L’ Inquinamento AmbientaleInquadramento e

Patologie respiratorie

Dottor Marco Vaccarino

Specialista Pneumologo Ospedale Israelitico – Roma

D. A. P. – Casa Circondariale “Regina Coeli” di Roma

L’inquinamento atmosferico

• Gli inquinanti atmosferici vengono comunemente distinti in base alla loro presenza negli ambienti confinati interni (Indoor Polluttans) o nell’atmosfera esterna (Outdoor Polluttans).

• In realta’ tale distinzione risulta oramai superata, potendo parlare in maniera piu’generica di Inquinamento Ambientale.

L’inquinamento Ambientale1. La principale fonte di inquinamento urbano e’

costituita dalla combustione del carbone e dei derivati del petrolio (traffico e soprattutto riscaldamento ed usi industriali). Esistono poi fonti di inquinamento ambientale legate a fattori naturali (incendi, erosione di suolo sprovvisto di coperture vegetali, decomposizione di materiale organico negli oceani, eruzioni vulcaniche, etc).

2. Nelle zone rurali le fonti di inquinamento sono legate ai pesticidi, ai microrganismi, ai pollini, agli animali.

Stato fisico degli inquinanti1. Solidi: prodotti di combustioni incomplete come polveri,

ceneri, particelle sospese. I solidi di maggiori dimensioni (oltre i 10 micron) vengono rimossi dalla cleareancemuco-ciliare; le particelle di dimensioni comprese tra i 5 e i 10 micron raggiungono i bronchi di quinto e sesto ordine; le particelle di dimensione compresa tra gli 0,5 e i 5 micron raggiungono gli alveoli; le particelle di dimensioni minori si comportano come gas e passano direttamente nel circolo sanguigno.

2. Gassoso: sostanze gassose libere o veicolate. Sono i piu’pericolosi in quanto presenti nell’atmosfera in forma libera o veicolati da particelle sospese per assorbimento

3. Fumi: complessi di prodotti gassosi e particelle solide che, qualora vengano inglobate dalla nebbia, contribuiscono a formare lo smog

Gli aeroinquinanti

1. Ossidi di azoto e di zolfo, cloro2. Ozono3. Ossido di carbonio4. Materiali corpuscolati (asbesto,

arsenico, cromo)5. Idrocarburi aromatici policiclici (3,4

benzopirene, benzoantracene)

Fattori metereologici1. Venti: disperdono gli aeroinquinanti ma possono anche

trasportarli a grandi distanze2. Movimenti convettivi ascendenti: si formano grandi

nuvole cariche di inquinanti3. Pioggia: non sempre lava l’aria; talora trasforma gli

ossidi in acidi nitrico e solforico4. Inversione termica: determina grandi concentrazioni di

inquinanti5. Nebbia: alte concentrazioni di ossido di zolfo possono

essere trasformate in acido solforico6. Sole: un importante irraggiamento puo’ causare alti tassi

di ozono con produzione del cosiddetto smog fotochimico

Effetti dell’inquinamento sull’apparato respiratorio

• Effetti acuti -1 -• Smog invernale: accumulo di inquinanti prodotti

da impianti termici, lavorazioni industriali, autoveicoli (ossidi di zolfo e di azoto, idrocarburi policiclici aromatici, CO) ; ristagnano nell’atmosfera a causa dell’inversione termica. Determinano tosse e dispnea con riduzione degli indici respiratori sino alla insufficienza ventilatoria acuta.

Effetti dell’inquinamento sull’apparato respiratorio

• Effetti acuti - 2 -• Smog estivo: determinato prevalentemente da

idrocarburi e ossidi di azoto; colpiscono in modo particolare i soggetti affetti da patologie cardio-respiratorie e determinano aumento improvviso di morbosita’ e mortalita’ per periodi limitati nel tempo in quanti legati all’effetto serra ed a particolari condizioni atmosferiche (assenza di vento).

Effetti dell’inquinamento sull’apparato respiratorio

• Effetti cronici -3-• Si verificano per lunghe esposizioni agli

inquinanti, con effetti legati a variabilita’individuali, al sinergismo tra i diversi inquinanti, all’attivita’ lavorativa, alle abitudini voluttuarie (fumo di sigaretta, alimentazione).

• Le patologie legate all’esposizione cronica sono: l’asma bronchiale, la BPCO, l’enfisema, il carcinoma broncogeno.

Inquinamento ambientale e patologie infettiveIl danno da inquinanti ambientali provoca numerose patologie infettive respiratorie, sia virali sia batteriche. Gli inquinanti chimici nell’uomo causano irritazione (ozono) con fenomeni di broncospasmo, riducono le difese immunologiche e meccaniche del polmone (smog) con ristagno delle secrezioni, provocano aumento della produzione di muco con conseguente creazione di un pabulum idoneo alla proliferazione di agenti patogeni. Nei batteri gli inquinanti provocano mutazioni con comparsa di fenomeni di resistenza

Smog + fumo di tabacco + predisposizione genetica

= Infezione virale

= Aumento della frequenza dei

casi di asma bronchiale

Riduzione delle difese immunologiche e meccaniche

del polmone =

Aumento dei casi di infezioni opportunistiche

Smog + fumo di tabacco =

Enfisema polmonareBPCO e sue riacutizzazioni

Carcinoma broncogeno

Asma ed inquinanti ambientali

• Gli inquinanti influenzano lo sviluppo e/o l’aggravamento dell’asma in vari modi:

1. Determinano un effetto di broncostenosi su vie aeree gia’ iperattive.

2. Inducono iperattivita’ bronchiale attraverso l’induzione di un processo flogistico delle vie aeree.

3. Modificano la risposta immunologica rendendo il soggetto piu’ sensibile verso allergeni inalanti.

Cos’e l’ozono• Gas incolore, inodore, pungente

all’inalazione, presente normalmente nella stratosfera (tra il 15 e i 50 km. di altitudine). Forma un mantello che protegge dalle radiazioni ultraviolette.

• Se presente nella troposfera (tra il 10 ed i 15 km di altitudine) rappresenta il piu’pericoloso degli inquinanti fotochimici.

Nota sull’ozono• L’esposizione acuta ad alte concentrazioni di ozono

provoca iperreattivita’ bronchiale senza che nel sangue dei soggetti si trovi elevazione delle IgE

• Il lavaggio nasale di soggetti esposti ad alti livelli di ozonomostra elevazione di numerosi agenti pro-infiammatori (Mieloperossidasi neutrofila, Proteina cationica degli eosinofili, Neutrofili), di fattori aumentanti la permeabilita’bronchiale (Albumina), di enzimi capaci di attivare la reazione flogistica (GM-CSF).

• L’esposizione cronica provoca nell’essere umano un fenomeno di tolleranza, variabile da individuo ad individuo,probabilmente per induzione di meccanismi antiossidanti.

• I soggetti piu’ sensibili all’ozono sono i giovani, gli atopici, i non fumatori.

• L’esposizione continua ambientale ad inquinanti risulta un fattore protettivo

Il Fumo Nero

• Gli scariche dei motori diesel sono particolarmente pericolosi: il particolato (PM10) viene emesso in misura superiore dalle 25 alle 150 volte rispetto ad un motore a benzina. Sulla loro superficie si lega il benzopirene.

• L’emissione degli NOx e’ superiore dalle 3 alle 12 volte rispetto ad un motore a benzina.

• Il tanto decantato filtro antiparticolato riduce solo (al massimo) del 50% le emissioni di PM10.

La normativa EURO 5• Nel 2008 entrera’ in vigore la normativa Euro 5 che impone ai

costruttori di tagliare dell’80% le emissioni di PM10 (dagli attuali 0,03 gr. per km a 0,01) e del 50% quelle di Nox (da 0,25 a 0,12 gr.per km.).

• Cio’ comporta una totale riprogettazione dei motori diesel con verosimile scomparsa dei quattro cilindri di circa 1300 cc (le camere di combustione troppo piccole determinano temperature molto elevate con aumento delle emissioni di NOx) a favore di motori a tre cilindri o di cilindrata piu’ elevata.

• La necessita’ di utilizzare filtri piu’ efficienti comporta un duplice ordine di problemi:

1. Aumento dei costi (solo un filtro a bagno d’olio riduce il PM10)2. Smaltimento dei catalizzati e dei filtri esausti (sono in carburo di

silicio, alcuni lavorano a secco, altri lavorano con serbatoi separati contenti Cesio).

Le sostanze mutagene

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

GasolioBenzinaRiscaldamentoAltre fonti

In Italia, secondo una ricerca dell’Osservatorio Autopromotec, quasi un terzo delle autovetture in circolazione risale a prima del 1993: sono oltre 10 milioni gli autoveicoli Euro 1 e 2, estremamente inquinanti, spesso non sottoposti a regolare manutenzione.

Situazione in alcune citta’ italiane (autovetture euro 1 e 2, non

catalizzate)

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

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Roma Milano Palermo Napoli

Istogram. 3D 1Istogram. 3D 2Istogram. 3D 3Istogram. 3D 4

Gli Italiani ed i mezzi pubblici

• Nel 1991 il 17% degli italiani usava i mezzi pubblici. Tale percentuale scende al 12,9% nel 2001.

• A Parigi solo il 20% dei lavoratori si reca al lavoro in automobile, contro il 40% dei londinesi ed il 60% degli italiani.

Gli aeroinquinanti delle citta’-1-

• Secondo recenti studi su un campione di 39.000 bambini di grandi citta’ italiane lo smog provoca un aumento del 40% del rischio di malattie respiratorie della prima infanzia e del 30% delle patologie delle basse vie respiratorie (bronchiti ricorrenti e polmoniti).

• Il rischio di contrarre leucemie per bambini che risiedono in zone molto trafficate risulta superiore del 270% rispetto ai bambini che risiedono in zone poco trafficate.

Gli aeroinquinanti delle citta’-2-

• Secondo una stima della Commissione Tossicologica Nazionale sono circa 250 i casi di leucemia attribuibili al benzene ogni anno.

• Il numero di ricoveri per patologie cardiovascolari risulta associato in maniera direttamente proporzionale al livello di CO, SO2 e NO2.

• Il numero di ricoveri per patologie respiratorie risulta associato in maniera direttamente proporzionale al livello di NO2 e CO.

Gli aeroinquinanti delle citta’-3-

• L’incremento di ricoveri per cause cardiovascolari attribuibili all’inquinamento da CO e’ pari a 600 l’anno.

• L’incremento di ricoveri per cause respiratorie attribuibili all’inquinamento da CO e ‘ pari a 160 l’anno.

• Piu’ in generale ogni anno l’inquinamento (con tutti i suoi componenti), causa annualmente 1900 ricoveri per disturbi respiratori, 2700 per disturbi cardiovascolari, 31.500 attacchi di bronchite acuta nei bambini, 30.000 attacchi di asma infantile (Fonte OMS- ANPA).

Emissione allo scarico di CO2, SO2 e NOx

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50

100

150

200

250

300

350

400

CO2 SO2 NOX

gplbenzinadiesel

Patologie respiratorie da inquinamento confinato

• Asma di tipo intrinseco ed estrinseco, legate allo stress da lavoro ripetitivo e confinato ma anche ad allergeni presenti nell’ambiente lavorativo (polveri di talco, muffe, acari).

• Polmoniti da Gram + (infezioni ospedaliere) e da Gram -.

• Infezioni da Legionella (filtri dei condizionatori non periodicamente putili, acqua dei cassoni a temperatura troppo bassa).

• TBC.• Alveoliti allergiche da miceti e da batteri

Le Pneumopatie Acute

• Forme cliniche provocate da numerosi agenti causali, sostanzialmente pero’ con quadro clinico scarsamente differenziato tra loro.

• Sul piano anatomo-patologico distinguiamo:1. Pneumopatie alveolari2. Pneumopatie interstiziali3. Pneumopatie necrotizzanti (ascesso e gangrena

polmonare)

Pneumopatie alveolari

• Flogosi a localizzazione intralveolare ed interstiziale. Tipicamente ha estensione lobare, si presenta sotto forma di focolai disseminati e si accompagna ad impegno bronchiale.

• L’essudato cellulare e’ costituito prevalentemente da polimorfonucleati neutrofili.

• L’etiologia e’ quasi sempre batterica e raramente fungina.

Pneumopatie interstiziali

• Flogosi a localizzazione interstiziale, con estensione variabile.

• L’essudato cellulare e ‘ costituito soprattutto da polimorfonucleati.

• L’etiologia e’ varia (virus, micoplasmi, clamidie, batteri). In accordo con l’elevata contagiosita’ di alcuni agenti etiologici, possono assumere carattere epidemico.

• Particolarmente serie sono le forme batteriche da P. Carinii, Legionella Pneumofila, B. Pertussis.

Pneumopatie necrotizzanti• L’ascesso polmonare e’ un processo suppurativo

localizzato ad impronta destruente, escavativa. Spesso la flogosi insorge con meccanismo ab-ingestis.

• Sovente vengono causate da batteri anaerobi, piu’raramente da miceti o da E. Histolytica.

• La gangrena polmonare e’ un gravissimo processo essudativo-necrotico, caratterizzato da rapida estensione e da multiple escavazioni. Si associano empiema pleurico ed espettorato putrido.

• L’essudato e’ costituito prevalentemente da leucociti neutrofili.

Manifestazioni allergiche ed allergoimmunologiche da miceti e batteri

• Si riscontrano in soggetti che per lavoro o per necessita’ frequentano ambienti igienicamente non idonei: lavoratori dell’industria, operai che si occupano di condizionatori d’aria e di ascensori, pazienti operati ma anche infermieri di corsia e di sala operatoria e medici.

Infezioni micotiche e batteriche

Si presentano sotto forma di focolai flogistici diffusi (Aspergillosi e Candidosi Invasive) o localizzati (Aspergillosi e Candidosipleuropolmonare, pneumopatie da Pseudomonas, Stafilococco Aureo, Streptococco).

Legionellosi e Febbre di Pontiac

Patologie da Gram – con 29 forme antigeniche correlate. Il germe di trova abitualmente nelle acque stagnanti, nei serbatoi e negli impianti idrici e di condizionamento. La forma piu’ grave e ‘una polmonite interstiziale con infiltrato alveolare. La terapia si basa sull’utilizzo di Macrolidi, Tetracicline, Trimethoprim, Cloramfenicolo ed Aminoglicosidi.

Prevenzione della Legionellosi

Negli alberghi e nelle comunita’ e’opportuno, al fine di ridurre al minimo le possibilita’ di epidemia, riscaldare l’acqua sopra i 60° C, aggiungere fenoli o sostanze clorateai serbatoi idrici, pulire periodicamente perfettamente i filtri dei condizionatori d’aria.

Nota 1:Il monitoraggio periodico degli ambienti teoricamente sterili dimostra che, nonostante le usuali procedure di sanificazione e disinfezione, la contaminazione da microrganismi ha un valore fisiologico. Esistono limiti alle metodiche di disinfezione al di sotto dei quali non e’ vantaggioso scendere: ovvero i costi sono troppo elevati rispetto ai vantaggi (peraltro minimi) in termini di sterilita’ delle sale operatorie e delle camere di terapia intensiva.

Nota 2:La carica microbica di maggior entita’ si riscontra sempre in vicinanza delle bocchette di aerazione dei condizionatori, aumenta in proporzione al tempo di permanenza nell’ambiente sterile e raggiunge il plateau dopo circa tre ore.

Nota 3:Cosa fare per evitare infezioni da microrganismi in ambiente ospedaliero: Istituzione di un programma di controllo ambientale da praticare di routine. Disinfezione per i sistemi di aerazione ambientale periodica dei tubi dei circuiti, delle valvole e degli umidificatori almeno ogni 48 ore qualora l’impianto lavori in ambienti che richiedono sterilita’.Adozione di filtri elettrostatici.Impiego di aerosolizzazione ambientale di soluzioni antisettiche.

Istituzione di sistemi di aerazione ambientale.