Il portale dell'epidemiologia per la sanità pubblica

a cura dell'Istituto superiore di sanità

Giugno 2019

Inquinamento atmosferico nella città di Palermo ed effetti a breve termine sulla salute umana: analisi case-crossover su accessi al pronto soccorso per patologia respiratoria acuta (2012-17)

Daniele Domenico Raia e Fabio Tramuto

Dipartimento Promozione della Salute Materno-Infantile, Medicina Interna e Specialistica "G. D’Alessandro", Università degli Studi di Palermo

 

 

SUMMARY (Urban air pollution in Palermo (Italy) and short-term effects on human health: case-crossover analysis of emergency department admissions for acute respiratory disease in the period 2012-17) - Air pollution is responsible for both short and long term effects on human health. Among the short-term effects, the onset of acute respiratory diseases or the exacerbation of chronic respiratory diseases have been explained by the irritating action of pollutants on the airways. We used a conditional logistic regression analysis for paired data to investigate the relationship between the concentrations of particulate matter, carbon monoxide and benzene in the urban area of Palermo and the emergency room admissions for acute respiratory disease in the period between 2012-17, through a case-crossover study design. The analysis showed an increase in Emergency Department admissions associated to the increase in the concentration of particulate matter (OR = 1.019; IC 95%: 1.010-1.029), benzene (OR = 1.033; IC 95%: 1.003-1.064) and carbon monoxide CO (OR = 1.250; IC 95%: 1.010-1.547 in the hot season). Air pollution is confirmed to be one of the major health problems for those living in large urban areas. The case-crossover design, applied to population ecology studies, represents a suitable strategy for investigating the effects of air pollution on human health, in the event that it is not possible to detect individual exposure.

Key words: air pollution; case-crossover; short-term respiratory disease

danieledomenico.raia@unipa.it

 

 

Introduzione

 

L’inquinamento atmosferico rappresenta una delle principali cause ambientali di morbosità e mortalità prematura al mondo (1). Le fonti principali di emissioni inquinanti da attività antropiche sono rappresentate dal traffico veicolare (autovetture e aerei), dagli impianti di riscaldamento domestici, dagli stabilimenti industriali e minerari e dalle centrali elettriche a carbone (2).

 

Gli inquinanti sospesi in atmosfera si presentano allo stato gassoso (quali gli ossidi di zolfo SOX e di azoto NOX, l’ozono O3, il monossido di carbonio CO e, per la sua elevata volatilità alle condizioni standard di temperatura e pressione, il benzene C6H6), o solido (materiale particolato, particulate matter, PM). Il PM sospeso nell’aria è costituito da una miscela di particelle solide e liquide sulla cui superficie sono adsorbiti microinquinanti quali carbonio, nitrati, solfati, composti organici, frammenti di suolo e metalli (piombo, nichel). La classe dimensionale del PM10 comprende particelle con diametro aerodinamico < 10 μm inalabili, per la capacità di penetrare nelle vie respiratorie e di determinare effetti nocivi (3).

 

Gli effetti a breve termine dell’inquinamento atmosferico a carico del sistema respiratorio, ovvero quelli osservabili a poco tempo di distanza dai picchi di inquinamento, si basano sull’azione irritante a danno delle vie aeree, che determina un aggravamento delle malattie respiratorie croniche ostruttive, quali asma ed enfisema, in particolare tra soggetti suscettibili (anziani, bambini e indigenti) o professionalmente esposti (ad esempio, vigili urbani, autisti di mezzi pubblici) (2).

 

Clinicamente, tali effetti sono rappresentati da insorgenza di sintomi acuti (dispnea, tosse, respiro sibilante, ipersecrezione catarrale, infezioni respiratorie), deterioramento della funzione polmonare, ospedalizzazioni per patologie respiratorie e incremento della mortalità respiratoria (4). Gli studi epidemiologici condotti sull’associazione tra concentrazioni di inquinanti atmosferici ed effetti a breve termine sulla salute umana hanno consentito la stima dell’incremento di rischio di eventi, quali gli accessi in pronto soccorso (PS) e i ricoveri ospedalieri (5).

 

La metanalisi MISA 2 (Metanalisi Italiana Salute- Ambiente riguardante gli studi sugli effetti a breve termine dell’inquinamento atmosferico), condotta in 15 città italiane, ha riportato un incremento di ricorsi al PS e ospedalizzazioni per malattie respiratorie associate all’esposizione a inquinamento atmosferico, con maggiore effetto durante la stagione calda (0,77% per NO2 con IC 95%: 0,08%-1,50%; 0,60% per il PM10 con IC 95%: 0,22%-1,05%; per il CO 1,25% con IC 95%: 0,19%-2,25%) (6).

 

L’obiettivo del presente studio è la valutazione dell’associazione tra incrementi, nel breve periodo, delle concentrazioni atmosferiche di sostanze inquinanti sia gassose che particellari (PM10, CO e C6H6) rilevati dalla rete di monitoraggio della qualità dell’aria operante nell’area urbana di Palermo, ed eventi sanitari acuti a carico dell’apparato respiratorio, questi ultimi valutati attraverso gli accessi ai PS cittadini.

 

Materiali e metodi

Il presente studio ecologico prende in considerazione la popolazione residente nella città di Palermo nel periodo compreso tra gli anni 2012 e 2017.

 

Sono stati estratti dal sito istituzionale per la Protezione Ambientale Sicilia i dati di rilevamento delle centraline di monitoraggio del PM10, del CO e del C6H6 nella città di Palermo nell'intervallo di tempo considerato (7).

 

Analogamente allo studio MISA 2, per ogni stazione di monitoraggio, il dato giornaliero è stato considerato mancante in assenza di più del 25% dei dati orari (6).

 

I dati di accesso ai PS palermitani (Aziende Ospedaliere Villa Sofia - Cervello, Civico di Di Cristina Benfratelli - Policlinico Giaccone e Presidi Ospedalieri Ingrassia e Buccheri La Ferla) per patologie respiratorie acute o croniche riacutizzate (codici ICD-IX-CM 460 - 519, 770,786 in diagnosi principale o secondaria) sono stati ricavati dal Sistema informativo delle prestazioni erogate nell’ambito dell’assistenza sanitaria in emergenza-urgenza EMUR.

 

È stato applicato il disegno case-crossover secondo Maclure (8), per stimare il rischio di accesso al PS per problematiche respiratorie acute in relazione ad aumenti di concentrazione di 10 μg/m3 di PM10 e C6H6 e di 1 mg/m3 di CO, comparando l’esposizione dei soggetti nel giorno dell’evento (intervallo dell’evento “caso”), con l’esposizione durante periodi precedenti e successivi (intervalli di “controllo” individuati dallo stesso giorno della settimana, dello stesso mese e dello stesso anno del giorno “caso”), secondo una strategia “tempo-stratificata” bidirezionale (9).

 

Di conseguenza, per ogni intervallo “caso” sono stati individuati tre intervalli “controllo” a distanza di 1-3 settimane dall’intervallo “caso”.

 

È stata effettuata una analisi di regressione logistica condizionata per dati appaiati tramite la procedura CLOGIT di STATA, considerando gli effetti mono-pollutant.

 

Le stime relative alla potenziale associazione tra incremento nella concentrazione degli inquinanti e le visite di PS giornaliere sono rappresentate come Odds Ratio (OR) e intervalli di confidenza al 95% (IC 95%).

 

È stata, infine, effettuata un’analisi stratificata per stagione calda (dal mese di aprile a settembre) e fredda (da ottobre a marzo), analogamente a precedenti studi (10).

 

Risultati

La popolazione residente a Palermo nel periodo analizzato (2012-17) è composta in media da 669.495 abitanti (range 654.987-678.492, di cui 311.874-324.162 maschi e 343.113-354.704 femmine) (11).

 

Sono stati estratti 2.218.045 accessi nei PS degli ospedali palermitani, di cui il 10,90% (n. 241.763) di interesse, in quanto riferiti a patologia respiratoria (il 43,60% di questi riguardava individui di genere femminile).

 

Gli accessi in PS per problematiche respiratorie acute sono risultati più frequenti tra i maschi (n. 136.342) rispetto alle femmine (n. 105.408). La classe d’età maggiormente rappresentata tra i vari casi è risultata quella 0-5 anni con 63.179 accessi in PS (28,61% del totale) (Tabella 1). La rete di monitoraggio della qualità dell’aria dell’area urbana di Palermo consiste di nove cabine fisse (Belgio, Boccadifalco, Castelnuovo, CEP, Di Blasi, Indipendenza, Giulio Cesare, Torrelunga, Unità d’Italia) che rilevano le concentrazioni di inquinanti, più una decima centralina esclusivamente meteorologica (Bellolampo) per le variabili temperatura, pluviometria, umidità relativa, pressione barometrica, radiazione solare, direzione e velocità del vento (parametri rilevati anche dalle stazioni site a Boccadifalco e a Piazza Castelnuovo).

 

I superamenti annuali dei limiti di legge sono mostrati in Tabella 2, da cui si evince che per il PM10 i valori mediati di tutte le centraline abbiano ecceduto la soglia nel 2014, mentre il 2015 ha visto un picco di superamenti del limite annuale del C6H6; il CO non ha registrato alcun superamento del limite di 10 mg/m3. Dalle serie temporali si è osservata una generale costanza delle concentrazioni medie degli inquinanti nel periodo 2012-17 per il PM10 (Figura 1), il CO (Figura 2) e il C6H6 (Figura 3).

 

Dall’analisi di regressione logistica condizionata è emersa un’associazione significativa tra incrementi di PM10 e necessità di ricorrere al PS per patologia respiratoria acuta (OR = 1,019; IC 95%: 1,010-1,029) indipendentemente dalla stagione; tale rischio cresce significativamente nella stagione calda (OR = 1,028; IC 95%: 1,013-1.043, Tabella 3). Anche il C6H6 (OR = 1,033; IC 95%: 1,003-1,064 indipendentemente dalla stagione) e il CO (OR = 1,250; IC 95%: 1,010-1,547 nella stagione calda) risultano significativamente associati a un’aumentata necessità di ricorrere al PS per problematiche respiratorie (Tabella 3).

 

 

 

 

 

 

 

Dalla stratificazione per età è emerso un incremento di rischio significativo per le classi 15-44 anni (OR = 1,030; IC 95%: 1,005-1,055), 55-64 (OR = 1,043; IC 95%: 1,012-1,076) e >84 anni (OR = 1,047; IC 95%: 1,001-1,086) per il PM10; >84 anni (OR = 1.957; IC95%: 1.445 - 2.651) per il CO e 75-84 anni (OR = 1,175; IC 95%: 1,075- 1,283) per il C6H6 (Tabella 4).

 

Il PM10 risulta positivamente associato a un incremento significativo di rischio sia per il genere femminile (OR = 1,013; IC 95%: 1,008- 1,017) sia per il genere maschile (OR = 1,017; IC 95%: 1.004-1.030), mentre il C6H6 per il genere maschile (OR = 1,052; IC 95%: 1,011-1.095). L’incremento di rischio correlato alle concentrazioni di CO, stratificato per genere, è emerso per il genere maschile, sebbene non significativo (OR = 1,084; IC 5%: 0,972-1,201; Tabella 5).

 

Discussione e conclusioni

Dai risultati del presente studio emerge un’associazione positiva tra incrementi nella concentrazione di PM10, CO e C6H6 e accessi in PS per patologie respiratorie acute, confermando dunque il ruolo che la maggiore presenza di contaminanti nell’aria gioca nel determinare o peggiorare patologie respiratorie.

 

È stata osservata una preminenza di rischio nella stagione più calda rispetto a quella fredda, significativa per PM10 e CO, spiegabile con la maggiore esposizione a inquinanti atmosferici outdoor dovuta al maggior tempo dedicato alle attività all’aria aperta (10).

 

La miscela eterogenea di inquinanti rappresentata dal PM10 ha registrato le associazioni più significative tra l’aumento delle sue concentrazioni, con numerosi superamenti dei limiti soglia (Figura 1), e l’aggravamento di patologie respiratorie: stratificando per genere e per età, risultano significativamente coinvolti sia i casi di genere maschile sia quelli di genere femminile, nonché le fasce d’età più anziane e quelle intermedie. Per quanto riguarda il CO, l’effetto sull’incremento di rischio di ammissione in PS risulta significativo per la stagione calda e la fascia d’età più anziana (>84 anni); tale impatto più sfumato rispetto al PM10 potrebbe essere spiegabile dalle sue basse concentrazioni che non hanno mai superato i limiti di legge nel periodo di studio. Le concentrazioni di C6H6 hanno registrato diversi superamenti dei limiti per la protezione della salute umana, mostrando un effetto significativo di aumento del ricorso al PS per problematiche respiratorie tra casi di genere maschile di età compresa tra 75-84 anni.

 

Tali risultati sono in linea con quelli riscontrati da precedenti studi internazionali che hanno evidenziato incrementi di ospedalizzazione per patologie respiratorie e cardiache in aree urbane americane (National Morbidity, Mortality, and Air Pollution Study, NMMAPS) (5), europee (Air Pollution and Health, European Approach APHEA ed APHEA-2) (12, 13) ed italiane (progetti MISA 2 e EpiAir) (6, 14).

 

Anche a livello locale, un precedente studio condotto a Palermo tra il 2005 e il 2007, con la medesima strategia case-crossover ma senza la disponibilità del flusso informativo per il monitoraggio dell'assistenza in emergenza-urgenza (EMUR) né delle concentrazioni di C6H6, ha riportato un'associazione statisticamente significativa tra qualità dell'aria e accessi in PS per patologie acute a carico delle vie aeree (10). Nonostante il presumibile ammodernamento del parco auto circolante nella più estesa e popolosa area urbana della Sicilia occorso in tale lasso di tempo, l’impatto dell’inquinamento dell’aria continua a rappresentare una concreta minaccia per la salute pubblica (10).

 

Il disegno case-crossover si conferma come metodo adeguato per l’analisi di tali effetti, in termini di associazione tra variazioni nella concentrazione di inquinanti nel breve periodo e incrementi nella frequenza di esiti sanitari acuti e transienti. La peculiarità dello studio case-crossover consiste nell’appaiamento di ogni individuo con sé stesso, comportandosi quindi come “caso” e come “controllo” in momenti diversi, quando si confrontano i dati relativi all’esposizione che precede un determinato evento con quelli relativi a una serie di tempi presi come riferimento. Grazie alla possibilità di effettuare comparazioni entro-soggetto, non è necessario campionare i controlli; tale strategia consente innanzitutto di ridurre l’influenza di fattori confondenti fissi (invariabili nel tempo) legati a caratteristiche peculiari del soggetto, come l’età e il sesso, che determinano una delle principali cause di bias degli studi caso- controllo, ovvero la selezione di controlli non rappresentativi della popolazione che ha prodotto i casi, oltre al vantaggio di contenere i costi. Il principale limite dello studio è rappresentato dall’impossibilità pratica di determinare l’esposizione personale per ciascun individuo, che ha reso necessario l’impiego dei valori di concentrazione atmosferica degli inquinanti misurati in centraline di monitoraggio dislocate in siti fissi del territorio urbano.

 

Ciononostante, gli studi ecologici costituiscono uno strumento utile per la valutazione dei possibili effetti dell’inquinamento atmosferico sulla salute umana, poiché consentono una rappresentazione credibile dell’impatto sanitario del mix di inquinanti su scala di popolazione, seppure con i limiti progettuali legati alla mancanza di dati relativi all’esposizione strettamente individuale.

 

 

 

 

Dichiarazione sui conflitti di interesse

Gli autori dichiarano che non esiste alcun potenziale conflitto di interesse o alcuna relazione di natura finanziaria o personale con persone o con organizzazioni che possano influenzare in modo inappropriato lo svolgimento e i risultati di questo lavoro.

 

Riferimenti bibliografici

1. Landrigan JP, Fuller R, Acosta NJR, et al. The Lancet Commission on pollution and health. Lancet 2018;391(10119):462-512.

2. Sarno G, Maio S, Simoni M, et al. Inquinamento atmosferico e salute umana. Epidemiol Prev 2013; 37(4-5, Suppl. 2):1-86.

3. Bernstein JA, Alexis N, Barnes C, et al. Health effects of air pollution. J Allergy Clin Immunol 2004;114(5):1116-23.

4. Brunekreef B, Holgate ST. Air pollution and health. Lancet 2002;360(9341):1233-42.

5. Dominici F, Peng RD, Bell ML, et al. Fine particulate air pollution and hospital admission for cardiovascular and respiratory diseases. JAMA 2006;295(10):1127-34.

6. Biggeri A, Bellini P, Terracini B. Meta-analysis of the Italian studies on short term effects of air pollution - MISA 1996-2002. Epidemiol Prev 2004;28(4-5, Suppl.):4-100.

7. www.arpa.sicilia.it/temi-ambientali/dati-annuali/

8. Maclure M. The case-crossover design: a method for studying transient effects on the risk of acute events. Am J Epidemiol 1991;133(2):144-53.

9. Levy D, Lumley T, Sheppard L, et al. Referent selection in case-crossover analyses of acute health effects of air pollution. Epidemiology 2001;12(2):186-92.

10. Tramuto F, Cusimano R, Cerame G, et al. Urban air pollution and emergency room admissions for respiratory symptoms: a case-crossover study in Palermo, Italy. Environ Health 2011;10:31. 11. http://demo.istat.it

12. Anderson HR, Spix C, Medina S, et al. Air pollution and daily admissions for chronic obstructive pulmonary disease in 6 European cities: results from the APHEA project. Eur Respir J 1997;10(5):1064-71.

13. Atkinson RW, Anderson HR, Sunyer J, et al. Acute effects of particulate air pollution on respiratory admissions: results from APHEA 2 project. Air Pollution and Health: a European Approach. Am J Respir Crit Care Med 2001;164(10 Pt 1):1860-6.

14. Colais P, Serinelli M, Faustini A, et al. Air pollution and urgent hospital admissions in nine Italian cities. Results of the EpiAir Project. Epidemiol Prev 2009;33(6, Suppl. 1):77-94.

 

TOP