Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
Gli effetti sulla salute dell’organismo umano dei prodotti di combustione Ing. Sarah Burgarella Commissione Bioingegneria Ordine degli Ingegneri di Bergamo 13 Novembre 2010
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La combustione Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Processo attualmente piÚ utilizzato per la produzione di energia • Processo che maggiormente incide sulla produzione ed emissione di inquinanti in atmosfera, con pericolose conseguenze per la salute umana
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Consumi energetici Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• La richiesta energetica mondiale è in continua ascesa • In Italia (fonte ISPRA, 2007): – dal 1993 al 2007, incremento di richiesta di energia elettrica del 38% – il 74% dell’energia elettrica è prodotta tramite impianti termoelettrici (combustione di olio combustibile, gas naturale, carbone, biomasse) – l’11% è prodotta dalle centrali idroelettriche e il 13% è importato dall’estero
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Settori di consumo Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• In Italia negli anni ’70 l’industria era il settore con il maggior consumo di energia • Oggi industria, trasporti e usi civili consumano la stessa quota di energia
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Sorgenti di emissioni inquinanti Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Grandi sorgenti di emissione: grandi impianti industriali o di produzione di energia elettrica • Fonti di emissioni distribuite: fonti che prese singolarmente non sono molto rilevanti ma che a causa della loro numerosità hanno emissioni comparabili a quelle dei grandi impianti (traffico veicolare, riscaldamento degli ambienti)
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Componenti dell’atmosfera Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Componenti principali: azoto (78%), ossigeno (21%), argon (0,93), anidride carbonica (0,038%) • Componenti in traccia: la loro presenza si indica in microgrammi per metro cubo, tra queste componenti presenti in traccia che rientrano gli inquinanti dell’aria • Inquinante atmosferico: "qualsiasi sostanza presente nell'aria che potrebbe, a concentrazioni sufficientemente elevate, costituire un pericolo per l'uomo, gli animali, la vegetazione o i materiali"
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Inquinanti primari e secondari (1) Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Inquinanti primari: sostanze emesse direttamente durante il processo di combustione (ossidi di azoto, ossidi di zolfo, monossido di carbonio) • Inquinanti secondari: sostanze che si formano nell’atmosfera a partire da inquinanti primari a seguito di fenomeni fisico-chimici (ozono: si forma nella la troposfera a partire da ossidi di azoto e composti organici volatili in presenza di radiazione solare)
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Inquinanti primari e secondari (2) Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Inquinanti di origine in parte primaria e in parte secondaria - il particolato (PM10, PM2.5): – in parte emesso direttamente nell’aria dalla combustione di olio, carbone, legna – parte si forma in atmosfera a partire da ossidi di azoto, ossidi di zolfo, composti organici volatili, ammoniaca (50% del PM10 totale nelle aree urbane)
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Conformazione orografica Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Pianura Padana: condizione climatica piÚ stagnante rispetto ad altre regioni europee e aggravamento dei valori inquinanti
Dal sito www.nasa.gov: rilevazione satellitare della concentrazione di PM2.5 (media annua 2001-2006)
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Effetti sulla salute umana • Gli effetti respiratori degli inquinanti atmosferici dipendono da: – – – – –
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tipo e miscela di inquinanti concentrazione nell'aria durata dell'esposizione all'inquinante quantità di inquinante respirato condizioni di sensibilità respiratoria dei soggetti Linee guida European Lung Foundation, www.european-lung-foundation.org
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Soggetti a rischio Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Soggetti affetti da condizioni respiratorie croniche (asma e bronco-pneumopatia cronica ostruttiva - BPCO): l’esposizione può causare riacutizzarsi della patologia cronica • Anziani, bambini e neonati • Soggetti con vie aeree sensibili: l'esposizione può causare attacchi d'asma, respiro ansimante, tosse e irritazioni • Persone sane che lavorano o fanno esercizio fisico all'aperto in presenza di inquinamento atmosferico: l’esposizione può causare effetti tossici a lungo termine
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Inquinanti monitorati Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Normativa italiana vigente (D.Lgs. 183/2004, D.Lgs. 152/2007, D.Lgs. 155/2010 del 13 agosto 2010): – – – – – – – –
monossido di carbonio(CO) biossido di zolfo(SO2) ozono(O3) ossidi di azoto(NO e NO2) benzene(C6H6) particolato (PM10, PM2.5) idrocarburi policiclici aromatici (IPA) metalli pesanti: arsenico, cadmio, mercurio, nichel
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Polveri sottili
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• Particolato (PM, Particulate Matter): – insieme di particelle solide o liquide di dimensioni molto piccole disperse nell’atmosfera – classificato secondo le dimensioni caratteristiche: PM10, (particelle di dimensioni fino a 10 micrometri di diametro), PM2.5 (particelle “fini”, di diametro fino a 2,5 micrometri) – PM10 e particolato “primario” (veicoli, impianti industriali, cantieri, combustione del legno) – PM2.5 e particolato “secondario” (solfati e nitrati - da reazioni di ossidi di zolfo e azoto con l’ammoniaca - e sostanze organiche) – effetti sull’organismo: le polveri sottili – in particolare le componenti più fini – possono penetrare nelle ramificazioni più sottili dei polmoni, per poi raggiungere, in parte, i vasi linfatici e sanguigni.
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Il PM10 nelle cittĂ italiane Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
Progetto di sorveglianza epidemiologica del Centro nazionale per la prevenzione e il Controllo delle Malattie (CCM), 2009
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Inquinanti atmosferici e mortalità Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
I grafici riportano per ogni inquinante gli incrementi percentuali di rischio corrispondenti a variazioni di 10 μg/m3 dell’inquinante – 2001-2005 (periodo aprile-settembre per l’ozono) Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
Ozono Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Inquinante secondario: reazione di ossidi di azoto e idrocarburi sotto l’azione di raggi solari ultravioletti - influenzata da variabili meteorologiche (intensità delle radiazioni solari, temperatura, velocità del vento) • Inquinamento transfrontaliero: si diffonde con facilità a grande distanza • Inquinamento estivo: elevate concentrazioni di ozono a livello del terreno • Ozono a livello del suolo (troposfera - ozono "cattivo") VS ozono nella stratosfera (20 e i 30 km di altezza, ozono "buono") che protegge dalle componenti dannose dei raggi solari
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Monossido di carbonio Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Gas tossico incolore, inodore e insapore, prodotto da combustione incompleta di sostanze contenenti carbonio • Tracciante di inquinamento veicolare: scarico dei veicoli a benzina in condizioni tipiche di traffico urbano rallentato (motore al minimo, fasi di decelerazione) - gli autoveicoli a ciclo diesel ne emettono quantità minori per combustione più completa • Emissioni da centrali termoelettriche, impianti di riscaldamento domestico e inceneritori di rifiuti • Affinità per l’emoglobina: riduce la disponibilità di ossigeno ai tessuti
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Ossidi di azoto Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Gli ossidi di azoto (NO, NO2) sono generati nei processi di combustione per reazione diretta tra l’azoto e l’ossigeno dell’aria ad alta temperatura • Colore rosso bruno, odore forte e pungente, altamente tossici ed irritanti • I fumi di scarico degli autoveicoli sono la principale fonte di emissione. La quantità dipende da caratteristiche del motore e suo utilizzo: aumenta quando il motore lavora ad elevato numero di giri (arterie urbane a scorrimento veloce, autostrade) • Permangono diversi giorni in atmosfera, sono rimossi con formazione di acido nitrico (HNO3) e quindi di nitrati (inquinamento del suolo)
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Ossidi di zolfo Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Gas incolore, di odore pungente, si forma per ossidazione dello zolfo nel corso dei processi di combustione di materiali che contengono questo elemento come impurità • Fonti inquinanti: combustione di combustibili fossili (gasolio, olio combustibile, cherosene, carbone – ad esclusione del metano), lavorazione di materie plastiche, fonderie • Effetti sulla salute: altamente idrosolubile, trattenuto per l’85% dalla rinofaringe: molto irritante per gola, occhi e vie respiratorie, fattore predisponente all’acuirsi di malattie croniche. • Effetti sull’ambiente: si combina con il vapore acqueo formando acido solforico, responsabile delle "piogge acide"
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Benzene Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
• Liquido incolore di odore pungente • Costituente della benzina verde: incrementa il potere antidetonante aumentando il numero di ottano (sostituisce il piombo nel limite di 1% in volume) • Il settore dei trasporti è responsabile di oltre il 70% delle emissioni di benzene in Italia (fonte ISPRA) • Classificato come cancerogeno – dalla Comunità Europea – dalla I.A.R.C. (International Agency for Research on Cancer) nel gruppo 1: “sostanze per le quali esiste un'accertata evidenza in relazione all'induzione di tumori nell'uomo” – dalla A.C.G.I.H. (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) in classe A1: “cancerogeno accertato per l'uomo”
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Metalli pesanti
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• Densità maggiore di 4,5 grammi per centimetro cubo (arsenico, cadmio, cromo, mercurio, nichel, piombo, tallio, vanadio) • Pericolosi per la tendenza ad accumularsi nei tessuti degli esseri viventi (bioaccumulo) • Prodotti da combustione e processi industriali, si trovano in atmosfera come particolato
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Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA)
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• Composti organici formati da uno o più anelli benzenici • Emessi in atmosfera come residui di combustioni incomplete, attività industriali, emissioni da autoveicoli • Composti organici volatili tra i più pericolosi per la salute dell’uomo: l’assorbimento degli IPA può avvenire per inalazione di polveri, aerosol o vapori, essendo presenti come sostanze adsorbite sul particolato, per ingestione di alimenti contaminati o attraverso la cute. Presentano attività cancerogena
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Stime ISPRA - Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale • Principali inquinanti - PM10 e ossidi di azoto: – Trasporto stradale: responsabile del 27% delle emissioni di PM10 e del 45% delle emissioni di ossidi di azoto – Industria: responsabile del 26% delle emissioni di PM10 e del 18% delle emissioni di ossidi di azoto – Riscaldamento domestico: responsabile del 13% delle emissioni di PM10 e del 9% delle emissioni di ossidi di azoto Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo
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Linee guida dell’OMS – Organizzazione Mondiale della Sanità (1)
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• Inquinamento dell’aria: rischio ambientale per la salute, richiede interventi dell’autorità pubblica • Relazione quantitativa tra i livelli di inquinamento e i danni alla salute umana (mortalità e patologie respiratorie e cardiovascolari)
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Linee guida dell’OMS – Organizzazione Mondiale della Sanità (2) • Massimi livelli di concentrazione degli inquinanti
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Normativa europea
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• Direttiva 2008/50/EC relativa alla qualità dell’aria: – riunificazione della legislazione europea esistente sulla qualità – nuovi obiettivi di qualità dell’aria per il PM2.5 (polveri fini o polveri respirabili) in aggiunta a quelli esistenti per il PM10 (frazione toracica delle polveri)
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Normativa italiana
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Grazie per l’attenzione Ing. Sarah Burgarella Commissione Bioingegneria Ordine degli Ingegneri di Bergamo www.ordineingegneri.bergamo.it www.burgarella.com sarah.burgarella@gmail.com
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