Esperienze nella valutazione modellistica dell'esposizione della popolazione all'inquinamento di origine industriale - Angela Morabito - ARPA Puglia

1. V giornata sulla Modellistica in ARIA(NET)
Milano – 31 Gennaio 2018
La valutazione dell’esposizione della popolazione all’inquinamento
di origine industriale:
l’esperienza di ARPA PUGLIA

2. Applicazioni Modellistiche di Arpa Puglia:
la valutazione del contributo industriale
ü Piano di risanamento nel comune di Torchiarolo
(D.G.R. 1093 del 11/06/2013)
ü Piano di risanamento nel quartiere Tamburi (D.G.R.
1473 del 17/07/2012)
ü Rapporti VDS ai sensi della L.R. 21/2012
http://www.arpa.puglia.it/web/guest/vds
ü Studi di coorte residenziale di Brindisi e Taranto
(Macroarea 5 – Sorveglianza Epidemiologica
Progetto CSA – Accordo di collaborazione con il
dipartimento di Epidemiologia della Regione Lazio).
Ricostruzione dei campi
3d orari di vento medio
e di temperatura per
l’anno 2007 sul dominio
di simulazione
MINERVE
SURFPRO
SPRAY
Calcolo dei parametri
turbolenti orari per il
2007
Mappe orarie a + 72
ore di concentrazione
3d di inquinanti per i
comparti emissivi
simulati per l’intero
anno
Emissioni
Orografia, uso
del suolo,
albedo,etc.
ANALISI
METEOROLOGiCHE
MINNI 2007

3. La Legge regionale 24 luglio 2012, N. 21 “Norme a tutela della salute, dell'ambiente e del territorio sulle
emissioni industriali inquinanti per le aree pugliesi già dichiarate a elevato rischio ambientale”, prevede
l’effettuazione di una valutazione del danno sanitario (VDS) per stabilimenti industriali insistenti su aree
ad elevato rischio di crisi ambientale e/o SIN della Regione Puglia soggetti ad AIA e che presentino il
requisito aggiuntivo di essere fonti di idrocarburi policiclici aromatici, di produrre polveri o di scaricare
reflui nei corpi idrici.
Il campo di applicazione della citata legge, disciplinato dall’art. 1 comma 2 della stessa, si estende alle aree
di Brindisi e Taranto, già dichiarate “aree a elevato rischio di crisi ambientale” e oggetto dei piani di
risanamento approvati con decreti del Presidente della Repubblica 23 aprile 1998 e confermati
dall’articolo 6 (Piano regionale di intervento) della legge regionale 7 maggio 2008, n. 6 (Disposizioni in
materia di incidenti rilevanti connessi con determinate sostanze pericolose), nonché alle aree dichiarate
Siti di interesse nazionale di bonifica ai sensi del decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152.
I criteri metodologici sono stati stabiliti dal Regolamento attuativo pubblicato sul Bollettino Ufficiale della
Regione Puglia - n. 145 del 05-10-2012.
La Valutazione del Danno Sanitario (1)

4. Come schematizzato nel diagramma di flusso la VDS consta
di due componenti:
1) una valutazione epidemiologica di area, rivolta in
particolare alle patologie a breve latenza potenzialmente
attribuibili ad esposizioni ambientali (es. malattie
cardiovascolari, malattie respiratorie acute e croniche,
neoplasie infantili);
2) una valutazione di impatto sanitario impianto-specifica che
si avvale delle procedure di risk assessment con particolare
attenzione agli effetti cancerogeni delle sostanze.
La Valutazione del Danno Sanitario (2)

5. Analisi del rischio
1° STEP
CARATTERIZZAZIONE E
QUANTIFICAZIONE EMISSIONI
2° STEP
SIMULAZIONE DELLA
DISPERSIONE CON MODELLI
NUMERICI
3° STEP
VALUTAZIONE ESPOSIZIONE
INALATORIA DELLA
POPOLAZIONE
4° STEP
STIMA DELL’IMPATTO SULLA
SALUTE

6. Identificazione dei pericoli
Inquinanti
Macroinquinanti SO2; NOx; PTS; PM10;
PM2.5; CO; C6H6; HCl; HF;
NH3
Idrocarburi Policiclici
Aromatici
Somma; Benzo(a)pirene;
Naftalene
Metalli As; Be; Cd; Co; Cr; CrVI;
Hg; Mn; Ni; Pb; Se; V; Cu;
Pd; Pt; Rh; Sb; Sn; Te; Tl;
Zn
PCDD/DF Somma
PCB Somma

7. INQUINANTI
EMISSIONI
CONVOGLIATE (SME)
CARBONILE
(ridotte al 10%)
MOVIMENTAZIONE
(carbone+ceneri e
gessi) SOLLEVAMENTO TRAFFICO
EMISSIONI
PORTO Unità di misura
SO2 7596 0.0012 188 tonn/anno
NOx 7812 0.34 216 tonn/anno
CO 2249 0.66 tonn/anno
PM10 546* 34.1 0.79 0.42 0.068 23.89 tonn/anno
PM2.5 546** 11.3 0.12 0.1 0.061 22.29 tonn/anno
HF 205 tonn/anno
HCl 80 tonn/anno
NH3 6.2 0.001 tonn/anno
C6H6 0.00007 tonn/anno
Benzo(a)pirene 0.18 1.10E-06 0.0003 kg/anno
Naftalene 7.91 1.10E-06 kg/anno
Be 12.5 0.17 0.004 kg/anno
As 72.2 0.017 0.0005 0.00064 kg/anno
Cd 12.53 0.034 0.0008 0.0009 0.00016 kg/anno
Cr totale 737 1.13 0.03 0.013 0.0008 kg/anno
Cr (VI) 11.79 0.0068 0.0002 0.0002 0.00001 kg/anno
Cu 1042 0.33 0.014 kg/anno
Hg 45.62 0.003 0.00009 0.00048 kg/anno
Ni 742 1.11 0.024 0.007 0.016 kg/anno
Pb 792 0.34 0.008 0.022 0.0021 kg/anno
Se 650 0.02 0.0008 0.001 0.0016 kg/anno
Zn 1298 0.48 0.015 0.15 0.019 kg/anno
Tl 12.5 kg/anno
Co 45.1 kg/anno
Te 12.5 kg/anno
Sb 12.5 kg/anno
Mn 1538 1.31 0.032 kg/anno
Pd 3.77 kg/anno
Pt 2.63 kg/anno
Rh 2.63 kg/anno
Sn 509 kg/anno
V 298 1.28 0.03 kg/anno
PCDD+PCDF 0.46 gr I-TEQ /anno
PCB 1.75 kg/anno
(*) Cautelativamente si è assunto che l’emissione totale annuale di PTS dalle sorgenti convogliate (misurata da SME)
fosse costituita per intero da PM10
(**)Cautelativamente si è assunto che l’emissione totale annuale di PTS dalle sorgenti convogliate (misurata da SME)
fosse costituita per intero da PM2.5
EMISSIONI LINEARIEMISSIONI AREALI
Emissioni totali per comparto –
Scenario 2010
1° STEP
EMISSIONI INQUINANTI IN
ATMOSFERA
2° STEP
DISPERSIONE ATTRAVERSO
MODELLI DIFFUSIONALI
3° STEP
ESPOSIZIONE DELLA
POPOLAZIONE
4° STEP
IMPATTO SULLA SALUTE

8. Il sistema di modelli per la VDS
Ricostruzione dei campi 3d
orari di vento medio e di
temperatura per l’anno 2007
sul dominio di simulazione
Minerve
SurfPro
Spray
Calcolo dei parametri
turbolenti orari per il 2007
Mappe orarie di
concentrazione 3d di
inquinanti per i comparti
emissivi simulati per l’intero
anno
Emissioni
Orografia,
uso del
suolo,
albedo,etc.
DATASET METEOROLOGICO ANNO DI RIFERIMENTO
Dati meteorologici al suolo e profili verticali orari
di vento e temperatura
ad una risoluzione di 4Km
Estensione 50km x 65km
Risoluzione 500m
Coordinate X, Y del punto SO UTM33 WGS34 740000m, 4455000m
Numero punti nella direzione X e Y 101x131
1° STEP
EMISSIONI INQUINANTI IN
ATMOSFERA
2° STEP
DISPERSIONE ATTRAVERSO
MODELLI DIFFUSIONALI
3° STEP
ESPOSIZIONE DELLA
POPOLAZIONE
4° STEP
IMPATTO SULLA SALUTE

9. Concentrazione media annuale di Piombo (ng/m3)
Mappa totale Contributi dei singoli impianti

10. Stima del rischio cancerogeno per via inalatoria
La valutazione dose-risposta quantifica il prodotto tra l’esposizione in termini di dose inalatoria e la risposta in termini di effetto
sanitario avverso
Unit Risk (μg/m3 ): rischio addizionale di sviluppare un tumore nel tempo di vita all’interno di una ipotetica popolazione nella quale
tutti gli individui sono sottoposti continuamente alla concentrazione di 1 μg/m3 di sostanza cancerogena nell’aria che respiriamo.
Slope factor o potenziale cancerogeno di una sostanza (mg/Kg‐day)-1: rischio che la sostanza causi un tumore nel corso di tutta la
vita, per unità di assunzione giornaliera, per unità di peso corporeo.
Cancer Risk =
Inhalation Dose SF 1 x 10
1° STEP
EMISSIONI INQUINANTI IN
ATMOSFERA
2° STEP
DISPERSIONE ATTRAVERSO
MODELLI DIFFUSIONALI
3° STEP
ESPOSIZIONE DELLA
POPOLAZIONE
4° STEP
IMPATTO SULLA SALUTE

11. 1° STEP
EMISSIONI INQUINANTI IN
ATMOSFERA
2° STEP
DISPERSIONE ATTRAVERSO
MODELLI DIFFUSIONALI
3° STEP
ESPOSIZIONE DELLA
POPOLAZIONE
4° STEP
IMPATTO SULLA SALUTE
Stima del rischio NON cancerogeno per via inalatoria
Rfc (mg/m3 ): concentrazioni di riferimento inalatoria
La stima viene effettuata
mediante il calcolo degli
Hazard Quotients (HQ) e
degli Hazard Index (HI)*
*Fonte: Risk Assessment Document for CokeOvenMACT Residual Risk, December22, 2003)
Rfc
ionconcentrat
HQ =
å= )(HQHI
Se HI<1 il rischio non cancerogeno è accettabile

12. Il range di rischio c. 10-6 ÷ 10-4
fonti EPA di riferimento:
• http://www.epa.gov/region4/superfund/programs/riskassess/rml/rml.html
• http://www.epa.gov/hudson/hhra.htm
• Risk Assessment Guidance for Superfund: Volume I -Human Health Evaluation Manual (Part B, Development
of Risk-based preliminary Remediation Goals) EPA/540/R-92/003 Publication 9285.7-01 B
•

13. Valutazione delle incertezze
Incertezza nella stima delle emissioni
Incertezza nelle simulazioni modellistiche
Incertezza nella definizione dei coefficienti di
tossicità

14. Prof. Giorgio Assennato
Brindisi
Confronto tra le mappe del rischio cancerogeno totale per via inalatoria relative
all’area di Taranto e l’area di Brindisi
Taranto
Area di Taranto: concordanza tra analisi di rischio e
valutazione epidemiologica.
Riduzione delle emissioni di BaP e di benzene

15. I risultati della valutazione del rischio hanno evidenziato un livello massimo per il rischio cancerogeno inalatorio pari a
30 per milione (0,3·10-4), inferiore rispetto al riferimento EPA (1·10-4), ed un Hazard Index >1 per quanto riguarda il
rischio inalatorio non cancerogeno.
Per quanto riguarda il quadro epidemiologico, le stime di mortalità, ospedalizzazione e incidenza indicano la
permanenza di alcune criticità sanitarie, rispetto a quanto già noto sulla base di precedenti studi e segnalano, in
conclusione, la presenza di criticità in ordine alle patologie a breve latenza (cardiovascolari e respiratorie) nell’area a
rischio e nel comune di Brindisi.
Tali dati mostrano pertanto:
una concordanza tra i dati epidemiologici e il risultato della valutazione del rischio non cancerogeno inalatorio per
malattie respiratorie, legato all’effetto dell’esposizione ad H2S e ammoniaca, rilasciati delle due discariche incluse nello
studio;
una discordanza fra il risultato della valutazione del rischio cancerogeno inalatorio e i dati epidemiologici.
Si ritiene pertanto necessario applicare la procedura prevista dalla normativa, in particolare per quanto riguarda:
la diminuzione del rischio non cancerogeno inalatorio, con la gestione e il controllo delle emissioni in aria delle aziende
all’origine di tale rischio (le due discariche Formica ambiente e comunale di Autigno), con particolare riferimento alle
emissioni di H2S e ammoniaca;
l’approfondimento epidemiologico sul rischio cancerogeno per via inalatoria attraverso la realizzazione di uno studio di
coorte.
RISULTATI

16. Periodo 1991-2014
Studio di coorte
Ricostruzione retrospettivadelleemissioni e dell’impatto
prodotto dalle centrali e dal petrolchimico di Brindisi

17. Studio residenziale di coorte
Lo studio di coorte si basa sulla ricostruzione della storia anagrafica di tutti gli individui
residenti nell’area in studio. Tali individui vengono seguiti nel tempo.
Ogni individuo è stato georeferenziato in corrispondenza del proprio indirizzo di residenza.
Ad ogni individuo della coorte, sulla base dell’indirizzo di residenza, è attribuita quale
esposizione la concentrazione media annuale ivi estratta dei traccianti delle fonti di
inquinamento considerate.
Ogni individuo è seguito anche dal punto di vista degli esiti sanitari indagati:
a) record – linkage con il Registro Regionale delle Cause di Morte (2000-2013);
b) ricorso alle cure ospedaliere (2001-2013);
c) dati di incidenza tumorale (2006-2010).
L’associazione tra l’esposizione ai traccianti delle fonti inquinanti e la
mortalità/morbosità/incidenza tumorale sulla coorte è stata valutata mediante un modello di
sopravvivenza di Cox, che stima i rischi relativi dei diversi esiti mediante un’analisi di
sopravvivenza. I risultati sono al netto di fattori confondenti quali età, genere, indicatore di
stato socio economico dei residenti e la esposizione professionale.

18. Area in studio e
localizzazione degli
impianti industriali
trattati:
- Centrale ENEL;
- Centrale EDIPOWER;
- Centrale ENIPOWER;
- Polo Petrolchimico

19. FASE 1:
Identificazione
delle sorgenti
emissive e dei
relativi
traccianti
E’ stato svolta una complessa attività di ricerca ed
analisi documentale (studi di impatto ambientale,
domande di autorizzazione DPR 203/88,
documentazione AIA, rapporti di impatto d’area,
riscontri dei gestori alle richieste di ARPA ecc.) per
ricostruire gli avvicendamenti societari delle società
che hanno gestito le centrali ed il polo petrolchimico
e l’evoluzione degli impianti.

20. Avvicendamenti societari del polo petrolchimico
1961 - 2015

21. I traccianti sono composti utili a rivelare il
comportamento/percorso di alcune classi di
contaminati.
I traccianti sono stati identificati in modo:
a) da essere rappresentativi di quei processi
produttivi che hanno determinato nel tempo
un rilascio ingente di emissioni inquinanti in
atmosfera;
b) da garantire un’adeguata copertura temporale
del periodo in esame.
Sorgenti emissive Traccianti
Camini SO2, PM10
Carbonili PM10
Centrali termoelettriche
Sorgenti emissive Traccianti
Emissioni diffuse COV
Polo petrolchimico
FASE 1:
Identificazion
e delle
sorgenti
emissive e dei
relativi
traccianti

22. FASE 2:
Stima
delle
emissioni
massiche
La stima delle emissioni massiche su base annuale è avvenuta
utilizzando:
a) direttamente i dati emissivi, laddove disponibili (SME, stime,
controlli e/o autocontrolli, dichiarazioni e dati del gestore,
dati degli inventari nazionale e regionale, ecc. );
b) i dati di produzione, i quantitativi di materie prime (ad es.
combustibile stoccato a parco), i consumi combustibile da
usare come variabili proxy per la ricostruzione dei dati
emissivi mancanti.

23. Andamento delle
emissioni totali
annuali di SO2 e
PM10 prodotte
dalle tre centrali
termoelettriche
di Brindisi

24. Andamento delle
emissioni annuali di COV
prodotte dalle aziende
del Petrolchimico
1991- 2014
Classi emissive SNAP Produzione Azienda Attività
040505 1,2 Dicloroetano +
CVM
EVC Dicembre 1999
040508 PVC EVC Dicembre 1999
040501 etilene Polimeri/Versalis Ad oggi
040502 propilene Polimeri/Versalis Ad oggi
040506 polietilene a bassa ed
alta densità
Polimeri/Versalis Ad oggi
040509 polipropilene BASELL Ad oggi

25. Il sistema
modellistico
utilizzato per la
ricostruzione
retrospettiva
dell’impatto
SCHEMA DEL SISTEMA MODELLISTICO

26. Metodologia per
la ricostruzione
retrospettiva
dell’impatto
medio annuale
totale per
tracciante
• Anno meteorologico di riferimento per le simulazioni è il
2007.
• Per alcune sorgenti emissive sono state condotte più
simulazioni per tenere conto di modifiche nei parametri
strutturali e/o fluidodinamici.
• Per una determinata configurazione della sorgente emissiva
la simulazione è stata condotta considerando una
emissione di riferimento, identificata come caso base.
• L’impatto medio annuale relativo ad uno specifico anno
della stessa sorgente è stato quindi calcolato moltiplicando
l’impatto medio riferito al caso base per un fattore dato dal
rapporto tra l’emissione specifica dell’anno e l’emissione di
riferimento.
• Per un dato anno e per uno specifico inquinante l’impatto
medio totale, prodotto dal polo energetico o dal polo
petrolchimico, è stato quindi ottenuto come somma degli
impatti medi delle singole sorgenti attive.

27. Confronto tra
le
concentrazion
i modellate e
misurate per
SO2
1991-2007
RETI DI MONITORAGGIO ENEL ED EDIPOWER

28. SO2
Modello vs. Misure
EMISSIONI STIMATE EMISSIONI
MISURATE
SENSIBILITA’
ANALIZZATORI

29. 1) Per la prima volta è stata svolta sull’area di Brindisi una ricostruzione storica delle emissioni e
dell’impatto primario prodotto dalle emissioni delle centrali termoelettriche e del polo petrolchimico nel
periodo. Non esistono studi/ricostruzioni analoghi per ampiezza del periodo considerato.
2) La ricostruzione retrospettiva delle emissioni è avvenuta grazie ad una imponente ricerca ed analisi
documentale.
3) La ricostruzione dell’impatto è avvenuta con l’ausilio di un modello di dispersione tridimensionale di
tipo avanzato particolarmente adatto a ricostruire sulla scala locale gli effetti dell’inquinamento
industriale.
4) Per il tracciante SO2 è stato possibile verificare che la ricostruzione modellistica dell’impatto prodotto
dalle centrali possa considerarsi soddisfacentemente rappresentativa dello stato della QA misurato.
Attività di ARPA Puglia

30. Anno 1997
Mappa della
concentrazione media
annuale totale di SO2,
PM10 e COV
per lo studio degli
effetti a lungo termine
sulla mortalità per
causa e sulla incidenza
tumorale
CENTRALI TERMOELETTRICHE
POLO PETROLCHIMICO

31. SO2
Esposizione a lag 0
(2000-2013)
per la mortalità per cause
non tumorali e per i
ricoveri ospedalieri per
cause non tumorali

32. Risultati dello studio di coorte (1/2)
Le emissioni industriali risultano associate ad un aumento della morbosità e della mortalità
nell’area in studio.
In particolare:
a) è stata riscontrata una relazione tra i livelli espositivi del passato (stimate al 1997) a PM10
ed SO2 di origine industriale (centrali termoelettriche) e COV (petrolchimico) e mortalità per
cause specifiche (tumori, malattie cardiovascolari e respiratorie) ed incidenza di alcune forme
tumorali (polmone).
b) L’esame dei ricoveri ospedalieri in rapporto con le esposizioni ambientali stimate per ogni
anno dello studio mostra un’associazione tra inquinanti e malattie cardiovascolari, respiratorie
(centrali elettriche) e le malformazioni congenite (petrolchimico).

33. Risultati dello studio di coorte (2/2)
L’associazione tra emissioni da centrali termoelettriche e ricoveri ospedalieri per malattie
cardiovascolari e respiratorie è stata esaminata per tre periodi dello studio 2000-2004, 2005-
2009 e 2010-2013.
Al diminuire delle esposizioni ambientali (e del contrasto tra i livelli di esposizione in ogni
periodo) si è osservata una diminuzione della forza della associazione, pur rimanendo presente
una relazione statisticamente significativa per il periodo più recente tra le emissioni da centrali
elettriche e le malattie cardiovascolari e respiratorie. Dati la riduzione dei livelli di esposizione
ambientale nell’ultimo periodo, è presumibile che le persone che vivono nelle stesse aree che
hanno avuto una esposizione più alta nel passato continuino a manifestare effetti sanitari in
rapporto alle esposizioni pregresse.
I risultati dello studio suggeriscono la necessità di proseguire l’osservazione epidemiologica e
l’attuazione di tutte le misure preventive atte a tutelare la salute della popolazione, compresa
l’adozione delle migliori tecniche disponibili per il contenimento delle emissioni industriali