Particelle ultrafini

Cosa sono le particelle ultrafini?

Il termine particelle ultrafini (UFP) si riferisce al particolato atmosferico di diametro inferiore a 0,1 micron (talvolta chiamato PM0,1). Alcune UFP misurano fino a 0,003 micron.

Le UFP sono considerate tra gli inquinanti particellari più pericolosi a causa delle loro piccole dimensioni, che consentono loro di essere respirate nei polmoni e di passare nel flusso sanguigno attraverso i polmoni.

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Le loro dimensioni ridotte, su scala nanometrica, e il loro comportamento rendono gli UFP difficili da monitorare con le attuali tecnologie di monitoraggio della qualità dell'aria. Queste dimensioni fanno sì che gli UFP si muovano nell'aria in modo diverso dalle particelle fini come il PM2,5 e il PM1, muovendosi in modo casuale e più simile ai gas che alle altre particelle.

A differenza del PM2,5 e di altre particelle, non esistono standard ufficiali per misurare o regolare gli UFP aerodispersi, anche se le stime indicano che oltre il 90% delle particelle aerodisperse presenti nell'aria in un dato momento sono UFP.¹

Nonostante la mancanza di una regolamentazione, la ricerca ha sempre più suggerito che gli UFP sono spesso presenti in concentrazioni molto più elevate rispetto ad altri inquinanti particellari e possono essere collegati a una gamma ancora più ampia di effetti negativi sulla salute rispetto alle particelle fini o grossolane come PM1, PM2,5 o PM10.

Quali sono le fonti di particelle ultrafini?

Le particelle ultrafini sono più comunemente emesse attraverso la combustione da fonti naturali o umane. Si ritiene che l'attività umana sia responsabile della maggior parte delle UFP a causa della loro prevalenza nelle città, dove l'industrializzazione globale e la crescita della popolazione hanno avuto l'impatto più significativo sull'inquinamento atmosferico.²

Uno studio del 2019 in Ambiente Internazionale ha rilevato che le concentrazioni di UFP tendono ad essere più elevate durante il giorno in stretta correlazione con le variazioni del traffico veicolare e in prossimità di assi stradali trafficati, suggerendo ulteriormente l'impatto eccessivo dell'attività umana sugli UFP.³

Fonti naturali

Le fonti naturali di UFP comprendono:

• lava e cenere vulcanica
• fumo di incendi boschivi
• aerosol nelle nebbie oceaniche

A causa della natura temporanea di queste fonti, gli UFP provenienti da vulcani e dagli oceani non sono considerati particolarmente problematici. Le correnti di vento globali disperdono rapidamente questi UFP in basse concentrazioni che rappresentano una minaccia minima per la salute umana, con l'eccezione delle grandi eruzioni vulcaniche il cui fumo può viaggiare per migliaia di chilometri.⁴

Gli UFP presenti nel fumo degli incendi boschivi, tuttavia, hanno guadagnato attenzione a causa di un maggior numero di incendi più frequenti e gravi negli ultimi anni. Uno studio del 2021 in Particle and Fibre Toxicology ha rilevato che anche un'esposizione di breve durata agli UFP presenti nel fumo degli incendi può aumentare significativamente il rischio di malattie respiratorie e cardiovascolari.⁵

Fonti umane

Le fonti umane più comuni di UFP includono:

• scarico dei veicoli
• gas di scarico del diesel
• emissioni di gas naturale e biocarburanti⁶
• emissioni degli aerei
• emissioni di fabbriche e industrie
• emissioni delle centrali elettriche
• combustione di rifiuti
• sigarette, sigari e vaping⁷
• cucinare al chiuso⁸
• bruciature controllate
• aspirapolvere per interni⁹
• batteri
• virus
• uso di macchine da ufficio come stampanti e fotocopiatrici

Le fonti umane di UFP, come i veicoli e l'industria, possono rappresentare un grande rischio per la salute perché emettono nuove particelle per lunghi periodi di tempo, dato che il traffico di veicoli e l'attività industriale si svolgono continuamente in tutto il mondo.

Inoltre, molte fonti antropiche di PFU sono più diffuse nelle grandi aree urbane e rappresentano un pericolo significativo per i 4,4 miliardi di persone che attualmente vivono nelle città (circa il 55% degli 8 miliardi di persone stimate).^10,11

Come influiscono le particelle ultrafini sulla nostra salute?

L'impatto completo delle UFP sulla salute è ancora in fase di studio per differenziare i pericoli specifici delle UFP rispetto ad altri tipi di inquinamento atmosferico.

Tuttavia, è ampiamente indiscusso che le UFP causano uno stress ossidativo ai tessuti di tutto il corpo che può causare danni sistemici, penetrando in profondità nel tessuto polmonare, nel flusso sanguigno, nel cervello e in quasi tutti gli altri organi.¹²

Un articolo di revisione del 2020 in Medicina sperimentale e molecolare ha trovato prove sostanziali che l'esposizione agli UFP aumenta il rischio di:¹³

• infiammazione polmonare
• alta pressione sanguigna
• malattia cardiaca ischemica
• aterosclerosi (accumulo di placche o "indurimento" delle arterie)
• attacchi cardiaci
• insufficienza cardiaca
• tosse cronica
• danni ai nervi
• danni al cervello
• perdita della funzione cognitiva
• problemi digestivi
• diabete
• aumento del rischio di molti tumori
• danni alla pelle

Le particelle ultrafini possono influire sulla qualità dell'aria interna?

Come altri inquinanti particellari, le UFP in aria esterna possono entrare negli spazi interni attraverso le fessure e le perdite degli edifici, nonché attraverso le finestre, le porte e le altre aperture dell'involucro di una casa o di un edificio.

Questo può essere particolarmente problematico per le case più vecchie o mal costruite durante i periodi di alta concentrazione di UFP, come incendi o eruzioni vulcaniche.

Uno studio del 2019 condotto nello stato americano del Colorado ha rilevato che le concentrazioni interne di particolato potrebbero essere fino a 4,6 volte superiori a quelle esterne in assenza di fonti di ventilazione naturale come il vento.¹⁴

Anche le UFP provenienti da fonti interne, come le cucine o la combustione di combustibili a biomassa, possono accumularsi fino a concentrazioni pericolosamente elevate, soprattutto nelle case a tenuta stagna ed efficienti dal punto di vista energetico, e comportano il rischio di ulteriori effetti sulla salute.

Un articolo di revisione del 2007 in Indoor Air ha rilevato che l'esposizione a livelli elevati di UFP in ambienti chiusi durante l'infanzia può causare danni ai polmoni e infiammazioni che aumentano il rischio di sviluppare l'asma per tutta la vita.¹⁵

Consigli per ridurre le particelle ultrafini

Ecco alcune azioni che i singoli e le organizzazioni possono intraprendere per contribuire alla riduzione delle UFP:

• Scegliere opzioni di pendolarismo che aiutino a ridurre il traffico veicolarecome gli spostamenti a piedi, in bicicletta, con i mezzi pubblici o il ride sharing.
• Acquistare un veicolo elettrico o a idrogeno. per sostituire i veicoli personali con motore a combustione.
• Installare sistemi a energia solare nelle case o nei luoghi di lavoro. per contribuire a ridurre la pressione sulla rete elettrica.
• Sostituire le flotte alimentate a diesel con veicoli a basso consumo di carburante o elettrici.
• Ridurre o evitare qualsiasi tipo di combustione in ambienti chiusicompreso candele profumate e legna nei caminetti.
• Utilizzare un cappa da cucina per contribuire a ridurre gli inquinanti da particolato e altri inquinanti da fumo e gas dopo aver cucinato.
• Limitare l'uso dell'aspirapolvere in casa a una volta alla settimana o quando necessario, oppure utilizzare un aspirapolvere un aspirapolvere con filtro HEPA.
• Ridurre o smettere di fumare sigarette, sigari o prodotti per il vaping.

Le particelle ultrafini dovrebbero essere regolamentate?

Finché le UFP non saranno soggette a nuovi standard e regolamenti, si potrà fare ben poco per imporre il controllo delle emissioni di UFP da parte di chi contribuisce in modo significativo, come le fabbriche, gli impianti di produzione e i produttori di automobili i cui veicoli producono scarichi pieni di UFP.

Alcune organizzazioni hanno condotto studi indipendenti sulle emissioni regionali di UFP per comprendere meglio le fonti, i modelli e gli effetti sulla salute degli UFP e contribuire alle future tecnologie di monitoraggio e alla regolamentazione.

Nel 2014, il Bay Area Air Quality Management District (BAAQMD) ha completato uno studio sugli UFP nell'area della baia di San Francisco, dove vivono quasi 8 milioni di persone.¹⁶

Il rapporto indica che anche un piccolo aumento degli UFP potrebbe aumentare i ricoveri per patologie cardiache e polmonari di quasi il 20% e aumentare il rischio di morte per queste patologie di oltre il 2%. Questo rapporto suggerisce l'alta posta in gioco nella regolamentazione e nella riduzione degli UFP.

Un rapporto del 2016 pubblicato dall'American Academy of Allergy, Asthma, and Immunology ha inoltre concluso che i notevoli danni che gli UFP causano all'organismo, tra cui il danneggiamento del DNA e l'aumento del rischio di sensibilizzazione alle allergie, giustificano una particolare attenzione normativa.¹⁷

Un workshop dell'Agenzia per la Protezione dell'Ambiente (EPA) del 2016 ha inoltre concluso che gli investimenti delle case automobilistiche statunitensi nel monitoraggio degli UFP potrebbero contribuire a isolare meglio i meccanismi del motore a combustione che portano alle emissioni di UFP, aprendo la strada a tecnologie più efficienti che riducano del tutto le emissioni di UFP.¹⁸

Sono stati compiuti alcuni progressi nella capacità di monitorare gli UFP.

Uno studio del 2021 in Science of the Total Environment suggerisce l'uso di campionamento a ciclone per misurare gli UFP.¹⁹Utilizzando le forze centrifughe per separare gli UFP dagli altri materiali aerodispersi, il campionamento con ciclone ha dato buoni risultati nella misurazione di bioaerosol contenenti particelle virali come il coronavirus della sindrome respiratoria acuta grave 2 (SARS-CoV-2).

Ma con i miglioramenti dell'efficacia, il campionamento con ciclone potrebbe essere in grado di misurare altre UFP in modo rapido e accurato, scoprendo le sfumature dell'esposizione.

Uno studio del 2020 che ha coinvolto studenti delle scuole superiori della Cina urbana ha utilizzato questa tecnica di campionamento dei cicloni per suggerire due modelli chiave nell'esposizione personale agli UFP:²⁰

• L'esposizione agli UFP può variare ampiamente nel corso della giornata da 0,13 microgrammi per metro cubo (μg/m3) a 240,8 μg/m3. Le concentrazioni più elevate di UFP sono state riscontrate soprattutto in ambienti chiusi, in particolare negli ospedali, nelle cucine domestiche o nelle camere da letto situate a meno di 10 metri (32,8 piedi) da una strada.
• L'esposizione agli UFP è massima durante gli spostamenti. Gli studenti partecipanti hanno riscontrato concentrazioni di UFP molto più elevate durante il tragitto casa-scuola o quando lasciano le strutture scolastiche per i pasti, rispetto a qualsiasi altro momento della giornata.

Un maggior numero di studi come questo può aiutare a indirizzare la regolamentazione verso le fonti di UFP più significative all'interno e all'esterno, come le aree di cottura o le strade trafficate, e a proteggere coloro che si spostano frequentemente tra gli spazi interni ed esterni interessati dagli UFP.

Da qui

Gli UFP sono tra gli inquinanti atmosferici più pericolosi e diffusi, con un'ampia gamma di effetti sulla salute. Tuttavia, non esistono standard normativi per controllare le emissioni di UFP.

Molte organizzazioni scientifiche e sanitarie chiedono sempre più spesso di investire nella ricerca per migliorare la comprensione di come misurare, regolare e ridurre gli UFP per prevenire i loro effetti negativi sulla salute.²¹

Sia gli individui che le organizzazioni possono adottare misure per contribuire a ridurre e prevenire le emissioni di PFU modificando i comportamenti legati ai trasporti, all'uso dell'energia e alle abitudini di vita quotidiane.