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L’aria che respiro…

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Respiriamo dal momento della nostra nascita fino alla nostra morte. È una necessità costante ed essenziale, non solo per noi ma per tutte le forme di vita presenti sulla Terra. Una cattiva qualità dell'aria ha effetti su tutti noi: danneggia la nostra salute e quella dell'ambiente, il che provoca perdite economiche. Ma come è composta l'aria che respiriamo e da dove provengono i diversi inquinanti atmosferici?
ImaginAIR: ARIA CATTIVA

ImaginAIR: ARIA CATTIVA  Image © Stella Carbone

Non posso far altro che stupirmi di come lo splendore dell'ambiente si stia riducendo a causa dell'inquinamento, in particolare dell'inquinamento atmosferico.

Stephen Mynhardt, Irlanda (ImaginAir)

L'atmosfera è la massa gassosa che circonda il nostro pianeta ed è stata classificata in strati caratterizzati da gas di diversa densità. Lo strato più sottile e basso (livello del suolo) è conosciuto come troposfera. Nella troposfera vivono le piante e gli animali e ad essa si applicano i nostri modelli climatici. La sua altitudine raggiunge i 7 chilometri ai poli e i 17 chilometri all'equatore.

Come il resto dell'atmosfera, la troposfera è dinamica. A seconda dell'altitudine, l'aria presenta una diversa densità e una diversa composizione chimica. L'aria si muove costantemente attorno al globo attraversando oceani e vaste zone terrestri. I venti trasportano piccoli organismi, compresi batteri, virus, semi e specie invasive, verso nuovi luoghi.

Quella che noi chiamiamo aria è composta da ...

L'aria secca è composta da circa il 78 % di azoto, il 21 % di ossigeno e l'1 % di argon. Nell'aria è anche presente vapore acqueo, che costituisce una percentuale compresa tra lo 0,1 % e il 4 % della troposfera. L'aria calda di solito contiene più vapore acqueo dell'aria fredda.

L'aria contiene anche quantità molto piccole di altri gas, detti gas traccia, comprendenti l'anidride carbonica e il metano. Le concentrazioni di tali gas minori nell'atmosfera sono di solito misurate in parti per milione (ppm). Ad esempio, le concentrazioni di anidride carbonica, uno dei più importanti e abbondanti gas traccia nell'atmosfera, sono state stimate nel 2011 attorno al valore di 391 ppm, ovvero lo 0.0391 % (indicatore dell'AEA sulle concentrazioni atmosferiche).

Ci sono inoltre migliaia di altri gas e particelle (compresi fuliggine e metalli) emessi nell'atmosfera da fonti sia naturali che di origine antropica.

La composizione dell'aria nella troposfera varia continuamente. Alcune delle sostanze presenti nell'aria sono altamente reattive; in altre parole hanno una maggiore propensione ad interagire con altre sostanze per formarne di nuove. Quando alcune di queste sostanze reagiscono con altre, possono formare sostanze inquinanti secondarie nocive per la nostra salute e l'ambiente. Il calore – compreso quello solare – è di solito un catalizzatore che facilita o scatena processi di reazione chimica.

ImaginAIR: Ever closing

(c) Stephen Mynhardt, ImaginAIR/EEA

Cosa definiamo inquinamento atmosferico

Non tutte le sostanze nell'aria sono considerate inquinanti. In generale, l'inquinamento atmosferico è definito come presenza di certe sostanze inquinanti nell'atmosfera a livelli che incidono negativamente sulla salute umana, l'ambiente e il nostro patrimonio culturale (edifici, monumenti e materiali). Per quanto riguarda la legislazione, viene considerato soltanto l'inquinamento di origine antropica, sebbene l'inquinamento possa essere definito in modo più esteso in altri contesti.

Non tutti gli inquinanti atmosferici sono di origine antropica. Molti fenomeni naturali, compresi gli incendi boschivi, le eruzioni vulcaniche e le tempeste di sabbia, provocano inquinamento atmosferico. Le particelle di polvere possono essere trasportate molto lontano a seconda dei venti e delle nuvole. Indipendentemente dalla loro origine, naturale o antropica, una volta che queste sostanze si trovano nell'atmosfera possono prendere parte a reazioni chimiche e contribuire all'inquinamento atmosferico. Cieli limpidi ed elevata visibilità non sono necessariamente segnali che indicano che l'aria è pulita.

Nonostante i significativi miglioramenti degli ultimi decenni, l'inquinamento atmosferico in Europa continua a danneggiare la nostra salute e l'ambiente. In particolar modo l'inquinamento da particolato e da ozono pone seri rischi alla salute dei cittadini europei, influendo negativamente sulla qualità della vita e riducendone l'aspettativa. Ma diversi inquinanti hanno diverse fonti e impatti. Vale quindi la pena analizzare più da vicino le principali sostanze inquinanti.

Quando minuscole particelle fluttuano nell'aria

Il particolato è l'inquinante atmosferico che provoca i maggiori danni alla salute umana in Europa. Pensate al particolato come a particelle così leggere che possono fluttuare nell'aria. Alcune di queste particelle sono così piccole (da un terzo a un quinto del diametro di un capello umano) che non solo penetrano in profondità nei nostri polmoni, ma entrano anche nel nostro flusso sanguigno, proprio come l'ossigeno.

Alcune particelle vengono emesse direttamente nell'atmosfera, altre si formano come risultato di reazioni chimiche che coinvolgono i gas precursori, vale a dire l'anidride solforosa, gli ossidi di azoto, l'ammoniaca e i composti organici volatili.

Queste particelle possono essere costituite da diversi componenti chimici, e il loro effetto sulla nostra salute e l'ambiente dipende dalla loro composizione. Anche alcuni metalli pesanti come l'arsenico, il cadmio, il mercurio e il nickel possono essere presenti nel particolato.

Un recente studio dell'Organizzazione mondiale della sanità dimostra che l'inquinamento da particelle sottili (PM2.5, ossia particolato con un diametro minore di 2.5 micron) potrebbe essere un problema per la salute maggiore di quanto si pensasse in precedenza. Secondo il rapporto dell'OMS «Rassegna delle prove sugli aspetti sanitari dell’inquinamento atmosferico», un'esposizione prolungata alle particelle sottili può scatenare l’aterosclerosi, creare problemi alla nascita e malattie respiratorie nei bambini. Lo studio inoltre suggerisce un possibile collegamento con lo sviluppo neurologico, le funzioni cognitive e il diabete, e rafforza il nesso di causalità tra PM2.5 e morti cardiovascolari e respiratorie.

A seconda della loro composizione chimica, le particelle possono anche avere effetti sul clima globale, sia riscaldando che raffreddando il pianeta. Ad esempio il nerofumo, uno dei componenti comuni della fuliggine rilevato principalmente in particelle sottili (con un diametro minore di 2.5 micron), è il risultato della combustione incompleta di combustibili — sia di combustibili fossili che del legno. Nelle aree urbane le emissioni di nerofumo sono causate principalmente dal trasporto stradale, in particolare dai motori diesel. Oltre ai suoi effetti sulla salute, il nerofumo presente nel particolato contribuisce al cambiamento climatico assorbendo il calore del sole e riscaldando l'atmosfera.

ImaginAIR: Price of comfort

(c) Andrzej Bochenski, ImaginAIR/EEA

Ozono: quando tre atomi di ossigeno si legano insieme

L'ozono è una forma speciale e altamente reattiva di ossigeno ed è composto da tre atomi di ossigeno. Nella stratosfera — uno degli strati più alti dell'atmosfera — l'ozono ci protegge dalle pericolose radiazioni ultraviolette provenienti dal sole. Ma nello strato più basso dell'atmosfera — la troposfera — l'ozono è di fatto un'importante sostanza inquinante che influisce sulla salute pubblica e l'ambiente.

L'ozono a livello del suolo si forma come risultato di reazioni chimiche complesse tra gas precursori, come gli ossidi di azoto e i composti organici volatili diversi dal metano. Anche il metano e il monossido di carbonio giocano un ruolo nella sua formazione.

L'ozono è reattivo e fortemente ossidante. Alti livelli di ozono corrodono i materiali, gli edifici e i tessuti vivi. L'ozono riduce la capacità delle piante di eseguire la fotosintesi e ostacola il loro assorbimento di anidride carbonica. Indebolisce inoltre la crescita e la riproduzione delle piante, con il risultato di minori raccolti e di uno sviluppo ridotto di boschi e foreste. Nel corpo umano provoca infiammazioni ai polmoni e ai bronchi.

Non appena esposto all'ozono, il nostro corpo cerca di impedirne l'entrata nei polmoni. Questa reazione riduce l'ammontare di ossigeno che inaliamo. Inalare meno ossigeno rende il lavoro del cuore più difficile. Quindi per le persone che già soffrono di disturbi cardiovascolari o respiratori, come l'asma, picchi  di ozono possono essere debilitanti e persino fatali.

Cosa altro c'è nella miscela atmosferica?

L'ozono e il particolato non sono i soli inquinanti atmosferici che interessano l'Europa. Le nostre autovetture, i camion, gli impianti energetici e le altre strutture industriali hanno bisogno di energia. Quasi tutti i veicoli e gli impianti utilizzano carburanti di vario tipo, dalla cui combustione ottengono energia.

La combustione dei carburanti di solito modifica la struttura di molte sostanze, compreso l'azoto — il gas più abbondante nella nostra atmosfera. Quando l'azoto reagisce con l'ossigeno, nell'aria si formano ossidi di azoto (compreso il biossido di azoto NO2). Se invece l'azoto reagisce con atomi di idrogeno, si forma ammoniaca(NH3), un altro inquinante atmosferico, che ha effetti altamente nocivi sulla salute umana e la natura.

I processi di combustione emettono di fatto una molteplicità di altri inquinanti atmosferici, dall'anidride solforosa e al benzene, fino al monossido di carbonio e ai metalli pesanti. Alcune di queste sostanze inquinanti provocano effetti a breve termine sulla salute umana. Altre, compresi metalli pesanti ed inquinanti organici persistenti, si accumulano nell'ambiente. In questo modo entrano nella nostra catena alimentare, per poi finire nei nostri piatti.

Altre sostanze inquinanti, come il benzene, possono danneggiare il materiale genetico delle cellule e causare il cancro in caso di esposizione a lungo termine. Dato che il benzene è utilizzato come additivo della benzina, circa l'80 % del benzene rilasciato nell'atmosfera in Europa proviene dalla combustione dei carburanti usati dai veicoli.

Un altro inquinante noto per causare il cancro, il benzo[a]pirene (BaP), è emesso principalmente dalla combustione di legno o carbone bruciati in stufe domestiche. I gas di scarico delle autovetture, in particolar modo quelli dei veicoli diesel, rappresentano un'altra fonte di BaP. Oltre a causare il cancro, il BaP può anche irritare gli occhi, il naso, la gola e i canali bronchiali. Il BaP si trova di solito in particelle sottili.

Impatti dell'inquinamento atmosferico sulla salute

Misurare gli impatti sulla salute umana

Sebbene l'inquinamento atmosferico produca i suoi effetti sull'intera popolazione, non colpisce tutti nella stessa misura e allo stesso modo. Nelle aree urbane sono esposte all'inquinamento atmosferico più persone a causa della maggiore densità di popolazione. Alcuni gruppi di persone sono più vulnerabili, compresi coloro i quali soffrono di disturbi cardiovascolari o respiratori, le persone con vie respiratorie reattive e allergie ad inalanti, gli anziani e i bambini.

«L'inquinamento atmosferico colpisce allo stesso modo sia nei paesi sviluppati che in quelli in via di sviluppo,» afferma Marie-Eve Héroux dell'Ufficio Regionale per l'Europa dell'Organizzazione Mondiale della Sanità. «Anche in Europa c'è ancora un'alta quota della popolazione esposta a livelli superiori alle nostre raccomandazioni relative alle linee guida sulla qualità dell'aria.»

Non è facile stimare esattamente l'entità dei danni causati alla nostra salute e all'ambiente dall'inquinamento atmosferico. Esistono tuttavia molti studi basati sui diversi settori o fonti di inquinamento.

Secondo il progetto Aphekom, co-finanziato dalla Commissione Europea, l'inquinamento atmosferico provoca in Europa una riduzione dell'aspettativa di vita pari a circa 8,6 mesi a persona.

Alcuni modelli economici possono essere utilizzati per stimare i costi dell'inquinamento atmosferico. Questi modelli di solito contengono i costi sanitari causati dall'inquinamento atmosferico (perdita di produttività, costi sanitari supplementari ecc.) nonché i costi legati alla minore resa dei raccolti agricoli e ai danni a certi materiali. Questi modelli non comprendono tuttavia tutti i costi che l'inquinamento atmosferico provoca alla società.

Anche con i loro limiti, tali stime dei costi ci forniscono un'indicazione della rilevanza del danno. Quasi 10 000 impianti industriali in Europa forniscono i dati relativi alle quantità delle diverse sostanze inquinanti che emettono nell'atmosfera al Registro Europeo delle Emissioni e dei Trasferimenti di Sostanze Inquinanti (E-PRTR). Sulla base di questi dati, che sono disponibili pubblicamente, l'AEA ha stimato che l'inquinamento atmosferico prodotto dai 10 000 maggiori impianti industriali europei è costato ai cittadini europei tra 102 e 169 miliardi di euro nel 2009. In particolare 191 impianti sono stati ritenuti, da soli, responsabili della metà dei costi totali dei danni.

Ci sono anche studi che stimano i possibili benefici che si potrebbero ottenere migliorando la qualità dell'aria. Ad esempio lo studio Aphekom prevede che riducendo i livelli medi annui di PM2.5 ai livelli indicati nelle linee guida dell'Organizzazione Mondiale della Sanità, si otterrebbero benefici concreti relativi all'aspettativa di vita. Si prevede che soltanto il raggiungimento di questo obiettivo porterebbe possibili benefici che variano dai 22 mesi in media a persona a Bucarest, ai 19 a Budapest, ai 2 a Malaga e meno di 15 giorni a Dublino.

Gli effetti dell'azoto sulla natura

L'inquinamento atmosferico non colpisce soltanto la salute umana. Diversi inquinanti atmosferici provocano differenti impatti su un'ampia gamma di ecosistemi. L'eccesso di azoto pone tuttavia dei rischi particolari.

L'azoto è uno dei nutrienti fondamentali che si trovano nell'ambiente e di cui le piante hanno bisogno per crescere sane e sopravvivere. E’ solubile in acqua e venire quindi assorbito dalle radici delle piante. Dato che le piante utilizzano grosse quantità di azoto ed esauriscono quelle presenti nel suolo, gli agricoltori e i giardinieri di solito usano i fertilizzanti per aggiungere nutrienti, compreso l'azoto, nel suolo, al fine di sostenere la produzione.

L'azoto trasportato in aria produce un effetto simile. Quando si deposita su terreni o specchi d'acqua l'azoto supplementare può avvantaggiare alcune specie all'interno degli ecosistemi dove vi è una quantità limitata di nutrienti, come i cosiddetti «ecosistemi sensibili», con la loro flora e fauna unica. I nutrienti in eccesso all'interno di tali ecosistemi possono completamente alterare l'equilibrio tra le specie e portare a una perdita di biodiversità nell'area interessata. Negli ecosistemi costieri e d'acqua dolce possono anche contribuire a fioriture algali.

La risposta degli ecosistemi a depositi eccessivi di azoto è conosciuta come eutrofizzazione. Negli ultimi due decenni, l'area in cui sono presenti ecosistemi sensibili, colpita da eutrofizzazione nell'UE, è diminuita solo leggermente. Oggi si stima che quasi la metà dell'area totale definita ad ecosistemi sensibili è a rischio di eutrofizzazione.

I composti di azoto contribuiscono anche all'acidificazione di acque dolci e suoli forestali, colpendo le specie che dipendono da tali ecosistemi. In modo simile agli effetti dell'eutrofizzazione, le nuove condizioni di vita possono favorire alcune specie a svantaggio di altre.

L'UE è riuscita a ridurre significativamente l'area in cui sono presenti ecosistemi sensibili colpita dall'acidificazione, grazie principalmente alla forte riduzione delle emissioni di anidride solforosa. Adesso problemi di acidificazione si verificano ancora in pochi “punti caldi" dell'UE, in particolare nei Paesi Bassi e in Germania.

ImaginAIR: Forests in the Czech Republic still affected by air pollution

(c) Leona Matoušková, ImaginAIR/EEA

“La zona dei paesaggi protetti dei monti Iser, situata nella parte settentrionale della Repubblica ceca, appartiene alla regione in passato tristemente nota come ‘il triangolo nero’ a causa del grave inquinamento atmosferico.” Leona Matoušková, Repubblica ceca

Inquinamento senza confini

Benché alcune aree e paesi possano registrare effetti sulla salute pubblica o l'ambiente più gravi di altri, l'inquinamento atmosferico è un problema globale.

I venti, muovendosi intorno al pianeta, rendono l’inquinamento dell’aria un problema globale. Una parte degli inquinanti atmosferici e dei loro precursori trovati in Europa sono emessi in Asia e America del Nord. Allo stesso modo, una parte delle sostanze inquinanti emesse in Europa vengono trasportate verso altre regioni e continenti.

Lo stesso meccanismo si ripete su scala minore. La qualità dell'aria nelle aree urbane viene di solito influenzata dall'aria presente nelle zone rurali circostanti e viceversa.

«Respiriamo continuamente e siamo esposti all'inquinamento atmosferico — sia negli ambienti chiusi che all'esterno,» afferma Erik Lebret dell'Istituto Nazionale Olandese per la Salute Pubblica e l’Ambiente (RIVM). «Ovunque andiamo respiriamo aria contaminata da un'intera gamma di sostanze inquinanti a livelli tali da poter prevedere in qualche caso effetti negativi sulla salute. Purtroppo non esiste un posto sulla terra in cui possiamo respirare solo aria pulita.»

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