Nelle scorse settimane si è molto parlato della correlazione tra inquinamento e la diffusione del nuovo coronavirus. In particolare, una ricerca italiana condotta da studiosi delle università di Bari, Bologna, Milano e Trieste, insieme alla Società Italiana Medicina Ambientale (SIMA), ha suscitato molto interesse perché ipotizza la trasmissione del virus attraverso particelle di inquinamento contenute più o meno in tutta l’aria che respiriamo. Nel rilanciare la ricerca, AGI ha titolato: “È ufficiale, il coronavirus è trasportato dal particolato atmosferico”.

Invece, finora, si sa poco del legame effettivo tra tossicità dell’aria e la pandemia, ma quello che si sa per certo è che l’inquinamento atmosferico ha effetti negativi di per sé e andrebbe ridotto. I team dietro due delle ipotesi e Zoltán Massay-Kosubek dell’European Public Health Alliance spiegano cosa si sa al momento, cosa non si sa ancora e perché c’è bisogno di più ricerca scientifica.

Da dove viene e che effetti ha l’aria inquinata
Gli studi di SIMA
Lo studio di Harvard
Il complesso procedimento scientifico
Cosa si sa per certo, cosa non si sa ancora, cosa fare con quello che si sa

Da dove viene e che effetti ha l’aria inquinata

Gli inquinanti atmosferici sono più di uno, possono avere un'origine naturale o antropica o mista e per questo si dividono in primari e secondari. Gli inquinanti primari vengono emessi direttamente nell'atmosfera, mentre gli inquinanti secondari si formano successivamente attraverso reazioni chimiche e processi microfisici. I primari comprendono particolato, carbonio, ossidi di zolfo, ossidi di azoto, ammoniaca, monossido di carbonio, metano, composti organici volatili non metano, alcuni metalli e idrocarburi. I secondari includono un altro tipo di particolato, ozono, biossido di azoto e altri composti.

Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), gli inquinanti che hanno dimostrato di avere effetti sulla salute sono il particolato, l'ozono, il biossido di azoto e il biossido di zolfo.

Quando si parla di aria generalmente più pulita nelle città dove è stato imposto il lockdown, si tende a parlare di biossido di azoto presente in quantità inferiori rispetto alle medie precedenti. Questo ha origine da una combustione e il traffico è in buona parte responsabile, tant’è che la Commissione Europea aveva stimato una riduzione del 40% qualora venissero applicate efficienti misure per ridurre la circolazione dei veicoli. Se è vero che il biossido di azoto è diminuito in Cina e successivamente anche in Italia, non si può dire lo stesso di altri più persistenti inquinanti come il particolato.

In effetti i particolati, soggetti a dinamiche stagionali nonché al meteo, non sembrano calare e continuano a provocare danni. Si tratta di un esempio di aerosol (abbreviazione per aero-solution), cioè piccole particelle solide o liquide in mezzo a un gas. I particolati grossi (PM10, sotto i 10 micron) finiscono nei polmoni, dove possono causare infiammazione e peggiorare le condizioni delle persone che soffrono di malattie cardiovascolari o respiratorie. La sottocategoria dei particolati fini (PM2.5, sotto i 2.5 micron) ha effetti ancora più dannosi sulla salute in quanto le particelle possono essere aspirate più profondamente nei polmoni e risultare più tossiche.

Non tutto il particolato viene da attività umane, nota l’Agenzia europea per l’ambiente (European Environment Agency, EEA). Fra le origini naturali l’agenzia identifica la polvere del deserto spostata dal vento, la schiuma del mare, i vulcani, le attività sismiche, gli incendi boschivi. Tuttavia, si tratta di una minima parte, intorno al 16% del totale, secondo quanto rilevato dall’agenzia ambientale Arpae Emilia Romagna che ha studiato le origini del particolato nel 2017. “Le concentrazioni presenti in atmosfera dipendono sia dalle emissioni dirette di PM in quanto tale (PM primario), sia dalla formazione di particolato a partire da gas precursori, in seguito a trasformazioni fisico-chimiche in atmosfera (PM secondario)”, scrivevano 3 anni fa gli autori Michele Stortini e Giovanni Bonafè. “Per ciascuno dei principali gas precursori (ammoniaca, ossidi di azoto, biossido di zolfo, composti organici volatili) si può stimare il fattore di formazione di aerosol”.

La ricerca di Arpae Emilia Romagna, volta a ristabilire la graduatoria di emissioni all’origine del particolato, conclude che il traffico merci raggiunge il primo posto in classifica, mentre quello delle autovetture è al quinto, dopo agricoltura, industria e riscaldamento a legna.

Al di là del virus, tutto questo ha sicuramente effetti devastanti. Lo studio Countdown on Health and Climate Change mostra che in Italia nel 2016 sono stati registrati 45.600 morti premature da esposizione al particolato. L’ultimo rapporto “Qualità dell’aria in Europa” mostra che l’inquinamento ha causato oltre 370.000 decessi prematuri in Europa nel 2016. Rispetto ai valori limite stabiliti dall’Organizzazione Mondiale della Sanità, nel 2017 le concentrazioni di inquinanti atmosferici erano troppo elevate nel 69% dei luoghi di monitoraggio e in sette paesi membri fra cui l’Italia.

Gli studi di SIMA

L’Italia è dunque un laboratorio interessante in questo senso, il che ci porta alle ricerche di Leonardo Setti dell’Università di Bologna e SIMA. «Noi abbiamo fatto due studi diversi, ma legati», spiega Setti a Valigia Blu.

Il primo studio riguardava la correlazione fra la diffusione del virus SARS-CoV-2, responsabile di COVID-19, in Italia, mettendo a confronto Nord e Sud. I ricercatori hanno osservato una correlazione fra la velocità con cui il virus si è diffuso e il numero di sforamenti di PM10 nel mese di febbraio, prima che fosse ingabbiato nelle misure di lockdown.

«Abbiamo visto che, laddove il PM10 ha sforato ripetutamente [la soglia considerata accettabile] come è successo in Lombardia, Veneto ed Emilia Romagna a febbraio, abbiamo avuto un incremento della velocità di diffusione del virus. Come se ci fosse stata una serie di boost o accelerazioni nel passaggio del virus dalle persone infette alle persone che non lo erano. Questo lo abbiamo spiegato attraverso un modello in cui riteniamo che le microgocce al di sotto dei 5 micron che vengono prodotte durante uno starnuto o un colpo di tosse vanno a formare degli aggregati con il particolato presente nell’atmosfera, quindi in questo modo si stabilizzano e possono raggiungere distanze più lunghe rispetto all’uno-due metri indicati come distanza di sicurezza. Così, invece di infettarsi soltanto le persone più prossime, si possono infettare anche quelle più distanti. Quindi il particolato potrebbe fungere da carrier, cioè un trasportatore».

I ricercatori hanno iniziato a occuparsene perché a Wuhan si stava osservando una riduzione dell’infezione in concomitanza con la riduzione dell’inquinamento nell’aria. «Da lì abbiamo iniziato a  valutare se in Italia si potesse osservare lo stesso fenomeno», continua Setti. «Abbiamo preso i dati delle 108 province italiane, che mediamente hanno circa quattro centraline l’una, e sulla base di quello abbiamo tirato giù i dati sugli sforamenti del PM10 nel mese di febbraio. Abbiamo poi creato una prima mappa e abbiamo notato che anche qui c’erano stato focolai più grossi dove c’erano stati i maggiori sforamenti nella Pianura Padana».

Il secondo studio ha poi trovato tracce di RNA (acido ribonucleico, come il DNA) del virus sul particolato atmosferico raccolto in due campionatori in provincia di Bergamo. Su una campionatura di 15 di giorni, otto hanno dato risultati positivi al virus: «Quindi ci dicono che il virus è sulle polveri, il che va in qualche modo a sostenere le ipotesi che si vadano a formare questi aggregati nell’aria. Noi cercavamo di capire se fosse possibile trovare il virus sulle polveri e quindi per noi averlo trovato più volte su più giorni ci dà l’evidenza che è presente ed è quello che stavamo cercando».

Normalmente virus e batteri possono essere veicolati dal particolato e c’è una forte letteratura scientifica che si occupa di queste interazioni. Entrambi gli studi di SIMA sono stati pubblicati in forma di preprint, al momento sottoposti a peer review, e non c’è niente di ufficiale. Sono suscettibili di modifiche e potrebbero anche venire ritirati.

Lo studio di Harvard

Un’altra ricerca, condotta dall’Università di Harvard e guidata da Xiao Wu, ha fatto altrettanto scalpore per un collegamento simile. In questo caso, però, gli scienziati si sono domandati se la lunga esposizione al particolato fine è associata a un aumentato rischio di morte per COVID-19 negli Stati Uniti.

Lo studio conclude che “un piccolo aumento dell'esposizione a lungo termine a PM2.5 porta a un grande aumento del tasso di mortalità di COVID-19, nella misura di 20 volte in più rispetto al tasso usuale”. Inoltre, Xiao e il suo team hanno scoperto che “un aumento di un microgrammo al metro cubo nella media a lungo termine di PM2.5 è associato a un aumento dell'8% nel tasso di mortalità di COVID-19” e suggeriscono che una riduzione del particolato a New York, per esempio, potrebbe ridurre il numero dei morti nella zona.

Partendo dal presupposto che esiste una sovrapposizione tra le cause di morte dei pazienti affetti da coronavirus e le malattie date dall'esposizione a lungo termine al particolato fine, hanno analizzato più di 3mila contee negli Stati Uniti e il 98% della popolazione totale del paese: “Ipotizziamo che, poiché influisce negativamente sul sistema respiratorio e cardiovascolare, l'esposizione a lungo termine a PM2.5 può anche esacerbare la gravità dei sintomi dell'infezione da COVID-19 e aumentare il rischio di morte nei pazienti”.

«L'associazione tra virus infettivo e inquinamento è stata ben stabilita sulla SARS 2003 e studi sull'influenza in precedenza. I nostri risultati sono coerenti con i risultati precedenti che l'esposizione all'inquinamento atmosferico aumenta gli esiti gravi durante le epidemie di malattie infettive», dice Xiao a Valigia Blu. «Durante lo scoppio del 2003 della sindrome respiratoria acuta grave (SARS), un tipo di coronavirus strettamente correlato al COVID-19, alcuni luoghi in Cina con un indice di inquinamento atmosferico moderato o alto a lungo termine presentavano mortalità più alte rispettivamente del 126% e del 71% in più delle località con un indice basso».

«L'esposizione a lungo termine del particolato è stata associata a ricoveri per polmonite nelle condizioni ben controllate fornite dalla chiusura della Utah Valley Steel Mill, e un legame tra esposizione a lungo termine al PM2.5 e polmonite e decessi per influenza è stato già riportato. Inoltre, diversi studi hanno riportato associazioni tra esposizione a breve termine al PM2.5 e minori effetti delle malattie infettive».

Anche la ricerca di Harvard è al momento soltanto un preprint in corso di revisione scientifica. Xiao, che oltre al particolato si sta adesso concentrando su altri inquinanti, aggiunge: «I futuri percorsi di ricerca includeranno la convalida dei nostri risultati con altre fonti di dati e tipi di ricerca, nonché studi sui meccanismi biologici, gli impatti dei tempi di esposizione al PM2.5 e le relazioni tra PM2.5 e altri effetti di COVID-19 [oltre alla morte]».

Il complesso procedimento scientifico

Riepilogando, esistono almeno tre diverse ipotesi che associano particolato e pandemia: 1) Il virus si è diffuso più velocemente nelle zone più spesso troppo inquinate; 2) Il virus è trasportato dalle stesse particelle inquinanti; 3) Il virus è più letale per le persone più a lungo esposte all’inquinamento.

Il primo paper di SIMA è uscito il 17 marzo, quello di Harvard il 7 aprile, ma molti altri team di ricercatori, ovunque nel mondo, si stanno occupando delle stesse cose contemporaneamente. Per esempio, Yaron Ogen, ricercatore alla Martin Luther University di Halle-Wittenberg, in Germania, ha studiato la relazione fra l'esposizione prolungata al biossido di azoto e una peggiore risposta al virus.

Tutto questo fermento è cosa buona per il confronto e la collaborazione fra esperti, come spiegato dal Post, meno buona se le ipotesi vengono annunciate di fretta. Per quanto abbia suscitato scalpore e orgoglio nazionale, non c'è nulla di ufficiale, al momento, come titolato, ad esempio, da AGI. La ricerca di SIMA ha soltanto ipotizzato qualcosa che dovrà dimostrare in seguito perché gli autori dello studio hanno trovato sì correlazione ma non (ancora) causalità.

Il 2 aprile, Simona Re, del Climate Media Centre di Milano, e Angelo Facchini, dell’IMT School for Advanced Studies di Lucca, hanno pubblicato una review preliminare dove prendono in esame le tre ipotesi e una quarta - a detta loro meno solida - sulla resistenza agli antibiotici dovuta agli inquinanti per cui di nuovo la risposta al virus sarebbe peggiore fra i più esposti. Concludono che tutto ciò meriterebbe attenzione e ulteriore studio, ma che in generale si possono considerare robuste le ipotesi che legano COVID-19 a uno stato di salute già compromesso più che l’ipotesi del particolato carrier. Sarebbe perciò l’esposizione cronica a peggiorare l’infezione, come poi suggerito anche da un articolo di Edoardo Conticini, Bruno Frediani (entrambi dell'Università di Siena) e Dario Caro (del dipartimento di Scienze Ambientali dell'Università di Aarhus, in Danimarca) uscito il 4 aprile articolo su Environmental Pollution e un altro di Daniele Fattorini e Francesco Regoli (Dipartimento di Scienze della vita e dell'ambiente presso l'Università Politecnica delle Marche).

Dietro la complessità delle ricerche, ci sono varie ragioni. Intanto, studiare una pandemia mentre è in corso può significare lavorare lontano dalla strumentazione abituale e avere meno dati a disposizione.

Setti spiega a Valigia Blu che «c’è anche il problema che in Italia stiamo pian pianino uscendo quindi possiamo soltanto andare a recuperare filtri dagli archivi, mentre in altri paesi si può fare monitoraggio in tempo reale». E Xiao è d’accordo: «L’ostacolo principale sono le poche fonti di dati, specie quelli di alta qualità. In particolare, dati su scala ridotta (a livello di piccole comunità), dati sulla demografia del paziente (sesso, razza, status socio-economico). Se mai questi dati saranno disponibili, sarà possibile condurre ricerche più approfondite».

Poi si fa sentire una certa pressione politica. «È chiaro che, se viene ulteriormente confermata una correlazione fra il virus e l’inquinamento, in una fase successiva di riavviamento delle attività sociali bisognerà tenere conto del fatto che il particolato può causare questo problema. Se noi troviamo un modo per marcare il virus, potrebbe essere anche un modo per prevenire future ricadute e magari alzare il livello di allerta se serve», dice Setti. «Prima di prendere decisioni in merito, bisogna averne la certezza. Nell’ambito della ricerca, ci scontriamo con il criterio di massima precauzione. In questo momento, noi come scienziati pensiamo che bisognerebbe tenere conto di questo fenomeno. Però se non abbiamo ancora le certezze c’è tutto un rimpiattino fra scienza e decisori politici».

E qui si arriva al nocciolo della questione: «Si dubita sempre, non si finisce mai di ricercare». Per quanto fondamentale, l’esistenza di una letteratura scientifica non vale come prova di una nuova ipotesi. Di solito la scienza ha bisogno di esperti di varie discipline ma soprattutto di tempo, a volte per certe pubblicazioni anche di anni. La peer review è un passaggio indispensabile.

Cosa si sa per certo, cosa non si sa ancora, cosa fare con quello che si sa

Zoltán Massay-Kosubek, policy manager presso l’European Public Health Alliance (EPHA), che a marzo per prima aveva avanzato alcune riflessioni su qualità dell’aria e virus, sentita da Valigia Blu, ribadisce questo concetto: «Vorrei separare, prima di stabilire la connessione, l'inquinamento atmosferico da COVID-19, perché l'inquinamento atmosferico è già uno dei cinque fattori di rischio per la salute [insieme a tabacco, alcol, sistemi alimentari malsani e inattività fisica] ed è una minaccia globale. Se si osservano i casi COVID-19, a parte gli anziani, i pazienti che soffrono di malattie cardiovascolari o respiratorie sono tra le persone a rischio e si trovano in una situazione peggiore. Questa è la base della nostra valutazione, l'aspetto più ovvio e visibile. A volte ci sono collegamenti tra i cinque fattori di rischio. Se vuoi migliorare la salute della popolazione, devi affrontarli così che, in caso di una pandemia, tutta la popolazione sarà in una migliore condizione di salute».

Massay-Kosubek continua: «L'inquinamento storico tende a indebolire il nostro sistema immunitario, quindi il tuo corpo è meno in grado di combattere l'infezione. Questo è stato osservato e dimostrato in passato per altre malattie, come l'influenza. Ora, non c'è certezza scientifica, ma è molto probabile anche per COVID-19».

Al contrario, per quanto riguarda lo studio sul particolato come carrier, dice: «Vorrei mantenere una certa distanza. Innanzitutto, come organizzazione informata sulle prove, guardiamo a ciò che dice l'OMS e, secondo le loro ultime conoscenze sulla malattia basate sulla scienza, il virus non è trasportato dall'aria ma da piccole goccioline d'acqua che cadono sulle superfici. Ecco perché è stato fissato lo standard di un metro, dal momento che queste goccioline non vanno oltre».

«L'inalazione di particolato come mezzo di contagio sarebbe molto pericolosa poiché il distanziamento fisico a quel punto non ci proteggerebbe più, ed è per questo che dobbiamo stare molto attenti a questa teoria», dice Massay-Kosubek. «La comunità scientifica italiana è diventata più cauta dopo la pubblicazione del pre-paper sul particolato, perché nessun ricercatore vuole danneggiare la propria reputazione scientifica».

Va aggiunto che l'inquinamento atmosferico nelle città e la densità della popolazione vanno di pari passo. In effetti, lo studio del 2003 sulla SARS ha anche sottolineato questo aspetto e ulteriori ricerche dovrebbero essere progettate in modo da escludere il fattore di densità della popolazione per essere sicuri che la stessa correlazione esista. Altrimenti, un contagio più rapido potrebbe semplicemente essere legato a un maggior numero di contatti fra persone infette (più probabile in una grande città che non in un paesino).

«Detto questo, si tratta di un problema che richiede un'attenta indagine poiché non conosciamo abbastanza il virus e le ipotesi alla luce dei primi risultati scientifici meritano sicuramente di essere esaminate ulteriormente», commenta Massay-Kosubek.

Fintanto che la pandemia procede, ci saranno più dati da analizzare e questo potrebbe portare idealmente anche dalla correlazione alla causalità. Ma le ipotesi non dovrebbero oscurare ciò che è scientificamente noto, provato e considerato sufficiente. «Il motore del progresso è avere dubbi e dimostrare ipotesi. Quindi vale la pena indagare, perché questo può allargare il nostro orizzonte. Il rischio è così elevato che non possiamo permetterci di non esserne certi, ma ciò non significa che ogni cosa dovrà essere dimostrata».

Ci si potrebbe chiedere se una ricerca, identificando l’inquinamento come responsabile della pandemia, non faccia comunque del bene portando eventualmente a decisioni politiche per ridurlo.

«L'obiettivo non giustifica i mezzi», prosegue Massay-Kosubek. «Anche se l'inquinamento è grave, dobbiamo sapere esattamente quanto è grave in modo da poter bilanciare tra cautela ed esagerazioni non necessarie. Questo è ciò che trattiene gli scienziati. Non vogliamo semplicemente dire qualcosa che non è corretto, dal momento che siamo in una situazione ‘comoda’ in cui la situazione è già abbastanza grave».

In sostanza, non c’è bisogno di ulteriori prove che il particolato o il biossido di azoto uccidono.  Proprio in questi giorni si stanno discutendo i salvataggi alle imprese nel bilancio dell'Unione Europea ed è importante che ogni aiuto economico venga accompagnato da condizioni precise per la salvaguardia dell’ambiente. A maggior ragione visti i benefici per la salute pubblica.

«Aspettare la certezza non è una scusa per non agire. Sappiamo quello che serve per mirare a prevenire, mentre continuiamo a raccogliere più informazioni. Ovviamente la situazione attuale non è sostenibile e non possiamo semplicemente chiudere l'economia da un giorno all'altro, tuttavia è proprio quello che è successo e dimostra che l’aria pulita può esistere anche nelle città. Se sei una persona asmatica, puoi finalmente fare una passeggiata. Se i livelli di inquinamento potranno essere mantenuti bassi in maniera sostenibile, questo sarà sicuramente un bene e alleggerirà la pressione del sistema sanitario. È una decisione nelle mani dei sindaci, ma stiamo già assistendo a un cambiamento».

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