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#28

EDIFICI PER L’ISTRUZIONESISTEMI ANTINCENDIO – IMPIANTI DI RISCALDAMENTO

#2812

L E SIGARETTE ELETTRONICHE, il cui uso va sempre più diffondendosi, sono state introdotte come un’alternativa salutare al fumo di tabacco, in

quanto producono solo innocuo vapore acqueo e non arrecano danni alla qualità dell’aria in ambiente. A ben guardare però, esiste della letteratura secondo la quale la sigaretta elettronica non è poi così inno-cua [1]. In Figura 1 è riportata la foto di un’utilizzatore di sigaretta elettronica che espira un denso e visi-bile aerosol nell’aria circostante. Questo aerosol è composto da goccioline submicroniche di liquido condensato che contengono molti composti chi-mici, alcuni dei quali possono essere cancerogeni, come formaldeide, metalli (cadmio, piombo, nichel) e nitrosammine.

La Figura 2 illustra schematicamente i compo-nenti tipici di una sigaretta elettronica: un liquido, tipicamente glicole propilenico e/o glicerolo, nel quale sono disciolte quantità variabili di nicotina (da 0 a 36 mg/ml) e aromatizzanti e una specie di

Figura 1 – Le sigarette elettroniche producono un aerosol composto da goccioline submicroniche di liquido condensato che contengono molti composti chimici, alcuni dei quali possono essere cancerogeni

Proposte come alternativa “salutare” al tabacco, le sigarette elettroniche emettono in aria composti chimici, come la formaldeide e le nitrosammine, dannosi alla salute e all’ambiente

di Francis (Bud) J. Offermann*

I pericolidellesigarette

elettroniche

e-Cigarettes

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per le esposizioni dirette che per quelle indirette abbiamo preso in considerazione il quoziente di pericolosità inteso come rapporto tra le esposizioni effettivamente ottenute e quelle limite previste dalle linee guida per le esposizioni cancerogene e non cancerogene. Valori di quozienti di perico-losità maggiori di 1,0 indicano quindi una situa-zione di rischio.

Abbiamo preso come base per le nostre analisi l’articolo di Goniewicz et al. [3], che si può ritenere lo studio più esteso sulle emissioni delle sigarette elettroniche, nel quale sono riportati i risultati di una ricerca in cui sono state misurate le emis-sioni chimiche di 11 composti, tra cui composti carbonilici, nitrosammine specifiche di tabacco e metalli pesanti, provenienti da 12 sigarette elet-troniche diverse collegate ad una macchina per fumo simulato. Tutte le sigarette sono state pro-vate tre volte per un totale di 150 soffi (70 ml/sof-fio). Per le nostre analisi abbiamo considerato 7 degli 11 composti studiati da Goniewicz et al. [3], in particolare quelli che avevano concentrazioni di emissione significativi ed erano contemplati nelle linee guida esistenti sulla salute; Schripp et al [2] hanno invece misurato le concentrazioni di emissione di glicole propilenico.

La Tabella 1 mostra i valori minimi e massimi di emissione per nove composti chimici in termini di massa del composto (μg) per 150 soffi (70 ml/sof-fio). Il composto chimico predominante era il gli-cole propilenico in un campo variabile tra 250 950 e 828 750 μg/150 soffi. L’altro composto chi-mico con la più alta emissione era la nicotina per la quale abbiamo presupposto una concentra-zione di 24 mg/ml di nicotina nel glicole propile-nico, ottenendo così da 5 570 a 19 060 μg/150 soffi.

Le emissioni chimiche delle sigarette elettroniche presentano rischi per la salute?

Per calcolare l’esposizione diretta dell’utilizza-tore e quella indiretta del non-utilizzatore abbiamo utilizzato i valori delle emissioni massime ripor-tate in Tabella 1 con le seguenti ipotesi di uso ed esposizione scelte per riprodurre gli scenari del peggior caso.

Valutazione dell’esposizione direttaLa media giornaliera di un utilizzatore di

sigaretta elettronica si può presumere pari a 175 soffi al giorno con un volume di soffio di 70 ml. L’assorbimento respiratorio del vapore inalato è stato fissato pari al 100% per tutti i composti. È stata anche ipotizzata una esposizione pari a 0 per gli altri componenti che non siano quelli ina-lati dalla sigaretta, il che equivale a nessuna espo-sizione indiretta.

Valutazione dell’esposizione indiretta (passiva)Abbiamo modellato le esposizioni per un pic-

colo ufficio di circa 21 m2 (2,4 metri di altezza) con

Anche se si usa la parola “vapore” per descri-vere il prodotto della sigaretta elettronica e se “vaping” (diremmo evaporare invece di “smoking” — fumare, NdT) è il termine usato per descrivere il processo di inalazione dalla sigaretta elettro-nica, le emissioni dalla bocca non sono per niente vapore, che è un aeriforme, ma un aerosol. Come detto, questo aerosol consiste di particelle submi-croniche di vapore condensato di glicole conte-nente nicotina e aromatizzante; di conseguenza gli utilizzatori non stanno affatto “vaping” (eva-porando), ma piuttosto stanno “aerosolizzando”.

Quali sono i composti chimici rilasciati dalle sigarette elettroniche?

Abbiamo esaminato la letteratura esistente sui composti chimici emessi dalle sigarette elettroni-che ed abbiamo poi usato queste informazioni per calcolare il grado di esposizione indiretta (passiva) del non-utilizzatore creando degli scenari che si riferivano alle situazioni di maggior impatto. Sia

stoppino che trasporta per capillarità il liquido da un contenitore al riscal-datore. Quando l’utilizzatore aspira, un sensore rileva il flusso d’aria ed un microprocessore aziona il riscaldatore che fa evaporare il liquido portan-dolo in condizioni di vapore saturo a temperatura elevata (al centro del riscaldatore la temperatura è supe-riore a 350 °C) [2]. Il glicole propile-nico o il glicerolo e la nicotina sono liquidi caratterizzati da valori della temperatura di ebollizione molto ele-vati (glicole propilenico 188 °C, glice-rolo 290 °C, nicotina 247 °C), ma tutti al disotto della temperatura prodotta nel riscaldatore. Di conseguenza il liquido evapora immediatamente per poi condensare, quando immesso in aria, sotto forma di goccioline submi-croniche che hanno l’apparenza di fumo o nebbia.

Boccaglio (vaporizzatore) in cui si ha la formazione di un aerosol di goccioline submicroniche di liquido

Tabella 1 – Valori delle emissioni di alcuni composti chimici provenienti da sigaretta elettronica utilizzate per le analisi delle esposizioni

Figura 2 – Schema dei componenti tipici di una sigaretta elettronica

LED che si illumina quando si aspira attraverso la sigaretta

Batteria

Microprocessore che comanda l’accensione del riscaldatore e del LED

Riscaldatore che fa evaporare il fluido aspirato

Sensore dell’aspirazione

COMPOSTO CHIMICO

EMISSIONI ESPOSIZIONE INDIRETTA (μg/150 soffi – 70 ml/soffio)

minimo massimo

ACETALDEIDE 2,0 13,6

ACROLEINA <0,02 41,9

FORMALDEIDE 3,2 56,1

CADMIO <0,04 0,22

PIOMBO 0,03 0,57

NICHEL 0,11 0,29

NICOTINA 5.770 19.060

NNK* <0,0001 0,028

GLICOLE PROPILENICO 250.950 828.750* NNK, (n-nitroso metilammina)-1 -3(pyridyl)1 butanone

#2814

sotto forma di aerosol. Così pure il glicole propilenico, usato nella siga-retta elettronica come vettore, non presenta apparentemente nessuna proprietà contraria alla salute se usato come preservante negli alimenti, ma è un potenziale irritante polmonare se presente nell’aria. Weslander et al [9] hanno condotto degli studi sperimentali su 27 individui espo-sti ad aerosol di glicole propilenico con una concentrazione nell’aria da 176 a 851 mg/m3 (media geometrica 309 mg/m3) per un minuto. I risul-tati delle misurazioni dopo l’espo-sizione con il metodo di stabilità del film-lacrima e con quello del volume forzato di inspirazione ed espirazione hanno indicato che l’e-sposizione a breve termine al glicole propilenico causa irritazioni acute agli occhi e all’apparato respiratorio superiore in pazienti non asmatici.

ConclusioniConcludiamo dicendo che le

sigarette elettroniche emettono in aria composti chimici e perciò biso-gna che il loro uso sia regolamen-tato come per il fumo di tabacco. È dimostrato che le nitrosammine, un gruppo di cancerogeni trovati spe-cificatamente nel tabacco, sono tra-smesse nelle sigarette elettroniche

di 1,0 per le esposizioni dirette degli utilizzatori: acroleina (7), nicotina (222) e glicole propilenico (967). Per le esposizioni indirette dei non-utiliz-zatori invece i quozienti superiori a 1,0 sono rela-tivi alla nicotina (5,4) e al glicole propilenico (23).

Se si usasse il minimo delle emissioni ripor-tate in Tabella 1 anziché il massimo, i quozienti di pericolosità CREL (effetti non cancerogeni) risul-terebbero ancora superiori a 1,0 per glicole pro-pilenico (293 esposizione diretta e 7,0 esposizione indiretta) e nicotina (65 diretta e 1,6 indiretta).

Per quanto riguarda il modello delle esposi-zioni indirette, quello ipotizzato rappresentava lo scenario peggiore con una portata di ventilazione bassa pari a 0,3 ricambi/ora; anche se i ricambi/ora venissero triplicati a 0,9 che è un valore supe-riore a quello previsto dall’ASHRAE Standard 62.1 [5], che fornisce un valore di default minimo pari a 0,78 per uno spazio ufficio come da modello, le esposizioni indirette presenterebbero ancora un rischio significativo per la salute. Le portate di ventilazione dovrebbero essere aumentate di un fattore di circa 23 per mitigare i rischi per la salute riferiti a ciascuno dei nove composti chimici di modello. Chiaramente, la ventilazione non può costituire la soluzione e quindi l’uso delle siga-rette elettroniche dovrebbe essere regolamen-tato all’interno degli ambienti come si fa per il fumo di tabacco, che è proibito nei locali chiusi.

Indubbiamente sulle emissioni degli aromatiz-zanti è stata condotta pochissima ricerca. Alcuni aromatizzanti chimici, come il diacetile, che non sembrano avere controindicazioni se ingeriti, pos-sono invece provocare irritazioni polmonari se inalati

una modesta ventilazione con aria esterna pari a 0,3 ricambi/ora (immaginando finestre chiuse e assenza di ventilazione meccanica, quindi solo infiltrazione di aria esterna), senza alcuna possibilità di rimozione dei contaminanti se non per quella modesta ventilazione ipotizzata. Abbiamo pre-supposto un’occupazione continua per otto ore da parte di due persone delle quali solo uno sia un utilizzatore di sigaretta elettronica (125 soffi in 8 ore, 70 ml/soffio). Per questa valutazione abbiamo ipotizzato che il 100% del vapore inalato dall’u-tilizzatore sia immesso nell’ambiente e l’assorbi-mento respiratorio degli occupanti sia il 100% per tutti i composti.

Guide di riferimentoLe guide di riferimento sono state:

• per gli effetti cancerogeni, il codice dell’Uffi-cio di Valutazione della Salute Ambientale della California [4], che riporta gli indici NSRL relativi a nessun livello di rischio significativo; questo indice è basato su valori della media giornaliera del livello di inalazione, valutata su un tempo di 70 anni, che non ha portato a nessun caso di cancro su una popolazione di 100 000 persone

• per gli effetti non cancerogeni, il codice dell’Uf-ficio di Valutazione della Salute Ambientale della California CREL, linee guida di riferimento per l’esposizione cronica [5]

• per il glicole propilenico e la nicotina, per i quali non è stato stabilito un livello CREL, abbiamo usato l’1% dei valori accettabili di esposizione per 8 ore secondo le linee guida OSHA della California [6], e per il piombo il NAAQS [7], i requisiti previsti dai codici standard nazionali dell’agenzia per la protezione della qualità dell’a-ria ambiente, calcolati come media su tre mesi.

Calcolo dei quozienti di pericolositàSia per l’esposizione diretta che per quella indi-

retta abbiamo calcolato i quozienti di pericolosità come rapporto tra l’esposizione ad elementi can-cerogeni (NRSL) e quella ad elementi non cance-rogeni (CREL) riportati dalle linee guida citate. I valori dei quozienti di pericolosità superiori a 1,0 indicano rischio per la salute.

La Tabella 2 mostra i valori dei quozienti di pericolosità per le esposizioni dirette degli utiliz-zatori di sigarette elettroniche e per quelle indi-rette (passive) dei non utilizzatori.

Per le esposizioni dirette i quozienti relativi alla pericolosità cancerogena, calcolati con i valori NSRL, risultano maggiori di 1,0 per quattro dei nove composti chimici: piombo (1,33), formaldeide (1,63), NNK (2,36) e cadmio (5,13). Per le esposizioni indi-rette dei non utilizzatori invece, tutti i quozienti calcolati rispetto ai valori NSRL sono minori di 1,0 con il cadmio, più alto di tutti, a 0,12.

Per quanto riguarda i quozienti relativi agli indici CREL (gli effetti non cancerogeni), tre dei nove composti analizzati mostrano valori maggiori

COMPOSTO CHIMICO

CRITERI DI ESPOSIZIONE ESPOSIZIONE DIRETTA ESPOSIZIONE INDIRETTA

NSRL(µg/giorno)

CREL(µg/m3)

HQ*NSRL

HQ*CREL

HQ*NSRL

HQ*CREL

ACETALDEIDE 90 140 0,18 0,01 0,004 0,0001

ACROLEINA n.d. 0,35 n.d. 7,0 n.d. 0,17

FORMALDEIDE 40 9 1,64 0,36 0,04 0,009

CADMIO 0,05 0,02 5,13 0,64 0,12 0,015

PIOMBO 0,5 0,15 1,33 0,22 0,03 0,005

NICHEL 0,8 0,05 0,42 0,34 0,008 0,007

NICOTINA n.d. 5 n.d. 222 n.d. 5,4

NNK** 0,014 n.d. 2,36 n.d. 0,05 n.d.

GLICOLE PROPILENICO n.d. 50 n.d. 967 n.d. 23n.d. = non disponibile* Quozienti di pericolosità espressi come rapporto tra l’esposizione calcolata secondo le linee guida NSRL e CREL, in grassetto i valori maggiori di 1,0 ** NNK, (n-nitroso metilammina)-1 -3(pyridyl)1 butanone

Tabella 2 – Quozienti di pericolosità relativi all’esposizione diretta degli utilizzatori di sigarette elettroniche ed all’esposizione indiretta (passiva) per i non utilizzatori

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dai processi di estrazione della nico-tina [10]. È anche dimostrato che il glicole che le trasporta può essere ossidato dagli elementi riscaldanti, creando delle aldeidi come la for-maldeide [11] (Riconosciuta cancero-gena da IARC, International Agency for Research on Cancer, inserita nella Monografia 100. NdT)

I consumatori di sigarette elet-troniche (negli Stati Uniti si calcola che 250 mila giovanissimi abbiano iniziato a usare sigarette elettroniche per non fumare quelle di tabacco NdT) dovrebbero essere avvertiti dei rischi per la salute associati al loro uso che, pur essendo minori di quelli del fumo di tabacco, sono comunque gravi.� �

* Francis (Bud) J. Offermann, P.E., CIH, socio Ashrae e Presidente della Indoor Environmental Engineering di San Francisco, USA

Questo articolo è pubblicato per gentile conces-sione di ASHRAE, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, che ne detiene il copyright, ed è apparso sul numero di Giugno di ASHRAE JOURNAL. La traduzione, di cui Ashrae non è responsabile, è stata curata da Carmine Casale

BIBLIOGRAFIA1. Offermann, F. 2014. “Chemical Emissions from E-Cigarettes: Direct and Indirect Passive Exposures.” Indoor Air 2014 Conference Proceedings.2. Schripp, T., et al. 2013. “Does e-cigarette consumption cause passive vaping?” Indoor Air 23(1):25–31.3. Goniewicz, M., K. Knysak, M. Gawron. 2013. “Levels of selected carcinogens and toxicants in vapor from electronic cigarettes.”

Tobacco Control, March.4. Office of Environmental Health Hazard Assessment. 2013. “Proposition 65 Safe Harbor Levels. No Significant Risk Levels for Carcinogens and

Maximum Allowable Dose Levels for Chemicals Causing Reproductive Toxicity.” www.oehha.ca.gov/prop65/pdf/ safeharbor081513.pdf.5. Office of Environmental Health Hazard Assessment. 2014. “All OEHHA Acute, 8-hour and Chronic Reference Exposure Levels.” www.

oehha.ca.gov/air/allrels.html.6. California OSHA. 2013. Table AC-1, Permissible Exposure Limits for Chemical Contaminants. www.dir.ca.gov/title8/ac1.pdf.7. Environmental Protection Agency. 2013. National Air Quality Standards (NAAQS). www.epa.gov/air/criteria.html.8. ASHRAEStandard62.1-2013,VentilationforAcceptableIndoorAirQuality.9. Wieslander G, et al. 2011. “Experimental exposure to propylene glycol mist in aviation emergency training: acute ocular and respi-

ratory effects.” Occupational and Environmental Medicine, 58(10): 649-655.10. Kim, H., H. Shin. 2013. “Determination of tobacco-specific nitrosamines in replacement liquids of electronic cigarettes by liquid chro-

matography-tandem mass spectrometry.” Journal of Chromatography A.11. Ohta, K., et al. 2011. “Determination of carbonyl compounds generated from the electronic cigarette using coupled silica cartridges

impregnated with hydroquinone and 2,4-dinitrophenylhydrazine.” Bunseki Kagaku; 60:791–797.

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