Corso di Igiene del Lavoro:Corso di Igiene del Lavoro:

Lezione quattroLezione quattro

L’inquinamento atmosfericoL’inquinamento atmosferico

CORSO DI LAUREA IN

TECNICHE DELLA PREVENZIONE NELL’AMBIENTE E NEI LUOGHI DI LAVORO

ANNO ACCADEMICO 2010-2011

PATOLOGIE DERIVANTI DALLE LE MODIFICHE PATOLOGIE DERIVANTI DALLE LE MODIFICHE DELL’ECOSISTEMA DELL’ECOSISTEMA

La vita degli organismi biologici, durata e soprattutto qualità, sono funzioni dirette dell’equilibrio tra i differenti componenti dell’Ecosistema.

I componenti dell’Ecosistema sono distinti in:

NATURALI INDOTTI

AriaAcquaClima

Caratteristiche del suolo

Disponibilità di risorse

EdificazioneInurbamento

Sviluppo tecnologico

Sfruttamento delle risorse

L’interazione tra i diversi componenti non è rigidamente unidirezionale, nel senso di poter determinare solo il miglioramento ovvero il peggioramento della qualità della vita

Clima freddo

Edificazione Inurbamento Sfruttamento risorse

Clima caldo

Edificazione Inurbamento Sfruttamento risorse

La principale causa di danneggiamento della qualità della vita è costituita dall’alterazione dell’equilibrio tra i diversi componenti dell’Ecosistema

L’inquinamento dell’aria, dell’acqua e, in conseguenza, del suolo sono da considerare come le principali manifestazioni della perdita di equilibrio tra

risorse e bisogni

INQUINAMENTOINQUINAMENTO DELL’ARIA DELL’ARIA

DEFINIZIONEQUANTITATIVA

Variazione della composizione media dell’aria per modifica delle percentuali di componenti propri, in grado di determinare effetti in rapporto con la rapidità, l’intensità e la durata della variazione

DEFINIZIONEQUALITATIVA

Variazione della composizione media dell’aria per l’introduzione di componenti non proprie, il cui effetto avverso è funzione della tossicità dei componenti e delle concentrazioni raggiunte

FORMEFORME DI INQUINAMENTO DI INQUINAMENTO

PRIMARIO

L’introduzione di inquinanti nell’aria deriva dal comparto solido (suolo) per fenomeni di:

Produzione (esempio, le eruzioni vulcaniche)

Emissione (esempio, le emissioni industriali)

SECONDARIO

L’inquinamento ha origine nel comparto fluido, generalmente per trasformazioni di inquinanti primari:

Produzione di smog per legame tra fumo e nebbia

Ozonizzazione alla presenza di cariche elettriche

CLASSIFICAZIONE DEGLI INQUINANTI DELL’ARIA PER

NATURA DEGLI AGENTI : Inquinanti chimici Inquinanti biologici Inquinanti energetici

CLASSIFICAZIONE DEGLI INQUINANTI DELL’ARIA PER

STATO DI AGGREGAZIONE DEGLI AGENTI: Inquinanti gassosi Inquinanti liquidi vaporizzati Inquinanti solidi carboniosi reflui da processi

combustivi (Fumi)Inquinanti solidi non carboniosi reflui da processi

ossidativo-combustivi (impropriamente definiti come

“ossidovapori”)Inquinanti solidi reflui da processi di frantumazione

meccanica e/o di essiccazione termoindotta (Polveri o

Corpuscolato)

CLASSIFICAZIONE DEGLI INQUINANTI DELL’ARIA PER

CARATTERISTICHE DELLE SORGENTI

1. Sorgenti arealiSono di tipo statico, puntiformi o estese, intermittenti o

continue, naturali o antropiche

2. Sorgenti lineariSono di tipo dinamico, puntiformi o puntiformosimili,

nella quasi totalità dei casi antropiche

CLASSIFICAZIONE DEGLI INQUINANTI DELL’ARIA PER

ORIGINE:

1. Sorgenti naturali

2. Sorgenti antropiche

CONTRIBUTI DELLE DIFFERENTI SORGENTI ALLA CONTRIBUTI DELLE DIFFERENTI SORGENTI ALLA DETERMINAZIONE DELL’INQUINAMENTO CHIMICO DETERMINAZIONE DELL’INQUINAMENTO CHIMICO

DELL’ARIA NELLE AREE URBANEDELL’ARIA NELLE AREE URBANE

Riscaldamentodomestico 5% 20%

Emissioniindustriali

1% 10%

Emissionitraffico veicolare 50% 70%

PRINCIPALI INQUINANTI CHIMICI DELLE AREE PRINCIPALI INQUINANTI CHIMICI DELLE AREE URBANEURBANE

CO - Monossido di carbonio

NOx – Pool di Ossidi di azoto

SOx – Pool di Ossidi di zolfo

COV - Composti organici volatili (VOC – Volatile Organic

Compounds)

IAPC - Idrocarburi alifatici parzialmente combusti o

incombusti

O3 - Ozono

Materiale corpuscolato - Polveri

Materiali fibrosi - Fibre

Altri inquinanti primari in tracce (aldeidi, acidi

inorganici, idrogeno solforato)

INQUINANTI REFLUI DAI PROCESSI INQUINANTI REFLUI DAI PROCESSI COMBUSTIVICOMBUSTIVI

Chilogrammi di inquinanti prodotti per tonnellata di combustibile

Combustibile

SOx NOx Particolato COV

Carbone 20 9 50 0,6

Olio combustibile

60 - 80 5 - 9 1 0,1 – 0,2

Gasolio 6 3 0,3 0,03 – 0,3

GPL 2 3 0,1 0,1

Benzina = 8-10 0,05 0,1

Benzina verde

= 12-15 0,01 0,1-0,2

Metano = 3 = =

Quantità di reflui prodotti da differenti tipi di Quantità di reflui prodotti da differenti tipi di autoveicoli, espresse in grammi per chilometro di autoveicoli, espresse in grammi per chilometro di

percorrenzapercorrenza

Autoveicolo

NO SO CO COV Corpuscolato

Auto diesel 0,5 - 2 0,7 – 1,2 0,5 - 3 0,05 – 0,8 0,1 – 0,4

Auto benzinasuper

0,2 - 1 0,001 – 0,002

1 - 3 0,08 – 0,5 0,01 – 0,04

Auto benzina verde*

0,8 – 1,3 = 0,5 – 1,2 0,04 – 0,006

=

Autocarro diesel

3 20 1,4 - 3 5 - 50 0,9 - 6 0,5 – 4

Autocarro benzina

1 - 11 0,5 – 0,9 10 - 20 0,2 - 2 0,04 – 0,02

MONOSSIDO DI CARBONIOMONOSSIDO DI CARBONIO

Il monossido di carbonio, CO, è un gas incolore ed inodore, facilmente miscibile con l’aria, con la quale da origine a miscele esplosive

Il monossido di carbonio è molto reattivo.

Alla presenza di vapori metallici o polveri metalliche finemente disperse, da origine a carbonili infiammabili, esplosivi, molto tossici.

La complessazione con il Cloro da origine al COCl, Cloruro di carbonile o Fosgene, fumigante molto tossico ed asfissiante

Vapori di Cloro liberati dall’ipoclorito e fumo di tabacco

ORIGINE DEL MONOSSIDO DI ORIGINE DEL MONOSSIDO DI CARBONIOCARBONIO

Combustione incompleta di composti contenenti Carbonio organico (combustibili)

La quantità di CO prodotta nei processi combustivi è

funzione del:

1. tipo di combustibile

2. del grado di ossidazione nel processo chimico della

combustione

3. della struttura delle camere di combustione

4. della lunghezza e della pervietà dei tiraggi

PRODUZIONE DI MONOSSIDO DI CARBONIO NEI PRODUZIONE DI MONOSSIDO DI CARBONIO NEI MOTORI A SCOPPIOMOTORI A SCOPPIO

Accelerazionea freddo

Decelerazione

Velocitàcrociera

VelocitàFuori giri

VALORI LIMITE DEL MONOSSIDO DI CARBONIO NELLE AREE URBANE

(decreto 25/11/1994 del Ministero dell’Ambiente)

Livello di attenzione Livello di allarme 15 mg/mc 30 mg/mc

CONCENTRAZIONI MEDIE DEL MONOSSIDO DI CARBONIO IN ALCUNE AREE URBANE ITALIANE

(anno 2005, medie dei periodi invernale ed estivo)

Torino (P.za Castello) 21 mg/mc 9,7 mg/mc

Milano (Foro Bonaparte) 23 mg/mc 12,9 mg/mc

Bologna (Via Ugo Bassi) 13 mg/mc 5,7 mg/mc

Padova (Via Facciolati) 9,4 mg/mc 9,7 mg/mc

Roma (P.za Esedra) 26 mg/mc 19,1

mg/mc

Napoli (P.za Garibaldi) 23 mg/mc 21,0 mg/mc

EFFETTI DANNOSI DEL MONOSSODIO DI EFFETTI DANNOSI DEL MONOSSODIO DI CARBONIOCARBONIO

Blocco del citocromo P450

Morte cellulare

Aumento concentrazione di

HbCO

Anossia anemica

EFFETTI ACUTIEFFETTI ACUTI

Stato stuporosa, Coma, Morte (HbCO > 25%)

EFFETTI SUBACUTIEFFETTI SUBACUTI

Cefalea intensa, Dispnea, Torpore, Cianosi rossa (HbCO 10 – 20%)

EFFETTI CRONICIEFFETTI CRONICI(Esposizione a dosi contenute per periodi lunghi)

1. Aumento delle patologie ischemiche cardiache per

esposizione protratta a > 50 ppm (Lippmann)

2. Aumento delle patologie respiratorie per esposizione

protratta a > 30 ppm (Strauss)

POOL DI OSSIDI DI AZOTOPOOL DI OSSIDI DI AZOTO

Sono definiti “ossidi di azoto” le miscele di composti ossidati a differenti gradi di ossidazione.La miscela è indicata con la sigla NOx

La stabilità dei composti azotati è differente in rapporto con il grado di ossidazione.

Il monossido NO è molto instabile e si trasforma rapidamente nel biossido NO2

Il pentossido N2O5 è molto reattivo ed idrosolubile; esso si trasforma in acido nitroso e nitrico e precipita come pioggia acida

Da queste proprietà deriva che:

1. nella miscela di ossidi di azoto, misurata in prossimità

delle fonti di produzione, la percentuale maggiore è

costituita da NO

2. nella miscela di ossidi di azoto, misurata negli strati

più alti dell’aria, la percentuale maggiore è costituita

da NO2

ORIGINE DEL POOL DI OSSIDI D’AZOTOORIGINE DEL POOL DI OSSIDI D’AZOTO

1. Ossidazione delle scorie azotate dei combustibili

2. Ossidazione dell’azoto atmosferico in prossimità di

processi ad alta esotermia

L’ossidazione produce soprattutto monossido di azoto

La trasformazione in biossido avviene alla presenza di radicali perossidici e/o di ozono, secondo le reazioni:

NO + H2O2 = NO2 + H2O

NO + O3 = NO2 + O2

Le reazioni sono catalizzate dalle radiazioni ultraviolette

PRODUZIONE DI OSSIDI DI AZOTO NEI PRODUZIONE DI OSSIDI DI AZOTO NEI MOTORI A SCOPPIOMOTORI A SCOPPIO

Accelerazionea freddo

(r 2km, 4 Km autocatalizzate)

Decelerazione

VelocitàCrociera

(auto catalizzata)

VelocitàFuori giri

(auto catalizzata)

VALORI LIMITE DEL BIOSSIDO DI AZOTO NELLE AREE VALORI LIMITE DEL BIOSSIDO DI AZOTO NELLE AREE URBANEURBANE

(decreto 25/11/1994 del Ministero dell’Ambiente)

Livello di attenzione Livello di allarme 200mcg/mc 400 mcg/mc

CONCENTRAZIONI MEDIE DEL BIOSSIDO DI AZOTO IN CONCENTRAZIONI MEDIE DEL BIOSSIDO DI AZOTO IN ALCUNE AREE URBANE ITALIANE ALCUNE AREE URBANE ITALIANE

(anno 2005, medie dei periodi invernale ed estivo)

Torino (P.za Castello) 286 mcg/mc 163 mcg/mc

Milano (Foro Bonaparte) 230 mcg/mc 119 mcg/mc

Bologna (Via Ugo Bassi) 97 mcg/mc 92 mcg/mc

Padova (Via Facciolati) 168 mcg/mc 165 mcg/mc

Roma (P.za Esedra) 257 mcg/mc 178

mcg/mc

Napoli (P.za Garibaldi) 297 mcg/mc 215 mcg/mc

EFFETTI DANNOSI DEGLI OSSIDI DI AZOTOEFFETTI DANNOSI DEGLI OSSIDI DI AZOTO

1. Azione irritante sulle mucose respiratorie e congiuntivali10 e 13 ppm Effetto irritante> 150 ppm Broncostenosi> 500 ppm Edema polmonare

2. Azione metaemoglobinizzante< 200 ppm Aumento asintomatico MetaHb>200 – 500 ppm Dispnea, cianosi periferica500 – 1000 ppm Disturbi vascolari periferici> 1000 ppm Ipertensione nefrovascolare

RISULTATI DI STUDI EPIDEMIOLOGICI SULL’EFFETTO RISULTATI DI STUDI EPIDEMIOLOGICI SULL’EFFETTO DEGLI OSSIDI DI AZOTODEGLI OSSIDI DI AZOTO

1. 1989, Schawrtz (Stati Uniti): diminuzione del 5% della funzione ventilatoria per un incremento di 40 mcg/mc di NO2, espresso come media annuale

2. 1991, Schwartz (Germania): incremento del 28% del numero di casi di infezioni respiratorie in cittadini esposti a concentrazioni di Nox tra 10 e 70 mcg/mc

3. 1991, Quackenboss (Stati Uniti): diminuzione progressiva del 3% dei flussi respiratori forzati per ogni incremento di 20 mcg/mc di concentrazione di NO2

4. 1992, Braune Fahrlander (Svizzera): incremento di oltre il 20% dell’incidenza di sintomi respiratori e della durata delle patologie acute per livelli di NO2 superiori di almeno 20 mcg al valore soglia (in Svizzera esso è fissato a 51 mcg/mc)

POOL DI OSSIDI DI POOL DI OSSIDI DI ZOLFOZOLFO

Sono definiti “ossidi di zolfo” le miscele di composti ossidati SO2 (bissido) ed SO3 (triossido).

La miscela è indicata con la sigla SOx

La stabilità dei composti azotati è differente in rapporto con il grado di ossidazione.

Il biossido SO2 è abbastanza stabile; quando sono presenti alte concentrazioni di ozono, tende a trasformarsi rapidamente in triossido

Il triossiso SO3 è molto reattivo ed idrosolubile; esso si trasforma in acido solforoso e solforico e precipita come pioggia acida

ORIGINE DEL POOL DI OSSIDI DI ZOLFOORIGINE DEL POOL DI OSSIDI DI ZOLFO

Ossidazione dello zolfo, presente in differenti percentuali nei diversi combustibili

La produzione è massima nel bruciamento di combustibili minerali solidi (carbone fossile) e liquidi pesanti (nafta)

In funzione del contenuto di zolfo, la nafta e gli oli minerali sono distinti in ATS (alto tenore di zolfo, > a 1,5% della massa) e BTS (basso tenore di zolfo, < a 0,5% della massa)

I combustibili gassosi naturali (metano) ed artificiali (gas di cokeria) sono privi di zolfo

I combustibili liquidi compressi (GPL), che sono bruciati dopo il passaggio allo stato gassoso mediante depressurizzazione, contengono tracce di zolfo, che derivano dagli additivi per l’odorificazione (mercaptani)

PRODUZIONE DI MONOSSIDO DI PRODUZIONE DI MONOSSIDO DI CARBONIO NEI MOTORI A SCOPPIOCARBONIO NEI MOTORI A SCOPPIO

Accelerazionea freddo

Decelerazione

VelocitàCrociera

VelocitàFuori giri(autocarro

VALORI LIMITE DEL BIOSSIDO DI ZOLFO NELLE AREE VALORI LIMITE DEL BIOSSIDO DI ZOLFO NELLE AREE URBANEURBANE

(decreto 25/11/1994 del Ministero dell’Ambiente)(decreto 25/11/1994 del Ministero dell’Ambiente)

Livello di attenzione Livello di allarme 125mcg/mc 250 mcg/mc

EFFETTI DEGLI OSSIDI DI ZOLFOEFFETTI DEGLI OSSIDI DI ZOLFO

1.Azione irritante sulle mucose respiratorie superficiali (contatto diretto) e profonde (solubilizzazione dei prodotti solforati)

2. Soglia dell’effetto olfattivo: 3 ppm

3.Soglia dell’effetto irritante le mucose nasali, faringee e congiuntivali:

5-10 ppm

4. Soglia degli effetti irritanti i bronchi ed i bronchioli terminali > 11 ppm

Sintomatologia subacuta e cronica1. Tosse secca e stizzosa2. Dispnea3. Insufficienza respiratoria di tipo ostruttivo 4. Iperemia congiuntivale, lacrimazione, fotofobia

RISULTATI DI STUDI EPIDEMIOLOGICI RISULTATI DI STUDI EPIDEMIOLOGICI SULL’EFFETTO DEGLI OSSIDI DI ZOLFOSULL’EFFETTO DEGLI OSSIDI DI ZOLFO

1. Aumento del numero di ricoveri ospedalieri per patologie respiratorie acute in aree con livelli di ossidi di zolfo > a 15 ppm

2. Incremento del numero di casi attesi di carcinoma del polmone per esposizioni protratte a concentrazioni ambientali di ossidi di zolfo > a 150 mcg/mc

OZONOOZONO

L’Ozono non è un inquinante diretto, nel senso che non esistono sorgenti antropiche in grado di produrre esso

La concentrazione di Ozono nella troposfera deriva da:

1. Processi naturali ozonizzazione dell’ossigeno

dell’aria per effetto delle scariche elettriche o per

catalizzazione da parte di composti terpenici (resine di

piante aghiformi soprattutto)

2. Processi antropici ozonizzazione per effetto di

trasformazioni fotochimiche dell’ossigeno dell’aria ad

opera di inquinanti primari

Da quanto riportato, scaturisce che:

1. la produzione naturale di ozono è massima nei periodi

primaverili

2. la produzione antropica di ozono è massima nei

periodi estivi

VALORI LIMITE DELL’OZONO NELLE AREE VALORI LIMITE DELL’OZONO NELLE AREE URBANEURBANE

(decreto 25/11/1994 del Ministero dell’Ambiente)

Livello di attenzione Livello di allarme

180mcg/mc 360 mcg/mc

EFFETTI DANNOSI DELL’OZONOEFFETTI DANNOSI DELL’OZONO

1. Azione irritante

2. Azione sensibilizzante

3. Azione immunosoppressiva

4. Azione pirogena

PARTICOLATO CARBONIOSOPARTICOLATO CARBONIOSO

Scorie solide di dimensione millimetrica, costituite da agglomerati di particelle carboniose di dimensione micronica

La percentuale di Carbonio è molto alta, essendo sempre > a 80, fino a valori prossimi a 100

ORIGINE DEL PARTICOLATO CARBONIOSOORIGINE DEL PARTICOLATO CARBONIOSO

Combustione incompleta di materiale organico per:

1. Difetto relativo di ossigeno deficit ossidativo

2. Bassa temperatura di combustione insufficiente evaporazione dell’acqua

SINONIMI DI PARTICOLATO CARBONIOSOSINONIMI DI PARTICOLATO CARBONIOSO

FUMOFUMOTermine generico, utilizzato per definire contemporaneamente il refluo solido ed i vapori di combustione

NEROFUMONEROFUMO

Definizione di particolato carbonioso di dimensioni controllate, con scarse impurità, riutilizzabile per fini combustivi e termoproduttori

FULIGGINEFULIGGINEDefinizione di particolato carbonioso contenente impurità e ricco d’acqua, non efficace per la ricombustione

EFFETTI DANNOSI DEL PARTICOLATO EFFETTI DANNOSI DEL PARTICOLATO CARBONIOSOCARBONIOSO

SULLOSULLOAMBIENTEAMBIENTE

Danneggiamento di elementi minerali (carbonato di calcio)

Blocco della respirazione foliare

SULLOSULLOUOMOUOMO

Patologie respiratorie (BPCO)

Azione pneumocancerogena (IPA e pirenici)

Azione coronarospastica e sclerotica (Ossido di C)

Cancerogenesi cutanea e vescicale (Pirenici, Amine)

PARTICOLATO NON PARTICOLATO NON CARBONIOSOCARBONIOSO

Materiale solido aerodisperso, di natura e strutture variabile, con dimensioni da pochi nanometri a 500 micron

La dimensione, espressa come raggio razionalizzato di figura tridimensionale sferica, è la condizione essenziale alla definizione del particolato.

Dalla dimensione deriva, infatti, la possibilità di mantenimento in sospensione per i normali moti convettivi dell’aria (moti browniani)

In funzione della dimensione, il particolato è

classificato in:

1. Truciolo dimensione > 100 micron – cade

rapidamente al suolo

2. Polvere grossolana dimensione > 10 e < 100

micron – può essere mantenuto in sospensione, ma non

è aspirabile con la depressione esercitata da un

normale atto inspiratorio

3. Polvere fine PM10 dimensioni > 2,5 e < 10 micron

– è inalabile, ma resta ferma a livello delle prime vie

aeree

4. Polvere molto fine PM2,5 dimensione <2,5 micron –

è detta anche “polvere toracica” poiché è aspirabile

sino a livello del piccoli bronchi

5. Polvere ultrafine PM1 dimensione =< 1 micron – è

detta anche “polvere alveolare” poiché è in grado di

arrivare sino agli alveoli

NATURA ED ORIGINI DEL PARTICOLATO NATURA ED ORIGINI DEL PARTICOLATO NON CARBONIOSO NON CARBONIOSO

1. Molecole inorganiche derivati dalla crosta terrestre e da apposizioni su essa

2. Molecole organiche Derivati da forme viventi o da deiezioni di esse

3. Fibre derivate da minerali o vegetali

1. Frantumazione della crosta terrestre e delle apposizioni per effetto di energia meccanica, naturale (vento) o antropica

2. Espulsione da variazioni pressorie naturali (eruzioni vulcaniche)

3. Disidratazione termoindotta (essiccazione) di materiali inorganici o organici

FORMAZIONE DEL PARTICOLATO NON FORMAZIONE DEL PARTICOLATO NON CARBONIOSO CARBONIOSO

VALORI LIMITE DI PMVALORI LIMITE DI PM1010 NELL’ARIA NELL’ARIA

Direttive 1999/30/EC e 96/62 EC

Dal febbraio 2005

Dal febbraio 2010

Valore medio annuale

40 μg/mc 20 μg/mc

Massimo giornaliero

50 μg/mc 50 μg/mc

N° annuo superamenti

consentiti

35 7

EFFETTI DANNOSI DEL EFFETTI DANNOSI DEL PARTICOLATO NON CARBONIOSOPARTICOLATO NON CARBONIOSO

Ap. Ap. respiratoriorespiratorio

Bronchite cronica

Allergie respiratorie

Pneumopatie sclerogene e coniotiche

Tumori polmonari

Ap. Ap. cariovascolarecariovascolare

Coronaropatie

> Sensibilità fattori di rischio cardiovascolare

Ap. Ap. riproduttivoriproduttivo

Riduzione fertilità

Tumori ovarici