Le polveri sottili, definite anche particolato atmosferico (in inglese Particulate Matter, PM), sono costituite da particelle solide e liquide disperse nell’aria, che possono avere dimensione, composizione e origine molto eterogenee. Le dimensioni rappresentano anche il modo più semplice per classificare il PM. Si distinguono tre categorie: PM10, particelle con diametro aerodinamico minore di 10 µm, PM2.5, minore di 2,5 µm, e PM1, minore di 1 µm. Nel 2016 sono stati definiti dei valori soglia di allarme, ancora attuali, da parte dell’Organizzazione Mondiale della Sanità per monitorare la situazione a livello mondiale. I valori medi annuali di PM10 non dovrebbero superare i 20 µg/m3 e i valori di PM2.5 i 10 µg/m3. Per quanto riguarda i valori giornalieri si parla di 50 µg/m3 per il PM10 e 25 µg/m3 per il PM2.5. Al momento, più del 50% della popolazione mondiale vive in città con un livello di inquinamento atmosferico che supera queste soglie.
Il particolato atmosferico può essere generato da eruzioni vulcaniche, incendi, erosione del terreno dovuta al vento, spume marine, processi industriali e agricoli, mal gestione dei rifiuti e combustione di biomasse per il riscaldamento domestico. L’origine, naturale o antropica, la geografia e la stagionalità rendono la composizione del particolato molto variabile. Il PM è in grado di adsorbire e accumulare sulla superficie inquinanti ambientali, pertanto è considerato tale. Tra le componenti si ricordano composti inorganici, tra cui il monossido di carbonio, il nitrato di ammonio e alcuni solfati, metalli pesanti, radicali, composti organici, come gli idrocarburi policiclici aromatici, e in parte una componente biologica. Batteri, virus, pollini, spore e parti di funghi possono infatti essere definiti Bio-PM.
Proprio per il fatto che questi micro-organismi si possono trovare sulla superficie delle particelle o essere essi stessi particolato è stato abbastanza naturale associare la diffusione e maggior contagiosità di molti virus, tra cui il recente SARS-CoV-2, all’inquinamento atmosferico. Alcuni degli ultimi studi hanno però rivelato che particolato e virus non interagiscono tra di loro in questo senso. Infatti la concentrazione del virus SARS-CoV-2 rilevata in aree pubbliche all’aperto risulta molto bassa e insufficiente a spiegare tale associazione.
Si deve tenere conto, inoltre, che i virus in un ambiente esterno all’organismo non sono in grado di riprodursi, in quanto mancano dei sistemi replicativi cellulari e, inoltre, non sono stabili e sono infettivi al massimo per pochi giorni. Anche nel caso in cui si assista ad un incremento di concentrazione di virus nell’aria, la sopravvivenza di quest’ultimo e la capacità di infettare risulterebbero molto ridotte rispetto ad un tipo di trasmissione diretta, che è invece la più frequente causa di diffusione.
Non si deve però trascurare la pericolosità delle sole particelle, in assenza di associazione con virus o altro materiale biologico. Esse si distribuiscono nel sistema respiratorio principalmente in base alle dimensioni. Particelle più grandi sono filtrate a livello del naso, della laringe e della faringe, limitandone l’arrivo ai polmoni. Invece particelle più piccole, di dimensioni minori a 0,1 µm, superato il muco e le ciglia bronchiali, possono raggiungere gli alveoli polmonari dove permangono o possono raggiungere la circolazione sistemica e di conseguenza l’intero organismo. Recenti studi hanno rivelato la loro presenza anche in embrioni in via di sviluppo.
Una volta nella cellula, il particolato, a seconda della sua composizione, può indurre una risposta di tipo infiammatorio stimolando la produzione di citochine e chemochine pro-infiammatorie, tra cui IL-8 e IL-6, nonché stress ossidativo, sia tramite la formazione di radicali (come i radicali dell’ossigeno) sia tramite la liberazione dei radicali che si trovano sulle particelle stesse.
Lo stress ossidativo è uno dei principali meccanismi di produzione di danni al DNA quali rotture alla singola o doppia elica, ossidazione delle basi azotate e formazione di micronuclei in cellule in divisione (con conseguente perdita di materiale genetico da parte di una delle due cellule figlie). Le cellule devono essere in grado di rispondere prontamente a questo danno per continuare il loro ciclo cellulare e replicarsi senza trasformazione tumorale.
I primi effetti patologici dati dall’esposizione a quantità molto alte di particolato nell’aria sono dati da irritazione delle vie respiratorie, tosse, sviluppo o peggioramento di asma, bronchiti e altre patologie polmonari lievi. Le conseguenze di un’esposizione prolungata al particolato possono essere invece molto gravi, partendo da una maggior suscettibilità ad infezioni batteriche e virali, fino ad arrivare allo sviluppo di malattie polmonari ostruttive croniche (COPD) e patologie cardiache.
La rivoluzione industriale nella seconda metà del 1700, con l’utilizzo di combustibili fossili come il carbone per le macchine, ha dato un contributo importante all’evoluzione della società. Ha però favorito l’aumento significativo sia della quantità di particolato prodotto dai processi industriali, che della diffusione del particolato in molte città. Nell’aria sono stati raggiunti livelli elevati di metalli pesanti, solfati e acidi, come mai successo prima. Ciò ha portato ad una iniziale definizione del problema, che ha raggiunto il culmine con uno degli eventi più importanti della storia dell’inquinamento, quello che viene chiamato “the Great Smog of London” nel dicembre del 1952 (si raggiunsero 4460 µg/m3, circa 100 volte i valori ammessi oggi).
In quell’occasione si è assistito ad un incremento improvviso dei livelli di inquinamento dovuto al rilascio nell’atmosfera di enormi quantità di fumo, zolfo, anidride carbonica, acido cloridrico, composti del fluoro e solfati. Questo ha comportato effetti dannosi per la salute della popolazione londinese sia breve che a lungo termine, causando il ricovero di un numero molto elevato di persone con sintomi respiratori e la morte di più di 10 mila individui in circa due settimane. L’evento sorprendente e che ha attirato l’interesse dei ricercatori fu che molti dei decessi e dei ricoveri erano dovuti a eventi cardiaci acuti (infarto). Benché molti di questi fossero probabilmente da ascrivere alle alte concentrazioni di SO2 dovuti alla combustione del carbon fossile (non più presente, per esempio, a Milano), la relazione fra evento cardiologico acuto ed inquinamento nell’aria è ancora sotto indagine, e ha portato anche alla identificazione di profili genetici “a rischio”.
Ad ogni modo, la reazione pubblica e politica ha fatto sì che si introducesse il “Clean Air Act” nel 1956, che ha portato alla riduzione delle emissioni di fumo e solfati nelle aree urbane e che è stato rinnovato anni più tardi (1968). Dal 1967, l’inquinamento atmosferico è stato per la prima volta affrontato come problema internazionale e sono state prese importanti decisioni nell’ambito delle scienze e politiche ambientali, che hanno permesso un miglioramento delle condizioni di vita grazie all’abbassamento dei livelli di emissioni. Nonostante ciò, nel gennaio del 2012 un evento simile a quello di Londra si è ripetuto a Pechino con livelli elevati di PM e di SO2, tanto che la nube causata dall’inquinamento fu visibile anche dallo spazio.
In generale, le emissioni di inquinanti ambientali si sono ridotte negli ultimi 30 anni in Europa, Nord America e Giappone. Nei paesi del Sud-Est asiatico invece, i livelli di inquinamento sono ancora molto alti e simili a quelli precedenti i vari interventi per limitarlo.
Con la pandemia dovuta a SARS-CoV-2 e il lockdown di quasi tutti i paesi a livello mondiale, le emissioni industriali e relative ai trasporti sono state drasticamente ridotte, con conseguente riduzione di particolato atmosferico, solfati e nitrati nell’aria. Se si continuasse così oltre il lockdown, si potrebbero avere benefici anche a lungo termine sulla salute umana, degli ecosistemi e dell’aria, anche se tutto sarebbe da bilanciare, ovviamente, con ciò che di negativo ha comportato e comporta invece questa situazione: posti di lavoro persi, aumento della povertà, diminuzione delle risorse, stallo della ricerca, ecc…
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