Inquinamento Atmosferico:

Effetti tossicologici

Prof. M. Chiara Pietrogrande

Lauree Scientifiche: CHIMICAGennaio-Marzo 2007

distribuzione delle fonti d’emissione

contribuiscono ad aumentare

la concentrazione dei GAS ad EFFETTO SERRA

CO2

processi di combustione

contributi per comparto emissivo

anno 1997

Traffico Traffico veicolareveicolare

Produzione di Produzione di energiaenergia

Eventi Eventi naturalinaturali

Riscaldamento Riscaldamento domesticodomestico

Attività Attività industrialiindustriali

Incenerimento dei Incenerimento dei rifiutirifiuti

Inquinanti dell’atmosfer

a

Fonti Direttamente emessi dalle

sorgentiProcessi di combustione di qualunque natura

Attività Produttive specifiche

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O + calore

combustibile + O2 + N2 CO2 + H2O + calore +

IndustriaAgricolturaAllevamento

Acido nitrico e solforico: HNO3 H2SO4 Ozono : O3 e perossidi

Idrocarburi incombustiBiossido e Monossido di carbonio : CO2 e CO

Ossidi di azoto e zolfo : NOx SO2

Materiale ParticolatoClorofluorocarburi(CFC): es. CCl2F2

Metano : CH4

inquinanti primari

Ideale

Reale

Prodotti di trasformazione chimico-fisica degli inquinanti primari

inquinanti secondari

Aumento effetto serra Deplezione strato di ozono Deposizioni acide Smog chimico e fotochimico

Aerosol atmosferico sistema multifase disperso, contenente gas e particelle sospese: costituito da una miscela di fase liquida e/o solida con dimensioni del diametro da pochi nm a 100 µm.

Analisi emissione di caldaia alimentata a gasolio medianteSEM e caratterizzazione mediante spettroscopia X

Effetto variabili meterologiche su PM

Monitoraggio di Inquinamento Atmosferico

COMPOSIZIONE CHIMICA PARTICOLATO ATMOSFERICO

PM2.5

16%

1%

15%

16%10%

2%

42%

PM10

43%

1%

14%

9% 11%

14%8%

NH4+

NO3-

SO42-

TC

Mineral dust

trace elements

other

Milano: composizione chimica media

43% FRAZIONE INORGANICA (IONI INORGANICI + ELEMENTI)42% FRAZIONE CARBONIOSA (elemental carbon +organic carbon)15% FRAZIONE “SCONOSCIUTA” (es. H20, ossidi, eteroatomi fraz. organica)

EC ( 10%) + OC ( 30%) Idrocarburi policiclici aromatici (IPA): solo 0.01% massa totale del particolato atmosferico ma importanti dal punto di vista tossicologico

IONI INORGANICI (NH4+, SO4

2-, NO3-): analisi cromatografia ionica

ELEMENTI = mineral dust (Al, SI, K, Ca; Ti) e trace elements (V, Cr, Mn, Fe, Ni, CU, Zn, Br, Pb): analisi EDX-XRF

TC= OC+EC: analisi termogravimetrica combinata con spettrofotometro infrarosso (TGA-FTR) (P.Fermo, 2003)

Gli IPA (Idrocarburi policiclici aromatici) sono stati identificati come sospetti cancerogeni, responsabili di parte della mutagenicità del PM: 16 IPA sono stati dichiarati “inquinanti prioritari”

L’effetto cancerogeno del B[a]P é principalmente legato alla formazione del legame covalente tra BPDE e DNA (addotto BPDE-DNA). Se questa modificazione non viene riparata, può dare origine a mutazioni che costituiscono l’evento iniziale del processo di cancerogenesi.

ALCANI LINEARI NEL PARTICOLATO ATMOSFERICO

• Composti primari apolari presenti in atmosfera dal C14 al C35 sia in fase particolata che gassosa • Stabilità dei composti data la scarsa reattività in atmosfera • Non presentano tossicità• Derivano sia da sorgenti antropiche (emissioni autoveicolari e combustioni incomplete) sia da sorgenti naturali (cere epicuticolari di piante vascolari, pollini e microrganismi)

Alcani di origine vegetale: presentano una preferenza dispari/pari di numero di atomi di carbonio, con un forte contributo di C27,C29,C31

Alcani di origine antropica: presentano un tipico andamento monomodale senza preferenza dispari/pari di numero di atomi di carbonio e con moda tra C20 e il C25

CAMPIONAMENTO PM10 NEL TUNNEL DELLA STAZIONE CENTRALE DI MILANO (INVERNO 2001)

Elevato contributo della sorgente autoveicolare

Stima delle concentrazioni

medie degli alcani per un sito antropico

Analisi del pattern degli

alcani solo per la sorgente

autoveicolare

Stima del contributo degli

alcani totali rispetto al PM10

Contributo minimo di Sorgenti naturali di particolato atmosferico

Attività fotochimica Fenomeni meteorologici

DISTRIBUZIONE DEGLI ALCANI Assenza di una distribuzione monomodale Prevalenza di alcani di origine vegetale C27, C29, C31

Carbon Preference Index CPI = 1.3 ± 0.07

PM10 A MILANO VIA MESSINA

Contributo degli alcani di origine vegetale rispetto agli alcani totali

12 ± 2 %

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30 C31 C32

Alcani

% s

ing

oli

alc

ani

risp

etto

ag

li a

lcan

i to

tali

Contributo antropico Contributo vegetale

Confronto agosto – novembre

Contributo maggiore di alcani vegetali nel mese di agosto0

5

10

15

20

25

30

35

40

C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30 C31 C32

Alcani

% s

ing

oli

alc

ani

risp

etto

ag

li a

lcan

i to

tali

Novembre Agosto

Effetti sulla salute: PM10 e PM2,5

Informazioni per studi tossicologici

Di quali informazioni abbiamo bisogno per valutare i rischi per la salute?

Gli studi epidemiologici indicano che PM nell’ambiente è associato a malattie respiratorie e patologie cardiovascolari Un’associazione molto forte è stata descritta con i decesssi per complicazioni respiratorie e cardiovascolari, specialmente negli anziani Lo stress ossidativo, indotto dalle particelle inalate e che determina l’attivazione di geni del processo infiammatorio, potrebbe essere il meccanismo alla base degli effetti osservati Le particelle ultrafini (diametro <100 nm) sono considerate ampiamente responsabili per questi effetti (nanoparticelle di diossido di titanio hanno un alto potenziale tossico)

Particelle ultrafini e effetti sulla salute: che cosa sappiamo

Brook et al, 2004. Air Pollution and Cardiovascular Disease American Heart Association

Malattie cardiovascolari legate al PM

Il PM induce tumore?

Studi per valutare i rischi per la salute

Parametri correlabili con mutagenicità

PM2.5

Concentrazione IPA

GRAZIE !!!

Emilia Romagna

ESA (http://www.esa.int/esaCP/index.html

La mappa dell'inquinamento della Terra da NO2

costruita grazie a SCIAMACHY lo spettrometro del satellite Envisat (2003-

2004)

Quantitative summary estimate for thechange in all-cause all-age mortality for a 10ìg/m3 increase in PM10 from different regions of the world.