La Qualità dell'aria
I concetti di base
L’atmosfera è l’involucro gassoso che circonda tutta la Terra e la cui composizione naturale vede la presenza preponderante di due elementi gassosi: l’azoto (presente per il 78% in volume) e l’ossigeno (presente per il 21% in volume). A questi due elementi principali si va ad aggiungere una lunga lista di altre specie chimiche, gassose e non, presenti o in quantità inferiori o i tracce. La presenza sulla terra delle specie vegetali ed animali e la loro continua evoluzione ha fatto sì che si venisse a generare un continuo scambio di sostanze tra l’atmosfera e la flora e la fauna, scambio che però non ha innescato un processo divergente ma, al contrario, ha condotto ad un sostanziale equilibrio dinamico secondo cui, di fatto, la composizione chimica e fisica dell’atmosfera poteva considerarsi sostanzialmente poco variabile nello spazio e nel tempo.
La presenza dell’uomo, con le sue molteplici attività e la rapida e selvaggia industrializzazione recente, ha determinato una immissione in atmosfera di una rilevante quantità di sostanze chimiche, alcune già presenti in atmosfera ma in quantità decisamente inferiori, altre del tutto assenti e potenzialmente nocive all’uomo, alla flora ed alla fauna. Il potere dell’atmosfera di reagire a queste aggressioni e di eliminare gli elementi estranei, che è sempre stato presente e che ha talmente ben funzionato da consentire lo stabilirsi di questo equilibrio dinamico, a questo punto è stato messo a dura prova. Il risultato di tutto ciò è che lo stato originario dell’atmosfera, cioè la sua composizione chimica, sta mutando in molte località, soprattutto in quelle in cui più è sviluppata la presenza umana. Il fatto che in atmosfera siano presenti sostanze nuove o che in atmosfera alcune specie siano presenti in quantità superiori al passato, potrebbe non rilevarsi un problema se non fosse che la presenza di alcune di esse costituisce un pericolo per la salute umana e per quella della vegetazione e della fauna e dei manufatti e manufatti presenti sulla terra. Si pone quindi il problema di definire in qualche modo la qualità dell’aria ambiente di un territorio e di valutarne lo stato per poter quantificare l’eventuale situazione di rischio.
A tal fine, per prima cosa va rilevato che:
- la costituzione chimica dell'atmosfera presenta sostanziali diversità da luogo a luogo proprio a causa della presenza non uniforme sul territorio delle sorgenti di emissione di sostanze provenienti dalle attività umane (emissioni dalle zone industriali, emissioni dal traffico veicolare delle arterie stradali, ecc.);
- che le varie sostanze emesse in atmosfera non hanno tutte la stessa rilevanza. Se l'emissione di vapor d'acqua non è pensabile che, in generale, causi danni alla salute umana e a quella degli ecosistemi, ben diversa è la situazione costituita dall'emissione in aria di sostanze la cui tossicità è ben nota, come per esempio il benzene ed il particolato fine. In entrambi i casi, la costituzione originale dell'at-mosfera risulta mutata, ma solo il secondo caso desta serie preoccupazioni. Pertanto è invalso l'uso di chiamare inquinanti tutte quelle sostanze immesse in aria di cui sia nota la tossicità (reale o potenziale) per gli esseri umani e per gli ecosistemi;
- una volta emesse, le varie sostanze vengono trasportate dalle masse d'aria e diffuse dalla turbolenza presente nei bassi strati dell'atmosfera. Pertanto le ripercussioni derivanti dalle emissioni possono non essere di natura puramente locale, ma possono coinvolgere estese porzioni di territorio, anche lontane dai punti di emissione.
Se si considera una ben precisa località ed un certo istante temporale, si può definire qualità dell'aria la composizione che l'aria di quella località presenta. Per rendere più operativa una tale definizione, si può definire stato dell'aria di quel luogo e in quell'istante l'insieme della concentrazione con cui sono presenti alcune ben precise sostanze di cui sia nota la tossicità e quindi ritenute sostanze inquinanti. In pratica, lo stato dell'aria è completamente definito una volta nota la distribuzione nello spazio e nel tempo (i campi, quindi) della concentrazione delle diverse sostanze inquinanti rilevate nello strato d'aria prossimo al suolo.
Ma lo stato dell'aria, cioè la presenza in essa di sostanze inquinanti, è preoccupante o meno? Per rispondere ad una tale domanda è necessario:
- definire una scala di pericolosità delle diverse sostanze inquinanti. Tale scala deriva direttamente dal livello di aggressività che ognuno di essi possiede nei confronti della salute umana e di quella degli ecosistemi. Tra i molti modi che si possono adottare per giungere a tale scopo, il metodo operativamente più semplice è quello di definire dei limiti di concentrazione dei vari inquinanti. Per tener conto di come una specifica sostanza inquinante esplica la propria azione tossica sull'uomo e sugli ecosistemi, i limiti posti per le diverse sostanze inquinanti devono tener conto anche dei tempi di esposizione (limiti orari, giornalieri, annuali).
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definire con la maggior realisticità possibile la distribuzione nello spazio e nel tempo della concentrazione al suolo delle varie specie inquinanti. Dal punto di vista pratico, giungere a ciò non è affatto banale. La tecnologia attualmente disponibile consente solo di misurare con continuità temporale la concentrazione di alcune delle sostanze inquinanti in alcuni punti ben definiti del territorio (normalmente non molto numerosi), cioè attraverso postazioni di misura fisse, in genere organizzate in reti di monitoraggio. E' inevitabile che nel territorio di interesse (quello regionale), anche se è presente una rete di monitoraggio composta da numerosi punti di misura (cosa che comporta uno sforzo finanziario ed organizzativo più che proporzionale al numero di postazioni di una rete di monitoraggio), lo stato dell'aria è campionato in un numero discreto e ridotto di punti e ciò non comporta l'immediata individuazione della distribuzione nello spazio e nel tempo delle concentrazioni di interesse.
E’ quindi necessaria un’azione di valutazione dello stato dell’aria che consiste nello stimare nella maniera più realistica possibile i livelli (cioè le concentrazioni) delle sostanze inquinanti partendo dalle misure della rete di monitoraggio (che costituiscono una incontestabile realtà oggettiva) ed integrando le stesse nelle ricostruzioni modellistiche (assimilazione delle misure nei modelli) che si basano su relazioni di causa–effetto che legano tra loro:- le emissioni di inquinanti dalle varie sorgenti presenti nel territorio (naturali o antropiche, cioè derivanti dalle attività e dalla presenza dell’uomo),
- lo stato fisico dell’atmosfera (campi di vento, di temperatura, di umidità, di turbolenza, ecc.)
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una volta valutata la distribuzione nello spazio e nel tempo della concentrazione in aria dei diversi inquinanti (cioè lo stato dell’aria) e noti i limiti degli stessi, è inevitabile esprimere un giudizio di merito sullo stato dell’aria nei vari punti del territorio, basandosi sul confronto tra i livelli misurati o ricostruiti (valutati, quindi) per i vari inquinanti ed i limiti definiti per gli stessi. Una volta realizzato ciò, si è pervenuti alla definizione dello stato di qualità dell’aria del territorio di interesse. Di fatto, lo stato di qualità dell’aria è il risultato sia della valutazione dello stato dell’aria sul territorio che del giudizio di merito. Sulla base dell’esperienza accumulata, normalmente lo stato di qualità dell’aria varia significativamente da punto a punto, rendendo difficile dare una definizione univoca per territori estesi.
E’ molto usato nel linguaggio comune il termine inquinamento atmosferico che altro non è se non un sinonimo, con sfumature profondamente negative, del termine “stato di qualità dell’aria” e può essere definito come:
ogni modificazione della normale composizione o stato fisico dell’aria atmosferica, dovuta alla presenza nella stessa di una o più sostanze in quantità e con caratteristiche tali da alterare le normali condizioni ambientali e di salubrità dell’aria; da costituire pericolo ovvero pregiudizio diretto o indiretto per la salute dell’uomo; da compromettere le attività ricreative e gli altri usi legittimi dell’ambiente; alterare le risorse biologiche e gli ecosistemi ed i beni pubblici e privati.
- l’impiego di reti di monitoraggio (possibilmente combinate con strumenti modellistici) è in grado solo di seguire gli eventi man mano si vengono a presentare. In sostanza, con questi strumenti si è in grado solo di registrare la realtà che è già avvenuta o sta avvenendo, senza possibilità alcuna di mettere in atto strategie preventive per affrontare in maniera attiva e non passiva gli eventi dell’immediato futuro. La lettera e lo spirito attuale del controllo dello stato di qualità dell’aria (mutuato dalla normativa europea attualmente vigente) affianca inevitabilmente alla registrazione degli eventi in atto e di quelli ormai passati anche un’azione preventiva volta a prevedere con congruo anticipo gli eventi futuri, a valutarne la criticità e a definire la loro consistenza spaziale e temporale. Questa funzione di valutazione preventiva dello stato di qualità dell’aria su tutto il territorio di interesse è inevitabilmente affidata ai modelli di previsione, ormai una realtà concreta ed affidabile.
- la criticità che caratterizza, in generale, lo stato di qualità dell’aria evidenzia la necessità di azioni di risanamento sia per diminuire la criticità nelle zone ad inquinamento elevato, sia per salvaguardare quelle zone che ancora non hanno raggiunto tali livelli. C’è quindi una necessità evidente di mantenere sotto controllo la realtà, di comprendere le cause da cui derivano eventuali criticità, di prevederne le evoluzione e, soprattutto, di disporre di strumenti capaci di simulare e quantificare il beneficio di azioni o piani di intervento volti al miglioramento ambientale. Gli elementi conoscitivi necessari a ciò sono inevitabilmente, da un lato, l’evoluzione nel tempo e nello spazio dello stato di qualità dell’aria di un territorio, la distribuzione spazio-temporale delle emissioni delle differenti sostanze inquinanti e le caratteristiche tipiche dello stato fisico dell’atmosfera (meteorologia e turbolenza) e gli strumenti operativi con cui valutare l’impatto delle azioni mitigative sono ancora una volta i modelli meteorologici e di dispersione degli inquinanti in aria. Anche questa azione di pianificazione è un compito affidato al controllo dell’inquinamento atmosferico.
- chi ha creato le situazioni di crisi ambientale è l’uomo con i propri comportamenti e con le proprie attività quotidiane ed è sempre l’uomo che deve pianificare gli interventi per eliminare o mitigare queste criticità con opportuni piani o programmi, cioè con la definizione di un insieme di azioni tecniche e/o organizzative volte a limitare le emissioni o, comunque, a ridurre i livelli di concentrazione al suolo dei vari inquinanti. Ogni piano o programma, perché abbia qualche probabilità di successo, deve poter far conto della disponibilità di un’adeguata informazione al pubblico. Qualsiasi sistema di controllo e di previsione dello stato di qualità dell’aria altro non è che un sistema che consente a tutti di capire quali siano i livelli di inquinamento, quali porzioni di territorio sono coinvolte, quali siano le ragioni delle criticità e cose può essere fatto per diminuire la pericolosità degli eventi previsti. Tali sistemi devono considerare pubblico, sia il pubblico in quanto tale (i singoli cittadini), ma anche i vari decisori (comuni, province, regione, ecc.), i controllori (forze dell’ordine, magistratura, ecc.) ed i ricercatori (università, centri di ricerca, ecc.), visto che tutti, ciascuno nell’ambito delle proprie competenze e possibilità, potranno contribuire al comune obiettivo di mantenere sempre più vivibile l’atmosfera che ci circonda.
La Normativa vigente
La filosofia che supporta il concetto di stato di qualità dell’aria ed il controllo dell’inquinamento atmosferico di un territorio è tutta contenuta in diverse direttive europee, tutte recepite da appositi decreti nazionali.
Nel D.Lgs. 351/1999 (che recepisce la Direttiva 1996/62/CE) vengono stabiliti tutti i criteri filosofici cui deve soddisfare il monitoraggio della qualità dell’aria. Essa è la norma madre che inquadra l’intera problematica del controllo della qualità dell’aria e del suo risanamento e demanda a provvedimenti figli le azioni specifiche per i vari inquinanti da tener sotto controllo. Comunque, essa definisce in maniera chiara quali siano le sostanze che, per il momento, vengono considerati inquinanti, data la loro tossicità nota. Essi sono:
- il biossido di zolfo
- il biossido di azoto e gli ossidi di azoto
- il monossido di carbonio
- l’ozono
- il PM10
- il piombo
- i metalli pesanti (arsenico, cadmio, mercurio, nichel)
- gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA)
Il D.M. 261/2002, pur non recependo alcuna direttiva comunitaria, raccoglie una serie di direttive tecniche per la valutazione preliminare della qualità dell’aria a livello regionale, per la sua zonizzazione, per la redazione di inventari delle emissioni attive sul territorio regionale e per la realizzazione dei piani di risanamento.
Il D.Lgs. 183/2004 (che recepisce la direttiva 2002/3/CE) è la seconda norma figlio e stabilisce i valori limite di qualità dell’aria per l’ozono (O3), le modalità di misura e le esigenze di informazione al pubblico.
Il D.Lgs. 152/2007 (che recepisce la direttiva 2004/107/CE) è l’ultima norma figlio emanata e si riferisce ad un gruppo di inquinanti (l’arsenico, il cadmio, il mercurio, il nichel e gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) )per cui non è ancora possibile una misura in continuo e che si trovano prevalentemente all’interno del particolato sottile. Anche in questo caso vengono stabiliti i limiti di qualità dell’aria, le modalità di misura e le informazioni da fornire al pubblico.
L’insieme di tutte queste norme costituisce la base normativa su cui si fonda tutto il controllo attuale della qualità dell’aria.
Va rilevato che con la Direttiva 2008/50/CE 107/CE, che dovrà essere recepita entro il 2010, verranno abrogate tutte le direttive sopra citate tranne la 2004/107/CE. Lungi dal mettere in crisi i fondamenti del controllo dell’inquinamento atmosferico, la nuova normativa (che dovrà essere recepita entro giugno 2010) in realtà rafforza ancora di più i fondamenti filosofici del monitoraggio di cui si è detto e, tenendo conto delle nuove consapevolezze sanitarie ed epidemiologiche, introduce tra gli inquinanti da monitorare anche il PM2.5, ormai ben noto per la sua pericolosità.
Gli inquinanti ed i limiti di qualità dell’aria
Prendendo a riferimento quanto riportato dalla normativa attualmente vigente, per ogni inquinante considerato, cioè per:- il biossido di zolfo
- il biossido di azoto e gli ossidi di azoto
- il monossido di carbonio
- l’ozono
- il benzene
- il PM10
- il piombo
- arsenico
- cadmio
- mercurio
- nichel
- gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA)
Se si considera il biossido di zolfo, il biossido di azoto, gli ossidi di azoto, il monossido di carbonio, il PM10, il piombo ed il benzene (cioè gli inquinanti oggetto del D.M. 60/2002), per ciascuna sostanza viene definito uno o più valori limite, intendendo col termine valore limite un livello fissato in base alle conoscenze scientifiche al fine di evitare, prevenire o ridurre gli effetti nocivi per la salute umana e/o per l’ambiente nel suo complesso. Tali valori limite sono riportati nella tabella seguente e sono quelli attualmente in vigore.
| Inquinante | Periodo di mediazione | Valore limite | |
| Biossido di Zolfo | Limiti per la protezione della salute umana | Media Oraria | 350 µg/m3 da non superare più di 24 volte in un anno |
| Media Giornaliera | 125 µg/m3 da non superare più di 3 volte l’anno | ||
| Limiti per la protezione degli ecosistemi | Media annua nel periodo 1 ottobre - 31 marzo | 20 µg/m3 | |
| Biossido di azoto | Limiti per la protezione della salute umana | Media Oraria | 200 µg/m3 da non superare più di 18 volte l’anno |
| Media Annua | 40 µg/m3 | ||
| Ossidi di Azoto | Limiti per la protezione degli ecosistemi | Media Annua | 30 µg/m3 |
| Monossido di carbonio | Limiti per la protezione della salute umana | Media massima giornaliera calcolata su 8 ore | 10 mg/m3 |
| PM10 | Limiti per la protezione della salute umana | Media giornaliera | 50 µg/m3 da non superare più di 35 volte l’anno |
| Media annua | 40 µg/m3 | ||
| Benzene | Limiti per la protezione della salute umana | Media annua | 5 µg/m3 |
| Piombo | Limiti per la protezione della salute umana | Media annua | 0.5 µg/m3 |
Per tener conto degli effetti nocivi del biossido di zolfo e del biossido di azoto sulla salute umana, sono stati introdotti per tali inquinanti anche delle soglie di allarme, intendendo con soglia di allarme il livello oltre il quale vi è rischio per la salute umana in caso di esposizione a breve durata della popolazione nel suo insieme e raggiunto il quale si deve immediatamente intervenire. Tali soglie di allarme sono riportate nella tabella seguente.
| Inquinante | Soglie di allarme |
| Biossido di Zolfo | 500 µg/m3 |
| Biossido di Azoto | 500 µg/m3 |
Per quanto riguarda l’Ozono (cioè l’oggetto del D.Lgs. 183/2004) viene definito, sia per la protezione della salute umana che per la protezione della vegetazione):
- il valore bersaglio, cioè il livello fissato al fine di evitare a lungo termine effetti nocivi sulla salute umana e sull’ambiente nel suo complesso, da conseguirsi per quanto possibile entro un dato periodo di tempo;
- il valore obiettivo a lungo termine, cioè la concentrazione di ozono nell’aria al di sotto della quale si ritengono improbabili, in base alle conoscenze scientifiche attuali, effetti nocivi diretti sulla salute umana e sull’ambiente nel suo complesso. Tale obiettivo è conseguito nel lungo periodo, sempre che sia realizzabile mediante misure proporzionate, al fine di fornire un’efficace protezione della salute umana e dell’ambiente;
- la soglia di informazione, cioè il livello oltre il quale vi è un rischio per la salute umana in caso di esposizione di breve durata per alcuni gruppi particolarmente sensibili della popolazione e raggiunto il quale devono essere adottati gli opportuni piani di azione;
- la soglia di allarme, cioè il livello oltre il quale vi è un rischio per la salute umana in caso di esposizione di breve durata e raggiunto il quale devono essere adottati opportuni piani di intervento.
| Limite | Indicatore | Valore |
| Valore Bersaglio per la protezione della salute umana | Media su 8 ore massima giornaliera nell’anno | 120 µg/m3 da non superare più di 25 giorni l’anno (come media su 3 anni) |
| Valore Bersaglio per la protezione della vegetazione | AOT40, calcolato sulla base dei valori orari da maggio a luglio | 18000 µg/m3h (come media su 5 anni) |
| Obiettivo a lungo termine per la protezione della salute umana | Media su 8 ore massima giornaliera nell’anno | 120 µg/m3 |
| Obiettivo a lungo termine per la protezione della vegetazione | AOT40, calcolato sulla base dei valori orari da maggio a luglio | 6000 µg/m3h |
| Soglia di informazione | Media oraria | 180 µg/m3 |
| Soglia di allarme | Media oraria (misurata o prevista per 3 ore consecutive) | 240 µg/m3 |
Va rilevato che col termine AOT40 si intende la somma delle differenze tra le concentrazioni orarie superiori a 80 µg/m3 e 80 µg/m3 rilevate da maggio a luglio di un anno, utilizzando solo i valori orari rilevati ogni giorno tra le 8:00 e le 20:00, ora dell’Europa centrale.
Per quanto riguarda l’Arsenico, il Cadmio, il Nichel e il Benzo(a)pirene (oggetto del D.Lgs. 152/2007), è stato stabilito un valore obiettivo per la concentrazione di tali sostanze nel PM10. In questo caso il valore obiettivo è definito come la media annua di ognuna di tali sostanze nel PM10 stabilito al fine di evitare, prevenire o ridurre effetti nocivi per la salute umana e per l’ambiente. Tali valori obiettivo sono riportati nella tabella seguente.
| Inquinante | Valore Obiettivo |
| Arsenico | 6 ng/m3 |
| Cadmio | 5 ng/m3 |
| Nichel | 20 ng/m3 |
| Benzo(a)pirene | 1 ng/m3 |