Una revisione scientifica pubblicata su Current Environmental Health Reports analizza cinque grandi progetti di ricerca condotti in Europa e Nord America, mettendo a confronto monitoraggi mobili, sensori, intelligenza artificiale e modelli di esposizione individuale. I risultati confermano l’importanza di valutare con maggiore precisione l’esposizione prolungata agli inquinanti, soprattutto alle particelle ultrafini e al black carbon, per comprendere meglio i rischi sanitari.
L’inquinamento atmosferico rappresenta uno dei principali fattori di rischio ambientale per la salute umana, con effetti documentati sulla mortalità e sull’insorgenza di malattie cardiovascolari, respiratorie, diabete e tumore del polmone. Ma quanto sono accurate le stime dell’esposizione utilizzate negli studi epidemiologici? E quanto possono cambiare le valutazioni dei rischi sanitari quando si utilizzano strumenti più sofisticati per misurare l’aria effettivamente respirata dalle persone?
A queste domande cerca di rispondere una revisione scientifica pubblicata nel 2026 su Current Environmental Health Reports, coordinata da Hanna Boogaard dell’Health Effects Institute (HEI) di Boston, insieme a ricercatori di istituzioni scientifiche statunitensi ed europee.
Lo studio, intitolato Advancing Long-Term Outdoor Air Pollution Exposure Assessment for Health Studies: Lessons from a Multinational Research Initiative, sintetizza i risultati di cinque progetti finanziati dall’HEI, condotti in Canada, Stati Uniti, Paesi Bassi, Svizzera e Regno Unito, con l’obiettivo di migliorare la valutazione dell’esposizione a lungo termine all’inquinamento atmosferico negli studi sulla salute.
Perché misurare l’inquinamento non significa necessariamente misurare l’esposizione
Gran parte degli studi epidemiologici sull’inquinamento atmosferico attribuisce alle persone una concentrazione media di inquinanti sulla base dell’indirizzo di residenza, utilizzando dati provenienti dalle centraline di monitoraggio e da modelli territoriali. Si tratta di un approccio consolidato, che ha permesso di documentare importanti associazioni tra inquinamento e salute, ma che presenta alcuni limiti.
Le concentrazioni degli inquinanti possono variare considerevolmente anche all’interno della stessa città, soprattutto in prossimità delle strade trafficate, delle attività industriali e di altre sorgenti emissive. Inoltre, le persone trascorrono parte della giornata in ambienti diversi dalla propria abitazione, si spostano per lavoro o studio e frequentano luoghi nei quali l’esposizione può essere significativamente diversa da quella stimata all’indirizzo di residenza.
Il problema è particolarmente rilevante per gli inquinanti caratterizzati da una forte variabilità spaziale, come il biossido di azoto (NO₂), il black carbon, componente carboniosa del particolato associata soprattutto ai processi di combustione, e le particelle ultrafini, generalmente definite come particelle con diametro inferiore a 100 nanometri.
Per superare questi limiti, i ricercatori hanno sperimentato sistemi di monitoraggio mobili, modelli basati sull’utilizzo del territorio, algoritmi di apprendimento automatico, sensori a basso costo e simulazioni degli spostamenti quotidiani delle persone.
Cinque progetti di ricerca per comprendere meglio i rischi sanitari
La revisione prende in esame cinque programmi di ricerca che hanno utilizzato approcci differenti, applicandoli a popolazioni di dimensioni anche molto elevate.
In Canada, uno studio condotto a Toronto e Montreal ha utilizzato campagne di monitoraggio mobile per misurare particelle ultrafini e black carbon, combinando i risultati con informazioni sul traffico, sulla meteorologia e sulle caratteristiche del territorio. I modelli sono stati successivamente applicati a una coorte di circa 1,5 milioni di adulti, per valutare le associazioni tra esposizione prolungata e mortalità.
I risultati hanno evidenziato associazioni positive tra esposizione alle particelle ultrafini e mortalità, con differenze nell’intensità delle associazioni a seconda del modello utilizzato e degli altri inquinanti considerati. In particolare, le associazioni relative alle particelle ultrafini diventavano più forti quando veniva considerata anche la loro dimensione media, mentre quelle relative al black carbon tendevano ad attenuarsi.
A Seattle, negli Stati Uniti, un secondo progetto ha approfondito il rapporto tra esposizione alle particelle ultrafini e funzione cognitiva in una coorte di circa 5.400 anziani. L’indagine ha permesso anche di valutare come organizzare in modo più efficiente le campagne di monitoraggio mobile, individuando l’importanza di ripetere le misurazioni nelle stesse località, in diversi momenti della giornata e in differenti stagioni.
Le analisi iniziali indicavano un’associazione tra maggiore esposizione alle particelle ultrafini e peggiore funzione cognitiva. Tuttavia, questa associazione non risultava più evidente dopo ulteriori aggiustamenti per condizioni socioeconomiche e altri fattori individuali. Un risultato che sottolinea la necessità di interpretare con cautela le associazioni epidemiologiche e di considerare adeguatamente i possibili fattori confondenti.
Nei Paesi Bassi e in Svizzera, un terzo progetto ha utilizzato modelli che simulano gli spostamenti quotidiani delle persone, confrontando le esposizioni così ricostruite con quelle attribuite sulla base della sola residenza. L’analisi ha riguardato tre grandi coorti di popolazione, con una numerosità complessiva indicata nella revisione in circa 3,5 milioni di persone.
Un quarto studio, condotto nei Paesi Bassi, ha confrontato numerosi modelli di esposizione applicandoli a diverse coorti, tra cui una popolazione amministrativa di circa 10,8 milioni di adulti. Infine, a Londra, un quinto progetto ha utilizzato dati di monitoraggio personale per valutare quanto gli errori nella stima dell’esposizione possano influenzare le associazioni tra inquinamento e mortalità o altre patologie.
Le particelle ultrafini e il black carbon al centro delle nuove ricerche
Uno degli aspetti più significativi della revisione riguarda le particelle ultrafini e il black carbon, due indicatori dell’inquinamento atmosferico che stanno ricevendo crescente attenzione scientifica, ma per i quali le conoscenze sugli effetti sanitari dell’esposizione prolungata rimangono meno consolidate rispetto a quelle disponibili per il PM2,5 e il biossido di azoto.
Le particelle ultrafini sono presenti in concentrazioni particolarmente elevate in prossimità delle sorgenti di combustione, soprattutto lungo le infrastrutture di trasporto. La loro distribuzione nello spazio può cambiare rapidamente e richiede strumenti di misura specifici, non sempre disponibili nelle reti ordinarie di monitoraggio della qualità dell’aria.
Gli studi analizzati dalla revisione forniscono ulteriori evidenze di associazioni tra esposizione prolungata alle particelle ultrafini e mortalità, in particolare nelle grandi coorti canadesi e olandesi. Tuttavia, gli autori sottolineano che rimangono questioni scientifiche importanti, tra cui la possibilità di distinguere gli effetti delle particelle ultrafini da quelli di altri inquinanti correlati, come il PM2,5 e il biossido di azoto.
Anche per il black carbon, pur essendo disponibile una letteratura epidemiologica più ampia, resta difficile separare completamente i suoi possibili effetti da quelli delle altre sostanze emesse dai processi di combustione.
Queste incertezze non mettono in discussione i rischi sanitari già accertati dell’inquinamento atmosferico, ma evidenziano la necessità di approfondire il contributo delle diverse componenti della miscela inquinante.
Quanto conta il luogo in cui viviamo rispetto agli spostamenti quotidiani?
Una delle questioni affrontate dai ricercatori riguarda la differenza tra l’esposizione stimata presso l’abitazione e quella effettivamente sperimentata durante la giornata.
Lo studio condotto nei Paesi Bassi e in Svizzera ha evidenziato che, per il PM2,5 e il biossido di azoto, le stime basate sugli spostamenti quotidiani risultavano fortemente correlate con quelle calcolate utilizzando esclusivamente l’indirizzo di residenza, con coefficienti di correlazione superiori a 0,95.
Anche le associazioni con gli esiti sanitari erano generalmente simili. Questo suggerisce che, almeno nelle popolazioni e nelle condizioni esaminate, utilizzare la concentrazione media presso la residenza può rappresentare una buona approssimazione dell’esposizione a lungo termine.
Il risultato non significa, però, che gli spostamenti siano irrilevanti. Gli autori ricordano che le concentrazioni di alcuni inquinanti possono essere molto elevate negli ambienti di trasporto e che il contributo degli spostamenti all’esposizione complessiva dipende dalla durata del viaggio, dal percorso, dal mezzo utilizzato e dalla quantità di aria inalata.
Inoltre, le simulazioni dello studio europeo non consideravano completamente la penetrazione degli inquinanti negli edifici e le differenze di esposizione tra i diversi mezzi di trasporto.
La questione resta quindi aperta, soprattutto per gli inquinanti che presentano forti variazioni nelle immediate vicinanze delle sorgenti emissive.
Gli errori di misurazione possono sottostimare i rischi per la salute
Particolarmente interessante è il progetto londinese, che ha approfondito le conseguenze degli errori nella valutazione dell’esposizione.
Utilizzando dati di monitoraggio personale, i ricercatori hanno stimato l’esposizione agli inquinanti di origine esterna, tenendo conto anche della loro penetrazione negli ambienti chiusi e degli spostamenti delle persone. Queste valutazioni sono state confrontate con stime ottenute attraverso metodi più tradizionali.
Le correlazioni tra le esposizioni personali ricostruite e quelle ottenute con gli altri metodi sono risultate generalmente basse. Nelle simulazioni, l’utilizzo delle stime alternative tendeva a produrre associazioni sanitarie più deboli rispetto a quelle ottenute con le esposizioni personali assunte come riferimento.
Nelle analisi condotte sulla coorte londinese della UK Biobank, comprendente circa 62.000 partecipanti, molte associazioni non risultavano statisticamente significative. Tuttavia, applicando metodi di correzione degli errori di esposizione, le stime dell’intensità delle associazioni aumentavano in numerosi casi da due a quattro volte, pur rimanendo statisticamente non significative.
È un risultato metodologicamente importante: una valutazione imprecisa dell’esposizione può attenuare le associazioni osservate tra inquinamento e salute, anche se non è possibile concludere che questo avvenga sistematicamente in tutti gli studi.
Gli stessi ricercatori sottolineano quanto sia difficile ottenere una misura realmente rappresentativa dell’esposizione individuale di lungo periodo, anche utilizzando strumenti personali sofisticati.
Intelligenza artificiale e sensori a basso costo: opportunità e limiti
La revisione dedica ampio spazio anche alle nuove tecnologie utilizzate per stimare le concentrazioni degli inquinanti.
Gli algoritmi di machine learning permettono di combinare grandi quantità di informazioni, tra cui dati meteorologici, caratteristiche del territorio, traffico, immagini satellitari e misurazioni effettuate sul campo. Tuttavia, nei cinque progetti analizzati, questi strumenti non hanno mostrato vantaggi sistematici rispetto ai modelli statistici tradizionali.
In diversi casi le prestazioni sono risultate molto simili, mentre in altri i modelli basati su regressioni territoriali hanno ottenuto risultati leggermente migliori. Secondo gli autori, la scelta del metodo dovrebbe quindi dipendere dalle caratteristiche del problema, dalla disponibilità dei dati e dalla possibilità di verificare l’accuratezza delle previsioni.
Anche i sensori a basso costo possono contribuire a migliorare la copertura territoriale del monitoraggio e a coinvolgere cittadini e comunità locali nella raccolta delle informazioni ambientali. La loro utilità, tuttavia, dipende dalla qualità delle misurazioni, dalle procedure di calibrazione e dalla manutenzione.
Quando sono già disponibili reti di monitoraggio consolidate e numerose altre fonti informative, l’aggiunta di sensori economici non produce necessariamente un miglioramento significativo delle stime.
La nuova direttiva europea sulla qualità dell’aria può favorire la ricerca
I risultati della revisione assumono particolare rilevanza nel contesto europeo, dove la direttiva UE 2024/2881 sulla qualità dell’aria introduce nuovi obblighi di monitoraggio e rafforza l’attenzione verso inquinanti finora meno sistematicamente rilevati.
Tra le novità figura il monitoraggio delle particelle ultrafini, anche attraverso stazioni dedicate e misurazioni in aree caratterizzate da importanti sorgenti emissive, come strade ad alto traffico, aeroporti, porti e siti industriali.
La disponibilità di dati più omogenei e confrontabili tra i Paesi europei potrà contribuire a sviluppare modelli di esposizione più accurati e studi epidemiologici su popolazioni più ampie.
Gli autori evidenziano inoltre l’importanza di adottare criteri di misura condivisi, perché le differenze tra gli strumenti utilizzati per rilevare le particelle ultrafini possono influenzare significativamente i risultati.
Il miglioramento delle reti di monitoraggio non rappresenta quindi soltanto un obiettivo tecnico o amministrativo, ma anche una condizione per rafforzare le conoscenze scientifiche sui rischi sanitari dell’inquinamento.
Quali indicazioni per la prevenzione e le politiche sanitarie?
Il messaggio principale che emerge dalla revisione è che la qualità delle informazioni sull’esposizione costituisce un elemento essenziale per valutare correttamente gli effetti dell’inquinamento atmosferico sulla salute.
Le nuove tecnologie consentono di ricostruire con maggiore dettaglio la distribuzione degli inquinanti, ma non eliminano automaticamente le incertezze. Occorre progettare attentamente le campagne di monitoraggio, disporre di misurazioni rappresentative nel tempo, verificare i modelli con dati indipendenti e considerare gli errori che possono influenzare le analisi epidemiologiche.
La ricerca evidenzia anche l’importanza di approfondire le esposizioni negli ambienti chiusi, negli spostamenti quotidiani e nei contesti urbani caratterizzati da forti differenze territoriali.
Per la sanità pubblica, queste conoscenze possono contribuire a individuare meglio le popolazioni esposte, valutare gli effetti degli interventi di riduzione delle emissioni e orientare le strategie di prevenzione.
Resta però fondamentale distinguere tra il miglioramento delle conoscenze scientifiche e la necessità di agire sulla base delle evidenze già disponibili. I rischi sanitari dell’inquinamento atmosferico sono ampiamente documentati e non richiedono di attendere strumenti di misurazione perfetti per giustificare interventi di prevenzione.
La sfida è utilizzare dati sempre più accurati per rendere le politiche di tutela della salute più efficaci, senza rinviare le misure necessarie a ridurre l’esposizione della popolazione agli inquinanti atmosferici.
Fonte scientifica
Boogaard H., Crouse D.L., Patton A.P. et al. (2026), Advancing Long-Term Outdoor Air Pollution Exposure Assessment for Health Studies: Lessons from a Multinational Research Initiative, Current Environmental Health Reports, 13, articolo 38.