Cnr inquinamento da traffico 18 aprile 2010

GIOVANNI INVERNIZZI ARIO RUPRECHT Laboratorio per la Ricerca Ambientale SIMG ISDE - Medici per l’ambiente [email_address] [email_address] Conoscere per decidere: l’inquinamento da traffico veicolare di prossimità e il suo impatto sulla salute

Argomenti della presentazione L’esposizione individuale alle polveri sottili L’esposizione cumulativa Background urbano Esposizione personale a traffico, nei trasporti, sul lavoro Esposizioni critiche Traffico e salute: la prossimità al traffico veicolare Metropolitane Fumo di tabacco all’interno dei veicoli

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

Particulate matter size distribution (Science, 2005; 307:1858) PM 10 PM 2.5 PM 0.1

COMPOSIZIONE DI UNA PARTICELLA EMESSA DA UN MOTORE DIESEL

Deposizione delle polveri nell’albero respiratorio in funzione delle dimensioni

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

PM10 e danni alla salute FINE PARTICULATE AIR POLLUTION AND MORTALITY IN 20 U.S.CITIES, 1987 –1994 JONATHAN 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

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

Short term effects of PM pollution Diesel exhaust enhances airway responsiveness in asthmatic subjects C. Nordenhall, J. Pourazar, M-C. Ledin, J-O. Levin, T. Sandstrom, E. Adelroth Eur Respir J 2001; 17: 909–915 One hour exposure to 300mcg/m3 diesel generated PM10

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 (PM 10 300 mcg/m 3 diesel exhaust) durante l’esercizio fisico aggrava l’ischemia nei soggetti cardiopatici

Increase in mortality rates associated to a long term increase of 10 mcg/m 3 PM 2.5 All causes 4% Cardiopulmonary 6% Lung cancer 8% Pope CA et.: JAMA 2002; 287:1132-41.

Likely effects of air pollution adapted from K ünzli & Tager, SMW 2005; 135:697 LUNG CARDIOVASCULAR REPRODUCTIVE and NEURO Structural / 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 death Long-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

I benefici dei miglioramenti nella qualità dell’aria – U.S.A. January 22, 2009 Aumento di 7 mesi nell’ aspettativa di vita (per 10 ug/m 3 riduzione di PM2.5)

Effetti della reduzione dell’ inquinamento del aria (PM 10 ) nell’area metropolitana di Barcellona Perez et al, Gaz Sanit 2009 Livello UE Livello OMS Situazione attuale media annuale ~50 µg/m 3 40 µg/m 3 20 µg/m 3 -10 µg/m 3 -30 µg/m 3

Stima 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

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 route Oxford street Page Oxford Street Hyde Park No traffic

Page 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

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 (FEV 1 ) (up to 6.1%) and forced vital capacity (FVC) (up to 5.4%) that were significantly larger than the reductions in FEV 1 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 modera t e 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.

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

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.

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

Come indicatori di qualità dell’aria a Londra sono stati utilizzati gli ossidi di azoto, a Milano le polveri sospese (PM 10 , PM 2.5 , PM 1 ), 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

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

Un noto pneumologo dell’Ateneo milanese… “… s uggeriva 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, c ascate e scherzi d' acqua»). ” http://archiviostorico.corriere.it/2008/febbraio/24/Allegra_dimenticato_mio_studio_sui_co_7_080224011.shtml Ecopass e polemiche scientifiche

L’effetto del provvedimento di restrizione del traffico nel centro di Milano (Ecopass) sull’inquinamento urbano da polveri: i risultati di uno studio pilota Ruprecht A , Invernizzi G. Epidemiologia & Prevenzione 2009; 33 (1-2): 21-26)

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

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.

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

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

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

Il black carbon all’interno dei macrofagi dell’espettorato dei bambini sani Kulkarni N, et al. NEJM 2006; 355:21-30.

Inverse correlation between black carbon burden in induced sputum and pulmonary function in children Kulkarni N, et al. NEJM 2006; 355:21-30.

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 specific al ly 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)

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.

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).

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 marciapiedi che portano da Piazzale Loreto a Piazza del Duomo. 1° tests andata/ritorno Il black carbon “riconosce” i tratti a diversa viabilità, il PM no.

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

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)

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® Aethalometer s for 09:00 a.m to 18.00 p.m. The instruments were pre-calibrated and compared for possible operational differences

Methods. Operational accuracy of the three aethalometers

Methods. Operational accuracy of the three Aerocets

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

Ecopass monitoring campaign, July 2010. Fixed monitoring stations: 1-7.

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.

Concentrazioni medie (SD) di BC nelle zone 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.

Percentuali di BC / PM 10 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%. Invernizzi G, Ruprecht A, De Marco C, Mazza R, Sioutas C, Mocnik G, Westerdahl D. Atmospheric Environment 2011, in press.

Concentrazioni di PM . nelle tre giornate di monitoraggio. Nessuna differenza di PM tra le zone a diversa viabilità.

Domeniche a piedi: l’impatto sulla qualità dell’aria. Medie del rapporto Black carbon / PM Invernizzi G, Ruprecht A, De Marco C, Mazza R, Sioutas C, Mocnik G, Westerdahl D. Data on file, 2011.

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

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

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

Riferimenti bibliografici: Roorda-Knape MC, Janssen NA, de Hartog J, Van Vliet PH, Harssema H, Brunekreef B. Traffic related air pollution in city districts near motorways. Sci Total Environ. 1999; 235:339-41. Zhu YF, Hinds WC, Kim S, Sioutas C. Concentration and size distribution of ultrafine particles near a major highway. Journal of the Air & Waste Management Association 2002; 52, 1032–42. Belleudi V, Faustini A, Stafoggia M, Cattani G, Marconi A, Perucci CA, Forastiere F. Impact of fine and ultrafine particles on emergency hospital admissions for cardiac and respiratory diseases. Epidemiology 2010; 21:414-23. 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 .

Credits: Cinzia De Marco, Roberto Mazza Laboratorio per la Ricerca Ambientale Indoor/Outdoor SIMG ISDE Medici per l’ambiente Milano Nino Kuenzli Deputy Director Swiss Tropical and Public Health Institute Basel, Svizzera Grisa Mocnik Aerosol d.o.o., Ljubljana, Slovenia Costantinos Sioutas Univerisy of Southwestern California, Los Angeles, USA Dane Westerdahl Sibley School of Engineering, Cornell University, Ithaca, NY, USA.

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