• Articolo , 21 novembre 2008
  • Nanopolveri, verità a confronto

  • Le polveri ultrafini rappresentano un serio pericolo per la salute, ma le molteplici incertezze sulla quantità nell’aria e sulla loro origine obbligano alla cautela per evitare allarmismi per ora ingiustificati

Nella prima metà degli anni Novanta, il dottor Stefano Montanari, direttore scientifico del laboratorio Nanodiagnostics di San Vito, in provincia di Modena, e la dottoressa Antonietta Gatti, direttrice del Laboratorio di Biomateriali dell’Università di Modena e Reggio Emilia, analizzando il motivo della rottura di un filtro cavale (dispositivo metallico che s’impianta nel lume della vena cava inferiore per impedire l’embolia polmonare) di un paziente, trovarono sulla superficie del filtro tracce di metalli che non appartenevano né alla lega di cui il filtro era costituito né all’organismo umano.
In seguito ad un secondo caso analogo, Montanari e Gatti incominciarono ad esaminare i tessuti epatici e renali di pazienti che soffrissero o avessero sofferto in passato di malattie delle quali fosse possibile ipotizzare un’origine o una componente infiammatoria provocata da un agente esterno all’organismo. In tutti i pazienti esaminati vennero riscontrate, sia nel fegato che nei reni, depositi di particelle metalliche nanometriche, cioè di dimensioni pari a qualche miliardesimo di metro, nanoparticelle appunto.
I due ricercatori coniarono allora il termine “nanopatologie” per indicare tutte le malattie provocate dalle nanoparticelle che, per inalazione o ingestione, riescono ad insinuarsi nell’organismo.
Ma da dove arrivano e cosa sono queste nanoparticelle? Le nanoparticelle fanno parte del più ampio gruppo delle polveri sottili (o particolato) che comprende tutte le particelle solide e liquide, provenienti da sostanze organiche ed inorganiche, che, a causa delle dimensioni infinitesimali, rimangono sospese in atmosfera per tempi più o meno lunghi. Generalmente vengono indicate con l’acronimo PM, seguito dal diametro massimo delle particelle in micron (milionesimo di metro).
Le principali tre “famiglie” del particolato sono: il PM10, polveri grossolane formate da particelle con diametro massimo di 10 micron, il PM2,5, polveri fini formate da particelle con diametro massimo di 2,5 micron e il PM1, polveri ultrafini (o aerosol) formate da particelle con diametro massimo di 1 micron. Le nanoparticelle o nanopolveri appartengono a quest’ultima classe e hanno dimensioni tra i 2 e i 200 nanometri (miliardesimo di metro).
Le polveri grossolane e le polveri fini hanno quindi le dimensioni delle cellule, mentre le nanopolveri hanno le dimensioni del DNA: per fare un paragone, un pallone da calcio è da mille a diecimila volte più grande di una singola particella costituente le polveri grossolane o quelle fini e dieci milioni di volte più grande di una nanoparticella.
Date le dimensioni così ridotte, il particolato atmosferico può rimanere sospeso nell’aria a lungo ed essere facilmente inalato. L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) lo ha quindi classificato tra i più importanti fattori di rischio per la salute umana perché è stato accertato da studi epidemiologici che l’assorbimento di polveri sottili può causare, in seguito ad esposizioni acute e prolungate, malattie gravi non solo del sistema respiratorio.
Il PM10, la frazione delle polveri sottili più semplice e immediata da misurare nell’atmosfera, è oggi il più diffuso indicatore dello stato di qualità dell’aria ed è il parametro maggiormente utilizzato negli studi sugli effetti sanitari dell’inquinamento atmosferico, nonché l’unica classe di particolato di cui sono stati fissati per legge i limiti massimi di concentrazione nell’aria.
Sono però le polveri fini e ultrafini a causare gli effetti più dannosi sulla salute. Mentre, infatti, le polveri grossolane si fermano alle vie respiratorie superiori e vengono espulse rapidamente dai meccanismi di difesa dell’organismo umano, causando al massimo lievi infiammazioni di gola e naso, le polveri più fini sono capaci di penetrare nei polmoni creando gravi intossicazioni e patologie croniche tipo asma, bronchite ed enfisema.
Le nanopolveri sono poi le più pericolose perché non esistono barriere naturali in grado di fermarle e quindi riescono a penetrare profondamente nei tessuti polmonari fino agli alveoli, dove vengono assorbite nel sangue e trasportate in tutto il corpo. Nel tempo, perciò, finiscono con l’accumularsi nei tessuti e negli organi causando intossicazioni e alcune forme tumorali come il linfoma di Hodgkin.
La pericolosità delle polveri sottili, e in particolare delle nanopolveri, dipende dalle sostanze che le compongono e quindi dalle fonti da cui si originano.
A livello globale le maggiori fonti di particolato sono naturali (circa il 94%). Le polveri grossolane, che rappresentano la frazione principale di tutte le polveri sottili presenti in atmosfera, si formano durante fenomeni naturali, quali l’erosione e il dilavamento di suoli e rocce provocati da pioggia e vento, l’evaporazione dell’aerosol marino, l’aerosol biogenico, gli incendi boschivi e le eruzioni vulcaniche. Quindi sono costituite fondamentalmente dagli elementi inorganici della crosta terrestre e dai sali marini, come silicio, calcio, potassio, magnesio, alluminio, ferro e cloruri, oppure da frammenti vegetali come pollini e spore.
Le particelle fini e ultrafini si formano invece da reazioni chimico-fisiche tra inquinanti gassosi già presenti in atmosfera (gas precursori) e da combustioni ad altissime temperature. Quindi sono le attività antropiche, e in particolare scarichi di autoveicoli, impianti di riscaldamento, centrali termoelettriche, inceneritori e raffinerie, la maggiore causa della loro presenza nell’aria. Ciò fa sì che le aree urbane e industriali siano quelle a maggior rischio.
Dal seminario “Particolato atmosferico e salute: approfondimenti e prospettive” organizzato il 15 marzo 2006 a Modena dall’Agenzia regionale per la protezione dell’ambiente (Arpa) dell’Emilia Romagna, è emerso che le nanopolveri sono “complesse miscele di sostanze organiche ed inorganiche dotate, per la maggior parte, di intrinseca, seppur debole, tossicità”. Sono infatti costituite da nitrati (prodotti dalle emissioni di ossidi di azoto), solfati (prodotti dalle emissioni di biossido di zolfo), ammonio, carbonio organico, idrocarburi poliaromatici (gli IPA) e alcuni metalli altamente tossici, quali piombo, cadmio, nichel, arsenico e mercurio.
Montanari addita come fonte primaria delle polveri ultrafini gli impianti di produzione energetica e gli inceneritori presenti in aree urbane, e in tale merito è stato chiamato a testimoniare come perito di parte nel processo di Adria nel 2006, che ha condannato Enel a risarcire quasi 3 milioni di Euro per i danni causati dalla centrale ad olio combustibile di Porto Tolle.
In realtà attualmente non ci sono ancora prove definitive che le centrali termoelettriche e i termovalorizzatori emettano nanopolveri in quantità più elevata e costituite da sostanze maggiormente pericolose rispetto ad altre fonti.Due ricerche effettuate dalla Royal Society di Londra, una in Gran Bretagna (“Measurement of number, mass and size distribution of particles in the atmosphere”, R. M. Harrison et al., 1999), l’altra in California (“The chemical composition of atmospheric ultrafine particles”, G. R. Class et al., 2000), hanno messo in evidenza che in ambiente urbano le fonti più consistenti di nanopolveri sono quelle cosiddette diffuse, ossia i trasporti. Le particelle formate dalla combustione nei motori a scoppio degli autoveicoli variano in funzione della tecnologia del motore, delle condizioni di funzionamento e delle caratteristiche del combustibile e i motori diesel risultano i maggiori emettitori di particelle ultrafini.

Il monitoraggio del termovalorizzatore dei rifiuti urbani di Bolzano, effettuato nel 2001 dall’Università di Trento per conto dell’Agenzia provinciale per l’ambiente (Appa), ha dimostrato poi che le emissioni di particolato per questo tipo d’impianti sono estremamente basse e che l’incidenza dell’inceneritore sulla qualità dell’aria urbana è irrilevante rispetto al traffico veicolare e al riscaldamento. Misurando i flussi di particelle ultrafini attraverso le stazioni fisse di Bolzano e Merano è stato evidenziato che i picchi giornalieri di concentrazione di queste particelle corrispondono ai picchi di traffico urbano.
Un recente studio effettuato dal Comitato scientifico di garanzia presieduto dal professor Umberto Veronesi sull’impatto sanitario derivante dal recupero di energia dai rifiuti, basato sui risultati di una ricerca sulla mortalità per cancro tra i residenti intorno a 72 inceneritori nel Regno Unito (“Il recupero di energia da rifiuti”, edizioni Cipa, 2007), afferma che non esiste alcun “nesso causale tra presenza di inceneritori di rifiuti e rischio per la salute di popolazioni residenti, nel raggio di ricaduta delle loro emissioni”.
Lo stesso Montanari in un articolo pubblicato nel 2004 sul mensile inglese Journal of Materials Science, avverte che, pur in presenza di effetti certi sulla salute, umana, non si può essere altrettanto certi delle cause: “l’inquinamento ambientale è una causa probabile della presenza di particelle nel sangue umano e nulla può ancora essere confermato sulla via d’ingresso di tali particelle nell’organismo”.
Proprio su quest’ultimo punto sono interessanti le conclusioni di un rapporto richiesto dal Governo inglese alla Royal Society and Royal Academy of Engineering sulle nanoparticelle nell’ambito delle nanotecnologie (“Nanoscience and nanotechnologies: opportunities and uncertainties”, 2004), secondo cui le polveri ultrasottili possono penetrare nell’organismo umano in vari modi e non solo per inalazione e quindi potrebbero provenire anche da altre fonti oltre che dall’inquinamento atmosferico. Il contatto dell’epidermide con cosmetici o altre sostanze di origine chimica, per esempio, potrebbe portare all’intossicazione e quindi al ritrovamento di nanoparticelle nell’organismo.
Lo studio delle proprietà e quindi dell’eventuale pericolosità delle nanopolveri è molto complesso, tenendo conto che, proprio per le loro ridottissime dimensioni, sono molto reattive e una volta formatesi, si alterano rapidamente in seguito a diversi processi fisici e chimici.
Il tempo di vita quindi delle polveri ultrafini è di difficile determinazione e la loro permanenza in aria dipende da diversi fattori interconnessi tra loro, prime fra tutti le condizioni atmosferiche. Se venti intensi possono trasportare le polveri a grandi distanze dalle sorgenti e tenerle sollevate in aria per un lungo periodo di tempo, piogge intense in prossimità dei punti di emissione possono causarne un’immediata deposizione.
L’osservazione delle nanoparticelle risulta perciò particolarmente difficile ed è impossibile definire la loro quantità esatta in atmosfera, perché tale quantità non è costante, ma varia continuamente. Al più si possono misurare flussi di particelle, determinandone il numero che passa in un volume d’aria prefissato. Peraltro tali misure si effettuano solo con sofisticati e costosi strumenti elettronici da laboratorio, non utilizzabili in modo sistematico.
Laura Tositti dell’Università di Bologna e Valeria Biancolini dell’Arpa dell’Emilia Romagna nello studio “Sistemi per il conteggio e la caratterizzazione di polveri ultrafini e nanoparticelle emesse dai processi di combustione”, presentato al convegno “Polveri ultrafini e nanoparticelle” tenutosi a Ferrara il 14 novembre 2006, affermano che “il limite maggiore è la risoluzione temporale degli strumenti, perché le nanoparticelle hanno una vita media ridottissima (secondi). La raccolta per filtrazione selettiva (come per PM10, PM2,5 e PM1) non è possibile per le nanoparticelle, perché non possono essere trattenute”.
L’elevata reattività delle nanoparticelle rende molto complicato pure l’analisi dei meccanismi d’azione delle nanopolveri nell’organismo umano, a causa del numero elevato di reazioni chimiche e biologiche che avvengono nell’organismo stesso quando viene esposto. Inoltre l’elevata mobilità di gran parte delle persone e il numero di ore passate anche in ambienti interni rendono problematica una stima precisa dell’esposizione effettiva con la sola misura degli inquinanti presenti all’esterno mediante le centraline di rilevamento della qualità dell’aria urbana.
Gli studi sulle nanoparticelle sono molto recenti e quindi le conclusioni delle varie ricerche sull’argomento sono ancora piuttosto controverse, con risultati lacunosi e non definitivi. Non siamo al momento in grado di dire con certezza quante nanopolveri ci sono nell’aria delle città e qual’è il canale principale di assorbimento da parte dell’organismo, ma quello che è sicuro è che la pericolosità per la salute delle polveri sottili aumenta all’aumentare della finezza delle stesse.
Per tale motivo, nelle linee guida sulla qualità dell’aria del 2006 l’OMS ha indicato il PM2,5 come misura aggiuntiva di riferimento del particolato, introducendo, per ora e in attesa di maggiori certezze scientifiche sulle nanopolveri, dei limiti massimi di concentrazione anche per le polveri fini.