L'inalazione e la deposizione delle polveri nell'apparato respiratorio

Nel caso specifico delle polveri, la proporzione di quelle presenti in sospensione (1) nell'aria che vengono inalate dipendono dalla velocità e direzione di spostamento dell'aria vicino all'individuo, dalla sua frequenza respiratoria e dal tipo di respirazione (nasale od orale).
Le particelle inalate, si possono depositare in qualche tratto dell'apparato respiratorio, oppure essere espirate.
Se le particelle depositate sono liquide o solubili possono essere assorbite dai tessuti in qualsiasi punto dove si depositano e provocare dei danni intorno a tale punto, se sono corrosive o radioattive o in grado di avviare qualsiasi azione locale.
Le particelle insolubili possono essere trasportate, in base alle loro dimensioni, verso altre parti del tratto respiratorio o del corpo, dove possono essere assorbite o provocare danni biologico.

L'aria inquinata causa malattie?

Non vi sono più dubbi sul fatto che l'inquinamento atmosferico rappresenti un rischio per la salute umana, pur se, ancor'oggi, per molte delle sostanze nocive facenti parte della miscela complessa che costituisce l'inquinamento atmosferico gli effetti non sono del tutto noti.
L'inquinamento atmosferico non agisce soltanto sull'apparato respiratorio; infatti batteri, virus e allergeni come i pollini, o le sostanze contenute nel fumo di tabacco possono causare anche altri disturbi a livello più generale così come le sostanze inquinanti presenti nell'aria.
Ad esempio, gli idrocarburi volatili e il monossido di carbonio penetrano nei polmoni e raggiungono il cervello ed altri organi tramite il sangue, così come le particelle di metalli di dimensioni piccolissime raggiungono il sangue e si possono depositare nelle ossa, nei denti e nei reni. Già piccole quantità di piombo hanno effetti sulle facoltà cerebrali dei bambini. Il particolato infine provoca effetti anche sul sistema cardiocircolatorio.
Le vie respiratorie possiedono una serie di "meccanismi di difesa" contro le sostanze estranee che penetrano in esse.
Le vie aeree superiori sono rivestite da una mucosa, costituita soprattutto da cellule cigliate (munite cioè di piccolissimi peluzzi) e di cellule caliciformi (che secernono muco).
Le ciglia delle cellule si muovono a onda, in modo coordinato; cosi' trasportano la sottile patina di muco e le sostanze estranee che vi restano attaccate verso la cavità orale, dove vengono inghiottite.
Inoltre fra le cellule della mucosa vi sono le terminazioni di finissime fibre nervose le quali possono essere irritate dalle sostanze nocive presenti nell'aria, e possono determinare una contrazione della muscolatura dei bronchi, un aumento della secrezione di muco e provocare la tosse.
Negli alveoli, cioè le parti più profonde dei polmoni, la funzione di ripulitura non è più svolta da queste cellule, ma da altre cellule chiamate macrofagi (o cellule spazzine) che mangiano e smaltiscono i batteri penetrati nell'organismo, nonché i resti di cellule distrutte.
Le sostanze nocive che penetrano nelle vie aeree possono, sia a seguito di esposizioni acute (cioè di breve durata) che di esposizioni croniche, danneggiare in vario modo tutti questi meccanismi di difesa.

Gli effetti sulla salute delle particelle sospese

Esiste un livello di esposizione a particelle in sospensione al di sotto del quale non ci sono effetti avversi sulla salute della popolazione?
Gli studi epidemiologici hanno evidenziato una relazione lineare fra l'esposizione a particelle ed effetti sulla salute.
Vale a dire, che quanto più e' alta la concentrazione di particelle nell'aria tanto maggiore è l'effetto sulla salute della popolazione.
Allo stato attuale delle conoscenze, secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità non e' possibile fissare una soglia di esposizione al di sotto della quale certamente non si verificano nella popolazione degli effetti avversi sulla salute. Per questo motivo, l'OMS non fornisce un valore guida di riferimento per le particelle, ma indica delle "funzioni di rischio" per i diversi effetti sulla salute.
Tali funzioni quantificano l'eccesso di effetto avverso per la salute che ci si deve aspettare per ogni incremento unitario delle concentrazioni di PM10 o di PM2,5.
Recenti studi indicano inoltre che l'esposizione acuta a particelle in sospensione contenenti metalli (come le particelle derivanti dai combustibili fossili usati come carburanti) possono causare un vasto spettro di risposte infiammatorie nelle vie respiratorie e nel sistema cardiovascolare (danneggiamento cellulare e aumento della permeabilità cellulare), verosimilmente in relazione alle loro componenti metalliche.
Nelle persone sensibili (come gli asmatici e le persone con malattie polmonari e cardiache preesistenti), c'è ragione di temere un peggioramento della meccanica respiratoria (diminuzione della funzione polmonare) ed uno scatenamento di sintomi (es.tosse o un attacco di asma), nonché un'alterazione dei meccanismi di regolazione del cuore e della coagulazione del sangue.
Nell'ultimo decennio, numerosi studi epidemiologici hanno evidenziato un'associazione tra i livelli di inquinanti atmosferici a cui la popolazione è normalmente esposta nelle città ed una serie di effetti negativi sulla salute.
Tali studi sono stati condotti in numerosi Paesi del mondo, con criteri rigorosamente scientifici ed hanno fornito risultati riproducibili.
Nella maggior parte di questi studi l'inquinamento atmosferico e' stato determinato dalla presenza nell'aria delle particelle in sospensione, di ossidi di azoto (NOx), di anidride solforosa (SO2) e di monossido di carbonio (CO).
Tuttavia, nell'insieme degli studi, le particelle in sospensione (e soprattutto le frazioni di più piccole dimensioni come il PM10 e il PM2,5) sono risultate l'indicatore di qualità dell'aria più consistentemente associato con una serie di effetti avversi sulla salute.

Gli studi hanno evidenziato un eccesso misurabile di esiti clinici dell'inquinamento da particelle.
Tali effetti sono sia di tipo acuto, ossia si manifestano nella popolazione nei giorni in cui la concentrazione degli inquinanti è più elevata (aggravamento di sintomi respiratori e cardiaci in soggetti predisposti, infezioni respiratorie acute, crisi di asma bronchiale, disturbi circolatori e ischemici), sia di tipo cronico, ossia si presentano per effetto di un'esposizione di lungo periodo (sintomi respiratori cronici quale tosse e catarro, diminuzione della capacità polmonare, bronchite cronica, ecc.).
Inoltre studi condotti negli Stati Uniti ed in molti Paesi europei hanno evidenziato un'associazione fra i livelli di inquinanti atmosferici e il numero giornaliero di morti o di ricoveri in ospedale per cause respiratorie e cardiovascolari.
La tabella riassume le conseguenze sulla salute dell'inquinamento atmosferico, a breve e a lungo termine, stimati per un aumento di 10 µg/m3 della concentrazione di PM10; questi dati sono basati sulla letteratura epidemiologica attualmente disponibile.

Impatto sanitario dell'inquinamento atmosferico

Incremento percentuale nella frequenza dei fenomeni sanitari in una città all'aumentare di 10 µg/m3 di PM10 (Da Linee guida sulla qualità dell'aria OMS 2000)

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Note:
(1) polveri in sospensione (PTS) comprende quelle particelle di polvere nell'atmosfera che hanno solitamente una dimensione tra i 2,5 e 30 micron e che restano in sospensione nell'aria.