Sono quegli armadietti grigi o verdi che si vedono ai bordi delle strade e nei parchi, di solito recintati, con qualche tubo che spunta verso l’alto. La maggior parte delle persone passa accanto senza farci caso, scambiandoli per quadri elettrici o cabine di servizio. In realtà sono stazioni di monitoraggio della qualità dell’aria, e fanno un lavoro importante: aspirano l’aria, la analizzano e dicono che cosa stiamo respirando.
Si chiamano “colonnine ARPA” perché sono gestite dalle Agenzie Regionali per la Protezione dell’Ambiente (in Trentino-Alto Adige sono provinciali e si chiamano APPA). I dati che producono sono la base di tutto quello che leggiamo sui giornali quando si parla di smog, polveri sottili, blocchi del traffico nelle grandi città o allerte ozono d’estate.
L’aria è l’unica risorsa che consumiamo continuamente, senza poter scegliere quale utilizzare. Ne respiriamo circa 12-15 chilogrammi al giorno, molti più di quanti ne pesino il cibo e l’acqua che ingeriamo. Se contiene sostanze nocive, il nostro organismo le assorbe senza filtri efficaci. Sul lungo periodo gli effetti sono misurabili: malattie respiratorie come asma e BPCO, problemi cardiovascolari, maggior rischio di tumori per alcuni inquinanti. Per questo l’Unione Europea ha imposto a tutti gli Stati membri l’obbligo di valutare in modo sistematico la qualità dell’aria. In Italia la legge di riferimento è il Decreto Legislativo 155 del 2010, che recepisce una direttiva europea del 2008. Stabilisce quali inquinanti vanno monitorati, quali sono i loro valori limite, quante stazioni servono in ogni zona e come devono essere distribuite.
Le colonnine, in pratica, servono a tre cose. Servono a proteggere la salute pubblica, perché sapere quando l’aria diventa pericolosa permette di adottare misure di emergenza, dai blocchi del traffico alle limitazioni del riscaldamento domestico. Servono a valutare se le politiche ambientali funzionano, perché senza dati oggettivi non si può capire se zone a traffico limitato, incentivi all’elettrico o transizione energetica stiano davvero migliorando la situazione. E servono a informare i cittadini, mettendoli in condizione di sapere cosa respirano.
In Italia non esiste una “rete ARPA nazionale” gestita da un unico ente. La sanità e l’ambiente sono materie regionali, quindi ogni regione ha la sua agenzia, la sua rete e i suoi tecnici. ISPRA, l’Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale, raccoglie i dati a livello nazionale e li trasmette alla Commissione europea. Ma sul campo lavorano le 21 agenzie regionali e provinciali.
Il numero di stazioni varia molto da regione a regione, in base alla popolazione, al territorio e alle pressioni ambientali. ARPA Lombardia gestisce oltre ottanta stazioni nel suo programma di valutazione, il Piemonte poco meno di una settantina, regioni meno popolose ne hanno molte di meno. Non è arbitrario: il D.Lgs. 155/2010 fissa il numero minimo di stazioni in funzione della popolazione di ogni zona, e poi le agenzie possono aggiungerne in base alle esigenze locali.
Tutte le stazioni, però, parlano la stessa lingua. Usano metodi di misurazione standardizzati a livello europeo, sono soggette a controlli di qualità periodici, e i loro dati confluiscono in un sistema condiviso che li rende confrontabili tra regioni e con il resto d’Europa.
Una cosa che si sa poco è che le colonnine non sono tutte uguali. Una stazione in centro città vicino a una strada trafficata racconta una storia molto diversa da una stazione installata in un parco o ai margini di una zona industriale. Ed è voluto.
Le stazioni sono classificate secondo due criteri incrociati: il tipo di sorgente di inquinamento atmosferico che intendono misurare, e il tipo di area in cui si trovano.
Traffico, fondo, industriale
Il primo criterio definisce tre categorie di centraline.
Le stazioni di traffico sono pensate per fotografare la situazione peggiore. Vengono installate vicino a strade ad alta intensità di traffico, dove le emissioni dei veicoli sono dirette e concentrate. Sono le stazioni che, nei periodi critici, registrano i picchi più alti di biossido di azoto e polveri sottili. Servono per capire a cosa è esposto chi vive, lavora o transita lungo le grandi arterie urbane.
Le stazioni di fondo (in inglese background) hanno la funzione opposta. Vengono posizionate dove l’aria non risente in modo prevalente di una singola fonte (un’industria, una strada, un caminetto), ma riflette il contributo combinato di molte sorgenti diffuse. Servono a raccontare l’aria che respira mediamente la popolazione, lontano dai punti critici. Le si trova spesso in parchi pubblici, aree pedonali, cortili scolastici, zone residenziali. Il loro ruolo è quello di registrare il “rumore di fondo” dell’inquinamento di una città.
Le stazioni industriali misurano il contributo di impianti specifici: termovalorizzatori, raffinerie, acciaierie, centrali termoelettriche, cementifici. Si trovano nei pressi degli stabilimenti per verificarne l’impatto sull’aria circostante. In alcuni casi sono finanziate o richieste dagli stessi enti che gestiscono gli impianti, in adempimento a prescrizioni autorizzative.
Urbano, suburbano, rurale
Il secondo criterio riguarda il contesto territoriale. Le stazioni urbane sono in aree dove l’edificato è continuo o nettamente prevalente. Quelle suburbane stanno nelle fasce di transizione, dove zone costruite e zone non urbanizzate si alternano. Quelle rurali sono in tutto ciò che resta. Le rurali “remote” sono collocate a oltre 50 chilometri da fonti di emissione rilevanti, per misurare il livello di inquinamento “naturale” del territorio o quello trasportato a lunga distanza dai venti.
Combinando i due criteri si ottengono le sigle che usano gli addetti ai lavori. TU sta per “traffico urbano”, BU per “fondo urbano” (background urban), IS per “industriale suburbana”, BR per “fondo rurale”, e così via. Ogni stazione ha la sua “carta d’identità” che ne dichiara lo scopo.
Tra tutte queste categorie, quelle di fondo urbano meritano un’attenzione particolare. Sono quelle che meglio dicono cosa respira la cittadinanza nel suo complesso, non solo chi vive vicino a una grande arteria stradale o a un sito industriale.
Una stazione di traffico dice quanto è inquinata l’aria di una specifica via in un momento specifico. È un dato prezioso, ma puntuale. Una stazione di fondo urbano, invece, descrive l’esposizione media della popolazione: quella di chi attraversa la città a piedi, di chi gioca in un parco, di chi apre la finestra di casa, di chi accompagna i bambini a scuola.
Per questo, negli studi epidemiologici sull’inquinamento atmosferico (quelli che cercano di stimare quante persone si ammalano o muoiono a causa dell’aria che respirano), i dati delle stazioni di fondo urbano sono i più usati. Per lo stesso motivo, quando in una stazione di fondo si supera un limite, il problema preoccupa di più: significa che non è circoscritto a un singolo punto, ma è diffuso.
Il D.Lgs. 155/2010 stabilisce un elenco di sostanze su cui c’è obbligo di monitoraggio. Comprende biossido di zolfo, biossido di azoto, ossidi di azoto, monossido di carbonio, benzene, piombo, polveri sottili nelle frazioni PM10 e PM2.5, e ozono. A questi si aggiungono alcune sostanze che vengono cercate nei filtri del particolato: arsenico, cadmio, nichel e benzo(a)pirene, un marker degli idrocarburi policiclici aromatici. Non tutte le stazioni misurano tutto: la dotazione strumentale dipende dalla tipologia della stazione e dal contesto.
Tra gli inquinanti più rilevanti per la salute, tre meritano una spiegazione a parte.
Polveri sottili, NO2 e ozono
Il particolato atmosferico, comunemente chiamato “polveri sottili”, è una miscela di particelle solide e liquide sospese nell’aria. Si distingue in base al diametro: il PM10 comprende particelle inferiori a 10 micrometri (un decimo di millimetro), il PM2.5 quelle inferiori a 2,5 micrometri. Più sono piccole, più riescono a penetrare in profondità nei polmoni. Il PM10 si ferma in larga parte a livello bronchiale, il PM2.5 raggiunge gli alveoli, e le frazioni ultrafini possono passare nel sangue. Le polveri vengono emesse soprattutto dal traffico (gas di scarico ma anche usura di freni e pneumatici), dal riscaldamento domestico (in particolare combustione di legna e pellet) e dalle attività industriali. Si formano anche per reazioni chimiche in atmosfera, a partire da altri inquinanti.
Il biossido di azoto (NO2) è un gas marrone-rossastro prodotto dalle combustioni ad alta temperatura. Tra i veicoli stradali sono soprattutto i diesel a contribuire alle concentrazioni più elevate, perché il loro sistema di trattamento dei gas di scarico produce una frazione di biossido decisamente più alta rispetto ai veicoli a benzina. È un irritante delle vie respiratorie e contribuisce alla formazione di smog fotochimico. Per il NO2 la normativa prevede un valore limite annuale e uno orario, ed è uno degli inquinanti per cui l’Italia è stata più volte richiamata dalla Commissione europea.
L’ozono troposferico (O3) è un caso particolare. A differenza degli altri inquinanti non viene emesso direttamente da una sorgente: si forma in atmosfera quando la radiazione solare colpisce altri inquinanti precursori, soprattutto ossidi di azoto e composti organici volatili. Per questo le sue concentrazioni più alte si registrano d’estate, nei pomeriggi caldi e soleggiati. E paradossalmente sono più alte nelle aree suburbane o rurali che in centro città, dove l’ozono viene “consumato” dagli altri inquinanti del traffico. È un potente irritante per polmoni e occhi, e i suoi picchi estivi sono particolarmente pericolosi per anziani, bambini e persone con patologie respiratorie.
Gli altri
Oltre ai principali, le stazioni misurano anche altre sostanze. Il benzene è un idrocarburo cancerogeno che proviene soprattutto dai veicoli a benzina e da alcuni processi industriali. Il monossido di carbonio, gas inodore prodotto da combustioni incomplete, oggi è meno problematico rispetto a qualche decennio fa grazie alle marmitte catalitiche, ma viene comunque tenuto sotto controllo. Il biossido di zolfo, principale responsabile delle “piogge acide” degli anni Settanta e Ottanta, è oggi ai minimi storici nelle aree urbane grazie alla riduzione dei combustibili ad alto tenore di zolfo. Resta significativo vicino ad alcuni impianti industriali e nelle zone portuali, per via delle emissioni delle navi.
Ci sono poi inquinanti che vengono determinati con analisi di laboratorio sui filtri raccolti dalle stazioni: i metalli pesanti (piombo, arsenico, cadmio, nichel) e gli idrocarburi policiclici aromatici, tra cui il benzo(a)pirene, classificato come cancerogeno certo per l’uomo. Sono particolarmente importanti nelle aree dove il riscaldamento a biomassa legnosa è diffuso: la combustione di legna e pellet in stufe poco efficienti è una delle principali fonti di idrocarburi policiclici aromatici nelle aree alpine e appenniniche.
Capire come lavora una stazione aiuta a fidarsi dei dati che produce. Il principio è semplice: l’aria viene aspirata dall’esterno attraverso un sistema di prelievo, condotta dentro la stazione e analizzata da strumenti automatici. In alcuni casi viene raccolta su filtri che poi vengono analizzati in laboratorio.
Per i gas (ossidi di azoto, ozono, monossido di carbonio, biossido di zolfo) si usano analizzatori automatici che funzionano in continuo e producono un dato medio ogni ora. Ogni analizzatore sfrutta una proprietà fisica o chimica specifica del gas che deve misurare.
L’analizzatore di ozono, per esempio, si basa sul fatto che questa molecola assorbe la luce ultravioletta a una lunghezza d’onda ben precisa. Si fa passare l’aria campione attraverso una camera attraversata da un raggio UV, lo strumento confronta l’intensità della luce in presenza e in assenza di ozono (quest’ultimo viene rimosso da un filtro selettivo), e dalla differenza ricava la concentrazione del gas. Gli ossidi di azoto si misurano per chemiluminescenza: si fa reagire l’NO con ozono prodotto internamente dallo strumento, la reazione emette luce, e l’intensità della luce è proporzionale alla concentrazione del gas. Il monossido di carbonio si misura per assorbimento nell’infrarosso. Per ognuno di questi inquinanti esistono norme tecniche europee che definiscono il metodo di riferimento.
La misura delle polveri è più complicata. Si procede in modo “doppio”: da un lato strumenti automatici che forniscono dati ad alta frequenza, anche orari; dall’altro campionatori che lavorano col cosiddetto metodo gravimetrico, che produce un dato giornaliero più tardivo ma considerato il riferimento normativo.
Il metodo gravimetrico funziona così. L’aria viene aspirata per 24 ore attraverso un filtro che intrappola le particelle. Il filtro viene pesato prima e dopo il campionamento in laboratorio, in condizioni controllate di temperatura e umidità, e dalla differenza di peso si ricava la massa di polvere raccolta. Conoscendo il volume d’aria aspirata, si calcola la concentrazione, espressa in microgrammi per metro cubo (µg/m³). A monte del filtro c’è una “testa di prelievo” disegnata con una geometria specifica che fa da setaccio aerodinamico: lascia passare solo le particelle al di sotto della soglia desiderata (10 micron per il PM10, 2,5 per il PM2.5) e blocca quelle più grossolane.
Il metodo gravimetrico è preciso ma lento: i risultati arrivano dopo qualche giorno, perché i filtri devono essere portati in laboratorio, deve essere eliminata l’umidità assorbita e poi pesati. Per avere dati più rapidi molte stazioni usano in parallelo analizzatori automatici, che sfruttano principalmente due tecniche. La prima è l’assorbimento di radiazione beta: un raggio di particelle beta attraversa il filtro su cui si è depositata la polvere, e più polvere c’è più il raggio viene attenuato. La seconda è la microbilancia oscillante: un piccolo elemento oscillante cambia frequenza in funzione del peso che gli si deposita sopra. I dati vengono confrontati periodicamente con quelli del metodo gravimetrico per verificarne l’affidabilità.
I filtri raccolti, oltre a fornire il dato di massa del particolato, vengono usati per ulteriori analisi chimiche. Si cercano metalli, idrocarburi, ioni, per descrivere la “carta d’identità chimica” del particolato di ciascun sito. Confrontando le firme chimiche delle diverse stazioni si riescono a ricostruire le sorgenti dominanti: si scopre se le polveri di una zona portano la traccia tipica del traffico, della combustione di biomassa o di emissioni industriali specifiche.
Una volta misurati, i dati delle stazioni vengono trasmessi automaticamente ai centri di elaborazione delle ARPA, dove vengono validati (cioè controllati per individuare anomalie strumentali) e poi pubblicati. Quasi tutte le ARPA mettono a disposizione i dati sui propri portali, con bollettini quotidiani, mappe interattive e archivi storici consultabili.
I dati misurati dalle centraline vengono confrontati con i valori limite stabiliti dalla normativa, che non sono cifre arbitrarie ma il risultato di valutazioni epidemiologiche e tossicologiche internazionali. Per il PM10 il limite giornaliero è 50 µg/m³, da non superare per più di 35 giorni l’anno. Per il PM2.5 il limite annuale è 25 µg/m³. Per il biossido di azoto il limite annuale è 40 µg/m³. In base al superamento o meno di questi valori normativi si definisce la qualità dell’aria, ovvero il giudizio complessivo su quanto l’aria che respiriamo sia adatta a tutelare la salute umana e l’ambiente. In pratica, è una misura sintetica che traduce le concentrazioni dei singoli inquinanti in una valutazione comprensibile: aria “buona” quando i valori restano sotto le soglie, “scadente” o “pessima” quando le superano in modo significativo.
C’è però un punto importante. Nel 2021 l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha aggiornato le sue Linee guida sulla qualità dell’aria, abbassando in modo significativo i livelli raccomandati per la protezione della salute rispetto alla versione precedente del 2005. Per molti inquinanti (tra cui PM2.5, PM10, NO2 e ozono) le nuove soglie indicate dall’OMS sono più stringenti dei limiti europei attualmente in vigore. Significa che, secondo la scienza più aggiornata, l’aria che la legge italiana definisce “in regola” potrebbe non essere abbastanza pulita per garantire una piena tutela della salute. È uno dei motivi per cui l’Unione Europea ha modificato la direttiva sulla qualità dell’aria, con l’obiettivo di avvicinare i limiti di legge ai valori raccomandati dall’OMS.
Il sistema delle colonnine ARPA è prezioso ma non è perfetto. Una stazione fornisce dati puntuali, riferiti a un singolo punto. Per quanto la collocazione sia studiata, non può rappresentare ciò che avviene a chilometri di distanza, soprattutto in zone con forti gradienti come le valli alpine, dove l’inquinamento si concentra a ridosso dei centri abitati e cambia rapidamente di quota in quota.
Inoltre le stazioni misurano un numero limitato di inquinanti normati. In atmosfera ce ne sono molti altri (i cosiddetti “inquinanti non convenzionali” o “non normati”) che possono avere effetti sulla salute e che oggi vengono studiati con campagne specifiche o strumenti complementari.
Per superare questi limiti le ARPA integrano i dati delle stazioni fisse con altri strumenti. Usano modelli matematici di dispersione, che simulano il comportamento degli inquinanti in atmosfera e permettono di stimarne le concentrazioni anche in punti del territorio dove non ci sono centraline. Usano laboratori mobili, che possono essere posizionati temporaneamente in aree di interesse specifico. Usano misure indicative, con strumenti più semplici, per orientare scelte gestionali.
Cresce anche l’interesse per le reti di sensori a basso costo, gestite a volte da gruppi di cittadini o da progetti di citizen science, che possono integrare la rete istituzionale con una densità molto maggiore, anche se con un’accuratezza inferiore a quella degli strumenti certificati.
Le colonnine ARPA sono molto più di “armadietti tecnici” disseminati per le città. Sono un’infrastruttura pubblica che traduce un diritto fondamentale, quello a respirare un’aria salubre, in un sistema di misure oggettive, confrontabili e accessibili a tutti. Sono il prerequisito perché si possa parlare di inquinamento atmosferico con cognizione di causa, perché si possano costruire politiche di tutela della salute fondate su evidenze, perché ciascuno possa farsi un’idea di cosa sta respirando.
La prossima volta che ne vedete una, magari in un parco o all’angolo di una strada trafficata, fateci caso. Quella struttura silenziosa sta lavorando per voi: aspira aria, conta molecole, archivia numeri. E quei numeri, sommati a quelli delle migliaia di stazioni distribuite in tutta Italia, contribuiscono a disegnare una mappa sempre più precisa del nostro rapporto con l’ambiente che ci circonda, e con la nostra salute.
Capire come funziona questa rete è il primo passo per leggere i bollettini sulla qualità dell’aria, per interpretare le notizie sui superamenti dei limiti e per partecipare in modo informato al dibattito sulle politiche ambientali.