Littérature scientifique sur le sujet « Inquinanti dell'aria »

Le tematiche relative alla sostenibilitŕ ambientale sono caratterizzate da approcci interdisciplinari. Fra i vari strumenti che tentano di integrare le componenti economiche e le componenti ambientali si menzionano i conti integrati economici e ambientali le cui diverse tipologie sono contenute nel manuale SEEA. Fra i diversi moduli di contabilitŕ ambientale attualmente presenti ed utilizzati NAMEA č la matrice ‘ibrida' atta a contabilizzare i prelievi e le emissioni delle attivitŕ produttive e delle famiglie sull'ambiente. In questo lavoro si presentano i risultati dell'applicazione NAMEA in relazione alle emissioni in atmosfera nella regione Piemonte, provincia di Torino e comune di Torino. L'utilizzazione di database ‘raccolti' su territorio permette, oltre ad una puntuale analisi descrittiva e strutturale della matrice NAMEA, anche un collegamento con simulazioni relative alle concentrazioni degli inquinanti. Infatti l'utilizzo dell'Inventario Regionale delle Emissioni in Atmofera rappresenta il punto di contatto fra le cause generatrici delle emissioni elaborate attraverso NAMEA e l'effetto sull'ambiente in termini di concentrazioni elaborate attraverso la modellistica a catena. Va premesso che il processo che partendo dalle emissioni porta alle concentrazioni degli inquinanti non č lineare, tuttavia l'elaborazione di NAMEA a livello locale e la visualizzazione congiunta di emissioni e concentrazioni puň aiutare l'amministratore locale nella pianificazione di azioni da implementare sul territorio per migliorare la qualitŕ dell'aria.

Grazie all'azienda di formazione e sicurezza sul lavoro SafetyForm s.r.l. e la sua strumentazione, sono state campionate le emissioni in atmosfera di 4 tipi di vernice (a polvere, a solvente, alto solida, "ecologica") da due camini di verniciatura dell'azienda MF di Lanzarini Fabio & C., campionando le emissioni di materiale particellare e composti organici volatili totali. Dopo un'introduzione sulle leggi in vigore per le emissioni e la qualità dell'aria (D.Lgs. 152/2006 e D.Lgs.155/2010), i campionamenti hanno dimostrato che le emissioni in atmosfera dell'azienda di verniciatura industriale risultano a norma secondo il D.Lgs. 152/2006. Successivamente è stata calcolata la dispersione in atmosfera degli inquinanti per ogni vernice, grazie all'utilizzo del modello CALPUFF con il pre processore CALMET e il post processore CALPOST. Questi software hanno permesso la creazione delle mappe di concentrazione media per ogni inquinante. Per il particolato sono state calcolate le concentrazioni medie giornaliere e annue, mentre per i COV totali sono state calcolate solo le concentrazioni medie annue, verificando che tutte fossero a norma. Si afferma, quindi, che i limiti di legge, sia delle emissioni che della qualità dell'aria, sono ampiamente rispettati e la vernice meno impattante risulta la vernice a polvere.

Negli ultimi anni il concetto di unità neurovascolare (NVU) è stato progressivamente definito. La NVU comprende diversi tipi di cellule cerebrali: le cellule endoteliali (CE), gli astrociti, i periciti, i neuroni e la microglia (MG). Ciascuno di essi contribuisce al mantenimento della barriera ematoencefalica (BEE) e all'omeostasi del cervello. Disfunzioni a livello della NVU sono stati associati a diversi disturbi del sistema nervoso centrale (SNC) e a malattie neurodegenerative. Di conseguenza, è aumentata la richiesta di strumenti terapeutici in grado di modulare la NVU. In primo luogo, abbiamo studiato il meccanismo d'azione di liposomi (mApoE-PA-LIP) funzionalizzati con un peptide dell'apolipoproteina-E (mApoE) che conferisce affinità alla BEE e con l’acido fosfatidico (PA) per il legame con la β-amiloide (Aβ), precedentemente utilizzati per promuovere la rimozione di Aβ attraverso la BEE in un modello murino della malattia di Alzheimer (AD) (Balducci et al., 2014). Abbiamo pertanto valutato l’impatto dei mApoE-PA-LIP sulle dinamiche di calcio intracellulare ([Ca2+]i) nelle CE microvascolari cerebrali umane in coltura (hCMEC/D3), come modello in vitro di BEE e negli astrociti in coltura. Il pre-trattamento con mApoE-PA-LIP ha aumentato la [Ca2+]i indotta dall'ATP in entrambi i tipi cellulari, anche in condizioni 0 [Ca2+]e, indicando così che questo aumento è principalmente dovuto al rilascio endogeno di Ca2+ e al coinvolgimento dei recettori metabotropici purinergici (P2Y). Considerando che essi rappresentano un importante bersaglio farmacologico per il trattamento delle disfunzioni cognitive e considerando il loro effetto protettivo nei processi neuroinfiammatori, il potenziamento della trasmissione purinergica potrebbe contrastare la vasocostrizione indotta da Aβ e la riduzione del flusso sanguigno cerebrale (Forcaia et al., 2021). Inoltre, abbiamo eseguito registrazioni elettrofisiologiche su fettine di cervello di topo per valutare se i mApoE-PA-LIP potessero modulare anche la trasmissione sinaptica. In effetti, il trattamento con i mApoE-PA-LIP ha aumentato la frequenza delle correnti postsinaptiche eccitatorie spontanee (sEPSC), fornendo ulteriore supporto nel promuovere i mApoE-PA-LIP come possibile strumento terapeutico per il trattamento dell'AD. Negli ultimi anni, studi animali e sull’uomo hanno evidenziato che il SNC è un importante bersaglio degli effetti nocivi degli inquinanti atmosferici (Costa et al., 2020), dimostrando anche che l'esposizione ad essi può indurre anche alterazioni della plasticità sinaptica (Hajipour et al., 2020). Pertanto, considerando che l'inalazione di particolato (PM) può contribuire all'insorgenza e alla progressione della neurodegenerazione, ci siamo dedicati alla comprensione dei meccanismi sottesi. Abbiamo così studiato l'effetto diretto del PM sulle hCMEC/D3, che rappresentano la prima interfaccia tra sangue e cervello e la MG, il principale effettore della neuroinfiammazione, utilizzando un materiale di riferimento standard di particelle di scarico diesel (DEP), uno dei principali componenti del PM. Per studiare l'impatto sulla trasmissione purinergica, abbiamo confrontato la MG primaria con quella esposta a DEP (10 µg/cm2 per 24 ore). I nostri dati hanno indicato che la MG trattata mostra una significativa soppressione dei segnali di Ca2+ indotti dall'ATP, probabilmente a causa di un aumento del [Ca2+]i allo stato basale associato alla sua attivazione (Hoffmann et al., 2003), che nei nostri esperimenti potrebbe essere confermato anche dall'analisi morfologica (MG con fenotipo ameboide). Gli stessi risultati sono stati ottenuti nelle hCMEC/D3, indicando che l'esposizione diretta al DEP potrebbe provocare anche l'attivazione delle CE. Questi risultati indicano che il DEP provoca alterazioni fisiologiche della NVU che, sommandosi, potrebbero portare all'abbassamento della soglia individuale all'insorgenza di neurodegenerazione.
In recent years, the concept of neurovascular unit (NVU) has progressively been entered. The NVU comprises multiple types of brain cells, including endothelial cells (ECs), astrocytes, pericytes, neurons and microglia (MG). Each cell type contributes to the maintenance of the transport through the blood–brain barrier (BBB) and brain tissue homeostasis. NVU dysfunctions have been associated with several disorders of the central nervous system (CNS) and neurodegenerative diseases. As a result, demand for therapeutic tools able to modulate the NVU has been increased. We firstly investigated the inner mechanism of action of liposomes (mApoE-PA-LIP) functionalized with a peptide derived from the apolipoprotein-E receptor-binding domain (mApoE) for BBB targeting and with phosphatidic acid (PA) for amyloid-β (Aβ) binding, previously used to promote peptide removal across the BBB and its peripheral clearance in a mouse model of Alzheimer's disease (AD) (Balducci et al., 2014). In light of previous results, we assessed whether mApoE-PA-LIP impacted on intracellular calcium ([Ca2+]i) dynamics in cultured human cerebral microvascular ECs (hCMEC/D3), as an in vitro human BBB model, and in cultured astrocytes. mApoE-PA-LIP pre-treatment increased the ATP-evoked Ca2+ waves in both cell types, also under 0 [Ca2+]e conditions, thus indicating that this increase is mainly due to endogenous Ca2+ release and that metabotropic purinergic receptors (P2Y) are mainly involved. Considering that P2Y receptors represent important pharmacological targets to treat cognitive dysfunctions and their neuroprotective effects in neuroinflammatory processes, the enhancement of purinergic signalling provided by mApoE-PA-LIP could counteract Aβ-induced vasoconstriction and reduction in cerebral blood flow (Forcaia et al., 2021). Moreover, we performed electrophysiological recordings on mouse brain slices to assess whether mApoE-PA-LIP can also modulate the neuronal synaptic transmission. Indeed, mApoE-PA-LIP treatment increased spontaneous excitatory postsynaptic currents (sEPSCs) frequency, giving additional support to promote mApoE-PA-LIP as putative therapeutic tool for AD treatment. In recent years, human epidemiological and animal studies put in evidence how the CNS is emerging as an important target for adverse health effects of airborne pollutants (AP) (Costa et al., 2020), demonstrating also that AP-exposure may also induce synaptic plasticity impairment (Hajipour et al., 2020). Thus, taking into account that the inhalation of airborne particulate matter (PM) may contribute to the neurodegeneration onset and progression, we moved furthermore towards understanding the inner underlying mechanisms. In lights of this evidence, we investigated the direct effect of AP on hCMEC/D3, that are the first interface between blood and brain, and MG, the main effector of neuroinflammation, using a standard reference material of diesel exhaust particles (DEP), that is one of the main PM contributors. To study the PM impact on purinergic signalling, we compared untreated primary MG with those incubated with DEP (10 μg/cm2 for 24 hours). Our data showed that DEP-activated MG generated much smaller Ca2+ signals ATP-induced, revealing a significant suppression of the receptor-evoked Ca2+ signals, probably due to an increase in the resting [Ca2+]i associated with MG activation (Hoffmann et al., 2003) that in our experiments could be confirmed also from the morphological analysis that revealed ameboid MG phenotype. The same results have been obtained in hCMEC/D3, indicating that the direct exposure to DEP causes also ECs activation. The here outlined results relating to the DEP-induced effects on ECs and on MG stated that DEP causes NVU physiology alterations which, adding together, could lead to the lowering of individual threshold to the onset of neurodegeneration.

Oggetto del lavoro di tesi è la trattazione e la modellazione delle emissioni in aria di inquinanti tipici degli stabilimenti industriali, mediante software CalPuff. È stato applicato il modello CALPUFF a uno stabilimento industriale per valutarne gli effetti in termini di concentrazioni degli inquinanti che colpiscono l'uomo. Si è stimata la variazione degli effetti delle emissioni fra stato attuale e configurazione futura, nella previsione del raddoppio della capacità produttiva dell’impianto. Il software comprende tre processori: un preprocessore, CALMET per l’elaborazione dei dati metereologici, il processore centrale, CALPUFF, per la determinazione del file delle concentrazioni calcolate nella griglia di calcolo, e un post-processore CALPOST, che rende leggibili e fruibili i risultati da parte di software esterni per la relativa visualizzazione grafica. La simulazione è stata svolta tenendo conto dei dati dell’intero anno solare 2013. I risultati sono stati elaborati attraverso il software SURFER in grado di fornire isoplete di concentrazione che, riportate sulla mappa del territorio, consentono una chiara visualizzazione delle concentrazioni di inquinanti al suolo. Dai dati ottenuti si rileva che il contributo degli emissivi inquinanti dell’impianto sia modesto e si esclude che possa arrivare a “colpire” l’area urbana, esterna al dominio di calcolo e posta a sud ovest rispetto allo stabilimento. Si ridurrà in maniera sensibile l’impatto ambientale in termini di concentrazioni di inquinanti al suolo nella configurazione futura e dunque il contributo nocivo dell’impianto alla qualità globale dell’aria. Il miglioramento ottenibile nello scenario futuro è ascrivibile da un lato alla scelta progettuale di aumentare l’altezza dei camini per favorire la dispersione di inquinanti in atmosfera e diminuirne la ricaduta al suolo, dall’altro, all’adozione di ulteriori sistemi di abbattimento di inquinanti nei fumi in uscita rispetto alla configurazione attuale.

L’impatto che le emissioni di origine industriale hanno sulla qualità dell’aria è uno degli argomenti centrali di questi decenni, per questo il presente studio si propone di valutare ed analizzare con modelli matematici le emissioni di un impianto di stoccaggio di gas naturale interrato nella zona della provincia di Bologna e il loro impatto sulla qualità dell’aria. Questa tipologia di impianto consente l’immagazzinamento di gas naturale in un giacimento sotterraneo, ricoprendo un ruolo fondamentale nella filiera del gas naturale perché permette di rispondere con flessibilità alle esigenze stagionali: si ha compressione e iniezione del gas nei pozzi durante la stagione estiva ed estrazione e trattamento durante la stagione invernale. Le emissioni principali durante la fase di stoccaggio sono metano, NOx e CO (questi ultimi due inquinanti sono presenti solo nel caso in cui sia utilizzato gas naturale anche per il funzionamento delle turbine di compressione). Gli inquinanti su cui questo studio si è focalizzato sono gli Ossidi di Azoto che l’impianto produce durante la fase compressione. Il modello utilizzato per simulare la dispersione in aria degli inquinanti è LAPMOD (LAgrangian Particle MODel) con il quale sono state caratterizzate le possibili sorgenti di emissione nell’area analizzata: l’impianto di stoccaggio, una strada ed un’altra grande industria nella zona. Lo studio procede con la validazione del modello e la valutazione dei contributi che ogni sorgente ha sulla qualità dell’aria, il confronto tra i risultati ottenuti dal modello con i valori misurati in una campagna di monitoraggio della qualità dell’aria realizzata dalla ditta di stoccaggio nel 2017 ed infine con l’analisi delle mappe di isoconcentrazione risultanti dal modello.