Coronavirus e inquinamento: legame e conseguenze

Perché il coronavirus ha impatto più su alcune zone che su altre? L’inquinamento atmosferico potrebbe essere un comune denominatore per i Paesi con il maggior impatto – in termini numerici e di severità – del COVID-19. Ma potrebbe spiegare anche perché sono colpite più certe aree che altre all’interno del medesimo Paese. Occorre notare che la Pianura Padana e la zona di Wuhan sono fra le zone più inquinate del pianeta per quanto riguarda il particolato atmosferico. Nella letteratura scientifica, d’altra parte, ormai da anni è emersa una chiara correlazione fra il particolato (PM10 e PM2.5) e la diffusione di alcuni agenti virali aerotrasportati, peraltro confermata dai dati italiani per il COVID-19. Tutto ciò ha importanti conseguenze per indirizzare le misure di mitigazione dell’epidemia di COVID-19.

La cosiddetta “aerobiologia” svolge un ruolo fondamentale nella trasmissione delle malattie infettive. Si tratta di un’area della biologia che, per impedire o mitigare la trasmissione delle malattie infettive attraverso l’aria, studia l’effetto su tale trasmissione di molte variabili, come ad esempio: dimensione delle particelle, tipo di particelle, durata della permanenza nell’aria delle particelle, distanza percorribile dalle particelle, fattori meteorologici e ambientali, etc. Nel caso delle malattie virali respiratorie, però, negli ultimi anni si è scoperto che l’inquinamento dell’aria è tra i fattori ambientali più rilevanti.

Esiste una solida letteratura scientifica che correla l’incidenza dei casi di infezione virale con le concentrazioni di particolato atmosferico (ad es. PM10 e PM2,5). Come osservato da Setti et al. (2020), “il particolato atmosferico funziona da carrier, ovvero da vettore di trasporto, per molti contaminanti chimici e biologici, inclusi i virus. I virus si ‘attaccano’ (con un processo di coagulazione) al particolato atmosferico, costituito da particelle solide e/o liquide in grado di rimanere in atmosfera anche per ore, giorni o settimane, e che possono diffondere ed essere trasportate anche per lunghe distanze”.

Il crollo del livello di inquinamento atmosferico (in basso), rispetto all’anno prima (in alto), a Wuhan, epicentro del grande focolaio cinese di COVID-19, a seguito della quarantena a cui è stata obbligata pressoché la totalità della popolazione.

Ciò può, in linea di principio, spiegare molto bene perché in Italia i maggiori focolai di COVID-19 si sono sviluppati nella Pianura Padana, una delle zone più inquinate del mondo, mentre nel resto d’Italia si sono verificati casi di infezione minori, con focolai definiti dal prof. G. Rezza “limitati e contenuti”. Ma soprattutto può spiegare perché, mentre in altre zone d’Italia si sono osservate curve di espansione dell’infezione compatibili con i modelli epidemici di trasmissione persona-persona, nella Pianura Padana si sia verificata una diffusione accelerata, come quella mediata da un mezzo veicolante: il particolato.

Si noti che l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) utilizza un diametro delle particelle di 5 μm per distinguere tra la trasmissione per via aerea (≤5 μm) e quella tramite goccioline (> 5 μm), dette anche droplets. Alcuni studi suggeriscono che le particelle superiori a 6 μm tendono a depositarsi principalmente nelle vie aeree superiori, mentre le particelle inferiori a 2 μm si depositano principalmente nella regione alveolari (Fernstrom, 2013). Pertanto, le particelle inferiori a 10 μm possono penetrare più in profondità nel tratto respiratorio e hanno più probabilità di veicolare un virus nella regione polmonare inferiore.

Le zone più colpite dal COVID-19 e le zone più inquinate

Come è noto, in Cina il focolaio iniziale dell’epidemia di COVID-10, la malattia causata dalla sindrome respiratoria acuta grave da “nuovo” coronavirus (SARS-CoV-2) è stato identificato per la prima volta nella città di Wuhan, la capitale della provincia dell’Hubei, nel dicembre 2019. Questi primi casi avevano per lo più collegamenti con il mercato all’ingrosso di frutti di mare di Huanan, che vendeva anche animali vivi. Wuhan è una mega-città di 11 milioni di abitanti che ospita vaste fabbriche che producono auto per vari marchi globali (General Motors, Nissan, Honda), ed è sede di un’industria siderurgica.

Dei lavoratori installano pannelli fotovoltaici su una torre residenziale a Wuhan, in Cina, nel 2018. Si noti l’elevato livello di inquinamento della città.

Quindi non stupisce che, sebbene l’area di Pechino e dintorni sia risultata già dalle mappe satellitari fornite nel 2004 dal satellite Envisat la più inquinata del pianeta insieme alla Pianura Padana e all’area intorno a New York (vedi qui), anche l’area di Wuhan mostri livelli di inquinamento molto elevati, paragonabili alla zona di Pechino, come mostrato nella figura qui sotto, relativa ai livelli di biossido di azoto (NO2) troposferico. Ricordo infatti che tale gas è tradizionalmente usato come tracciante dell’inquinamento nei rilevamenti satellitari, e mostra una buona correlazione con l’inquinamento da particolato.

Immagini della Cina fornite dal satellite Sentinel 5P, scattate da inizio gennaio a fine febbraio 2020, quando il coronavirus era al suo apice. C’è stato un netto e drammatico calo dei livelli di biossido di azoto durante la quarantena nazionale. (fonte: ESA)

In Italia, il focolaio iniziale dell’epidemia di COVID-19 si è avuto nell’area di Codogno, un comune di 15.000 abitanti sito nella provincia di Lodi, in Pianura Padana. Essa si è poi allargata ad altre regioni e province (Bergamo, Brescia, Cremona, Milano, etc.), ma si è sviluppata con particolare impeto nelle province più industrializzate della Pianura Padana, come illustrato chiaramente dalla figura qui sotto. E, come mostrato nel 2017 dal satellite Sentinel-5P, la Pianura Padana è la zona di gran lunga più inquinata d’Europa, oltre che fra le più inquinate del mondo, a conferma di quanto osservato 13 anni prima dall’Envisat.

L’andamento dell’epidemia di COVID-19 nelle Province italiane con più contagi. L’evoluzione è stata particolarmente accelerata in quelle della Pianura Padana. (fonte: Ministero della Salute)

La relazione fra la trasmissione del virus e la qualità dell’aria

In letteratura, la possibile relazione tra i fattori ambientali e la trasmissione di virus respiratori (e dunque lo sviluppo di patologie respiratorie) è già stata studiata da alcuni gruppi di ricercatori nel mondo. Ad esempio, è stato riscontrato che un flusso d’aria e una ventilazione inadeguati possono avere un ruolo nell’infettività e nella trasmissione di un virus respiratorio. Per quanto riguarda invece l’effetto della qualità dell’aria, sappiamo dalla letteratura che il particolato atmosferico (PM10, PM2.5) costituisce un efficace vettore per il trasporto, la diffusione e la proliferazione delle infezioni virali.

Ad esempio, Chen et al. (2010) hanno dimostrato che l’influenza aviaria può essere veicolata per lunghe distanze attraverso tempeste di polveri che trasportano il virus, ed hanno scoperto che vi è una correlazione di tipo esponenziale tra le quantità di casi di infezione (Overall Cumulative Relative Risk RR) e le concentrazioni di PM10 e PM2.5. Più recentemente, Zhao et al. (2019) hanno suggerito che la maggior parte dei casi positivi all’influenza aviaria del 2015 negli Stati Uniti potrebbe aver ricevuto il virus disperso nell’aria, trasportato da particolato fine, da allevamenti infetti anche molto distanti.

La correlazione fra concentrazione di PM2.5 (a sinistra) e PM10 (a destra) e il numero di casi di infezione da influenza aviaria in Cina. (fonte: Setti et al., 2020)

Assai recentemente Peng et al. (2020), raccogliendo dati giornalieri su casi di morbillo, inquinanti atmosferici e dati meteorologici dal 2005 al 2009 nella città di Lanzhou (Cina) hanno scoperto che gli inquinanti atmosferici e i fattori meteorologici hanno avuto associazioni statisticamente significative con i casi di morbillo giornalieri: il PM10 e la temperatura massima con un ritardo di 5 giorni, il biossido di azoto (NO2) con un ritardo di 6 giorni, la pressione media dell’aria con un ritardo di 4 giorni, visibilità e velocità del vento con un ritardo di 3 giorni. L’effetto del PM10 è stato maggiore in estate.

Ye et al. (2016) hanno indagato l’associazione fra l’infezione da virus respiratorio sinciziale (RSV) nei bambini e gli inquinanti atmosferici e la temperatura ambiente ad Hangzhou, in Cina. Essi hanno trovato una correlazione positiva tra il tasso di infezione e il particolato PM2,5 (r = 0,446, P <0,001), PM10 (r = 0,397, P <0,001), SO2 (r = 0,389, P <0,001), NO2 (r = 0,365, P <0,001) e CO (r = 0,532, P <0,001). È stata trovata invece una correlazione negativa tra la temperatura ambiente e l’infezione da RSV, ed era più forte con la temperatura ambiente minima (r = -0,8080, P <0,001).

La relazione fra il tasso di diffusione del virus respiratorio sinciziale umano (a destra) ed i livelli di alcuni inquinanti atmosferici, fra cui il PM10 (in rosso) e il PM2.5 (in blu). (fonte: Ye et al., 2016)

Il legame fra inquinamento e numero di casi di COVID-19

In un “position paper” scaricabile da qui e diffuso nel marzo 2020 dalla Società Italiana di Medicina Ambientale (SIMA), un gruppo di vari ricercatori universitari guidato dal chimico Leonardo Setti, dell’Università di Bologna, ha valutato la possibile correlazione fra la diffusione del COVID-19 in Italia ed i livelli di particolato atmosferico (PM10) forniti dalle centraline dell’ARPA. In particolare, è stata analizzata la correlazione fra il numero di casi infetti da COVID-19 e il numero di superamenti del limite di legge (50 μg/mc) per la concentrazione giornaliera del PM10, rapportato al numero di centraline attive per Provincia.

L’analisi effettuata da Setti et al. ha evidenziato l’esistenza di una forte correlazione (R² = 0,9794) – e quindi di una probabile relazione diretta – fra queste due variabili (si veda il grafico qui sotto), e nello specifico tra i superamenti dei limiti di legge delle concentrazioni di PM10 registrati nel periodo 10 Febbraio-29 Febbraio e il numero di casi infetti da COVID-19 aggiornati al 3 Marzo (considerando un ritardo temporale intermedio relativo al periodo 10-29 Febbraio di 14 giorni, approssimativamente pari al tempo di incubazione del virus fino alla identificazione della infezione contratta).

Analisi della correlazione fra le variabili illustrate nel testo, realizzata raggruppando le Province in 5 classi sulla base del numero di casi infetti (in scala logaritmica: log contagiati), in relazione ai superamenti del limite delle concentrazioni di PM10 per ognuna delle 5 classi di Province (media per classe: media n° superamenti lim. PM10/n° centraline Prov.). (fonte: Setti at al., 2020)

In maniera del tutto indipendente e molto brillante, il fisico teorico Gianluca Malato ha analizzato in maniera quantitativa la correlazione fra la diffusione in Italia del COVID-19 e l’inquinamento atmosferico, giungendo a conclusioni analoghe: l’esistenza di una relazione fra le due variabili. Per questa analisi (che trovate qui), egli si è concentrato sulle Province italiane: per ogni Comune in Italia, ha ottenuto i dati storici sull’inquinamento atmosferico come concentrazione media del PM10 in un determinato periodo, ricavabili direttamente da qui. La concentrazione in questione è stata poi mediata su tutte le città di una provincia.

La concentrazione di PM10 di partenza per Comune (a sinistra) e la media per Provincia ricavata (a destra). Ciò per tutti i Comuni e le Province d’Italia.

Ogni città in Italia appartiene a una Provincia, quindi Malato ha scaricato la tabella di mappatura città-provincia dall’ISTAT, che è l’Istituto nazionale di statistica italiano, da qui. Dopodiché, egli ha calcolato una misura del tasso di infezione da virus che descrive la velocità dell’infezione in quella Provincia. L’inquinamento atmosferico e il tasso di infezione sono stati quindi tracciati insieme e analizzati con il coefficiente di correlazione di Spearman e il test esatto di Fisher per verificare se esiste una correlazione tra di loro. Tutto è stato fatto in Python. Il file con tutti i calcoli è disponibile qui su GitHub.

I dati sull’infezione utilizzati da Malato sono quelli forniti dalla Protezione Civile, e li puoi trovare qui. Per ciascuna Provincia, il tasso di infezione è stato stimato come differenza media del numero cumulativo di persone infette in una città tra due giorni consecutivi. A questo punto, Malato ha riportato la concentrazione di PM10 e il tasso di infezione per COVID-19 su un grafico (v. sotto). Come si vede, “i valori bassi per la concentrazione di PM10 sono sempre correlati a bassi tassi di infezione. Finché aumenta la concentrazione di PM10, la tendenza del tasso di infezione aumenta e raggiunge valori più alti”.

La concentrazione di PM10 e il tasso di infezione per COVID-19. I valori bassi per la concentrazione di PM10 sono sempre correlati a bassi tassi di infezione.

Malato ha poi calcolato il coefficiente di correlazione di Spearman al fine di valutare se ciò che stiamo vedendo è casuale o no: “Il valore del coefficiente è 0,42 e il valore p di un test statistico la cui ipotesi nulla afferma che l’assenza di una correlazione è 0,00002. Poiché il valore p è inferiore al 5%, possiamo respingere l’ipotesi nulla che non vi sia alcuna correlazione. Ciò è sufficiente per dire che esistono prove statistiche di una correlazione positiva tra l’inquinamento atmosferico e il tasso di infezione di Covid-19. Se il livello di inquinamento dell’aria è elevato, l’infezione si diffonde più rapidamente”.

La figura qui sotto, da me realizzata, mostra invece il numero di sforamenti mensili del limite di legge per la concentrazione giornaliera del PM10 per varie città italiane e, per confronto, con la città di Wuhan, focolaio dell’epidemia cinese. Si può notare come nelle città della Pianura Padana più colpite dal COVID-19 il numero di sforamenti sia stato paragonabile a quello avvenuto a Wuhan, mentre nelle grandi metropoli di Roma e Napoli l’inquinamento da particolato sia stato, in confronto, assai ridotto. Ciò spiegherebbe perché a Roma non si siano innescati particolari focolai, nonostante il virus fosse lì presente fin da gennaio.

Il numero di giorni di sforamento del limite di legge italiano per il PM10 dal 1° gennaio al 18 marzo 2020, per alcune città del Nord Italia particolarmente colpite dal COVID-19 e, per confronto, con la città di Wuhan e con alcune grandi città del resto d’Italia. (ns. elaborazione su dati ARPA, AQICN)

Ancora più interessante è il fatto che oggi, 23 marzo 2020, il terzo Paese del mondo più colpito dall’epidemia siano gli Stati Uniti (vedi la figura qui sotto), dove ben il 45,4% dei contagiati (15168 sui 33404 totali) si trovano nell’area di New York. E qui “il cerchio si chiude”. Infatti, solo pochi “addetti ai lavori” – fra cui il sottoscritto, che l’ha scritto nel 2018 nel citato articolo che trovate qui – sanno che già dal 2004 è risultato, grazie alle immagini satellitari, che le tre zone più inquinate del pianeta sono una vasta area della Cina, la Pianura Padana e la zona di New York, guarda caso proprio quelle più colpite dal COVID-19. Una coincidenza? Difficile crederlo.

I tre Paesi (e all’interno di essi le tre zone) più colpite dal COVID-19 sono, sostanzialmente, le tre aree più inquinate del nostro pianeta, come rivelato nel 2004 dal satellite Envisat.

Il legame fra inquinamento e severità del COVID-19

C’è ancora molto che non sappiamo sul COVID-19. Tuttavia, in letteratura è stato trovato molte volte un chiaro collegamento tra l’esposizione all’inquinamento atmosferico a lungo termine e altre patologie correlate ai polmoni, come ad esempio la malattia polmonare ostruttiva cronica, oppure l’asma, che è una patologia in aumento nelle città in cui si osservano livelli di inquinamento estremamente alti. La European Public Health Alliance ha avvertito che “le patologie causate dall’aria inquinata potrebbero ridurre le possibilità di sopravvivenza dei malati di COVID-19”.

Come ha spiegato Sara De Matteis, esperta di malattie polmonari presso l’Università di Cagliari e membro del comitato per la salute ambientale della European Respiratory Society, “le patologie polmonari e cardiache croniche causate o peggiorate dall’esposizione a lungo termine all’inquinamento atmosferico sono meno in grado di combattere le infezioni polmonari. È dunque probabile che ciò accada anche con il COVID-19. Abbassando i livelli di inquinamento atmosferico possiamo aiutare i più vulnerabili nella loro lotta contro questa e tutte le possibili pandemie future”.

Le evidenze scientifiche suggeriscono che una cattiva qualità dell’aria potrebbe aver aumentato il bilancio delle vittime di un precedente focolaio di coronavirus: la pandemia di SARS del 2003. Uno studio su pazienti con SARS (Cue et al., 2003), infatti, ha scoperto che le persone che vivono in regioni con una moderata quantità di inquinamento atmosferico avevano l’84% di probabilità in più di morire rispetto a quelli nelle regioni con aria più pulita. Le persone che per l’aria inquinata hanno sviluppato problemi respiratori cronici, cancro e patologie varie sono dunque più vulnerabili a impatti più severi anche del COVID-19.

L’articolo scientifico di Cue et al. (2003) citato nel testo.

Ecco un sintesi di Abstract e conclusioni dell’articolo appena citato: “La sindrome respiratoria acuta grave (SARS) ha causato 349 morti con 5.327 casi probabili segnalati nella Cina continentale dal novembre 2002. La mortalità per caso di SARS è variata tra le aree geografiche, il che potrebbe essere parzialmente spiegato dal livello di inquinamento dell’aria. [..] I nostri studi hanno dimostrato un’associazione positiva tra inquinamento atmosferico e mortalità per caso SARS nella popolazione cinese utilizzando dati accessibili al pubblico su statistiche SARS e indici di inquinamento atmosferico”.

L’analisi degli autori della ricerca citata (Cue et al., 2003), condotta tra 5 regioni con 100 o più casi di SARS ha mostrato che il tasso di mortalità del caso è aumentato con l’incremento dell’indice di inquinamento dell’aria (API) derivato dalle concentrazioni di particolato, anidride solforosa, biossido di azoto, monossido di carbonio e ozono a livello del suolo: mortalità dei casi = – 0,063 + 0,001 * API. I pazienti con SARS provenienti da regioni con API alte avevano il doppio delle probabilità di morire di SARS rispetto a quelli provenienti da regioni con API basse (RR = 2,18, IC al 95%: 1,31-3,65).

La correlazione e associazione tra esposizione a breve termine a Inquinamento atmosferico ambientale e mortalità dei casi di SARS nella Repubblica Popolare Cinese. (fonte Cue et al., 2003)

Dunque, l’inquinamento atmosferico e il coronavirus che causa il COVID-19 hanno una relazione stretta. La respirazione di aria inquinata è legata all’ipertensione, al diabete e alle malattie respiratorie, condizioni che i medici stanno iniziando ad associare a tassi di mortalità più elevati per COVID-19. I medici affermano che le persone con queste condizioni croniche potrebbero essere meno in grado di combattere le infezioni e avere maggiori probabilità di morire di malattia. Questo effetto si somma, pertanto, a quello di “vettore” fisico dell’infezione, verosimilmente più importante, esercitato dall’inquinamento.

Poiché attacca i polmoni, il coronavirus che causa il COVID-19 potrebbe essere una minaccia particolarmente grave per coloro che fumano tabacco o marijuana o che usano la sigaretta elettronica. In Cina il 52,9 percento degli uomini fuma, in contrasto con solo il 2,4 percento delle donne; un’ulteriore analisi dei dati emergenti sul COVID-19 dalla Cina potrebbe aiutare a determinare se questa disparità abbia contribuito alla maggiore mortalità osservata negli uomini rispetto alle donne, come riportato dal China CDC. Anche in Italia, peraltro, i fumatori sono più numerosi fra gli uomini che fra le donne.

L’impatto sull’andamento futuro dell’epidemia

L’andamento della concentrazione di particolato nella Pianura Padana presenta un andamento fortemente stagionale (si veda ad esempio la figura qui sotto relativa al PM10). La Pianura Padana, infatti, è una particolare zona d’Italia caratterizzata dalla famosa “nebbia in Valpadana” – frequente e persistente soprattutto nel periodo invernale – dovuta al fenomeno della cosiddetta “inversione termica” al suolo, che aiuta a comprimere gli strati inferiori dell’atmosfera creando un “coperchio” che non lascia sfuggire gli inquinanti prodotti dalle varie sorgenti presenti sul territorio.

Andamento delle concentrazioni medie mensili di PM10 a Milano nel 2017 (in alto) ed a Bergamo dal 2001 al 2012 (in basso).

Il perdurare dell’alta pressione e l’assenza di ventilazione garantiscono spesso, durante il periodo invernale, la presenza di una densa coltre di nebbia – e di un conseguente forte inquinamento, non a caso associato sovente al blocco del traffico nelle grandi città – per diverse giornate. Pertanto, le varie sostanze nocive (diossine, polveri sottili, particolato fine e ultrafine, gas tossici, etc.) prodotte dalle varie sorgenti vengono trattenute al suolo, e tendono a ristagnare ed ad accumularsi progressivamente raggiungendo concentrazioni del tutto anomale, a differenza di quanto accade in altre zone d’Italia.

Dunque, complice anche la fine del riscaldamento invernale degli edifici (che è una delle maggiori fonti inquinanti atmosferiche), è ragionevole aspettarsi che da aprile a settembre la concentrazione di particolato nella Pianura Padana raggiungerà i livelli annuali minimi, favorendo la mitigazione dell’epidemia, specie se accompagnata dalle misure aggiuntive che illustreremo nella prossima sezione. Dunque, anche i modelli usati per la previsione dell’andamento futuro dell’epidemia dovrebbero tener conto del fattore inquinamento, almeno per quanto riguarda la Pianura Padana.

Anche l’aumento delle temperature dovrebbe fornire un aiuto nella mitigazione dell’epidemia, come suggerito dai già citati lavori di Ye et al. (2016) e di Peng et al. (2020), effetto di cui beneficerebbero anche tutte le altre zone d’Italia. Ciò, del resto, è accaduto già con la SARS, che è apparsa nel novembre del 2002 e che è scomparsa quasi del tutto già all’inizio dell’estate del 2003 (vedi figura). Nel caso del virus SARS-CoV-2 che provoca il COVID-19, però, vi è un crescente consenso fra gli epidemiologi sul fatto che possa ripresentarsi in autunno, essendo il virus ormai diffuso anche nell’emisfero australe.

L’andamento dell’epidemia di SARS, comparsa nel novembre del 2002 e terminata con il virus “sparito” completamente dalla circolazione nell’estate del 2003.

A conferma della plausibilità dell’“aiuto” contro il coronavirus fornito dall’aumento delle temperature, giunge lo studio fatto da scienziati dell’Università del Maryland che appartengono al Global Virus network, i quali hanno scoperto che il COVID-19 si sta sviluppando essenzialmente nella cosiddetta “cintura del coronavirus”, la fascia verde indicata nella figura qui sotto: una zona compresa fra 30 e 50 gradi di latitudine e caratterizzata, nelle settimane in cui si è diffuso il virus, da temperature medie fra i 5 e gli 11 °C e da un’umidità fra il 47 e il 79%. In questa fascia la malattia è esplosa in modo più grave.

La “cintura del coronavirus” identificata dai ricercatori dell’Università del Maryland.

Misure di mitigazione aggiuntive necessarie

Alla luce di quanto fin qui illustrato, si evince come le misure straordinarie prese dal Governo italiano non siano sufficienti, da sole, per una rapida ed efficiente mitigazione dell’epidemia nella zona della Pianura Padana: non a caso, in Cina si è avuto un arresto relativamente rapido dell’epidemia imponendo in modo coercitivo, in particolare all’intera popolazione dell’Hubei, di non muoversi dalle proprie case per numerose settimane. Pertanto, mi permetto di suggerire una serie di interventi aggiuntivi a mio avviso necessari nella Pianura Padana fin da subito e in eventuali “ricadute” nel periodo autunnale:

1) La riduzione delle emissioni di particolato, che normalmente sono prodotte da impianti di riscaldamento invernale, industrie, traffico veicolare (vedi figura), e che viaggiano per alcuni chilometri nel caso del PM10 e delle polveri più pesanti, ma per decine o centinaia di chilometri nel caso del particolato fine e ultrafine; si capisce quindi come si debba vietare il più possibile l’uso di autoveicoli e bloccare tutti gli impianti inquinanti non essenziali, a cominciare dagli impianti a biogas ed a biomassa, che nella Pianura Padana sono cresciuti in modo esponenziale negli ultimi 15 anni a causa degli incentivi statali.

I diversi contributi alle emissioni di particolato PM10 in Lombardia del 2015. Il riscaldamento invernale (pellet, biomasse, etc.) è la componente dominante, mentre il traffico veicolare contribuisce per solo un quarto del totale. (ns. elaborazione su dati ISPRA)

2) L’aumento della fornitura di aria e della ventilazione di scarico negli esercizi commerciali e negli ambienti di lavoro e domestici. Ciò è una misura fondamentale per la mitigazione del COVID-19 nei consigli forniti dalla Federazione delle associazioni europee di riscaldamento, ventilazione e aria condizionata (REHVA). Ricordo infatti che l’inquinamento indoor da particolato è correlato con quello atmosferico quando quest’ultimo è elevato e non vi sono sistemi di filtrazione adeguati, come accade ad es. nelle abitazioni, dove il livello di particolato può essere ancora più elevato che outdoor quando si cucina, si fuma, etc.

3) La verifica dei sistemi di riscaldamento, ventilazione e aria condizionata (HVAC). L’attuale denominatore comune che influenza la trasmissione e/o la riduzione della trasmissione di particelle aerodisperse in un edificio (o mezzo di trasporto) è il suo sistema HVAC (Fernstrom, 2013), che – oltre alla filtrazione delle particelle – attua il controllo di tre variabili centrali note nella trasmissione aerea di particelle infettive: temperatura, umidità relativa e correnti d’aria. Tali sistemi potrebbero diffondere, specialmente negli ambienti ad alta occupazione, i vettori virali introdotti dall’esterno o da persone infette (“positive” nel caso del COVID-19).

4) L’impiego generalizzato di mascherine protettive da parte della popolazione. Anche nel periodo primaverile, soprattutto in certe zone, vi può essere un’elevata concentrazione di pollini e spore, mentre durante tutto l’anno le aree intorno agli impianti inquinanti sono caratterizzate da elevate concentrazioni di PM10 in un raggio di diversi chilometri. Si noti, infatti, che le centraline ARPA sono collocate sempre ben lontano dalle numerose potenti sorgenti puntiformi esistenti (quali industrie, impianti a biogas, etc.) e forniscono quindi solo un’indicazione del livello di fondo in aree relativamente poco inquinate.

Le centraline ARPA sono volutamente poste sempre molto lontano dagli impianti inquinanti, pertanto i grafici sul particolato da esse forniti danno ai non esperti l’illusione che nel raggio di alcuni chilometri da questi impianti la concentrazione di particolato sia bassa in primavera e d’estate, mentre non è così!

5) Il divieto delle attività motorie e non indispensabili svolte all’aperto. Dato che, in presenza di elevate concentrazioni di particolato nell’atmosfera, quest’ultimo funge da vettore per i virus respiratori, dovrebbero essere vietate le attività all’aperto di tipo ludico e sportivo, che fra l’altro comporterebbero l’emissione nell’aria di elevate quantità di virus da parte di eventuali soggetti positivi. Per le stesse ragioni, dovrebbero essere vietati i flash-mob dai palazzi, dove anche solo cantando affacciati si possono creare goccioline trasmissibili sia alle persone dei piani sottostanti sia a quelle molto distanti.

Conclusione

Come abbiamo illustrato, la trasmissione di virus respiratori può avvenire non solo attraverso le goccioline (droplet), che sono relativamente pesanti, ma anche attraverso le ben più leggere particelle di particolato presenti nell’aria in ambienti indoor e outdoor. Pertanto, la regola del distanziamento sociale di 1 metro non è sufficiente a proteggere la popolazione da questo secondo canale di trasmissione, e l’adozione delle più stringenti misure suggerite in questo articolo si rende necessaria, come avvenuto in Cina, mentre è del tutto ignorata dai provvedimenti restrittivi posti in essere dal Governo italiano.

L’impiego di mascherine filtranti è una misura fondamentale che dovrebbe essere imposta alla popolazione finché non avremo eliminato la minaccia del COVID-19.

I professionisti e i responsabili del controllo delle infezioni in ambienti indoor sono ancora oggi costretti a utilizzare tecnologie non ottimali allo scopo, nonché datate, per tentare di contenere la trasmissione di infezioni nell’aria (ad es. i sistemi di filtrazione HEPA furono sviluppati negli anni ’40). I sistemi di filtrazione dell’aria ad alta efficienza sono costosi da utilizzare e facilmente soggetti a perdite che compromettono l’efficacia complessiva del sistema. Pertanto, i sistemi di ricircolo d’aria con filtri inefficienti – come ad es. certi impianti di climatizzazione – potrebbero favorire la trasmissione dei virus respiratori.

Man mano che vengono trovati più collegamenti tra l’inquinamento atmosferico (e indoor) e la diffusione e la severità del COVID-19, è probabile che l’aria che respiriamo acquisirà ancora più attenzione nei mesi e negli anni a venire. Le persone in tutto il mondo stanno già notando miglioramenti significativi della qualità dell’aria poiché un numero minore di veicoli circola sulle strade e molte attività vengono interrotte, come dimostrato dal confronto della qualità dell’aria pre- e post- il blocco (lock-down) a seguito dell’emergenza coronavirus sia nell’intera Cina che nell’area della Pianura Padana.

Il declino in Italia dell’inquinamento atmosferico, in particolare delle emissioni di biossido di azoto, dai livelli di inizio gennaio 2020 (in alto) a quelli dell’11 marzo 2020 (in basso), con il Paese in quarantena. (fonte: immagini ESA fornite dal satellite Sentinel 5P)

Alcuni sperano che un aumento dei livelli di consapevolezza contribuirà ad aumentare le misure e la pressione per ridurre l’inquinamento atmosferico in futuro per aiutare i più vulnerabili nella loro lotta contro questa e ogni possibile futura pandemia. Altri prevedono che, al ritorno alle normali attività, potremmo rinfocolare la diffusione del virus, qualora si superino – localmente nel tempo e/o nello spazio – determinate soglie nei livelli di inquinamento da particolato. In ogni caso, il legame fra inquinamento e impatto del COVID-19 va d’ora in poi tenuto nella massima considerazione.

Dott. Mario Menichella – Fisico (già Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) – m.menichella@gmail.com

 

Riferimenti bibliografici

• Chen P-S. et al., “Ambient Influenza and Avian Influenza Virus during Dust Storm Days and Background Days”, Environmental Health Perspectives, 2010. Link
• Ciencewicki J. et al., “Air Pollution and Respiratory Viral Infection”, Inhalation Toxicology, 2007. Link
• Cui Y. et al., “Air pollution and case fatality of SARS in the People’s Republic of China: an ecologic study”, Environmental Health, 2003. Link
• Fernstrom A., Goldblatt M., “Aerobiology and Its Role in the Transmission of Infectious Diseases”, Journal of Pathogens, 2013. Link
• Malato G., “Covid-19 infection in Italy and air pollution. Is there a correlation?”, Data Science Reporter, March 2020. Link
• Menichella M., “Inquinamento globale dell’aria: le mappe satellitari”, Inquinamento Italia, 2018. Link
• Menichella M., “Inquinamento interno (indoor) ed esterno (outdoor): la connessione”, Inquinamento Italia, 2018. Link
• Peng L. et al., “The effects of air pollution and meteorological factors on measles cases in Lanzhou, China”, Environmental Science and Pollution Research, 2020. Link
• Setti L. et al., “Relazione circa l’effetto dell’inquinamento da particolato atmosferico e la diffusione di virus nella popolazione”, Società Italiana di Medicina Ambientale (SIMA), marzo 2020. Link
• Ye Q. et al., “Haze is a risk factor contributing to the rapid spread of respiratory syncytial virus in children”, Environ. Science and Pollution Research, 2016. Link
• Zhao Y. et al., “Airborne transmission may have played a role in the spread of 2015 highly pathogenic avian influenza outbreaks in the United States”, Scientific Reports, 2019. Link