per avere benefici importanti, servirebbero interventi ben più decisi e restare nei limiti dell’OMS.

Percentuale di popolazione urbana esposta a concentrazioni di inquinanti superiori ai limiti italiani ed europei ed a quelli raccomandati dall’OMS. (da Mannucci e Fronte, 2017)

Per questa ragione, correttamente, la rete italiana indipendente “Che aria tira?” per la misurazione del PM2.5 e del PM10 evidenzia con il colore VERDE (dei pallini “intermittenti” sulla mappa delle centraline) il primo livello di inquinamento considerato come livello di allerta dall’OMS, con il ROSSO il livello considerato già incrementare in misura significativa il rischio di cancro e con il NERO lo sforamento del livello oltre il quale non si può andare pure per la (generosa) normativa italiana.

La mappa in tempo reale del PM2.5 fornita dalla rete indipendente “Che aria tira?”.

Per quanto riguarda invece gli effetti acuti del particolato, gli studi epidemiologici hanno mostrato una correlazione tra le concentrazioni di polveri in aria e l’accentuazione di malattie croniche alle vie respiratorie, in particolare asma, bronchiti, enfisemi. Pertanto, sarebbe fondamentale – per programmare le proprie attività e non solo per i soggetti più deboli – avere dati dei livelli di PM2.5 in tempo reale (come ad es. quelli di Che aria tira?) e aggiornati minimo ora per ora, come nel

resto d’Europa.

Grafico orario del livello di PM2.5 nella zona di Peretola, a nord-ovest di Firenze, a cavallo del Capodanno 2017. (fonte: Che aria tira?)

 

Frazioni e composizione del particolato

Infine, avrete notato che il valore limite di legge annuale del PM2.5 (25 μg/mc) è più basso di quello del PM10 (40 μg/mc), poiché il primo è una frazione più piccola del Particolato Totale Sospeso (PTS), che è un po’ equivalente ambientale del “colesterolo totale”: vengono definite “PM10” le particelle di polvere con un diametro inferiore a 10 micrometri, mentre sono definite “PM2.5” quelle con diametro inferiore a 2,5 micrometri e “PM0.1” quelle ultrafini, cioè con diametro inferiore a 0,1 micrometri.

Il numero di particelle di particolato in vari intervalli di dimensioni come rivelato da un monitor indoor di produzione cinese. Le particelle più piccole sono quelle più numerose.

Oltre al PM10, al PM2.5 ed al PM1, un’altra frazione importante del particolato totale è il “black carbon”, termine usato per indicare la componente di fuliggine, che è la principale responsabile dell’assorbimento della luce visibile ed è la più pericolosa per la salute, in quanto ha la capacità di aggregare molte molecole tossiche e di veicolarle nell’organismo. Il black carbon può venire misurato usando diversi tipi di dispositivi basati sull’assorbimento o sulla dispersione di un raggio di luce.

La polvere che compone il particolato (PM) è una miscela fisico-chimica complessa, composta sia da componenti primarie, emesse direttamente dalla fonte, sia da componenti secondarie formatesi successivamente. Le fonti possono essere di origine naturale o antropica (ad es. fuliggine, processi di combustione, fonti naturali ed altro). La composizione del particolato risulta pertanto molto varia.

Il Progetto SuperSito, coordinato dall’ARPA dell’Emilia Romagna, ha mostrato che circa il 30-40% della massa del PM2.5 è costituita dai nitrati, dai solfati e dall’ammonio. I primi due sono il risultato dell’ossidazione degli ossidi di azoto (NOx) e del biossido di zolfo (SO2) prodotti dai processi di combustione, mentre l’ammonio si forma dall’ammoniaca utilizzata nelle attività agricole e zootecniche. Un altro 40% del PM2.5 è invece costituito da molecole contenenti carbonio, prodotte per lo più da traffico, riscaldamento, industrie e combustione di biomasse (legna, pellet, frazione organica di rifiuti, etc.)

Inoltre, il particolato agisce da veicolo per sostanze ad elevata tossicità, quali ad esempio gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) ed i metalli pesanti. Molti di questi sono noti per la loro azione cancerogena: Benzopirene, Benzofluorantene, Dibenzopirene, Dibenzoantracene, per quanto riguarda gli IPA; Arsenico, Cadmio, Piombo, etc. per quanto riguarda i metali pesanti. Altri sono dotati di attività oncogena più modesta. Altri ancora sono di per sè inattivi, ma con possibilità di azione cancerogena.

Per questa ragione, ad esempio l’ARPA Abruzzo (chiamata “ARTA”) fin dal 2012 a Pescara analizza il PM10 per la determinazione di Benzo(a)Pirene. Il protocollo prevede ogni mese il prelievo di 10-12 campioni delle 24 ore presso una o più stazioni rappresentative. I valori mensili per gli ultimi anni sono riportati nel relativo sito web. Un esempio che tutte le altre ARPA dovrebbero seguire.

Benzo(a)pirene presente nella frazione PM10 prelevata nell’aria di Pescara nel 2016. Si noti lo sforamento del valore obiettivo durante i mesi invernali. (fonte: ARTA)

Anche in questo caso le norme italiane non fissano dei limiti basati su medie temporali ristrette: infatti, il “solito” D.Lgs. 155/2010, Allegato XIII, stabilisce per il Benzo(a)Pirene la concentrazione di 1 ng/m3 come valore obiettivo a partire dall’1/1/2013, valore però da calcolare come media annuale esclusivamente sulla frazione di particolato PM10, e non su tutto il particolato solido.

L’ARPA Abruzzo esegue analisi sulla frazione PM10 anche per quantificare la presenza dei metalli Arsenico (As), Cadmio (Cd), Nichel (Ni) e Piombo (Pb). Le analisi sono svolte su 15-20 filtri delle 24 ore della stazione di Pescara – Teatro D’Annunzio, all’incirca ogni tre mesi o in modo da avere una distribuzione rappresentativa nell’arco dell’anno.  Le frequenze adottate rispettano in ogni caso le frequenze minime stabilite dal D.Lgs. 155/2010 ai fini della rappresentatività delle rilevazioni.

Metalli rilevati nella frazione PM10 prelevata nell’aria di Pescara nel 2016. (fonte: ARTA)

I valori mensili per gli ultimi anni sono riportati nel relativo sito web (sia pure con molto ritardo). Un esempio che tutte le altre ARPA dovrebbero seguire. Va infatti ricordato che il Decreto Legislativo 155/2010 (attuativo di una Direttiva europea) fissa i valori obiettivo anche per le concentrazioni nell’aria ambiente di Arsenico, Cadmio, Nichel e Benzo(a)pirene. Dunque, è obbligatorio per gli Enti preposti misurarli e doveroso, verso i cittadini e il buon senso, rendere pubbliche tali informazioni.

 

Riferimenti bibliografici



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