Giovanni De Vito

Medicina del lavoro – Azienda Ospedaliera Provincia di LeccoDipartimento Scienze della Salute – Università Milano Bicocca

ASL Lecco27 Marzo 2015

INQUINAMENTO AMBIENTALE IN PROVINCIA DI LECCO: CONOSCERE PER PREVENIRE

Effetti acutidell’inquinamento

atmosferico

Le polveri aerodisperse negli ambienti di vita e di

lavoro

Definizioni, comportamento aerodinamico,classificazione aerosol, polveri, fibre

PARTICOLATO ATMOSFERICO (PM)

DIMENSIONI: Distribuzione e deposizione delle particelle nell’a lbero respiratorio in funzione del loro diametro

ICRP Model 1994; Nose-breathing.

Insieme molto eterogeneo di particelle solide e liquide che restano insospensione nell’aria a causa delle ridotte dimensioni (diametro aerodinamico,Da).

Frazione inalabileda < 100 μm

Frazione respirabileda < 2.5 μm

Frazione toracicada < 10 μm> >

Respirable Thoracic Inhalable

Per

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Aerodynamic diameter (µm)

Classificazioni

TSP = Particelle totali sospese

PM10 (da < 10 μm) PM2.5(da < 2.5 μm)

Particelle ultrafiniUFPs (da < 0.1 μm)

Frazione inalabileda < 100 μm

Frazione respirabileda < 2.5 μm

Frazione toracica da < 10 μm>

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PARTICOLATO ATMOSFERICO (PM)

Gli effetti sulla salute sono legati alle caratteristiche fisiche (dimensione, numero, superficie)

Massa Diametro Numero Area Superficiale(µg/m3) (µ) (per ml) (µ 2/ml)

10 2 1,2 2410 0,5 153 12010 0,02 2.400.000 3016

Gli effetti sulla salute sono legati alle caratteristiche fisiche (dimensione, numero, superficie)

Massa Diametro Numero Area Superficiale(µg/m3) (µ) (per ml) (µ 2/ml)

10 2 1,2 2410 0,5 153 12010 0,02 2.400.000 3016

Adapted from Donaldson K et al. Occup Environ Med 2001;58:211-216

Emissione di elementi in traccia

- Distribuzione uniforme in ceneri leggere e pesanti

Al, Ba, Ca, Fe, Mg, Mn, Na, Si

- Concentrazione preferenziale sulle particelle più fini

As, Cd, Pb, Zn Cr, Ni, V

- Emissione in fase gassosa

Br, Cl, Hg, Se

Emissione di elementi in traccia

- Distribuzione uniforme in ceneri leggere e pesanti

Al, Ba, Ca, Fe, Mg, Mn, Na, Si

- Concentrazione preferenziale sulle particelle più fini

As, Cd, Pb, Zn Cr, Ni, V

- Emissione in fase gassosa

Br, Cl, Hg, Se

Inquinanti

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Sistemi di condizionamento

Aria esterna

Materiali di costruzione

Fotocopiatrici

Sorgenti

Suolo (crosta terrestre)

Arredamento

Riscaldamento a kerosene

Cucina a gas

Mezzi di riscaldam. a gas

Prodotti di consumo

Isolamento

Materiali umidi

Fumo di sigaretta

Gas di scarico di autoveicoli

Stufe a legna

Sorgenti di agenti inquinanti in ambienti confinati

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Aria esterna

Materiali di costruzione

Fotocopiatrici

Sorgenti

Suolo (crosta terrestre)

Arredamento

Riscaldamento a kerosene

Cucina a gas

Mezzi di riscaldam. a gas

Prodotti di consumo

Isolamento

Materiali umidi

Fumo di sigaretta

Gas di scarico di autoveicoli

Stufe a legna

Sorgenti di agenti inquinanti in ambienti confinati

1955: Clean Air Act

1930: Valle della Mosa - Liegi1948: Donora - Pittsburgh

1952:La “Nebbia Nera”

Londra

PM e salute: Londra, dicembre 1952

Trend di mortalità giornaliera e corrispondenti concentrazioni di fumo e SO2 nell’aria (4000 morti in 4 giorni)

Mortalità a Londra nel dicembre 1952VS Mortalità 1947-1951, dicembre

SMOG: SMOke + fOG

1953

Novembre 15

1952

5

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28Dicembre

3Dicembre

20Gennaio

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Centinaia di morti

Mortalità registrata nell'inverno 1952-53Mortalità registrata nello stesso periodo di tempo dal 1947 al 1951

Death (x102)

Mortality during Winter 1952-1953

Mortality in the same period 1947-1951

November November December December January

2009: Longmen (Cina)

Studi epidemiologici

Studi di coorte : effetti sulla salute – esposizione lungo termine Harvard Six Cities , American Cancer Society Study (ACS), Adventist Health Study (AHS)

Studi time-series : effetti sulla salute – esposizione breve termineNMAPS, APHEA, APHENA, PAPAStudi panel : effetti acuti sulla salute in gruppo ristretto di soggetti

– esposizione breve termine (1 giorno o pochi giorni prima della misura dell’effetto)

End-point “tradizionali ”: relazione tra particolato atmosferico e • Mortalità totale • Mortalità per cause respiratorie• Mortalità per cause cardiovascolari • Ospedalizzazione per malattie respiratorie (polmonite, asma,

BPCO) e cardiovascolari (infarto)

Effetti a breve termine del particolato

Risposta infiammatoria sia negli alveoli che nelle piccole vie aeree. From Mukae H. et al. The effect of repeated exposure to particulate air pollution (pm10)b on the bone marrow. Am J Respir Crit Care Med

vol163; 201-209.2001

Mukae et al. 2001:

• 8 conigli esposti a PM10 per instillazione attraverso la faringe; 6 controlli.• Esposti per 2 volte a settimana per 3 settimane

PM10 presente nei macrofagi alveolari

PM10 osservato occasionalmente in pneumociti

Meccanismi di tossicità--infiammazione

From W. MacNee, K. Donaldson 2003. Mechanism of lung injury caused by PM10 and ultrafine particles withspecial reference to COPD Eur Respir J 2003; 21: Suppl. 40, 47s–51s

.

Effetti polmonari e cardiovascolari (Van Eden

et al., 2004)

MECCANISMIParticelle nei polmoni

Peggioramento della

funzionalità polmonare

Adattata da Donaldson and Stone 2003; van Eeden et al 2004; Rückerl et al 2006

Predisposizione a infezioni polmonari

Polmone

Esacerbazione di BPCO o asma

Danno a livello polmonare

Infiammazione locale

Stress ossidativo locale (causato dai componenti della superficie particellare)

MECCANISMI

RISPOSTA INFIAMMATORIA

SISTEMICA

ENDOTELIOMIDOLLO OSSEO

piastrine e GB

FEGATOproteine di fase acuta e fattori procoagulatori

VULNERABILITÀ TRANSITORIA

DELLA PLACCA ATEROMATOSA

ATTIVAZIONE DELLA CASCATA COAGULATORIA

STIMOLAZIONE DI FIBRE

AFFERENTI POLMONARI

PASSAGGIO IN CIRCOLO

(diretto ���� UFPs)

DIMINUZIONE DEL TONO VAGALE

DANNEGGIAMENTO DEL MIOCARDIO

Particelle nei polmoni

ARITMIATROMBOGENESI

Infiammazione locale

Stresso ossidativo locale

POLMONE

Adattata da Donaldson and Stone 2003; van Eeden et al 2004; Rückerl et al 2006

Effetti cardiovascolari acuti

Aritmia

Squilibrio simpatico/ortosimpatico

Sistema nervoso autonomico

PM inalato

Alterazione HRVHeart Rate Variability

Morte

Eventi acuti

Apparato respiratorioApparato cardiovascolareTessuto emopoietico

•Effetti diretti con manifestazioni acute

EFFETTI DEL PM SULLA SALUTEACUTI

Apparato respiratorio- Esacerbazione di asma e BPCO- Aumento dei ricoveri e degli accessi al PS per asma e BPCO- Aumento dei ricoveri e degli accessi al PS per polmonite e infezioni

polmonari

Apparato cardiovascolare- Ischemia miocardica acuta- Eventi aritmici- Scompenso cardio-circolatorio- Arresto cardiaco

Effetto di un incremento di PM 10 di 10 µµµµg/m3 e ricoveri ospedalieri per cause cardiovascolari

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Schwartz, Epidemiology 1999

Effetto di un incremento di PM10 di 10 µg/m3 sulla mortalità totale

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Total

Respiratory

Cardiovascular

Dockery et al 1993

APHEA RESULTS

Percentage increase in the daily number of deaths associated with 10 µg/m3 increase in PM10 measurements for each city.

Katsouyanni et al. 2001

Incremento di rischio associato alla esposizione a particelle sospese (PM10)

Variabili di esito considerate% di cambiamento nell'indicatore

di salute per ogni 10 µg/m3 di aumento del livello di esposizione a PM10

Aumento nella mortalità giornaliera Totale morti Morti per malattie respiratorie Morti per malattie cardiovascolari

Aumento dell'uso dei servizi ospedalieri Ricoveri Visite al pronto soccorso

Esacerbazione dell'asma Attacchi d'asma Uso del broncodilatatore Visite al pronto soccorso Ricoveri ospedalieri

Aumento delle infezioni dell'apparato respiratorio Vie respiratorie inferiori Vie respiratorie superiori Tosse

Diminuzione della funzione polmonare Volume di espirazione forzato (FEV1) Picco di flusso espiratorio (PEF)

1.0 3.4 1.4

0.8 1.0

3.0 2.9 3.4 1.9

3.0 0.7 1.2

0.15 0.08

Da Forastiere et al 1995

GRUPPI SUSCETTIBILI

- Soggetti affetti da BPCO o asma

- Soggetti affetti da patologie cardiovascolari

- Bambini

- Anziani (> 65 aa)

- Diabetici

- Basso livello socio-economico

PM

- 3.700.000 morti anno nel mondo

- di cui 450.000 nei paesi sviluppati (12% del totale)

- in Europa a causa del PM si perdono circa 8,6 mesi di vita

- 80% morti per patologie cardiache

- 14% morti per BPCO

- 6% morti per neoplasie polmonari

OMSQualità dell’aria ambiente (esterno) e salute)

Fact sheet n.313 – marzo 2014Review of evidence REVIHHAAP Project 2013

OMSQualità dell’aria ambiente (esterno) e salute)

Fact sheet n.313 – marzo 2014Review of evidence REVIHHAAP Project 2013

Ozono - breve termine

- epidemiologia: mortalità e morbilità problemi respiratori,esacerbazione dell‘asma, riduzione della funzionalitàrespiratoria (con soglia), patologie polmonari,

- in Europa per ogni 10 mcg/m3 si rilevano incrementi del 0,3%morti/giorno

- studi sull’animale: effetti sullo sviluppo cognitivo, riproduzione,nascite pretermine

INVERNO ESTATE

Progetto TOSCA - PolarisDATI AMBIENTALI

- Sondrio- Saronno- Monza- Milano,via Verziere

- Milano,via Juvara

- Bergamo- Lodi- Mantova

Anno 2005

Per la realizzazione dello studio sono stateutilizzate le concentrazionigiornalieredi PM 10.

CENTRALINE ARPA

Centralina di rilevamento del

PM10 selezionata per lo studio.

Centralina di rilevamento

selezionata per lo studio – dati incompleti.

Anagrafica

DiagnosiDRG

ASL Comuni

DENALI STUDIOEXTRACTION TRANSFORMATION

LOADING

Strutture

SanitarieRicoveri

Farmaceutica

Ambulatoriale

FarmaciData Warehouse

Progetto TOSCA - PolarisDENALI – Data Warehouse

Progetto TOSCA - PolarisDENALI – Data Warehouse

Progetto TOSCA - PolarisDENALI – Data Warehouse

Ricoveri Respiratori Ricoveri Cardiovascolari

Progetto TOSCA - Polaris

Effetto Stima RR IC 95% RRVariazione

Rischio

Temperatura apparente in °C 0,99897 0,99374 - 1,00422 -0,103%

PM10 in μg/m3 1,00024 0,99914 - 1,00135 0,024%

Interazione tra temperatura apparente e PM10 1,00013 1,00003 - 1,00023 0,013%

RISULTATI – Ricoveri cardiovascolari

Tabella 10.Stime del rischio relativo, modello con i soli effetti principali

MODELLO AGGIUSTATO PER ETÀ E SESSO

Tabella 11.Stime del rischio relativo, modello con aggiunta dell’interazione tra PM10

e temperatura apparente

Effetto Stima RR IC 95% RRVariazione

Rischio

Temperatura apparente in °C 1,00460 1,00182 - 1,00739 0,460%

PM10 in μg/m3 1,00104 1,00014 - 1,00194 0,104%

Progetto TOSCA - Polaris

RISULTATI – Ricoveri RespiratoriMODELLO AGGIUSTATO PER ETÀ E SESSO

Effetto Stima RR IC 95% RRVariazione

Rischio

Temperatura apparente in °C 0,98355 0,97399 - 0,99320 -1,645%

PM10 in μg/m3 1,00057 0,99868 - 1,00246 0,057%

Interazione tra temperatura apparente e PM10

1,00025 1,00006 - 1,00044 0,025%

FASCIA D’ETÀ: 65 +Tabella 8.Stime del rischio relativo, modello con i soli effetti principali

Tabella 9. Stime del rischio relativo, modello con aggiunta dell’interazione tra PM10 etemperatura apparente

Effetto Stima RR IC 95% RRVariazione

Rischio

Temperatura apparente in °C 0,99430 0,98911 - 0,99952 -0,570%

PM10 in μg/m³ 1,00192 1,00036 - 1,00349 0,192%

Valutazione dell’esposizione personale(Mobile monitoring station - MMS)

Protocollo ambientale

• Concentrazione in numero di particelle (μg/m3)mediante condensation particle counter (CPC) e optical particlecounter (OPC);

• Concentrazione media della massa diparticelle con diametro aerodinamico di<0.5 μm, 0.5-1.0 μm, 1.0-2.5 μm, 2.5-10 μm;

• Temperatura e umidità relativa ;

Valutazione dell’esposizione popolazione generale• Parametri outdoor , PM10 and PM2.5

Progetto PM-CARE : MATERIALI E METODI

112(maggio 2005 e marzo 2006)

98

81 soggetti

- 14 non soddisfatti criteri

- 17 drop out (5 per motivi clinici, 12 perscarsa compliance)

48 CARDIOPATICIU.O. di Cardiologia H “L. Sacco” Milano

U.O. di Cardiologia H “S. Gerardo” Monza

33 PNEUMOPATICIU.O. di Fisiopatologia Respiratoria

H “L. Sacco” Milano

31 “SANI”U.O. di Medicina del Lavoro

H “L. Sacco” Milano

34 CARDIOPATICI

20PNEUMOPATICI

27“SANI”

POPOLAZIONE STUDIATA Dati di esposizione