Cosa è l’Indice di Qualità dell’Aria

Il cosiddetto “Indice di Qualità dell’Aria” (AQI) è un numero utilizzato dalle agenzie governative per comunicare al pubblico quanto è inquinata l’aria o quanto si prevede che sarà inquinata. Si tratta di un’informazione assai utile perché, con l’aumento nel tempo dell’AQI, è probabile che una percentuale sempre maggiore della popolazione abbia effetti avversi sulla salute sempre più gravi.

Diversi Paesi hanno i propri indici di qualità dell’aria, corrispondenti ai diversi standard nazionali di qualità dell’aria. Tuttavia, di recente è diventato disponibile un sito web – chiamato Worldwide Air Quality – che consente alle agenzie governative di tutto il mondo di presentare i propri dati di monitoraggio dell’aria in tempo reale per la visualizzazione da parte del pubblico utilizzando una definizione comune dell’indice di qualità dell’aria.

Il sito Worldwide Air Quality mostra gli indici di qualità dell’aria dei Paesi di tutto il mondo, in tempo reale e uniformati fra loro sulla base dello standard statunitense che descriveremo più sotto. Rappresenta quindi una fonte preziosa per chi è interessato a conoscere la qualità dell’aria nella propria zona, nella propria nazione o nel mondo, per tutela della salute, per confronti od a scopo di analisi “veloci”.

La mappa interattiva e (quasi tutta) in tempo reale del sito “Worldwide Air Quality”.

 

Come si calcolano Indice e dose

Il calcolo dell’Indice di Qualità dell’Aria richiede di conoscere la concentrazione di un inquinante atmosferico su un periodo medio specificato, un dato ottenuto attraverso un monitoraggio dell’aria oppure da un modello elaborato al computer (che ad es. interpola le misurazioni provenienti dalle stazioni di rilevamento sparse sul territorio e produce delle mappe con isolinee).

Presi insieme, concentrazione e tempo rappresentano la dose dell’inquinante atmosferico (in pratica, la dose è data dal prodotto della concentrazione per il tempo), quindi il monitoraggio nel tempo degli inquinanti risulta molto utile per gli studiosi dell’inquinamento e delle sue conseguenze. Gli effetti sulla salute corrispondenti a una data dose sono stabiliti dalla ricerca epidemiologica.

Determinare la dose aiuta i ricercatori a stabilire gli effetti di un inquinante sulla salute.

Gli inquinanti atmosferici variano in potenza e la funzione usata per convertire la concentrazione di un inquinante atmosferici nell’Indice di Qualità dell’Aria varia a seconda degli inquinanti. I valori dell’Indice di Qualità dell’Aria sono in genere raggruppati in intervalli. Ad ogni intervallo viene assegnato un descrittore, un codice colore e un avviso di salute pubblica standardizzato.

Variabilità nel tempo dell’Indice

L’indice di Qualità dell’Aria può aumentare a causa di un aumento delle emissioni atmosferiche (ad esempio, durante il traffico dell’ora di punta o in caso di incendio e vento sfavorevole) oppure, semplicemente, per una mancanza di diluizione degli inquinanti atmosferici.

Ad esempio l’aria stagnante – spesso causata da un anticiclone – l’inversione di temperatura (come nel caso della Pianura Padana) o le basse velocità del vento, sono tutti fenomeni i quali fanno sì che l’inquinamento atmosferico rimanga in un’area locale, causando alte concentrazioni di sostanze inquinanti, reazioni chimiche tra agenti contaminanti dell’aria e una situazione confusa.

In un giorno in cui si prevede che l’Indice di Qualità dell’Aria sia elevato a causa dell’inquinamento da polveri sottili, un’agenzia o un’organizzazione sanitaria pubblica responsabile potrebbe consigliare ai gruppi sensibili – come anziani, bambini e persone con problemi respiratori o cardiovascolari – di evitare sforzi o attività fisica (o altri tipo di attività prolungate) all’aperto.

Durante un periodo di pessima qualità dell’aria – come un picco di inquinamento – quando l’Indice di Qualità dell’Aria indica che l’esposizione acuta può causare danni significativi alla salute pubblica, le Autorità competenti possono invocare piani di emergenza onde ordinare il blocco di importanti sorgenti (come certi impianti inquinanti) fino alla diminuzione dei livelli pericolosi.

L’Indice di Qualità dell’Aria negli USA

La maggior parte dei contaminanti dell’aria non ha un Indice di Qualità dell’Aria associato. Molti Paesi monitorano l’ozono troposferico (O3), il particolato (PM), il biossido di zolfo (SO2), il monossido di carbonio (CO) e il biossido di azoto (NO2) e calcolano gli indici di qualità dell’aria per questi inquinanti.

L’Agenzia per la protezione dell’ambiente degli Stati Uniti (EPA) ha sviluppato un indice di qualità dell’aria diviso in sei intervalli di valori che indicano livelli crescenti di preoccupazione per la salute. Un valore dell’Indice di Qualità dell’Aria superiore a 300 rappresenta una qualità dell’aria pericolosa, mentre al di sotto dei 50 la qualità dell’aria risulta essere buona.

L’Indice di Qualità dell’Aria statunitense.

L’Indice di Qualità dell’Aria statunitense è basato sui cinque inquinanti regolamentati dalla legge americana sull’aria pulita: ozono a livello del suolo (in ppb, o parti per miliardo), particolato PM2,5 e PM10, in μg/m3), monossido di carbonio (in ppm, è l’unico in parti per milione), biossido di zolfo (in ppb) e biossido di azoto (in ppb). L’EPA ha stabilito standard nazionali di qualità dell’aria ambientale per ciascuno di tali inquinanti (pari in genere a un Indice pari a 100) al fine di proteggere la salute pubblica.

Per convertire una concentrazione di inquinanti atmosferici in un Indice di Qualità dell’Aria, l’EPA ha sviluppato un calcolatore. Se vengono misurati più inquinanti in un sito di monitoraggio, per quella località viene indicato il valore dell’Indice più grande o “dominante”. Il calcolo dell’Indice di Qualità dell’Aria per alcuni inquinanti richiede una media su più ore.

I dati di monitoraggio in tempo reale e le previsioni di qualità dell’aria che sono codificati per colore in termini di indice di qualità dell’aria sono disponibili sul sito web AirNow dell’EPA. I dati storici sul monitoraggio dell’aria – inclusi i grafici e le mappe dell’indice di qualità dell’aria sono invece disponibili sul sito web AirData dell’EPA.

L’Indice di Qualità dell’Aria statunitense sul sito “AirNow” dell’EPA (si noti che è basato su dati forniti ed elaborati in tempo reale).

 

L’Indice di Qualità dell’Aria in Europa

Per presentare la situazione della qualità dell’aria nelle città europee in un modo comparabile e facilmente comprensibile, tutte le misurazioni dettagliate vengono trasformate in un unico indice relativo: il cosiddetto “Common Air Quality Index” (o CAQI), o Indice Comune di Qualità dell’Aria.

In particolare, tre diversi indici sono stati sviluppati da Citeair – che fornisce al pubblico informazioni quasi in tempo reale sulla qualità dell’aria in oltre 50 città europee che già fanno parte del network attraverso il sito interattivo Air Quality Now – per consentire il confronto di tre diverse scale temporali.

Il sito web “Air Quality Now”. Si noti la quasi totale assenza di città italiane.

Tuttavia, gli indici proposti e il sito di supporto Air Quality Now sono progettati per fornire un’immagine dinamica della situazione della qualità dell’aria in ogni città, ma non per il controllo della conformità ai limiti sulle emissioni:

  • un indice orario, che descrive la qualità dell’aria oggi, basato su valori orari e aggiornato ogni ora;
  • un indice giornaliero, che rappresenta la situazione generale della qualità dell’aria di ieri, basata su valori giornalieri e aggiornata una volta al giorno;
  • un indice annuale, che rappresenta le condizioni generali di qualità dell’aria della città durante tutto l’anno e confronta con le norme europee sulla qualità dell’aria. L’indice si basa sulla media annuale degli inquinanti confrontata con i valori limite annuali e aggiornata una volta all’anno.

Questi indici hanno 5 livelli, usando una scala da 0 (molto bassa) a > 100 (molto alta), e sono una misura relativa della quantità di inquinamento atmosferico. Si basano sui 3 inquinanti di maggiore interesse in Europa: polveri sottili (PM10), biossido di azoto (NO2), ozono a livello del suolo (O3) e saranno in grado di tenere conto di 3 ulteriori inquinanti – monossido di carbonio (CO), particolato fine (PM2.5) e biossido di zolfo (SO2) – di cui pure sono disponibili i dati.

L’Indice di Qualità dell’Aria sviluppato da Citeair per un network di oltre 50 città europee.

I valori degli indici vengono aggiornati ogni ora (per le città che forniscono dati orari), e vengono presentati gli indici giornalieri del giorno prima. Il calcolo dell’indice si basa sulla revisione di un numero di indici di qualità dell’aria esistenti e riflette il più possibile i livelli di soglia di allarme dell’UE od i valori limite giornalieri. Per rendere le città più comparabili, indipendentemente dalla natura della loro rete di monitoraggio, vengono considerate due situazioni:

  • Fondo, che rappresenta la situazione generale di un determinato agglomerato (basato su siti di monitoraggio di fondo urbano);
  • Lato della strada, rappresentativo delle strade cittadine con molto traffico (basato su stazioni di monitoraggio su strada).

Dettagli sulla qualità dell’aria forniti da Air Quality Now per la città di Innsbruck (Austria).

L’“Indice Annuale Comune di Qualità dell’Aria” fornisce una panoramica generale della situazione della qualità dell’aria in una data città durante tutto l’anno e in riferimento alle norme europee. Viene inoltre calcolato sia per le condizioni di fondo che di traffico, ma il suo principio di calcolo è diverso dagli indici orari e giornalieri. Viene presentato come una distanza rispetto a un indice obiettivo, e questo obiettivo è derivato dalle direttive UE (standard e obiettivi annuali di qualità dell’aria):

  • se l’indice è superiore a 1: per uno o più inquinanti i valori limite non sono soddisfatti;
  • se l’indice è inferiore a 1: in media i valori limite sono soddisfatti.

L’indice annuale mira a tenere maggiormente conto dell’esposizione a lungo termine all’inquinamento atmosferico basato sulla distanza rispetto all’obiettivo fissato dalle norme annuali dell’Unione Europea (UE), che sono collegate per lo più alle raccomandazioni in materia di tutela della salute fornite dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS).

Nel novembre 2017, la European Environmental Agency (EEA) – ovvero l’Agenzia europea per l’ambiente – ha presentato la mappa “Air Quality Index”, che raccoglie i dati relativi a oltre 2.000 centraline, che ogni tre ore si aggiorna e misura i diversi inquinanti: le micropolveri PM10 e PM2.5, ozono, biossido di zolfo e biossido di azoto. Che vengono tradotti in pallini colorati dal verde al rosso, rilevando il valore peggiore per ogni inquinante, e altri dettagli possono essere ottenuti cliccando sui pallini stessi. Spicca però notevolmente l’assenza, sulla mappa, di qualsiasi dato relativo all’Italia.

L’Indice di Qualità dell’Aria europeo dell’Agenzia Europea per l’Ambiente. Esso si riferisce al giorno stesso, non meraviglia quindi l’assenza dei dati italiani ufficiali delle varie ARPA regionali, che sono sempre relativi (almeno) al “giorno prima”.

Non sappiamo le motivazioni per cui non compaiono praticamente quasi solo i dati italiani su una mappa dell’Agenzia europea per l’ambiente. Due sembrano essere le possibili spiegazioni: il fatto che ogni ARPA regionale sia così indipendente dalle altre che un Ente esterno deve avere a che fare con oltre 20 ARPA diverse; oppure, più verosimilmente, che i dati italiani pubblicati dalle ARPA si riferiscono al giorno prima e dunque non avrebbero praticamente alcun senso su una mappa aggiornata (quasi) in tempo reale.

 

L’Indice di Qualità dell’Aria italiano

Fino a poco tempo fa, l’Italia non aveva un Indice di Qualità dell’Aria. Ma, dall’ottobre 2017, è attiva MonIQA, un piattaforma informatica che permette a chiunque di consultare online i dati quotidiani (ma relativi al giorno prima, cosa che può sfuggire a un lettore superficiale, non essedovi purtroppo “warning” evidenti a riguardo) sulla qualità dell’aria in tutto il Paese, in un’unica mappa gradevole dal punto di vista estetico ma non esattamente intuitiva.

La piattaforma MonIQA, che mostra la qualità dell’aria relativa al giorno prima, non in tempo reale o quasi come avviene negli altri Paesi. Si noti l’infelice scelta dei colori per la qualità dell’aria, che non crea una gradazione di lettura e interpretazione intuitiva.

A cinque gradazioni diverse di qualità dell’aria sono infatti assegnati cinque differenti colori, a seconda della concentrazione delle sostanze inquinanti considerate: particolato atmosferico (PM), biossido di azoto (NO2), monossido di azoto (NO), ozono (O3), monossido di carbonio (CO), biossido di zolfo (NO2) e benzene (N6H6).

In pratica, la concentrazione nell’aria delle sostanze inquinanti viene paragonata con i limiti imposti dalla legge, ed è assegnato un colore ad ogni parte del territorio nazionale monitorato. Purtroppo, la scelta dei colori è davvero infelice: ad es. l’inquinamento maggiore è mostrato con il colore viola, anziché rosso o nero, per cui non risaltano le zone davvero più inquinate, né, tantomeno, è possibile notare “a colpo” le zone via via meno inquinate se non guardando la leggenda. Ma considerato che è una mappa nuova, c’è tempo per rimediare.

Realizzato dal dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa e dal “Laboratorio Nazionale Smart Cities” del Consorzio Interuniversitario Nazionale per l’Informatica (CINI), il sistema – fruibile online tramite un portale web dedicato (moniqa.dii.unipi.it) e scaricabile anche come app per dispositivi mobili Android – cattura i dati emessi separatamente dalle varie Agenzie Regionali per la Protezione dell’Ambiente (ARPA) e li unisce nella mappa.

Cliccando sulla mappa di MonIQA, si hanno i dati ed i trend relativi agli inquinanti misurati, il giorno prima, da una determinata centralina fissa dell’ARPA. (fonte: MonIQA)

L’Indice di Qualità dell’Aria (IQA) determinato da MonIQA rappresenta uno strumento di lettura solo all’apparenza immediata (per la questione dei colori non ben scelti citata prima), svincolato dalle unità di misura e dai limiti di legge che possono essere di difficile comprensione per i non esperti. Il calcolo dell’indice viene eseguito dividendo la misurazione relativa all’inquinante, per il suo limite di riferimento, stabilito per legge dal D.Lgs. 155/2010. Quello mostrato al pubblico è un indice cautelativo, cioè si basa sempre sullo stato del peggiore fra gli inquinanti considerati.

In pratica, le prime due classi (Buona e Discreta) informano che non sono stati registrati superamenti dei relativi indicatori di legge per nessuno degli inquinanti e che quindi non vi sono criticità legate alla qualità dell’aria per la stazione considerata. Le altre tre classi (Mediocre, Scadente e Pessima), indicano che gli inquinanti considerati hanno superato il relativo indicatore di legge, in misura più o meno elevata a seconda del giudizio assegnato, come illustrato in tabella.

Le 5 classi dell’Indice di Qualità dell’Aria per l’Italia mostrato dalla piattaforma MonIQA.

Inoltre, il portale di MonIQA riporta i valori di qualità dell’aria dei vari inquinanti così come sono stati misurati e pubblicati dalle varie ARPA. Tuttavia, sia la qualità dell’aria sia i valori degli inquinanti sono relativi al giorno prima, in quanto tali sono i dati pubblicati e validati dalle ARPA, a differenza di quanto avviene in quasi tutti i Paesi europei e del resto del mondo avanzato (che mostrano l’Indice di Qualità dell’Aria relativo all’ora corrente o quanto meno al giorno stesso), con la conseguenza di essere poco utili per la tutela della salute.

 

Riferimenti bibliografici



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