Agenzia Mobilità Ambiente e Territorio

Il progetto di monitoraggio del Black Carbon a Milano

Rapporti tecnici:

Comunicazioni a convegni scientifici:

Descrizione progetto e sintesi risultati

Nell’ambito della sperimentazione del provvedimento ‘Area C’, AMAT per conto del Comune di Milano ha realizzato un progetto di monitoraggio del Black Carbon nel particolato atmosferico, un indicatore dell'inquinamento 'di prossimità' alla fonte traffico, che consente di valutare l'efficacia delle politiche di regolamentazione di questa importante sorgente emissiva anche in termini di rischio sanitario locale e specifico della popolazione esposta [WHO, 2013].

Il progetto di monitoraggio del Black Carbon del Comune di Milano è stato realizzato da AMAT in collaborazione con SIMG (Società Italiana di Medicina Generale) e il supporto tecnico-scientifico di professori della Cornell University, Ithaca, NY e della University of Southern California di Los Angeles che da anni svolgono attività di ricerca a livello mondiale su questa tematica.

Il progetto è stato articolato in quattro campagne di monitoraggio plurisettimanali in postazioni fisse svolte nelle diverse stagioni dell'anno 2012, affiancate da alcune campagne di monitoraggio per la valutazione dell’esposizione personale su tragitti pedonali su strada.

Le misurazioni delle concentrazioni di Black Carbon, PM10 e PM2.5 in postazioni fisse sono state svolte contemporaneamente dentro e fuori Area C nei mesi di febbraio, maggio, settembre e ottobre, in due coppie di siti appositamente selezionati per rappresentare differenti tipologie espositive al 'traffico di prossimità' (a livello strada e al livello del terzo piano di un edificio).

Si riporta nel seguito una breve sintesi dei risultati ottenuti, più compiutamente descritti nel rapporto finale del progetto.

Nei siti a livello strada, direttamente esposti al traffico di prossimità, durante i giorni feriali di attivazione del provvedimento le concentrazioni medie giornaliere di Black Carbon misurate sono risultate pari al -40% all'interno di Area C nella campagna di maggio e al -52% nella campagna di settembre rispetto all’esterno. I rapporti BC/PM10 e BC/PM2.5 sono risultati rispettivamente inferiori del 50% e di circa il 60% internamente ad Area C in entrambe le campagne a livello strada.

In queste postazioni ‘kerbside’ è stato possibile osservare una riduzione delle concentrazioni di Black Carbon pari al 78% nel mese di maggio e del 75% nel mese di settembre in occasione dell’iniziativa ‘DomenicAspasso’, in ottimo accordo con le riduzioni dei volumi di traffico misurate, pari al 72% in media, rispetto ad una domenica con regolare circolazione veicolare.

Nei siti residenziali al terzo piano esposti al traffico nella campagna di febbraio, con impianti di riscaldamento funzionanti, durante i giorni feriali di attivazione del provvedimento le concentrazioni medie giornaliere di Black Carbon misurate sono risultate pari al -28% all’interno di Area C rispetto all’esterno. I rapporti BC/PM10 e BC/PM2.5 sono risultati rispettivamente inferiori del 32% e del 25% internamente ad Area C. La campagna di ottobre ha consentito di evidenziare un dimezzamento delle differenze interno-esterno di Area C per le concentrazioni di Black Carbon in corrispondenza  dell'accensione degli impianti termici.

In queste postazioni, durante la campagna autunnale, è stato possibile verificare l’effetto della temporanea sospensione del provvedimento Area C in coincidenza di una giornata di sciopero del trasporto pubblico: le concentrazioni di Black Carbon sono aumentate da 1,9 a 2,5 volte sia nei siti interni che in quelli esterni rispetto alle giornate precedente e successiva, in corrispondenza di variazioni meno sensibili degli inquinanti tradizionalmente legati al traffico veicolare (PM10, PM2.5, NO2, CO).

Nelle campagne di misurazione dell’esposizione personale durante tragitti pedonali su strada sono state misurate concentrazioni di Black Carbon fino al - 43% all’interno di Area C e fino al 59% inferiori nell’area pedonale del Duomo.

In tutte le campagne di monitoraggio effettuate i dati di particolato (PM10 e PM2.5) non hanno mostrato differenze statisticamente significative tra interno ed esterno Area C. Ciò si spiega con la maggiore dipendenza di questi parametri dalle condizioni meteorologiche e di accumulo anche a scala vasta, nonché per i fenomeni di formazione di particolato secondario.

I risultati ottenuti - che presentano significatività statistica nella differenzazione delle concentrazioni di Black Carbon tra interno ed esterno di Area C - consentono di evidenziare come la regolamentazione degli accessi alla Cerchia dei Bastioni produca un effetto di contenimento delle concentrazioni degli inquinanti legati al traffico veicolare pericolosi per la salute, di cui questo composto è un importante tracciante. In particolare le concentrazioni misurate corrispondono ad una differenza che va da una a tre unità di tossicità del Black Carbon (o ‘change unit’) tra interno ed esterno di Area C, evidenziando una importante riduzione dell’esposizione personale alla tossicità dei composti generati dal traffico di prossimità con conseguenti benefici sanitari per la popolazione residente e per chi fruisce di questa zona della città per i più diversi motivi (lavoro, studio, turismo, etc).

Questi risultati, che attendono di essere confermati dal popolamento di una statistica più robusta e completati da un'analisi più variegata in termini di zone della città, di tipologie espositive e situazioni meteo-climatiche, risultano in linea con le evidenze riportate nella letteratura scientifica di settore per siti simili e con quanto riscontrato in uno studio precedentemente svolto sull’area nella stagione estiva in siti ‘kerbside’ [Invernizzi et al., 2011].

L'analisi delle correlazioni tra le concentrazioni di Black Carbon e i flussi di traffico misurati evidenziando ottimi coefficienti di correlazione tra questo inquinante e gli andamenti dei profili temporali sia dei veicoli merci che delle autovetture, dimostra come tale indicatore sia particolarmente efficace nella valutazione delle politiche di regolazione del traffico per la città di Milano, caratterizzata da una elevata percentuale di veicoli diesel. 

I risultati ottenuti nelle campagne sono raccolti in appositi report tecnici (disponibili anche sul sito web del Comune) e sono stati oggetto di comunicazione ai principali convegni scientifici di riferimento in materia, nonché di divulgazione nell’ambito di meeting con altre amministrazioni cittadine a livello anche internazionale.

Il Black Carbon risulta tra i principali candidati nell’ambito del dibattito per definizione di nuovi standard di qualità dell'aria in relazione alle frazioni più fini del particolato attualmente non normate, ma caratterizzate da maggiori ricadute in termini di salute pubblica rispetto al particolato in massa (PM10 e PM2.5) cui si riferiscono gli attuali Valori Limite.

La misurazione in atmosfera del Black Carbon è stata introdotta nell’ambito del Protocollo di Göteborg in virtù sia gli effetti sanitari ad esso connessi che delle sue già note caratteristiche di composto climalterante, che si stima, rendono le sue emissioni la seconda forzante dopo la CO2 nei cambiamenti climatici in atto. Questa duplice valenza del Black Carbon fa si che le strategie di riduzione in atmosfera delle emissioni di questo inquinante vengano considerate dalla comunità scientifica una 'win-win strategy', nell’ambito delle politiche integrate aria-clima.

Questa pagina del sito è dedicata alla memoria del Dott. Giovanni Invernizzi, medico e ricercatore appassionato, la cui generosità ci ha consentito di avvicinarci alle problematiche sanitarie legate all'esposizione al 'traffico di prossimità' ed approfondirle con approccio multidisciplinare. Grazie a lui AMAT ha potuto realizzare per Milano la prima campagna di misurazione del Black Carbon, articolata su diverse stagioni e in diverse tipologie di siti - avviata per la prima volta in città (e in Italia) dal suo gruppo di studio (SIMG - LARS) - ottenendone significativi risultati.Nel contempo, attraverso il supporto scientifico del Dott. Invernizzi, AMAT ha potuto intraprendere un percorso di ricerca per mettere a punto strumenti per una migliore conoscenza degli effetti sulla salute delle politiche di regolamentazione del traffico nella nostra città, basati su questo nuovo indicatore ambientale e sanitario.

Glossario

Black Carbon
Il Black Carbon (BC), costituito essenzialmente da particelle di carbonio elementare, è un inquinante primario emesso durante la combustione incompleta di combustibili fossili e della biomassa e in ambito urbano può essere assunto quale tracciante delle emissioni dei motori a combustione interna e della vasta gamma di specie chimiche di varia tossicità in esse presenti, compresi i composti organici quali gli IPA (Idrocarburi Policiclici Aromatici). In particolare è un tracciante delle emissioni allo scarico dei motori diesel, che sono state recentemente classificate dallo IARC (International Agency for Research on Cancer, organismo dell'Organizzazione Mondiale della Sanità), come ‘cancerogene’ per l’uomo.

Indicatore dell'inquinamento 'di prossimità alla fonte traffico
Le concentrazioni in atmosfera di Black Carbon, trattandosi di inquinante primario, presentano un importante gradiente legato alla distanza dalla sorgente emissiva, che non mostrano le concentrazioni di PM in massa, rappresentative di un inquinante di origine anche secondaria, e ciò rende il Black Carbon un ottimo tracciante dell'esposizione al 'traffico di prossimità' e dei numerosi effetti sanitari ad esso connessi.
La misurazione delle concentrazioni di Black Carbon in città consente pertanto di discernere l'impatto ambientale e sanitario delle emissioni da traffico nelle diverse situazioni espositive, poste a maggiore o minore distanza dalla fonte traffico.

Valutare l'efficacia delle politiche di regolamentazione del traffico
L'utilità della misurazione delle concentrazioni in atmosfera di Black Carbon è stata recentemente confermata dall'UNECE-CLRTAP Joint Task Force on Health Aspects of Air Pollution, su impulso della WHO (World Health Organization), quale indicatore 'aggiuntivo' al PM2.5 nella valutazione costi-efficacia delle politiche di controllo 'locale' dell'inquinamento, finalizzate alla riduzione dell'esposizione della popolazione, negli ambiti urbani dominati dal traffico veicolare [WHO, 2013; UNECE-CLRTAP, 2012; US-EPA, 2011; HEI, 2010].
Diversi studi a livello internazionale hanno infatti dimostrato che se agli interventi di limitazione della circolazione veicolare non sempre corrisponde una riduzione delle concentrazioni di PM10 e PM2.5 rilevate in termini di massa di particolato (espressa in µg/m3) ad essi si associa un miglioramento della 'qualità' del particolato che diviene meno tossico; ne sono testimonianza a livello europeo studi svolti in diverse città come Berlino, Londra e Barcellona che, misurando le concentrazioni in atmosfera di questo inquinante da diversi anni, hanno potuto verificare l'effetto ambientale e sanitario delle politiche di governo del traffico implementate.

Rischio sanitario
La percentuale di Black Carbon contenuto nel particolato costituisce un indicatore della qualità delle polveri aerodisperse particolarmente efficace circa il livello di pericolosità delle stesse.
Il Black Carbon risulta infatti dannoso per la salute sia per la sua natura fisica di nanoparticella sia per il fatto che sulla sua elevata superficie specifica è in grado di veicolare all'interno dell'organismo umano sostanze cancerogene e genotossiche quali ad esempio gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e i metalli.
Un recente rapporto dell'Organizzazione Mondiale della Sanità [WHO, 2012] espone le risultanze di studi epidemiologici raccolti in letteratura degli effetti sulla salute di questo inquinante che lo individuano come un vettore universale per un'ampia varietà di agenti chimici a diversa tossicità per l'organismo umano fino e forniscono sufficienti evidenze scientifiche dell'associazione fra l’insorgere di patologie all'apparato cardiocircolatorio e respiratorio con l'esposizione al BC.
In particolare il Black Carbon risulta un tracciante delle emissioni allo scarico dei motori diesel, che sono state recentemente riclassificate dallo IARC (International Agency for Research on Cancer, organismo dell'Organizzazione Mondiale della Sanità), innalzando la classe di rischio da 2A 'probably carcinogenic to humans' - attribuita nel 1988 - a classe di rischio 1 'carcinogenic to humans', essendo stato provato ‘con sufficiente evidenza’ che l'esposizione alle emissioni allo scarico dei motori diesel è associata ad un rischio accresciuto di tumore al polmone [IARC/WHO, 2012].

Unità di tossicità del Black Carbon
Nell'ambito degli studi epidemiologici la metanalisi riportata in Janssen et al., 2011 indica come il Black Carbon si riveli un indicatore più robusto e di maggiore efficacia rispetto al PM10 e PM2.5 in termini di valutazioni relative agli effetti sulla salute: ad esempio l’aumento dell’aspettativa di vita indotto da un ipotetico intervento di riduzione del traffico veicolare espresso in termini di Black carbon può risultare da quattro a nove volte superiore a quello valutato sulla base di una variazione equivalente delle concentrazioni di PM2.5 in massa.
La stessa metanalisi individua per le concentrazioni in atmosfera di Black Carbon il valore di 1 µg/m3 come 'change unit', ossia l'unità di gradiente di tossicità, considerabile equivalente ai 10 µg/m3 universalmente utilizzati per il PM10 e il PM2.5, cui vengono attribuiti una serie di effetti sull'apparato respiratorio e cardiovascolare sia acuti (aumento di tosse ed episodi asmatici in bambini e adulti, riduzione della funzionalità polmonare, aumento di ricoveri ospedalieri per malattie respiratorie e della mortalità giornaliera totale) che a lungo termine (quali diminuzione della funzionalità polmonare nei bambini e negli adulti, bronchiti croniche, riduzione dell'aspettativa di vita dovuta principalmente alla mortalità per cause cardiorespiratorie e al rischio di insorgenza del tumore al polmone) [WHO, 2006].

Dibattito per definizione di nuovi standard di qualità dell'aria
Per la caratterizzazione delle nanoparticelle sono disponibili diversi parametri e tra questi il Black Carbon risulta essere uno dei principali candidati nella definizione di un futuro standard di qualità dell'aria, sia per il fatto che le tecniche di misura di questo parametro risultano al momento attuale più armonizzate rispetto a quelle di altri parametri, sia per il fatto che la misurazione in atmosfera del Black Carbon è stata recentemente introdotta dall'Unione Europea (30a sessione della Convenzione LRTAP - Long-range Transboundary Air Pollution - Ginevra, 30 aprile-4 maggio 2012), nell’ambito del Protocollo di Göteborg - l’accordo che regola i limiti d’emissione per l'inquinamento atmosferico transfrontaliero - in virtù sia delle sue già note caratteristiche di composto climalterante, che per gli effetti sanitari ad esso connessi.

Politiche integrate aria-clima
Recenti studi hanno dimostrato che a fronte di misure progettate per il controllo del Black Carbon in aggiunta a quelle finalizzate alla limitazione delle emissioni di CO2, oltre ad un rallentamento dei cambiamenti climatici sia possibile ottenere benefici significativi in termini di qualità dell'aria ed effetti sulla salute ad essa connessi, che sono quantificabili in milioni di decessi prematuri evitati entro il 2030 a livello globale.
La misurazione delle concentrazioni in atmosfera di Black Carbon, inquinante primario e ottimo tracciante dell'esposizione al 'traffico di prossimità', offre quindi la possibilità di verificare l'efficacia delle politiche sulla mobilità alla scala 'locale' per quanto concerne gli effetti sulla salute e a scala 'globale' per il contributo della città agli effetti sui cambiamenti climatici.