Particolato

Il particolato, o particolato sospeso, o pulviscolo atmosferico, o polveri sottili, o polveri totali sospese (PTS), sono termini che identificano l'insieme delle sostanze sospese in aria (fibre, particelle carboniose, metalli, silice, inquinanti liquidi o solidi). Questo particolato sospeso in aria si raccoglie soprattutto negli strati inferiori, in quantità e qualità variabile da luogo a luogo. Il particolato è l'inquinante che ha il maggiore impatto nelle aree urbane, ed è composto da tutte quelle particelle solide e liquide disperse nell'atmosfera, con un diametro compreso tra 0,005 μm ed i 500 μm e oltre.

Sorgenti

Gli elementi che concorrono alla formazione di questi aggregati sospesi nell'aria sono numerosi e vi sono inclusi sia fattori naturali che antropici (ovvero causati dall'uomo).
Fra i fattori naturali (che si stima superino il 90% del totale) vi sono ad esempio:

polvere, terra, sale marino alzati dal vento (il cosiddetto "aerosol marino")
incendi
microorganismi
pollini e spore
erosione di rocce
eruzioni vulcaniche
polvere cosmica

Fra i fattori antropici (meno del 10% del totale delle PTS, ma molto rilevate nei centri urbani) si include gran parte degli inquinanti atmosferici:

emissioni della combustione dei motori a scoppio (automobili, aeroplani)
residui dell'usura del manto stradale, dei freni e delle gomme delle vetture
emissioni di lavorazioni meccaniche, dei cementifici, dei cantieri
lavorazioni agricole
inceneritori e centrali elettriche
fumo di tabacco
emissioni del riscaldamento domestico

I fattori più rilevanti nelle aree urbane sono senza dubbio il traffico stradale ed il riscaldamento.

In genere il particolato prodotto da processi di combustione, siano essi di orgine naturale (ad esempio: incendi) o antropica (motori, riscaldamento, industrie, centrali elettriche, ecc...), caratterizzato dalla presenza preponderante di carbonio e sottoprodotti della combustione, viene definito "particolato carbonioso".

Classificazione qualitativa

In base alle dimensioni ed alla natura delle particelle si possono elencare le seguenti classi qualitative di particolato:

aerosol: particelle sospese di diametro minore di 1 μm (liquide o solide)

sono particelle di dimensioni colloidali, che causano, in particolare all'alba e al tramonto, l'Effetto Tyndall, facendo virare il colore della luce solare verso l'arancione.

esalazioni: particelle solide di diametro < 1 μm in genere prodotte da processi industriali
foschie: particelle (generalmente liquide) di diametro < 2 μm
fumi: particelle di diametro < 2 μm (solide)
polveri: particelle di diametro incluso tra 0,25 e 500 μm (solide)
sabbie: particelle di diametro > 500 μm (solide)

Identificazione e misura quantitativa

La quantità totale di polveri sospese è in genere misurata in maniera quantitativa (peso / volume). In assenza di inquinanti atmosferici particolari, il pulviscolo contenuto nell'aria raggiunge concentrazioni diverse (g/m³) nei diversi ambienti:

0,05 - 0,10 in campagna
0,10 - 0,20 in città
0,20 - 0,40 in zone industriali.

L'insieme delle polveri totali sospese (PTS) può essere scomposto a seconda della distribuzione delle dimensioni delle particelle. Le particelle sospese possono essere campionate medianti filtri di determinate dimensioni, analizzate quantitativamente ed identificate in base al loro diametro aerodinamico medio. Si utilizza un identificativo delle dimensioni, il Particulate Matter, abbreviato in PM, seguito dal diametro massimo delle particelle.
Ad esempio si parla di PM₁₀ per le particelle con diametro inferiore a 10 μm.
In particolare:

Particolato grossolano - particlato sedimentabile di dimensioni superiori ai 10 μm, non in grado di penetrare nel tratto respiratorio.
PM₁₀ - particolato formato da particelle inferiori a 10 μm, è una polvere inalabile, ovvero in grado di penetrare nel tratto respiratorio superiore (naso e laringe).
PM_2,5 - particolato fine con diametro inferiore a 2,5, è una polvere toracica, cioè in grado di penetrare nei polmoni.
PM₁ - particolato ultrafine: diametro inferiore ad un 1 μm, è una polvere respirabile, cioè in grado di penetrare profondamente nei polmoni fino agli alveoli.

Le tecniche gravimetriche non riescono a misurare con la precisione e sensibilità sufficente i quantitativi di particolato ancora più fine. Scendendo ancora di diametro, all'interno del particolato ultrafine ricadono le cosiddette nanopolveri, che sono polveri con un diametro compreso fra 2 e 100 nm. Secondo alcuni queste sarebbero responsabili di patologie specifiche (nanopatologie), ma gli studi, fino ad ora, non hanno portato a nessuna prova epidemiologica.

Alcuni autori valutano il rapporto fra PM_2,5 e PM₁₀ compreso fra il 50% e il 60%. In particolare Harrison valuta il PM_2,5 come il 60% del PM₁₀, mentre Kim lo valuta come un valore variabile dal 52% al 59%.

Al PM₁₀ fanno riferimento numerose normative (fra cui le direttive europee sull'inquinamento urbano 1999/30/EC e 96/62/EC), tuttavia tale parametro si sta dimostrando relativamente grossolano, dato che sono i PM_2,5 ed i PM₁ ad avere i maggiori effetti negativi sulla salute umana e animale. La sensiblità degli attuali strumenti di controllo sulle emissioni apprezza ordini di grandezza del micron. Gli strumenti non sono in grado di rilevare particelle ancora più fini, sulle quali non esistono limiti di legge (che operativamente non possono essere fatti rispettare alla luce della tecnologia attuale).

Il DM 60 del 2 aprile 2002, che accoglie le direttive europee, identifica come limite giornaliero di PM₁₀ nelle aree urbane il valore di 50 µg/m³.

Legislazione europea

Nella Direttiva Europea 1999/30/EC e 96/62/EC, la Commissione Europea ha fissato i limiti per la concentrazione delle PM₁₀ nell'aria:

	Fase 1 dal 1 gennaio 2005	Fase 2¹ dal 1 febbraio 2010
Valore massimo per la media annuale	40 µg/m³	20 µg/m³
Valore massimo giornaliero (24-ore) Numero massimo di superamenti consentiti in un anno.	50 µg/m³ 35	50 µg/m³ 7

¹ Termine indicativo.

Effetti sulla salute

Dal punto di vista igienico, il particolato è sempre dannoso.

Gli effetti sulla salute umana possono essere di due tipi, acuti e cronici, entrambi maggiormente attribuibili al particolato fine ed ultrafine (PM₁₀ e in particolare PM_2,5) che è in grado di raggiungere laringe, trachea, polmoni e alveoli, e qui rilasciare parte delle sostanze inquinanti che trasporta (ad esempio idrocarburi policiclici aromatici, SOx e NOx).

Gli effetti causati dal particolato ultrafine e fine si manifestano sotto forma di patologie acute e croniche a carico dell'apparato respiratorio (asma, bronchiti, enfisema, allergia, tumori) e cardio-circolatorio (aggravamento dei sintomi cardiaci nei soggetti predisposti).

Come visto per le polveri da 10 a 2,5 micron, in generale più è fine la polvere maggiore è il danno alla salute. Per quanto riguarda la fonte antropica di particolato, in genere il diametro delle polveri è tanto più piccolo quanto maggiore è la temperatura di funzionamento dell'impianto di combustione che le genera.

In qualuque impianto di combustione (dal termovalorizzatore, alle caldaie a gas fino ai motori delle automobili) un innalzamento della temperatura (al di sotto comunque di un limite massimo) accresce il rendimento energetico ed è una pratica economicamente vantaggiosa. Con una temperatura di funzionamento più alta è possibile anche rispettare agevolemente i limiti stringenti sulle emissioni di polveri sottili, rilasciando però polveri ancora più sottili e più dannose di quelle "limitate" dalla legge.

I filtri FAP (filtro antiemissioni particolato) delle automobili euro4 presentano un problema analogo. Le polveri sottili che si accumulano nel filtro, nella marmitta e nel carburatore vengono bruciate e producono polveri più fini che fuoriescono nell'ambiente quando si surriscaldano queste parti dell'auto. Ciò avviene se lo scarico è ostruito e i caldi fumi di scarico restano più a lungo in queste parti; oppure perché le difficoltà a ripartire da fermo spingono a brusche accelerate ed emissioni di fumi caldi, a "tirare" il motore in mezzo al traffico cittadino.

Effetti sull'ambiente

Il pulviscolo ha effetti nella propagazione e nell'assorbimento delle radiazioni, sulla visibilità atmosferica e nei processi di condensazione del vapore acqueo.

Voci correlate

Template:Medicina