Istituto Superiore di Sanità. La qualità dell’aria indoor: attuale situazione nazionale e comunitaria. L’esperienza del Gruppo di Studio Nazionale sull’Inquinamento Indoor. Atti. Rapporti ISTISAN 15/4.
Gli agenti biologici presenti nell’aria, generalmente aggregati in e su particelle, si muovono nell’ambiente sotto forma di bioaerosol e sono diffusi dai moti convettivi e dalle correnti d’aria che li trasportano.
Il bioaerosol è costituito da particolato biologico, presente nell’aria indipendentemente dalla sua vitalità, proveniente da esseri viventi presenti in ambienti confinati e in quelli esterni.
Oltre che a batteri, alghe, protozoi, lieviti, spore e ife fungine, virus, un’ampia frazione del bioaerosol è rappresentata anche da strutture e prodotti fisiologici e metabolici, quali residui e cellule vegetali, frammenti di insetti, scaglie di epitelio, peli di animali, pollini, endotossine, allergeni e altri contaminanti di natura organica e inorganica.
Il particolato biologico si sposta nell’aria contenuto o legato ai componenti corpuscolati dell’atmosfera, cioè polvere, goccioline, droplet-nuclei.
In particolare, questi ultimi sono particelle di 2-10 mm di diametro formate dal residuo, essiccato per evaporazione, delle goccioline di secrezioni respiratorie emesse parlando, starnutendo o tossendo, che hanno la capacità di rimanere in sospensione nell’aria anche per lunghi periodi di tempo.
Il bioaerosol è implicato nella diffusione per via aerea di patogeni e allergeni, esponendo i soggetti al rischio di infezioni o di reazioni allergiche, trasmesse non solo per via inalatoria ma anche per contatto con superfici e oggetti contaminati dalla ricaduta delle particelle in sospensione.
Analisi al microscopio del bioaerosol.
Fonte Institute of Atmospheric Sciences and Climate (CNR-ISAC).
A questo proposito è interessante osservare come la diffusione, a distanza, di particelle infettive possa variare in funzione di una serie di fattori. È stato infatti misurato che le particelle di dimensione 60-100 µm emesse con l’espirazione evaporino entro i primi 2 metri, mentre le goccioline di maggiori dimensioni arrivino ad una distanza di 6 metri, se espulse starnutendo (velocità di 50 m/s) e ad oltre 2 metri, se espulse tossendo (velocità di 10 m/s), e a meno di 1 metro se espulse con il normale ritmo respiratorio (velocità di 1 m/s).
Nel caso del bioaerosol indoor, la descrizione di quanto può avvenire non è semplice. Infatti, la presenza di agenti biologici non invalida in alcun modo le leggi fisiche che governano il comportamento di goccioline e particelle, cioè il moto dovuto alle correnti d’aria e la deposizione causata dalla forza di gravità.
Tuttavia, durante tutto il tempo della permanenza in aria intervengono importanti fattori microclimatici, come temperatura, umidità relativa e velocità di evaporazione, tutti correlati fra loro, che possono alterare le caratteristiche fisiche, le proprietà metaboliche e il mantenimento dell’attività di ogni singolo agente biologico.
Temperatura, umidità relativa e velocità di evaporazione diventano quindi importanti fattori ambientali che influenzano la dinamica del trasporto, la diffusione e la deposizione del bioaerosol.
Sorgenti indoor di agenti biologici
In ogni ambiente interno si possono trovare diverse tipologie e diverse concentrazioni di agenti biologici. In ambienti confinati non inquinati (cioè in assenza di specifiche sorgenti di emissione), si può considerare comune una concentrazione di fondo non superiore a 103 organismi/m3 di aria.
Tuttavia, la presenza di sorgenti quali, ad esempio, umidificatori contaminati può aumentare il livello di esposizione di 10-100 volte. Un semplice starnuto può comunque immettere nell’aria circa 106 goccioline che diffondono milioni di agenti biologici ad esse adesi.
Nell’aria esterna la ventilazione naturale opera una continua diluizione e dispersione delle particelle del bioaerosol, mentre negli ambienti confinati le concentrazioni risultano di norma maggiori: umidità e temperatura, mancato effetto della radiazione solare e attività di persone e animali domestici che possono determinare il risollevamento di polveri possono essere condizioni favorevoli all’aumento delle concentrazioni di agenti biologici nell’aria indoor.
La presenza di agenti biologici nell’indoor è dovuta sia all’ingresso di aria esterna, ricca di soprattutto di ife e spore di funghi filamentosi e di pollini, sia alla tipologia dei materiali da costruzione e di arredo che, insieme alle particolari condizioni microclimatiche presenti, possono favorire la sopravvivenza, l’accumulo e lo sviluppo di microrganismi.
Docce, scarichi e fontane possono diffondere in forma di aerosol microrganismi presenti nell’acqua, come ad esempio Legionella, micobatteri, eterotrofi, amebe.
In ogni caso, in mancanza di una specifica fonte di contaminazione (climatizzatori, docce, ecc.), la diffusione di microrganismi nell’indoor avviene principalmente tramite il corpo umano. Infatti, le concentrazioni del microbioma cutaneo, come anche di quello delle mucose, possono essere molto elevate in funzione dei diversi siti del corpo.
Si calcola che ogni individuo elimini circa 7×106 scaglie epiteliali al minuto e che su una superficie di 1 cm2 possano esserci approssimativamente una media di 104 microrganismi. Gli abiti possono rappresentare un serbatoio di diffusione e, come già affermato, gli atti del parlare, starnutire e tossire sono fonti di emissione non trascurabili.
Quindi, nell’indoor, diventano importanti il numero di individui presenti, l’attività svolta e le condizioni di salute dei singoli, aspetti che intervengono nella diffusione degli agenti biologici.
Inoltre, stato di manutenzione e igiene dei locali, come fattori statici, movimento delle persone e modalità di ventilazione, come fattori di natura dinamica, sono sicuramente requisiti che influenzano le condizioni igienico-ambientali negli ambienti confinati.
Legionella pneumophila. Fonte: CDC (Centers for Disease Control and Prevention).
Poiché le eventuali sorgenti non emettono bioaerosol in modo continuo, la quantità e la qualità degli agenti biologici che si osservano nei diversi ambienti non sono mai le stesse e anche nell’ambito dello stesso locale si rilevano, nel tempo, ampie variazioni delle caratteristiche e delle concentrazioni quali-quantitative.
La variabilità delle condizioni ambientali influenza infatti fortemente la presenza, il trasporto e la diffusione degli agenti biologici negli ambienti indoor. È possibile osservare in alcuni siti in particolare un effetto di amplificazione, soprattutto dove si formano ristagni d’acqua per condensa da impianti di climatizzazione, umidificatori e frigoriferi autosbrinanti, per perdite d’acqua da fontane, scarichi, vasche, docce, idromassaggi, ecc.
Inoltre, possono diventare sedi di bioaccumulo e contaminazione impianti di climatizzazione se non sottoposti a periodica pulizia e manutenzione dei filtri, così come siti dove vengono effettuate manipolazioni di sostanze organiche, dove sono installati elementi decorativi e arredi in tessuto o materiali vegetali e dove sono presenti piante e animali.
Comfort ambientale ed effetti sulla salute
Le conseguenze dei fattori sopra citati, considerati singolarmente o in sinergia, determinano una diminuzione del comfort ambientale e un potenziale rischio per la salute. Dimensioni, composizione e attività biologica delle particelle biologiche sono caratteristiche di interesse in un ambito di valutazione del rischio, anche in relazione alla loro capacità di penetrare nel sistema respiratorio e di entrare in contatto con il soggetto esposto.
Un aspetto importante associato quindi alla presenza di biocontaminanti in ambienti indoor è costituito dalle caratteristiche fisiche degli agenti inalati, e in particolare dalle loro dimensioni.
Numerose ricerche hanno dimostrato che particelle di diametro superiore ai 10 µm si arrestano a livello delle vie aeree superiori (naso, laringe e faringe); quelle di diametro compreso tra i 10 e i 3 µm possono arrivare alla mucosa tracheo-bronchiale, mentre solamente quelle di circa 1 µm possono raggiungere le più fini diramazioni bronchiolari, fino a livello dei bronchioli terminali e della parete alveolare.
Pertanto, maggiore è il diametro delle particelle, minore dovrebbe essere il danno; infatti quelle più grandi restano a livello del primo tratto dell’apparato respiratorio e sono eliminate con l’espettorato.
Gli effetti prodotti dagli agenti biologici si possono classificare come: effetti patogeni, legati alla presenza di patogeni primari e patogeni opportunisti; effetti allergici, legati ad alterazioni della risposta immunitaria per esposizione ad allergeni; effetti tossigeni e di immunotossicosi, legati alla presenza di microrganismi che producono tossine (endotossine e micotossine).
La maggior parte degli episodi allergici e infettivi avviene per contatto o mediante inalazione di goccioline o particelle di polvere umida, anche se il rischio di acquisire uno stato patologico dipende prevalentemente dalla suscettibilità del soggetto esposto (fattori predisponenti sono l’età avanzata, il fumo di tabacco, l’asma, la presenza di malattie croniche e l’immunodeficienza) e dall’intensità di esposizione (virulenza, carica batterica, allergenicità, tossigenicità e tempo di esposizione).
La valutazione del rischio di esposizione ad agenti biologici risulta comunque complessa. La stima della qualità microbiologica dell’aria e la misura dei livelli di concentrazione microbica tramite controlli di monitoraggio ambientale sono complicate dalla particolare natura del bioaerosol, dove gli agenti biologici si ritrovano in un complesso eterogeneo di particelle, dalla mancanza di adeguati studi epidemiologici, dato che la risposta da parte dei soggetti su cui il rischio è misurato dipende dall’agente patogeno e dalla suscettibilità individuale e, infine, dalla mancanza di standardizzazione delle metodologie di campionamento e analisi.
Non potendo disporre di riferimenti oggettivi, come ad esempio la relazione dose-risposta, a differenza di quanto avviene per le sostanze chimiche, non sono stati ancora definiti limiti di esposizione e contaminazione utilizzabili come valori soglia ai fini sanitari.
Sebbene un discorso a parte meriterebbe la diffusione di Legionella in ambienti indoor, i dati italiani sugli effetti prodotti dalla contaminazione microbiologica dell’aria sono relativamente scarsi e solitamente concordano con quelli riportati in altri Paesi.
Sono spesso circoscritti ad indagini condotte in particolari ambiti (ospedali, impianti sportivi, scuole) e limitatamente ad alcuni agenti infettivi.
Le indagini generalmente indicano come la contaminazione microbica sia legata a scarsa o, talvolta, assente idoneità delle condizioni igienico-edilizie dei locali, al sovraffollamento e alla scarsa manutenzione dei sistemi di climatizzazione.
Le numerose tecniche e strumentazioni utilizzate nelle indagini riportate nella letteratura scientifica e l’indisponibilità di linee guida nazionali ufficiali e di protocolli standard impongono la necessità di proporre delle linee guida che individuino i parametri da ricercare (batteri, funghi, lieviti, virus, endotossine, allergeni, ecc.), i criteri e i protocolli per l’accertamento dei livelli di contaminazione biologica e l’individuazione di misure di controllo e/o di prevenzione.
Condizioni di prevenzione dell’inquinamento indoor dovrebbero soprattutto prevedere di evitare l’esposizione nelle zone “a rischio” per la crescita di funghi (muffe).
È quindi importante limitare i livelli d’umidità, che nelle abitazioni dovrebbe essere mantenuta sotto il 50%, mantenere una buona ventilazione dei locali, evitare di impiegare tappezzeria sulle pareti e sui pavimenti ed eliminare con prodotti idonei i siti di moltiplicazione dei funghi in grado di crescere soprattutto sulle superfici murarie in alcuni ambienti (bagno, doccia, cucina).
Lucia Bonadonna, Pierluigi Meloni. Dipartimento Ambiente e Connessa Prevenzione Primaria, Istituto Superiore di Sanità, Roma.