air depollution - polveri sottili - pm10 - blocco del traffico

1

Conoscere per decidere: l’inquinamento da traffico

veicolare di prossimità e il suo impatto sulla salute

2

Argomenti della presentazione

• L’esposizione individuale alle polveri sottili– L’esposizione cumulativa

• Background urbano• Esposizione personale a traffico, nei trasporti, sul

lavoro– Esposizioni critiche

1. Traffico e salute: la prossimità al traffico veicolare2. Metropolitane 3. Fumo di tabacco all’interno dei veicoli

4

Il particolato fine o micropolveri.E’ l’insieme delle particelle solide sospese nell’aria di dimensione

inferiore ai 10 micron (millesimi di millimetro). Si formano soprattutto nel corso dei processi di combustione

55

Particulate matter size distribution(Science, 2005; 307:1858)

PM10

PM2.5

PM0.1

6

COMPOSIZIONE DI UNA PARTICELLA EMESSA DA UN MOTORE DIESEL

7

Deposizione delle polveri nell’albero respiratorio in funzione delle dimensioni

88

PM2.5 made in Switzerland teflon filter, before and after 48 h

9

PM10 e danni alla salute

FINE PARTICULATE AIR POLLUTION AND MORTALITY IN 20 U.S.CITIES,1987 –1994JONATHAN SAMET,M.D., FRANCESCADOMINICI,PH.D., FRANK CURRIERO,PH.D., IVAN COURSAC,M.S., AND SCOTT L.ZEGER,PH.D.

N Engl J Med 2000;343:1742-9

10

Samet JM et al. NEJM 2000; 343:1742-9

Lung inflammatory index (FeNO) in asthmatic children exposed to high concentrations of PM2,5

Koenig JQ et al.Environ Health Perspect. 2005;113:499-503

Increase in hospital admissions due to COPD exacerbations associated to ultrafine particles ( > 1.60% per incrementi di 10.000 particelle/ml, lag 0)

Belleudi V, et al. Epidemiology 2010; 21:414-23

Effetti delle polveri fini e ultrafini sulla salute respiratoria

12

Short term effects of PM pollution

• Diesel exhaust enhances airway responsiveness in asthmatic subjectsC. Nordenhall, J. Pourazar, M-C. Ledin, J-O. Levin, T. Sandstrom, E. AdelrothEur Respir J 2001; 17: 909–915

One hour exposure to 300mcg/m3 diesel generated PM10

13

Mills NL et al.Ischemic and Thrombotic Effects of Dilute Diesel-Exhaust Inhalation in Men with Coronary Heart Disease.New Engl J Med 2007. 357:1075-1082

L’esposizione agli scarichi degli autoveicoli (PM10 300 mcg/m3 diesel exhaust) durante l’esercizio fisico aggrava l’ischemia nei soggetti cardiopatici

14

Increase in mortality rates associated to a long term

increase of 10 mcg/m3 PM2.5

• All causes 4%• Cardiopulmonary 6%• Lung cancer 8%

Pope CA et.: JAMA 2002; 287:1132-41.

1515

Likely effects of air pollutionadapted from Künzli & Tager, SMW 2005; 135:697

LUNG CARDIOVASCULARREPRODUCTIVE

and NEUROStructural / Lung function change in heart rate variability ?

Physiological Inflammation arrythmia

Airway remodelling blood pressure

vascular reactivity

inflammation

vessel structure

Acute

Upper respir symptoms Thrombosis ?

Lower respir symptoms Myocardial infarction

asthma attacks / symptoms Arrythmia

COPD exacerbation Stroke

Medication needs use of health care services

doctor's visits Death

hospitalization

deathLong-term reduced lung growth Atherosclerosis ? low birth weight

reduced air way function reduce life expectancy infant mortality

faster lung function decline

Lung cancer cognitive function?

chronic bronchitis

COPD?

Asthma onset

Reduced life expectancy

17

17Effetti della reduzione dell’ inquinamento del aria (PM10 ) nell’area

metropolitana di BarcellonaPerez et al, Gaz Sanit 2009

Livello UE

Livello OMS

Situazione attuale media

annuale~50 µg/m3

40 µg/m3

20 µg/m3

-10 µg/m3

-30 µg/m3

18

18Stima dell’aspettativa di vita a Barcellona sulla base dei limiti di PM10 EU vs OMS

Perez et al, Gaz Sanit 2009

+ 5 mesi

+ 14 mesi

20Page 20

Oxford Street

Hyde Park

No traffic

OXFORDSTREET

RE

GE

NT

STR

EE

T

OR

CH

AR

DST

RE

ET

OXFORDSTREET

RE

GE

NT

STR

EE

T

OR

CH

AR

DST

RE

ET

Respiratory Effects of Exposure to Diesel Traffic in Persons with Asthma (in London city)

McCreanor et al, New England J Medicine 2007; 357:2348

Diesel bus routeOxford street

Kensington Palace

Round Pond

The Serpentine

Old Police House & Rangers Lodge

NORTH CARRIAGE DRIVE

Subjects enter here

Kensington Palace

Round Pond

The Serpentine

Old Police House & Rangers Lodge

NORTH CARRIAGE DRIVE

Subjects enter here

22Page 22

0 1 2 3 4 5 6 7-10

-8

-6

-4

-2

0

2

Hours (from start of exposure)

% c

han

ge

in F

EV

1

p < 0.001

Lung function (FEV1) of asthmatics decreased significantly while walking along the diesel bus

route (Oxford street)McCreanor et al, NEJM 2007

Hyde Park

Oxford Street

23

Results

Participants had significantly higher exposures to fine particles (<2.5 μm in aerodynamicdiameter), ultrafine particles, elemental carbon, and nitrogen dioxide on Oxford Street than in Hyde Park.

Walking for 2 hours on Oxford Street induced asymptomatic but consistent reductions in the forced expiratory volume in 1 second (FEV1) (up to 6.1%) and forced vital capacity (FVC) (up to 5.4%) that were significantly larger than the reductions in FEV1 and FVC after exposure in Hyde Park (P = 0.04 and P = 0.01, respectively, for the overall effect of exposure, and P<0.005 at some time points). The effects were greater in subjects with moderate asthma than in those with mild asthma.

These changes were accompanied by increases in biomarkers of neutrophilic inflammation (sputum myeloperoxidase, 4.24 ng per milliliter after exposure in Hyde Park vs. 24.5 ng per milliliter after exposure on Oxford Street; P = 0.05) and airway acidification (maximum decrease in pH, 0.04% after exposure in Hyde Park and 1.9% after exposure on Oxford Street; P = 0.003). The changes were associated most consistently with exposures to ultrafine particles and elemental carbon.

25

• Le numerose evidenze dalla letteratura scientifica sui rischi per la salute da inquinamento da traffico sono state recentemente sottoposte a un’attenta valutazione da un gruppo internazionale di esperti riuniti sotto l’egida dell’Health Effects Institute.

• Ne è emerso un Report 2010 (EHI Special Report 17,

www.healtheffects.org) da cui si evince che la rapida espansione del numero delle automobili e del loro utilizzo ha fatto sì che un numero sempre crescente di persone vivano e lavorino in stretta vicinanza ad arterie stradali ad alta intensità di traffico, limitando così i potenziali benefici degli interventi anti-smog.

• I numerosi studi scientifici analizzati hanno permesso di concludere che abitare entro 500 metri da un’arteria trafficata comporta l’esposizione agli inquinanti primari (polveri ultrafini) degli scarichi dei veicoli; ciò riguarda oltre il 30% della popolazione statunitense.

1. Traffico e salute: le evidenze scientifiche

http://www.healtheffects.org/

26

Traffico e salute: le evidenze scientifiche

• Evidenza A. Sulla base di criteri di valutazione epidemiologici rigorosi, gli specialisti hanno concluso che questo tipo di esposizione di “prossimità” alle emissioni da traffico è causa di riacutizzazioni asmatiche, soprattutto nei bambini.

• Evidenza B. Suggestivi, ma non sufficienti per affermare con sicurezza il rapporto di causalità, sono invece i dati finora raccolti rispetto all’aumento dei nuovi casi d’asma nel bambino e alla morbilità e mortalità cardiovascolare.

• Evidenza C. I dati disponibili sono ancora insufficienti rispetto al rischio oncologico.

• Considerata l’elevata quota di popolazione residente in vicinanza di arterie a grande percorrenza, il Report sottolinea che esiste sufficiente evidenza che l’esposizione a emissioni veicolari primarie rappresenti un problema di salute pubblica.

27

La necessità di un indicatore di prossimità della qualità dell’aria

• La riduzione del traffico veicolare è l’intervento decisivo per ridurre esposizioni tossiche di questo tipo, oltre a essere accompagnata da un calo degli incidenti stradali e della rumorosità

• Dalla riduzione del traffico ci si attende anche una migliore qualità dell’aria: tuttavia la misura di questo parametro, decisivo per il consenso da parte della cittadinanza, si è rivelato sfuggente

• Infatti il monitoraggio annuale della qualità dell’aria di Londra nelle zone soggette a limitazione di traffico (Congestion charging scheme) non ha messo in evidenza miglioramenti rispetto alle zone a traffico normale, e anche i dati di confronto tra zona Ecopass di Milano (simile come tipo di limitazioni a quelle di Londra) e il resto della città hanno dato risultati deludenti

28

• Come indicatori di qualità dell’aria a Londra sono stati utilizzati gli ossidi di azoto, a Milano le polveri sospese (PM10, PM2.5, PM1), parametri classici di misura della qualità dell’aria, ma più rappresentativi del background metropolitano e regionale, che non di variazioni spaziali all’interno della stessa città

• Dato che si è calcolata una riduzione del 19% negli ingressi veicolari nell’area Ecopass, l’impossibilità di misurarne l’impatto sulla qualità dell’aria rappresenta una specie di beffa “tecnologica”

La necessità di un indicatore di prossimità della qualità dell’aria

29

Tra gli obiettivi primari dichiarati, oltre a quelli relativi alla

circolazione veicolare, era presente anche quello di una

riduzione del 30%, dei livelli di inquinamento da PM10

ambientale all’interno della zona stessa, battezzata appunto

zona Ecopass.

Ecopass: meno traffico, più aria pulita. Comune di Milano. Disponibile online. http://www.comune.milano.it/dseserver/ecopass/index.html

Ecopass e polemiche scientifiche

30

Un noto pneumologo dell’Ateneo milanese…

“…suggeriva misure estreme: come la ricerca sull' abbattimento

delle polveri sottili nebulizzando acqua con iniettori montati su aerei

o grattacieli oppure con mezzi di ionizzazione

(rimedi «noti sin dai tempi di Roma antica non a caso farcita

di fontane, cascate e scherzi d' acqua»).”

http://archiviostorico.corriere.it/2008/febbraio/24/Allegra_dimenticato_mio_studio_sui_co_7_080224011.shtml

Ecopass e polemiche scientifiche

31

L’effetto del provvedimento di restrizione del traffico nel centro di Milano (Ecopass) sull’inquinamento urbano da polveri:

i risultati di uno studio pilotaRuprecht A, Invernizzi G. Epidemiologia & Prevenzione 2009; 33 (1-2): 21-26)

32

Ruprecht A, Invernizzi G. Epidemiologia & Prevenzione 2009; 33 (1-2): 21-26)

33

Milano: il PM10 si fa beffe dell’Ecopass. I primi dati del 2010 non rivelano differenze

tra zone «interne» ed «esterne»

PM10 pollution in Milan despite Ecopass. First figures for 2010 show no differences among areas inside and outside the Ecopass zone

Invernizzi G, Ruprecht A. Epidemiol Prev 2010; 34:10-11.

34

Invernizzi G, Ruprecht A. Epidemiol Prev 2010; 34:10-11.

35

Invernizzi G, Ruprecht A. Epidemiol Prev 2010; 34:10-11

36

Il black carbon come indicatore di inquinamento da traffico

• Le particelle di BC hanno una spiccata variabilità spaziale, essendo riscontrabili nelle immediate vicinanze della sorgente, ma con una dispersione esponenziale nel raggio di 300-500 metri

• Pertanto il BC è un indicatore ideale per individuare differenze di inquinamento veicolare tra zone diverse di una stessa città a diversa intensità di traffico: la risoluzione spaziale del BC è tale da individuare differenze di concentrazione persino tra il settore al centro della strada e quello a livello di marciapiede

• Grazie a queste caratteristiche, la misura del BC si propone come marcatore di “prossimità” delle emissioni in grado di offrire un monitoraggio ambientale più dettagliato, di valutare in modo più preciso l’entità dell’esposizione in una data zona della città, e di evidenziare l’impatto positivo sulla qualità dell’aria delle misure di limitazione del traffico prese dalle Amministrazioni delle città metropolitane, anche se di limitata estensione territoriale, come ad esempio l’Ecopass di Milano

37

Grigg J,

38

Il black carbon all’interno dei macrofagi dell’espettorato dei bambini sani

Kulkarni N, et al. NEJM 2006; 355:21-30.

39

Inverse correlation between black carbon burden in induced sputum and pulmonary function in children

Kulkarni N, et al. NEJM 2006; 355:21-30.

40

Why should we care about black carbon (BC)?

(Dane Westerdahl, Cornell University, Ithaca, NY)

• Traffic has been shown to impact many respiratory and cardiac outcomes

• Truck traffic density specifically has also been linked to numerous health issues including childhood respiratory problems

• BC is excellent marker of diesel exhaust from cars and trucks

• Diesel exhaust particulate matter is a known human carcinogen

• BC has strong impact on global climate forcing (either 2 or 3rd strongest)

• BC damages artwork (darkening)

41

L’esposizione personale: il traffico di “prossimità” come determinante di esposizione: la zona a traffico limitato (“Ecopass”) è efficace nel ridurre l’esposizione al BC.

42

L’esposizione personale: il traffico di “prossimità” come determinante di esposizione: la zona a traffico limitato (“Ecopass”) è efficace nel ridurre l’esposizione al BC.

43

Ecopass Milano: BC/PM studio pilota di esposizione personale durante percorso a piedi nelle zone a diversa intensità di traffico

(Corso Vittorio Emanuele, zona pedonale).

44

Invernizzi G, Ruprecht A, Bettoncelli G, Mocnik G, Westerdahl D. Le variazioni microambientali del black carbon come misura dei benefici delle limitazioni del traffico sulla qualità dell’aria. I risultati di uno studio di esposizione personale nella zona Ecopass di Milano. Joint Conference ISES – ISEE, Seoul 2010.

Concentrazioni di PM e black carbon misurate simultaneamente lungo i marciapiediche portano da Piazzale Loreto a Piazza del Duomo. 1° tests andata/ritorno

Il black carbon “riconosce” i tratti a diversa viabilità, il PM no.

45

Invernizzi G, Ruprecht A, Bettoncelli G, Mocnik G, Westerdahl D. Le variazioni microambientali del black carbon come misura dei benefici delle limitazioni del traffico sulla qualità dell’aria. I risultati di uno studio di esposizione personale nella zona Ecopass di Milano. Joint Conference ISES – ISEE, Seoul 2010.



46Invernizzi G, Ruprecht A, Bettoncelli G, Mocnik G, Westerdahl D. Le variazioni microambientali del black carbon come misura dei benefici delle limitazioni del traffico sulla qualità dell’aria. I risultati di uno studio di esposizione personale nella zona Ecopass di Milano. Joint Conference ISES – ISEE, Seoul 2010.



47Invernizzi G, Ruprecht A, Bettoncelli G, Mocnik G, Westerdahl D. Le variazioni microambientali del black carbon come misura dei benefici delle limitazioni del traffico sulla qualità dell’aria. I risultati di uno studio di esposizione personale nella zona Ecopass di Milano. Joint Conference ISES – ISEE, Seoul 2010.

Il PM10 è meno ricco di black carbon nelle zone a traffico limitato.

48

Fixed monitoring campaign.Study design.

Three main radial roads were studied, each with segments subject to different traffic scheme:

– No restriction– Ecopass (subject to charging for prior to Euro 4

vehicles)– Pedestrian zone (no cars admitted)

49

Fixed monitoring campaign.Methods.

• Each road was studied with one fixed monitoring station operating simultaneously for each of the three road segments

• Monitoring site was chosen approximately at the middle of each segment

• Continuous monitoring for PM and Black carbon was carried out with three Aerocets and three microAeth® Aethalometers for 09:00 a.m to 18.00 p.m.

• The instruments were pre-calibrated and compared for possible operational differences

50

Methods. Operational accuracy of the three aethalometers

51

Methods. Operational accuracy of the three aethalometers

52

Methods. Operational accuracy of the three Aerocets

53

Methods. Operational accuracy of the three Aerocets

54

Fixed monitoring campaign: site map of the 3 main radial roads.

55

Ecopass monitoring campaign, July 2010.

Fixed monitoring stations: 1-7.

59

0

5000

10000

15000

20000

9:45

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BC Duomo (pedestrian) BC Magenta (Ecopass) BC Vercelli (no restrictions)

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15000

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4

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BC Duomo (pedestrian) BC Romana (Ecopass) BC Lodi (no restrictions)

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15000

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18:4

0

hour

nano

gram

s pe

r m3

BC Duomo (pedestrian) BC Venezia (Ecopass) BC B. Aires (no restrictions)July 19th

July 29th

July 21st

Grafico delle concentrazioni di BC nelle postazioni a diversa viabilità nelle tre giornate di monitoraggio.

Invernizzi G, Ruprecht A, De Marco C, Mazza R, Sioutas C, Mocnik G, Westerdahl D. Atmospheric Environment 2011, in press.

60

Summary

2562

3278

1499

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

BC Duomo(pedestrian)

BC Magenta(Ecopass)

BC Vercelli (norestrictions)

nano

gram

s pe

r m3

2014

2789

5197

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000


BC Romana(Ecopass)

BC Lodi (norestrictions)

1654

3111

6281

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000


BC Venezia(Ecopass)

BC B. Aires(no

restrictions)

July 19thJuly 29th July 21th

Concentrazioni medie (SD) di BC nelle zone a diversa viabilità nelle tre giornate di monitoraggio.


61

% BC in PM10 in the different zones

9.8

7.8 7.98.5

12.6

9.6

13.211.8

25.324.7

17.7

22.6

0

5

10

15

20

25

30

I° test II° test III° test Mean of the three tests

% B

C in

PM

10

Pedestrian zone Ecopass zone No restrictions zone

Percentuali di BC / PM10 nelle zone a diversa viabilità nelle tre giornate di monitoraggio, e media delle tre giornate.

La riduzione media di BC in area Ecopass è risultata del 47%, in zona Duomo del 62%.


62

COMPARISON OF THE PM MEASUREMENTS IN THE THREE POSITIONS

3.7 2.3 5.2 4.0

11.7 13.3

8.94.02.8

0

10

20

30

PM1Duomo July 29th. PM1Magenta July29th.

PM1Vercelli July 29th. PM2.5 Duomo July29th.

PM2.5 Magenta July29th.

PM2.5 Vercelli July29th.

PM10 Duomo July29th.

PM10 July29th.Magenta

PM10 Vercelli July29th.

mic

rogr

ams

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3

11.5 7.4 9.9 14.2 10.0 12.1

30.524.4 21.7

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10

20

30

40

50

PM1Duomo July 21st. PM1Romana July21st.

PM1Lodi July 21st. PM2.5 Duomo July21st.

PM2.5 Romana July21st.

PM2.5 Lodi July 21st. PM10 Duomo July21st.

PM10 Romana July21st.

PM10 Lodi July 21st.

mic

rogr

ams

per m

3

2.6 4.0 3.8 4.4 5.7 6.1

13.716.7 17.5

0

10

20

30

40

PM1Duomo July19th.

PM1 Venezia July19th.

PM1Buenos AiresJuly 19th.

PM2.5 Duomo July19th.

PM2.5 Venezia July19th.

PM2.5 BuenosAires July 19th.

PM10 Duomo July19th.

PM10 Venezia July19th.

PM10 Buenos AiresJuly 19th.

mic

rogr

ams

per m

3

Concentrazioni di PM.nelle tre giornate di monitoraggio.

Nessuna differenza di PM tra le zone a diversa viabilità.

63

Domeniche a piedi: l’impatto sulla qualità dell’aria.

Medie del rapporto Black carbon / PM

% BC in PM Domenica 30 Gennaio e 6 Febbraio 2011

14.0

9.1

3.9

7.9 8.0

12.9

8.5

3.8

7.5 7.6

10.4

7.2

3.7

6.8 6.9

02468

10121416

Friday Saturday Sunday before 6,00 pm: notraffic

Sunday after 6,00 pm: withtraffic

Monday

PM1 PM2.5 PM10

15.8

24.2

8.6

16.3

11.614.5

21.6

8.1

15.3

10.810.6

14.7

6.7

12.4

8.4

0

10

20

30

Friday Saturday Sunday before 6.00 pm: notraffic

Sunday after 6.00 pm: withtraffic

Monday

% B

C in

PM

Invernizzi G, Ruprecht A, De Marco C, Mazza R, Sioutas C, Mocnik G, Westerdahl D. Data on file, 2011.

64

Riduzione media delle percentuali del black carbon nel PM nelle due domeniche a piedi

• % BC in PM

• Total Mean traffic 12.7

• Total mean car free 5.8

• % reduction 45.5

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L’inquinamento da traffico.Conclusioni e possibili soluzioni.

• L’intensità dell’esposizione al traffico e agli inquinanti di prossimità legati alle emissioni fresche dei veicoli a motore è molto variabile

all’interno di una stessa città in funzione del tipo e dell’intensità di traffico

• La riduzione del traffico si traduce in un consistente miglioramento della qualità dell’aria misurabile nel raggio di poche centinaia di metri rispetto alle aree senza limitazione del traffico

• Il miglioramento è relativo alla riduzione dell’esposizione alle particelle carboniose ultrafini (black carbon), che si candida come indicatore di riferimento di una nuova metrica per valutare l’inquinamento da traffico

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L’inquinamento da traffico.Conclusioni e possibili soluzioni.

• Il monitoraggio del black carbon dovrebbe essere prioritario, in quanto permette di evidenziare l’impatto favorevole delle misure di restrizione del traffico sulla qualità dell’aria

• Misure di riduzione del traffico urbano e una loro estensione (zone a traffico limitato ai veicoli meno inquinanti, aree pedonali, aree verdi) dovrebbero essere considerate prioritarie nell’agenda degli amministratori

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Riferimenti bibliografici:

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Health Effects Institute. Special Report 17. 2010. Traffic-Related Air Pollution: A CriticalReview of the Literature on Emissions, Exposure, and Health Effects. A Special

Report of the HEI Panel on the Health Effects of Traffic-Related Air Pollution. Disponibile online http://pubs.healtheffects.org/getfile.php?u=552.

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