MONITORAGGIO DELLA MUTAGENICITÀ DEL PARTICOLATO ATMOSFERICO URBANO: RETE REGIONALE DELL EMILIA-ROMAGNA AGGIORNAMENTO ANNO 2003

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MONITORAGGIO

DELLA MUTAGENICITÀ DEL

PARTICOLATO ATMOSFERICO URBANO:

RETE REGIONALE DELL’EMILIA-ROMAGNA – AGGIORNAMENTO ANNO 2003

A cura di:

Dr.ssa Francesca Cassoni

Responsabile Eccellenza “Mutagenesi Ambientale”

Dr.ssa Clara Bocchi

Eccellenza “Mutagenesi Ambientale”

Prot. Arpa 8945 /04 30 Giugno 2004

S^EZIONEPROVINCIALE DI P^ARMA Via Spalato, 4

43100 - Parma

E-mail: [email protected] Eccellenza

“Mutagenesi Ambientale”

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Si ringrazia per la collaborazione nella redazione e per il supporto tecnico- scientifico:

Dr.ssa Anna Martino – Istituto di Genetica dell’Università degli Studi di Parma

Network Team Arpa Emilia-Romagna – PM2,5 e PM10

Dr.ssa D. Bernardi, P.ch. A. Lodigiani, P.ch. M. Bottazzi (Sezione Prov.le di Piacenza);

Dr.ssa F. Cassoni, Dr.ssa C. Bocchi, P.ch. G. Pinto, P.ch. F. Fontana (Sezione Prov.le di Parma);

Dr. V. Boraldi, Dr.ssa P. Natali (Sezione Prov.le di Modena);

Dr.ssa A. Casali (Sezione Prov.le di Bologna);

Dr.ssa E. Canossa, P.ch. M. Ascanelli

Dr.ssa M. Bacchi; Dr.ssa C. Nizzoli (Sezione Prov.le di Forlì - Cesena), Dr.ssa M. Pagnani, Dr. F. Bandini (Sezione Prov.le di Ravenna);

Dr. M. Zamagni (Sezione Prov.le di Rimini).

Collaborazioni:

Eccellenza “Microinquinanti organici”, Arpa Emilia-Romagna, Sezione Provinciale di Ravenna: Dr. Ivan Scaroni Î Analisi in gas-massa degli IPA.

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INTRODUZIONE

Siti e periodi di campionamento del particolato atmosferico ………... 1

MATERIALI E METODI ………... 2

RISULTATI

PM2,5………... 2

PM₁₀………... 16

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Pag. 1 di 23 INTRODUZIONE

Nell’anno 2003 è proseguita l’attività della rete regionale di monitoraggio della mutagenicità del particolato atmosferico (Particulate Matter - PM) in ambiente urbano, gestita da Arpa Emilia-Romagna. Il campionamento del PM è stato continuo (24 ore su 24) in tutto l’arco dell’anno con le eccezioni di Piacenza, dove non si è campionato a maggio e ottobre, Bologna, dove non si è campionato nei mesi di gennaio, marzo, agosto e Ferrara dove si è campionato solo in marzo, aprile, maggio, luglio, ottobre e novembre.

Siti e periodi di campionamento del particolato atmosferico

In tabella 1 si riportano i siti e l’inizio dell’attività delle stazioni di prelievo delle frazioni PM2,5 e PM10 della rete regionale.

Tabella 1. –

PM2,5 Città e data di

inizio monitoraggio

Sito di Campionamento Tipologia sito Campionatore N° di residenti/comune Piacenza

da settembre 2000

Via Piatti (UTMX:

554369; UTMY:

4988119)

media intensità di traffico veicolare e alta densità abitativa.

Giornaliero

(TECORA) 95594 Parma

da settembre 1998 Via Spalato 2 (UTMX:

604020; UTMY:

4961955) fino a ott.03; da nov. 03, V.le Vittoria (UTMX: 603955; UTMY:

4961930)

Via Spalato: media intensità di traffico veicolare e alta densità abitativa; Viale Vittoria:

alta intensità di traffico veicolare.

Giornaliero (TECORA)

163457

Modena

da settembre 2000 Via Cimone, quartiere Terranova (UTMX:

651585; UTMY:

4946899)

media intensità di traffico veicolare e alta densità abitativa

Sequenziale RANCON mod.

PARTISOL PLUS 2025 matricola S7N 21047

175502

Bologna

Lug ’00-Dic-’01, da Ott ‘02

Zona Malpighi (UTMX:

686884; UTMY:

4930352)

Giornaliero

(TECORA) 371217 Ferrara

Da marzo 2003 (con discontinuità)

Corso Isonzo – Viale Cavour UTMX: 705514;

UTMY:967725)

Sequenziale

(TECORA) 130992 Forli’

da novembre 2000 (con discontinuità)

V.le Salinatore 20 (UTMX: 742413; UTMY:

4900964)

elevata intensità di

traffico veicolare Giornaliero

(TECORA) 108335 Cesena

da novembre 2000 (con discontinuità)

Via Rio Marano 38 (UTMX: 761743; UTMY:

4891726)

elevata intensità di traffico veicolare

Giornaliero

(TECORA) 90948 Rimini

da agosto 2000 Via Abete (UTMX:

304490; UTMY:

4880230)

Giornaliero

(TECORA) 128656

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Pag. 2 di 23 PM10

Città e data di inizio monitoraggio

Sito di Campionamento Tipologia sito Campionatore N° di abitanti/comune

Parma

da settembre 1998

Come per PM2,5 Come per PM2,5 Giornaliero

(TECORA) 163457

Ravenna

da settembre 2000

Rocca Brancaleone (UTMX: 755267;

UTMY: 923909)

Parco cittadino In continuo Enviromental mod.

MP101M 134631

MATERIALI E METODI

I campioni di particolato atmosferico sono stati prelevati ed estratti presso i singoli nodi della rete regionale, mentre i test di mutagenesi e l’elaborazione dei dati sono stati eseguiti dall’Eccellenza “Mutagenesi ambientale” (Sezione Provinciale di Parma) secondo le modalità precedentemente descritte (vedi Report relativo all’attività della rete nel periodo 1997-2001). Gli estratti dei campioni mensili di particolato atmosferico sono stati sottoposti a test di Ames utilizzando i ceppi TA98 e TA100 di Salmonella typhimurium in presenza e in assenza di attivazione metabolica esogena (S9). Per una migliore valutazione dell’andamento nel tempo della mutagenicità del particolato atmosferico nei grafici vengono riportati anche i dati relativi al 2002.

Sugli stessi estratti di particolato (PM10 e PM2,5) è stata rilevata la concentrazione di Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA), secondo le modalità precedentemente descritte (vedi Report relativo all’attività della rete nel periodo 1997-2001), presso la Sezione Provinciale di Ravenna, nell’ambito delle attività dell’Eccellenza “Microinquinanti organici”.

Gli IPA rilevati sono: naftalene, acenaftilene, acenaftene, fluorene, fenantrene, antracene, fluorantene, pirene, benzo(a)antracene, crisene, benzo(b)fluorantene, benzo(k)fluorantene, benzo(e)pirene, benzo(a)pirene, indeno(1,2,3-cd)pirene, dibenzo(a,h)antracene, benzo(ghi)perilene; dibenzo(a,e)pirene, dibenzo(a,i)pirene, dibenzo(a,h)pirene.

RISULTATI

PM2,5

I test eseguiti hanno evidenziato, come negli anni precedenti, una presenza costante di sostanze mutagene con valori più elevati nei periodi autunno-invernali e minimi nei periodi più caldi (Tab.2, oppure visitare il sito web: www.arpa.emr.it/Parma/mutarete/Nome della

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Pag. 3 di 23 città di interesse, oppure cliccare su: http://www.arpa.emr.it/Parma/spec_mutarete.htm e quindi scegliere la città di interesse nella pagina web visualizzata).

Il Fattore di Genotossicità relativo ai mesi autunnali (da ottobre a dicembre) ed invernali (da gennaio a marzo) risulta, in generale, più basso o comparabile nel 2003 rispetto al 2002 con le eccezioni di Rimini e di Modena, per quanto riguarda l’inverno 2003, come mostrato in Tabella 2.

Tabella 2 – Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano, Arpa Emilia-Romagna.

Mutagenicità del particolato atmosferico urbano (PM2,5) rilevata come Fattore di Genotossicità su tutti i test in Salmonella typhimurium.

Range FG Giudizio 0,0 - 1,4 negativo 1,5 - 2,9 debolmente

positivo 3,0 - 14,9 positivo

> 15 fortemente positivo

Piacenza Parma Modena Bologna Ferrara Forlì Cesena Rimini

Gen 02 43,6 47 14,4 nd nd 89,4 32,8 8,1

Feb02 35,8 32,8 15,2 nd nd 30,8 23,4 2,2

Mar02 15,9 22,2 5,2 nd nd 14,9 14,3 2,1

Apr02 3,4 5,9 0,6 nd nd 13,1 4,9 0,6

Mag 02 1,6 0,7 0,8 nd nd 4,8 3,1 0,6

Giu 02 0,6 0,6 1,8 nd nd 1,5 0,7 0,6

Lug 02 0,8 0,3 1,2 nd nd 1,3 1,4 0,5

Ago 02 0,5 1,6 0,9 nd nd nd nd 0,5

Set02 0,3 0,6 0,1 nd nd nd nd 0,0

Ott02 8,6 2,5 22,8 12,1 nd nd nd 8,9

Nov02 25,4 8,9 33,5 17,2 nd 19,9 5,3 1,6

Dic02 12,4 19,6 21,7 16,6 nd 24,2 12,3 9,7

Gen03 35,5 21,7 16,8 nd nd 27,4 23,5 7,1

Feb03 25,9 24,7 41,9 16,4 nd 27,1 17,2 25,7

Mar03 12,3 6,2 33,1 nd 18 14,6 17,9 10,3

Apr03 4,8 3,5 4,6 2,2 1,4 4,5 2,4 1,7

Mag03 nd 0,3 1,4 2,1 1,4 0,5 3,1 0,4

Giu03 5,2 1,5 0,6 0,3 nd 0,6 0,7 0,4

Lug03 1,7 0,7 0,5 0,4 0,5 1,8 1,8 0,3

Ago03 0,3 0,5 0,4 nd 0,4 1,7 1,9 0,8

Set03 0,2 2,4 0,3 3,5 nd 0,2 3,2 1,6

Ott03 nd 3,5 4,0 6,7 8,1 2,9 3,6 3,3

Nov03 18,3 6,8 19,5 20,7 13,2 18,6 19,2 34,0

Dic03 28,7 6,4 9,0 6,1 nd 34,5 28 46,9

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Pag. 4 di 23 In Figura 1 si riportano le medie stagionali dei revertenti per Nm³ di aria, indotti con i quattro test utilizzati, nei nodi della rete; sono riportati solo i periodi invernale ed autunnale in quanto ritenuti più significativi per quanto riguarda la mutagenicità del particolato atmosferico.

Figura 1. - Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano, Arpa Emilia-Romagna.

Mutagenicità del particolato atmosferico urbano (PM2,5) rilevata come numero medio (medie stagionali) di revertenti/Nm³ di aria, rilevata nelle stagioni e nei siti indicati.

0 10 20 30 40 50 60 70 80

revertenti/Nm3

PC PR MO BO FO Ces. RN PC PR MO BO FO Ces. RN FE

PM2,5 Autunno (ott-dic)

TA98 TA98+ TA100 TA100+

2002 2003

0 10 20 30 40 50 60 70 80

revertenti/Nm3

PC PR MO BO FO Ces. RN PC PR MO BO FO Ces. RN

PM2,5 Inverno (gen-mar)

TA98 TA98+ TA100 TA100+

2002 2003

n.d.

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Pag. 5 di 23 Nei periodi indicati (anni 2002 e 2003) in tutti i nodi della rete (Fig.1), a parte Modena e Rimini, si riscontra una maggiore sensibilità nei test condotti in assenza di attivazione metabolica esogena, evidenziando, in tutto l’arco di tempo monitorato, una prevalenza di sostanze ad azione mutagena diretta. Nelle città di Rimini e Modena si è assistito, invece, ad una variazione nelle concentrazioni relative di sostanze mutagene associate alle polveri, in quanto fino al 2002 i valori di revertenti/Nm³ erano pressoché comparabili in entrambe le condizioni sperimentali, mentre dal 2003 (dall’autunno ’02 per Modena) si riscontra una maggiore sensibilità nei test condotti in assenza di attivazione metabolica esogena.

Dal punto di vista quantitativo si è assistito ovunque ad una graduale, seppure lieve, diminuzione del potere mutageno del particolato, fatta eccezione per Modena e Rimini.

Infatti a Rimini il numero di revertenti/Nm³di aria dal 2002 al 2003 è aumentato fino a quattro volte il valore iniziale, mentre a Modena vi è stato un picco nel numero di revertenti/Nm³ nell’autunno – inverno 2002-2003 seguito da valori più bassi (anche rispetto all’anno precedente) nell’autunno ‘03.

Per una migliore caratterizzazione della mutagenicità, in ogni nodo della rete, sono state registrate le concentrazioni (medie mensili) di NO2 e CO (Fig.2). Per i dati relativi agli anni precedenti, consultare il Report 1997-2001.

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Pag. 6 di 23 Figura 2. - Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano (frazione PM_2,5), Arpa Emilia-Romagna. Evoluzione temporale delle concentrazioni (medie mensili) di NO₂ e di CO nei nodi della rete regionale (dati forniti dalla rete regionale di monitoraggio della qualità dell’aria – Arpa Emilia Romagna).

NO2

0 20 40 60 80 100 120

gen-02 feb-02 mar-02 apr-02 mag-02 giu-02 lug-02 ago-02 set-02 ott-02 nov-02 dic-02 gen-03 feb-03 mar-03 apr-03 mag-03 giu-03 lug-03 ago-03 set-03 ott-03 nov-03 dic-03

µg/m3

Piacenza Parma Modena Bologna Rimini Ravenna Forlì Cesena Ferrara

CO

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

mg/m3

Piacenza Parma Modena Bologna Rimini Ravenna Forlì Cesena Ferrara

Confrontando le concentrazioni di NO2 e di CO con i revertenti/Nm³ sono stati ottenuti i coefficienti r di correlazione mostrati in Tabella 4. I dati evidenziano per le città di Parma, Piacenza, Forlì e Cesena, una buona correlazione (soprattutto per quanto riguarda il CO).

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Pag. 7 di 23 Infatti questi gas, pur non essendo una causa diretta della mutagenicità del particolato, sono, in generale, dei buoni indicatori di inquinamento antropico e per questo motivo in alcuni casi possono essere considerati buoni descrittori dell’andamento della mutagenicità del particolato atmosferico per un determinato sito. Una buona correlazione si osserva per Ferrara, ma questa potrebbe essere enfatizzata dai pochi dati a disposizione.

Tabella 4. – Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano (frazione PM2,5), Arpa Emilia-Romagna.

Coefficienti r ottenuti dalle correlazioni fra rev/Nm³ (PM2,5 e PM10) e concentrazione di CO e NO2

da gennaio 2002 a dicembre 2003 nelle città indicate.

PM2,5

rev/Nm³

NO2

(µg/Nm³)

CO (mg/Nm³)

TA 98 0,7 0,8

TA 98 + 0,7 0,8

TA 100 0,7 0,8

Parma

TA100+ 0,7 0,8

TA 98 0,9 0,9

TA 98 + 0,8 0,9

TA 100 0,8 0,8

Piacenza* TA100+ 0,7 0,8

TA 98 0,6 0,4

TA 98 + 0,6 0,5

TA 100 0,5 0,3

Modena TA100+ 0,6 0,4

TA 98 0,6 0,4

TA 98 + 0,5 0,4

TA 100 0,6 0,5

Bologna (ott02- dic03)

TA100+ 0,5 0,5

TA 98 0,1 0,2

TA 98 + 0,1 0,2

TA 100 0,2 0,2

Rimini

TA100+ 0,4 0,5

PM10

rev/Nm³

NO2

(µg/Nm³)

CO (mg/Nm³)

TA 98 0,8 0,9

TA 98 + 0,8 0,9

TA 100 0,8 0,8

Parma

TA100+ 0,8 0,9

TA 98 0,7 0,7

TA 98 + 0,7 0,6

TA 100 0,7 0,7

Ravenna TA100+ 0,7 0,6

*: mancano i dati relativi ai mesi di maggio e ottobre 2003

**: mancano i dati relativi ai mesi di agosto, settembre e ottobre 2002

TA 98 1,0 0,9

TA 98 + 1,0 0,9

TA 100 0,9 0,8

Ferrara (mar03- dec03)

TA100+ 0,7 0,8

TA 98 0,8 0,9

TA 98 + 0,8 0,8

TA 100 0,7 0,8

Forlì**

TA100+ 0,7 0,8

TA 98 0,7 0,9

TA 98 + 0,6 0,9

TA 100 0,7 0,9

Cesena** TA100+ 0,6 0,9

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Pag. 8 di 23 La mutagenicità del PM (sommatoria dei revertenti/Nm³) e la concentrazione delle polveri (medie mensili) (Tab.5, Fig.3,4), mostrano, in generale, un simile andamento, anche se la correlazione tra questi parametri non è sempre evidente (Tab.6). Infatti a concentrazioni simili di polveri possono corrispondere valori piuttosto differenti di mutagenicità (Fig.4), questo evidenzia l’esistenza di molteplici fattori che determinano la mutagenicità del particolato atmosferico urbano.

Tabella 5. – Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano (frazione PM_2,5), Arpa Emilia-Romagna.

Concentrazioni (medie mensili)di particolato atmosferico (PM_2,5) (µg/Nm³).

Gen02 71,64 67,11 48,73 nd nd 70,91 57,42 nd

Feb02 58,78 39,63 44,37 nd nd 37,09 43,79 nd

Mar02 33,24 56,31 36,71 nd nd 33,29 59,12 nd

Apr02 30,09 48,84 23,85 nd nd 34,04 25,01 nd

Mag02 22,86 24,80 19,27 nd nd 26,26 20,86 nd

Giu02 39,26 32,19 25,91 nd nd 29,93 25,49 nd

Lug02 19,31 20,00 22,59 nd nd 35,59 21,18 11,79

Ago02 24,83 33,61 14,41 nd nd nd nd 11,58

Set02 20,00 33,38 26,06 nd nd nd nd 10,66

Ott02 41,94 60,38 53,05 35,59 nd nd nd 35,73

Nov02 51,23 50,63 49,39 33,84 nd 23,42 19,36 19,35

Dic02 25,07 45,75 34,97 32,65 nd 23,46 32,32 25,85

Gen 03 69,16 59,06 48,44 nd nd 54,97 52,57 36,61

Feb03 49,23 54,26 46,88 49,29 nd 70,93 31,67 38,14

Mar03 39,69 58,86 39,52 nd 40,72 55,97 41,35 37,62

Apr03 19,80 37,06 38,88 24,05 18,79 27,44 32,98 20,75

Mag 03 nd 32,06 20,82 12,82 15,84 18,68 14,48 16,64

Giu 03 14,73 25,59 22,02 11,84 nd 42,66 26,02 21,05

Lug 03 27,49 16,41 16,99 20,71 11,28 16,78 29,24 14,44

Ago 03 19,02 17,17 18,67 17,98 14,11 18,61 62,45 19,65

Set03 17,60 22,84 22,73 27,45 nd 23,08 42,81 17,51

Ott03 nd 24,68 27,20 19,80 12,35 24,64 26,35 16,95

Nov03 34,60 26,64 37,93 42,10 14,03 30,45 63,66 35,13

Dic03 31,81 36,99 41,60 32,67 nd 40,30 35,29 33,19

Tabella 6. –

Confronto fra concentrazione (µg/Nm³) di polveri (PM_2,5) e numero di revertenti/Nm³ totali.

gen-02/dic-03

Città R²

Piacenza 0,8 Parma 0,5 Modena 0,5

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Pag. 9 di 23 Figura 3. – Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano (frazione PM_2,5), Arpa Emilia-Romagna.

Concentrazioni (medie mensili)di particolato atmosferico (PM_2,5) (µg/Nm³).

PM2,5

0 10 20 30 40 50 60 70 80

µg/Nm3

Piacenza Parma Modena Bologna Forlì Cesena Rimini Ferrara

Figura 4. – Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano (frazione PM_2,5), Arpa Emilia-Romagna.

Andamenti comparati della mutagenicità del particolato atmosferico urbano, frazione PM_2,5, espressa come sommatoria dei revertenti/Nm³ indotti da estratti di campioni mensili e della concentrazione (medie mensili) delle polveri (µg/Nm³), nelle città e nei periodi indicati.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

revertenti/Nm3

0 10 20 30 40 50 60 70 80

peso polveri (µg/Nm3 )

PC rev/Nm3 PR rev/Nm3 MO rev/Nm3

PC PM2,5 (ug/Nm3) PR PM2,5 (mg/Nm3) MO PM2,5 (ug/Nm3)

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Pag. 10 di 23 Con la collaborazione dell’Eccellenza “Microinquinanti organici” (Arpa Emilia-Romagna, Sezione Provinciale di Ravenna), a partire dal 2003, negli stessi estratti della frazione PM2,5

del particolato atmosferico urbano, campionato in tutti i nodi della rete regionale, da sottoporre a test di mutagenesi, è stata determinata la concentrazione dei seguenti IPA mutageni: fluorantene, pirene, benzo(a)antracene, crisene, benzo(b)fluorantene, benzo(k)fluorantene, benzo(e)pirene, benzo(a)pirene, indeno(1,2,3-cd)pirene, dibenzo(a,h)antracene, benzo(ghi)perilene, dibenzo(a,h)antracene, dibenzo(a,e)pirene, dibenzo(a,i)pirene, dibenzo(a,h)pirene.

Nei grafici (Fig.5,6) si riportano le medie stagionali delle concentrazioni dei singoli IPA rilevati nei periodi invernali ed autunnali.

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Pag. 11 di 23 Figura: 5 - Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano (frazione PM_2,5), Arpa Emilia-Romagna.

Stazioni di rilevamento: Piacenza, Parma, Modena, Bologna, Ferrara, Forlì, Cesena e Rimini.

Concentrazioni medie stagionali, espresse come ng/Nm³ di aria, degli IPA indicati, rilevate nei periodi riportati, negli stessi estratti di particolato atmosferico sottoposti a test di mutagenesi.

Inverno (gen - mar) 2003

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

fluorantene pirene

benzo a antra

cene crisene

benzo

b fluorantene benzo

k fuorant ene

benzo e pirene

benzo a pirene

indeno (1,2,3,c,d,) p irene

dibenzo a,h an

tracene

benzo g ,h,i perilene

dibenzo (a,l) pirene

direnzo (a ,e) pirene

dibenzo (a,i) pirene

dibenzo (a,h) pi

rene

ng/Nm3

Parma Modena Bologna Forlì Cesena Rimini

Autunno (ott - dic) 2003

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

fluora nte

ne pirene

benzo a antracen

e crisene

benzo b fluora

ntene

benzo k fuor

antene

benzo e pirene

benzo a pirene

inde

no (1,2,3,c,d,) pire ne

dibenzo a,h ant

racene

benzo g, h,i perilene

dibenzo (a,l) pi rene

direnzo (a,e) piren e

dibenzo (a,i) pi rene

dibenzo (a,h) piren e

ng/Nm3

Da notare come le concentrazioni degli IPA monitorati seguano lo stesso andamento in tutti i nodi della rete, evidenziando come il “tipo” di inquinamento sia il medesimo in tutta la regione; si nota inoltre che, anche se a livelli diversi a seconda del sito, vi sia una costante prevalenza di benzo(b)fluorantene, di indeno(1,2,3-cd)pirene e di benzo(ghi)perilene, rispetto agli altri IPA monitorati, questo soprattutto nel periodo autunnale.

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Pag. 12 di 23 Figura: 6 - Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano (frazione PM_2,5), Arpa Emilia-Romagna.

Concentrazioni medie stagionali, espresse come ng/mg di polveri, degli IPA indicati, rilevate nei periodi riportati, negli stessi estratti di particolato atmosferico sottoposti a test di mutagenesi.

Inverno (gen - mar) 2003

0 20 40 60 80 100

fluor antene

piren e

benz o a an

trac ene

crisene

benz o b fluor

antene

benz o k fuor

ant ene

benz o e

pirene benz

o a pirene

inden

o (1,2,3,c,d,) pirene diben

zo a,h ant rac

ene

benz o g,h

,i per ilene

dibenz o (a,l) pi

rene

direnzo (a,e) pi rene

dibenz o (a,i) pi

rene

diben zo (a,

h) pirene

ng/mg

Parma Modena Bologna Forlì Cesena Rimini

Autunno (ott - dic) 2003

0 20 40 60 80 100

fluora ntene

pirene

benzo a antracene

crisene

benzo b fluora ntene

benzo k fuor

anten e

benzo e piren

e

benzo a piren

e

indeno (1, 2,3,c,d,) pi

ren e

dibenzo a,h an tracen

e

benzo g,h,i perile ne

dibenzo (a,l) piren e

direnzo (a,e) pire ne

dibenzo (a,i) piren e

dibenzo (a,h) pire ne

ng/mg

In letteratura (EPA, 1998) il benzo(ghi)perilene è ritenuto un marcatore delle emissioni dei motori a benzina e diesel, mentre il benzo(b)fluorantene delle emissioni diesel, la presenza costante di questi IPA nelle città della nostra regione sottolinea, quindi, il contributo del traffico veicolare all’inquinamento.

Per verificare il contributo degli IPA nel determinare la mutagenicità del PM sono state costruite delle rette di regressione col numero di revertenti/Νm³, rilevati con i quattro singoli

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Pag. 13 di 23 test, e le concentrazioni di IPA mutageni (ng/Νm ), i coefficienti di determinazione R (Tab.7) sono risultati piuttosto differenti da un sito di campionamento all’altro. Una buona regressione, tra IPA e numero di revertenti indotti, è stata riscontrata per Forlì e per Rimini, ma, in quest’ultimo caso, solo nei test condotti sul ceppo TA98 in assenza di attivazione metabolica.

Tabella: 7 – Confronto fra concentrazioni (ng/µg) di IPA totali (riportati nel testo) e numero di revertenti/µg rilevati nel periodo gennaio 2003 – dicembre 2003.

Coefficienti di determinazione - R²

PR MO* FO Cesena RN

TA 98 0,7 0,4 0,8 0,4 0,9

TA 98 + 0,5 0,5 0,8 0,5 0,3

TA 100 0,6 0,3 0,7 0,3 0,5

TA100+ 0,5 0,4 0,7 0,4 0,6

Revertenti totali 0,6 0,4 0,8 0,5 0,4 (TA98+)+(TA100+) 0,5 0,4 0,8 0,5 0,5

*: MO, mancano i dati del mese di ottobre

Per una migliore comprensione dei dati sono state confrontate le concentrazioni di IPA (ng/µg di polveri - medie mensili e stagionali), il numero dei revertenti/µg rilevati con i test condotti in presenza di attivazione metabolica esogena (più sensibili all’azione degli IPA) e il numero totale dei revertenti (Fig.7 e 8).

Dall’analisi statistica (ANOVA e test di Dunnet) eseguita sui dati di Figura 8 si evidenzia che nell’inverno 2003 Modena presenta livelli di mutagenicità e concentrazioni di IPA comparabili a Rimini, mentre, Modena per quanto riguarda la mutagenicità e Rimini per gli IPA, presentano valori statisticamente più elevati (p<0.05) rispetto agli altri nodi.

Nell’autunno ’03 la situazione cambia rispetto al periodo precedente, infatti, per quel che riguarda la mutagenicità, le uniche differenze si riscontrano proprio fra Rimini e Modena (cfr. commento a Figura 1) dove il numero di rev/µg si è notevolmente abbassato; mentre la concentrazione di IPA risulta maggiore a Forlì rispetto a Parma, Modena e Cesena.

Questa variabilità suggerisce che gli IPA non siano le sole molecole responsabili della mutagenicità del particolato atmosferico, ma che un forte contributo sia dato anche da sostanze ad azione mutagena diretta. Infatti la correlazione è indipendente dal tipo di test utilizzato e si rileva non solo nei test più sensibili alla presenza di promutageni (quali sono gli IPA), ma anche nei test condotti in assenza di attivazione metabolica.

Ciò è in accordo con quanto già riscontrato in precedenza per il PM2,5 e PM10 di Parma e per il PM10 di Ravenna.

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Pag. 14 di 23 Figura: 7 - Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano (frazione PM_2,5), Arpa Emilia-Romagna

Comparazione dei livelli medi mensili degli IPA mutageni riportati nel testo e di attività genotossica determinata con tutti i test di mutagenesi impiegati (TOT) e con i test sui ceppi TA98 e TA100 con attivazione metabolica (+S9), nei periodi indicati

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Parma Modena Forlì Cesena Rimini Parma Modena Bologna Forlì Cesena Rimini Parma Modena Forlì Cesena Rimini

Ipa mutageni (ng/µg polvere) TOT (rev/µg polvere)

TA100+S9 e TA98+S9 (rev/µg polvere)

gennaio '03 febbraio '03 marzo '03

5,8

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Parma Bologna Ferrara Forlì Cesena Rimini Piacenza Parma Modena Bologna Ferrara Forlì Cesena Rimini Piacenza Parma Modena Bologna Forlì Cesena Rimini

Ipa mutageni (ng/µg polvere) TOT (rev/µg polvere)

TA100+S9 e TA98+S9 (rev/µg polvere)

ottobre '03 novembre '03 dicembre '03

4,8

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Pag. 15 di 23 Figura: 8 - Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano (frazione PM_2,5), Arpa Emilia-Romagna

Comparazione dei livelli medi stagionali degli IPA mutageni riportati nel testo e di attività genotossica determinata con tutti i test di mutagenesi impiegati (TOT) e con i test sui ceppi TA98 e TA100 con attivazione metabolica (+S9), nei luoghi e periodi indicati

inverno 03 media

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0

Parma Modena Forlì Cesena Rimini

0,0 0,2 0,4 0,6

(TA98+S9)+(TA100+S9)/ug rev tot/ug IPA tot (ng/ug)

autunno 03 media

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0

Piacenza Parma Bologna Modena Ferrara Forlì Cesena Rimini 0,0 0,2 0,4 0,6

(TA98+S9)+(TA100+S9)/ug rev tot/ug IPA tot (ng/ug)

(19)

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Pag. 16 di 23 PM10

A Parma e a Ravenna viene monitorata la mutagenicità della frazione PM10 del particolato atmosferico urbano. A Parma il sito di campionamento (Tab.1), è lo stesso del PM2,5 e fino ad ottobre 2003 era in una zona a media intensità di traffico veicolare (via Spalato n°2), mentre da novembre è stato trasferito in una zona caratterizzata da una maggiore intensità di traffico veicolare (viale Vittoria), sempre in prossimità della sede dell’Arpa; a Ravenna, invece, la stazione di campionamento è situata in un parco cittadino.

Confrontando sia i Fattori di Genotossicità mensili (Tab.8) sia le medie stagionali del numero dei revertenti/Nm³ di aria rilevati nelle due città (Fig.9) si possono osservare valori più elevati (t di Student, p<0.05) a Ravenna rispetto a Parma, senza particolari differenze di carattere qualitativo. In entrambe le città si è riscontrata una leggera diminuzione del numero dei revertenti per Nm³ di aria nel 2003 rispetto al 2002, più evidente per Ravenna.

Tabella 8. –Mutagenicità del particolato atmosferico urbano (PM10) rilevata come Fattore di Genotossicità su tutti i test in Salmonella typhimurium.

Range FG Giudizio 0,0 - 1,4 negativo 1,5 - 2,9 debolmente

positivo 3,0 - 14,9 positivo

> 15 fortemente positivo

Parma Ravenna

Gen 02 45,9 109,5 Feb 02 23,9 45,9 Mar 02 22 40,5 Apr 02 6,4 5,8 Mag 02 1,8 2,9 Giu 02 0,6 3,9 Lug 02 0,7 3,4 Ago 02 1,6 2,9 Set 02 0,8 2,3 Ott 02 11,1 50,5 Nov 02 10,9 53,9 Dic 02 17,8 37

Parma Ravenna

Gen 03 26,1 87,3 Feb 03 34,5 41,3 Mar 03 10,6 59,5 Apr 03 4,2 10,8 Mag 03 0,4 1,8

Giu 03 0,7 1,2 Lug 03 0,9 2,0 Ago 03 0,6 1,9 Set 03 2,5 4,2 Ott 03 8,4 19,2 Nov 03 10,4 14,5 Dic 03 30,5 23,7

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Pag. 17 di 23 Figura 9. - Rete Regionale di Monitoraggio della Genotossicità del particolato atmosferico urbano, Arpa Emilia-Romagna

Stazioni di rilevamento: Parma, Via Spalato; Ravenna, Nuova Rocca Brancaleone.

Mutagenicità del particolato atmosferico urbano (PM₁₀) rilevata come numero medio (medie stagionali)di revertenti/Nm³ di aria, rilevata a Parma e a Ravenna nelle stagioni indicate.

0 20 40 60 80 100

revertenti/Nm3

PR RA PR RA

PM10 Autunno (ott-dic)

TA98 TA98+ TA100 TA100+

2003 2002

0 20 40 60 80 100

revertenti/Nm3

PR RA PR RA

PM10 Inverno (gen-mar)

TA98 TA98+ TA100 TA100+

2003 2002

Anche se si riscontra una discreta correlazione tra concentrazione (µg/Nm³) di polveri (PM10) e numero di revertenti/Nm³ totali per ciascuna città (Tab.9), il differente livello di mutagenicità del particolato atmosferico non sembra essere imputabile a differenze nella concentrazione di PM10, infatti, in alcuni mesi, la concentrazione di polveri risulta più alta a Parma, anche se il numero di revertenti per Nm³ di aria è più alto a Ravenna (Fig. 10,11).

Occorre comunque tenere in considerazione il fatto che la determinazione del peso delle polveri non viene effettuata con lo stesso metodo (vedi Report 1997-2001).

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Pag. 18 di 23 Figura 10. – Concentrazioni (medie mensili)di particolato atmosferico (PM10) (µg/Nm³).

PM10

0 20 40 60 80 100 120

µg/Nm3

Parma Ravenna

Figura 11. – Andamenti comparati della mutagenicità del particolato atmosferico urbano, frazione PM10, espressa come sommatoria dei revertenti/Nm³ indotti da estratti di campioni mensili e della concentrazione (medie mensili) delle polveri (µg/Nm³), nelle città e nei periodi indicati.

0 100 200 300 400 500 600 700 800

revertenti/Nm3

0 20 40 60 80 100 120

peso polveri (µg/Nm3 )

PR rev/Nm3 RA rev/Nm3 PR PM10 (ug/Nm3) RA PM10 (ug/Nm3)

Tabella 9. – Confronto fra concentrazione (µg/Nm³) di polveri (PM₁₀) e numero di revertenti/Nm³ totali.

gen-02/dic-03

Città R²

Parma 0,6 Ravenna 0,6

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Pag. 19 di 23 Negli stessi estratti di particolato campionato a Parma e a Ravenna, da sottoporre a test di mutagenesi, sono state determinate le concentrazioni di IPA; nei grafici (Fig.12,13) si riportano le concentrazioni dei seguenti IPA mutageni: fluorantene, pirene, benzo(a)antracene, crisene, benzo(b)fluorantene, benzo(k)fluorantene, benzo(e)pirene, benzo(a)pirene, indeno(1,2,3-cd)pirene, dibenzo(a,h)antracene, benzo(ghi)terilene, dibenzo(a,h)antracene, dibenzo(a,e)pirene, dibenzo(a,i)pirene, dibenzo(a,h)pirene. Questi grafici evidenziano che gli IPA sono presenti in concentrazione maggiore negli estratti di PM10 campionato a Ravenna, soprattutto se si considera la concentrazione di IPA per milligrammo di polveri nel periodo invernale 2002 in cui spiccano il benzo(b)fluorantene e il benzo(e)pirene e in quello autunnale 2003 in cui il benzo(b)fluorantene e l’indeno(1,2,3,c,d)pirene sono presenti in concentrazione almeno doppia rispetto a Parma.

Dalle rette di regressione, ottenute mettendo in relazione il numero di revertenti/µg rilevati con i singoli test con le concentrazioni di IPA mutageni (ng/µg) presenti nei medesimi estratti, sono stati ottenuti i coefficienti di determinazione R² (Tab.10). Il valore piuttosto basso degli R², che non supera il valore di 0,6, in entrambi i siti di campionamento porta ad ipotizzare che gli IPA non siano le sole molecole responsabili della mutagenicità del particolato atmosferico, ma che un forte contributo sia dato alla mutagenicità del particolato, anche da sostanze ad azione mutagena diretta (Fig.14).

Tabella 10. – Confronto fra concentrazioni (ng/µg) di IPA totali (riportati nel testo) e numero di revertenti/µg rilevati nel periodo gennaio 2002 – dicembre 2003.

R² TA 98 0,4 TA 98 + 0,5 TA 100 0,5

TA100+ 0,6 Revertenti totali 0,5

Parma

(TA98+)+(TA100+) 0,5 TA 98 0,4 TA 98 + 0,5 TA 100 0,4

TA100+ 0,4 Revertenti totali 0,5

Ravenna

(TA98+)+(TA100+) 0,5