1Fondazione S. Maugeri I.R.C.C.S, U.O. Medicina Ambientale e Medicina Occupazionale, Pavia; Dipartimento di Medicina Preventiva, Occupazionale e di Comunità, Università degli Studi di Pavia; e-mail: [email protected]
2Policlinico San Matteo I.R.C.C.S. - Direzione Sanitaria; e-mail: [email protected]
3Fondazione S. Maugeri I.R.C.C.S, LabS-MEIA, Pavia, e-mail: [email protected]
4Sezione Fisiologia Subacquea - Ufficio Studi Comsubin - Marina Militare
Introduzione
L’identificazione dei fattori di rischio, potenzialmen-te nocivi allo stato di salupotenzialmen-te, costituisce un momento di importanza fondamentale per l’attuazione di programmi preventivi in ambito professionale. A tale riguardo, nel corso degli ultimi anni, notevole interesse è stato riposto sui fattori di rischio presenti all’interno degli ambienti confinati non industriali (ambienti indoor) (1). Diversi Autori (2, 3) hanno recentemente passato in rassegna la Letteratura scientifica inerente agli ambienti indoor evi-denziando che l’esposizione ad inquinanti ivi aerodi-spersi è causa di significativi incrementi di morbilità e mortalità. Sempre maggiore enfasi viene posta sulla va-lutazione della qualità dell’aria in ambienti indoor (4), essendo riconosciuta la correlazione con possibili danni alla salute dei soggetti che in questi ambienti vivono e lavorano (5).
Quello dei mezzi di trasporto rappresenta un gruppo eterogeneo di ambiente indoor (6) e anche in questo ca-so ca-sono stati intrapresi studi volti a considerarne all’in-terno la qualità dell’aria. I dati quantitativamente preva-lenti sono quelli relativi a mezzi di trasporto di massa come automobili (7, 8), bus (9), treni (10), metrò (11) o aerei (12). Tra i mezzi di trasporto “minori”, il cui uti-lizzo è oggi appannaggio quasi esclusivo di specifiche categorie professionali, si annoverano i sommergibili. Quali mezzi di trasporto, essi presentano caratteristiche peculiari: si spostano prevalentemente in sede subacquea e il personale di bordo vive e lavora in un’atmosfera chiusa, contaminata da una miscela complessa di agenti chimici organici e inorganici (13). Benché le informa-zioni presenti in Letteratura siano molto limitate e pre-scindendo dall’esigua numerosità dei soggetti esposti, valide motivazioni indurrebbero a valutare anche nei sommergibili la qualità dell’aria indoor e le relative im-plicazioni per lo stato di salute degli esposti. La concen-trazione degli inquinanti in questi particolari ambienti indoor risulta dall’equilibrio tra il tasso di produzione e rilascio da parte degli operatori e delle attività operative e il tasso di rimozione da parte degli appositi sistemi tec-nologici. In aggiunta, per effetto della respirazione dei membri dell’equipaggio, la concentrazione di ossigeno RIASSUNTO
Nel corso degli ultimi anni gli studi riguardanti la qualità dell’aria nell’ambiente indoor e i relativi fattori di rischio in grado di provocare effetti avversi hanno acquisito sempre maggiore importanza. In particolare, sostanze chimiche aerodisperse, note per i loro effetti sullo stato di salute degli esposti, sono state identificate e misurate all’interno dei mezzi di trasporto. A tale riguardo, le informazioni inerenti ai sommergibili risultano limitate. Il nostro lavoro ha permesso di identificare e misurare all’interno di un sommergibile della Marina Militare Italiana, in condizioni operative, alcune sostanze organiche (composti organici volatili totali, composti organici volatili contenenti il legame S-O, composti azotati, monossido di carbonio, anidride carbonica e singoli solventi organici) registrandone la concentrazione durante un periodo di 8 ore. Si è messo in evidenza che una manovra periodica di ricambio dell’aria (snorkel) può incrementare, nella sua fase iniziale, il livello delle sostanze nocive aerodisperse. Si è inoltre riscontrato che le concentrazioni degli inquinanti indoor sono rilevanti e talora raggiungono livelli di picco potenzialmente pericolosi per la salute degli operatori esposti. I nostri dati evidenziano la necessità di ulteriori approfondimenti. Parole chiave: sommergibili, esposizione dell’equipaggio, qualità dell’aria interna, inquinanti chimici.
ABSTRACT
[Indoor air quality in an italian military submarine] In recent years there has been increasing interest on studies concerning indoor air quality and focusing on risk factors for exposed subjects. Particularly, airborne chemicals, whose adverse effects are well known, have been identified and determined in means of transport as in other indoor places. As concerns chemical air concentrations in submarines, only a limited number of studies have been published. This paper reports measured concentration data for organic compounds (total volatile organic compounds, substances with a chemical bond S-O, nitrogen compounds, carbon monoxide, carbon dioxide, and different organic solvents) in the air sampled during an 8-h period in an Italian Military submarine, under routine operations. We observed that a periodical fresh-air intake operation (snorkel) might cause temporary increase of contaminants levels in indoor air. Moreover, we could find that pollutants sometimes reach notable peak concentrations being potentially able to induce adverse health effects in crewmembers. Our data highlight the need to promote further investigations. Key words: submarines, submariners exposure, indoor air quality, chemical pollutants.
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tende progressivamente a diminuire, mentre tende a ele-varsi quella di anidride carbonica. Considerato nell’otti-ca della prevenzione dei danni alla salute, potremmo as-similare i sommergibili a compartimenti completamente sigillati, dove gli operatori, cui generalmente sono ri-chiesti elevati livelli di vigilanza, vivono ed operano es-sendo esposti a agenti chimici e biologici aerodispersi 24 ore al giorno, per tutto il periodo di immersione, con possibilità di derivarne effetti avversi (14, 15).
In questo articolo vengono presentati i valori di con-centrazione di diversi agenti chimici misurati all’interno di vari locali di un sommergibile della Marina Militare Italiana, classe “Sauro”, con lo scopo di caratterizzare quali-quantitativamente l’inquinamento dell’aria indoor. Lo studio è parte di una più ampia sperimentazione fina-lizzata alla valutazione di nuovi sistemi di filtraggio e disinquinamento dell’aria da installarsi su questo tipo di battello.
Materiali e Metodi
Nel periodo di osservazione il battello ha svolto la pro-pria missione operativa agli ordini del Comandante, del tut-to indipendentemente dalle attività di monitut-toraggio, che si sono pertanto adeguate alle necessità operative (Tabella I). Non sono stati considerati eventi inusuali o episodici in gra-do di modificare la qualità dell’aria ingra-door.
to la valutazione delle concentrazioni dei composti orga-nici volatili (VOCs) in aria, con il metodo dei prelievi consecutivi di breve durata (30” con frequenza di 2.5 mi-nuti primi). La concentrazione ambientale dei VOCs è stata inoltre misurata utilizzando campionatori a diffu-sione (Radiello, Fondazione S. Maugeri, Padova) posti in zone idonee all’interno del sommergibile. Ciascun campionatore è stato esposto per un periodo di almeno otto ore. Il carbone attivo del campionatore è stato de-sorbito con 2 ml di CS2e le concentrazioni dei solventi sono state misurate iniettando il CS2 in un gascromato-grafo collegato ad uno spettrometro di massa Agilent 5973 MSD.
Sono stati registrati e seguiti nel loro andamento tem-porale i seguenti parametri: anidride carbonica (CO2), mo-nossido di carbonio (CO), composti azotati, composti or-ganici volatili contenenti il legame S-O, composti organi-ci volatili totali (VOCs) misurati utilizzando il B-K 1302 ed espressi come ppm di CH4. Successivamente è stata identificata una serie di composti organici specifici misu-rati utilizzando i campionatori a diffusione.
Inoltre, mediante l’impiego dello strumento APC Plus (Biotest Diagnostic Corporation), comprensivo di sensore a componenti ottici, pompa, batteria e circuiti elettrici di controllo, è stato possibile effettuare la determinazione del numero di particelle aerodisperse (particelle relative a quattro valori soglia di diametro: 0.3, 0.5, 1.0, 5.0 micron).
La sperimentazione è stata condotta in due tempi: 1. Analisi preliminari in sequenza dal momento della
chiusura dei portelli in ogni locale e quindi dell’isola-mento del battello dall’aria esterna, allo scopo di stabi-lire i valori di contaminazione nei diversi locali del bat-tello all’inizio del periodo di osservazione.
2. Verifica dell’andamento temporale dell’inquinamento in funzione delle varie situazioni operative del battello (immersione, snorkelling, nuova immersione, emersio-ne), prelevando ed analizzando continuativamente i campioni nella stessa postazione.
Risultati
L’immersione è avvenuta alle ore 9.15 ed è prosegui-ta, senza che il battello avesse contatti con l’esterno fino alle ore 13.45, quando è stato attivato il sistema di capta-zione di aria esterna in immersione, a quota periscopio, denominato snorkel. Lo snorkel è stato disattivato alle ore 15.45 per una nuova immersione, che è durata sino alle ore 17.00, quando è avvenuta la definitiva emersio-ne. Risulta di particolare interesse l’analisi dei dati regi-strati in continuo, a partire dalle ore 11.55 fino alle ore 17.00. Un particolare momento di contaminazione sono state infatti le fasi iniziali della manovra snorkel, in cui l’aspirazione da parte del sistema di captazione dell’aria esterna dei fumi, derivanti dall’accensione dei motori ter-mici diesel, ha provocato un marcato innalzamento del particolato, del CO ed in parte dei VOCs. Il fenomeno, che avviene regolarmente, si è esaurito nell’arco di circa 10 minuti, dopo di che è prevalso l’effetto di purificazio-ne derivante dall’immissiopurificazio-ne di aria esterna, anche se con Tabella I. Fasi operative durante il periodo di osservazione
Orario Fase operativa 8.55 Chiusura dei portelli 9.15 Immersione 9.30 Assetto
9.35 Inizio delle misure
11.55 Inizio monitoraggio continuativo in camera di lancio (basale) 13.35 Quota periscopio
13.45 Attivazione snorkel, motori termici accesi
15.45 Spegnimento motori termici, fine fase snorkel e immersione 17.00 Emersione
17.05 Apertura dei portelli 17.30 Fine delle misure
I locali oggetto dell’indagine sono stati quelli mag-giormente rappresentativi in termini di permanenza del-l’equipaggio in zone distinte (a, b, c) del sommergibile: camera di lancio zona a; camera di lancio zona b; camera di manovra zona a; camera di manovra zona b; camera di manovra zona c; mensa; locale degli ausiliari zona a; lo-cale degli ausiliari zona b; cucina; lolo-cale dei motori ter-mici; locale dei quadri elettrici zona a; locale dei quadri elettrici zona b; locale di controllo dei motori; locali di soggiorno dei sottufficiali.
La strumentazione in nostro possesso, costituita da analizzatori ad infrarossi Bruel-Kjaer 1302, ha
consenti-310 G Ital Med Lav Erg 2005; 27:3 www.gimle.fsm.it qualche limitato episodio di ricontaminazione dovuto
probabilmente all’effetto dei venti esterni combinato con la rotta tenuta dal battello.
I VOCs totali, espressi come ppm di CH4, rappresenta-no un indice di contaminazione globale da inquinanti or-ganici. Il livello di inquinamento da VOCs nell’aria indoor si attesta in media su valori assoluti non trascurabili. Infat-ti, il valore basale della contaminazione all’inizio delle mi-sure (ore 11.30) era pari a circa 400 ppm, tuttavia si è ri-scontrata una evidente tendenza all’incremento, di tipo esponenziale, tant’è che alle ore 13.00, la concentrazione superava il livello di 650 ppm. L’attivazione del sistema snorkel provocava dunque un momentaneo innalzamento dei VOCs cui seguiva la diminuzione fino a raggiungere il valore di 282 ppm, con il prevalere dell’azione di “lavag-gio” dell’aria immessa. Il tenore di CO2è aumentato co-stantemente durante il corso della sperimentazione con ve-locità costante fino ad accensione dello snorkel, raggiun-gendo valori anche elevati, intorno a 5000 ppm. Anche il tenore di CO ha mostrato la tendenza ad aumentare con il passare del tempo. Il valore basale era di circa 4 ppm, quindi è aumentato costantemente fino a 6 ppm. L’attiva-zione dello snorkel provocava una notevole ed improvvisa contaminazione raggiungendo il livello di circa 7 ppm (ef-fetto di temporanea immissione di fumi) cui seguiva la ri-duzione fino a circa 1 ppm (effetto di “lavaggio”). I com-posti solforati rappresentano una frazione importante della contaminazione da VOCs e sono probabilmente responsa-bili in misura significativa della sensazione olfattiva tipi-camente percettibile all’interno del battello in navigazione. Il valore basale della concentrazione era intorno a 210 ppm, poi è andato aumentando costantemente fino a 350 ppm, quindi si è ridotto a meno di 50 ppm per effetto del-lo snorkelling. L’andamento iniziale dei composti azotati è simile a quello mostrato dai VOCs, passando da un valore iniziale di 8 ppm a quello di circa 18 ppm. Lo snorkel ri-duceva la contaminazione sino a 0.5 ppm. Sono state inol-tre eseguite analisi chimiche più approfondite per determi-nare quali siano le molecole presenti e le concentrazioni relative delle specie chimiche identificate (Tabella II).
Discussione e Conclusioni
I dati ottenuti nel corso dell’indagine mostrano con-centrazioni di inquinanti indoor non trascurabili. L’im-piego delle differenti tecniche di misura della contami-nazione ambientale (la prima che utilizza analizzatori a infrarossi per una determinazione a carattere generale e la seconda che utilizza invece fiale di carbone attivo per analisi di singoli composti, selezionati a priori sulla ba-se del presunto maggiore interesba-se tossicologico) po-trebbe fornire una spiegazione al riscontro di una discre-panza notevole tra i valori di VOCs totali e i valori del-le sostanze identificate. Una conferma di questa ipotesi potrà derivare da valutazioni ulteriori della concentra-zione di agenti chimici mediante campionamenti attivi con idonei substrati.
L’utilizzo del sistema snorkel sembra produrre ridu-zioni consistenti degli inquinanti misurati, benché deter-mini nella sua azione iniziale un marcato peggioramento della qualità dell’aria. È peraltro evidente che tale sistema costringe il sommergibile a manovre potenzialmente peri-colose. Lo studio e la realizzazione di sistemi di abbatti-mento delle sostanze inquinanti da realizzarsi con il som-mergibile in immersione è importante sia per la sicurezza del sommergibile stesso che per la salute dell’equipaggio. Le sostanze determinate possono, infatti, raggiungere concentrazioni critiche tali da rappresentare un rischio, in particolari situazioni.
L’importanza della materia rende opportuni ulteriori approfondimenti sia in ambito epidemiologico che im-piantistico.
Ringraziamenti
Si ringraziano sentitamente la Marina Militare Italiana ed in partico-lare il Comandante del Sommergibile “Salvatore Pelosi” ed il suo Equi-paggio per l’ospitalità, la collaborazione e l’alta professionalità dimostra-ta; la Fincantieri ed il sig. Menghini della ditta Thema per aver promosso lo studio e per l’assistenza; l’A.F.D. sig. Lodi del Servizio Igiene Am-bientale del S. Matteo per la gentile collaborazione nei rilievi ambientali.
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Tabella II. Sostanze determinate e loro concentrazioni (Min-Max, ppm)
Sostanze Intervallo Sostanze Intervallo
determinate di valori determinate di valori
determinati determinati Etanolo 0.134 - 0.323 Cicloesano 0.052 - 0.098 Pentano 0.027 - 0.057 Benzene 0.014 - 0.022 Acetone 0.003 - 0.007 1,2 dicloropropano 0.012 - 0.030 Eptano 0.090 - 0.193 Toluene 0.057 - 0.093 Nonano 0.340 - 0.644 Etilbenzene 0.037 - 0.073 Decano 0.399 - 0.987 Xileni 0.161 - 0.166 Isopropanolo 0.041 - 0.062 Propilbenzene 0.027 - 0.048 Esano 0.050 - 0.083 Stirene 0.010 - 0.018 Isoottano 0.0004 - 0.0008 Cumene 0.001 - 0.025 Cloroformio 0.024 - 0.161
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Richiesta estratti:Massimo Ferrari, Fondazione S. Maugeri I.R.C.C.S., U.O. Medicina Ambientale e Occupazionale, via Ferrata 8, 27100 Pavia; Dipartimento di Medicina Preventiva, Occupazionale e di Comunità, Università degli Studi di Pavia, tel. 0382.592708, fax 0382.592090, e-mail: [email protected]
G Ital Med Lav Erg 2005; 27:3, 312-314 © PI-ME, Pavia 2005 www.gimle.fsm.it
S. Pavanello, A. Pulliero, A. Lai, A. Gaiardo, G. Mastrangelo, E. Clonfero