Generalità

Il problema della qualità dell'aria di un ambiente indoor è piuttosto complesso e di stretta attualità, con grandi implicazioni sociali ed economiche. Le abitudini della vita moderna portano le persone a trascorrere larga parte del loro tempo in uno spazio confinato, come mai avvenuto nel passato.

Inizialmente, fino agli anni settanta del secolo scorso, gli studi sulla qualità dell'aria erano esclusivamente rivolti all'inquinamento atmosferico e agli ambienti industriali. Solo successivamente si sono iniziati a prendere in considerazione i problemi di inquinamento indoor riguardanti gli ambienti civili.

L'espressione ambiente indoor comprende pertanto le abitazioni, gli uffici pubblici e privati, le strutture comunitarie, i locali destinati ad attività ricreative e sociali e anche i mezzi di trasporto pubblici e privati. E' solo recente la consapevolezza dei potenziali pericoli dovuti alla presenza di agenti contaminanti dispersi nell'aria in ambienti interni non industriali. Hanno contribuito a questa consapevolezza:

• la tendenza a costruire edifici poco permeabili all'aria, ai fini del risparmio energetico;
• il crescente impiego di prodotti di sintesi nelle costruzioni, per l'arredamento e per i prodotti di consumo;
• l'introduzione di nuovi strumenti di lavoro;
• il riconoscimento che l'esposizione prolungata a concentrazioni anche molto basse di contaminanti chimici può provocare, in tempi lunghi, effetti tossici;
• l'incremento del tempo trascorso in ambienti chiusi.

Il rischio non è quindi limitato a categorie di persone ben definite (rischio professionale ed occupazionale), ma interessa una parte estesa della popolazione, risultante di particolare gravità per alcuni gruppi più sensibili.

Definizione di qualità dell'aria accettabile

In linea di principio, l'aria negli ambienti confinati a uso civile dovrebbe presentare un contenuto di contaminanti di origine biologica, fisica e chimica sufficientemente basso e tale da garantire che vi sia un rischio trascurabile per la salute e la sicurezza degli occupanti; inoltre, dovrebbe risultare non sgradevole dal punto di vista della percezione.

Non esiste una definizione di aria di buona qualità universalmente accettata. Attualmente, per ambienti civili, prevale la definizione dell'ASHRAE (2013a) che ritiene la qualità dell'aria interna accettabile quando non contenga contaminanti noti in concentrazioni nocive e per la quale una sostanziale maggioranza delle persone esposte (80% o più) non esprima insoddisfazione.

Tale definizione considera sia il concetto di sicurezza sia quello di comfort, soddisfazione di una maggioranza e non della totalità.

Legislazione e normativa

Gli studi e le ricerche sugli inquinanti negli ambienti confinati e sui loro effetti sulla salute umana sono piuttosto recenti, e cosi la normativa e la legislazione in materia. Con riferimento agli ambienti lavorativi, il D.Lgs.626/1994, il D.Lgs.25/2000 e il D.M.26/02/2004 inquadrano in un discorso organico gli inquinanti chimici negli ambienti lavorativi e le relative concentrazioni e patologie, definendo una lista di valori limite di esposizione professionale.

Per quanto riguarda i locali non lavorativi, le abitazioni e i centri ricreativi, non vi è ancora una normativa precisa e i controlli sono molto più difficili da attuare. Sono lasciate alla sensibilità del progettista tutte le azioni volte a limitare l'esposizione agli agenti dei soggetti coinvolti.

Effetti sulla salute e sul comfort ambientale

L'impatto sull'uomo degli inquinanti indoor può essere causa di una vasta gamma di effetti indesiderati che vanno dal disagio, avvertito a livello sensoriale, fino a gravi affezioni dello stato di salute. Al fine di caratterizzare il rapporto causa-effetto che si instaura fra esposizione ad una categoria di inquinanti (od un singolo inquinante) ed effetti sanitari, sono state analizzate quelle categorie ritenute di interesse prioritario:

• effetti respiratori;
• effetti genotossici;
• effetti irritativi;
• effetti sensoriali;
• effetti sul sistema nervoso;
• Sick Building Syndrome (SBS).

Sostanze inquinanti e loro sorgenti

Per valutare gli effetti sulle persone dell'esposizione ad agenti inquinanti presenti nell'aria è necessaria una caratterizzazione che consideri sia le caratteristiche dell'aria esterna, sia le caratteristiche dell'aria interna. La qualità dell'aria interna è infatti influenzata sia dalla qualità dell'aria esterna sia dalle emissioni delle sorgenti interne; alcuni inquinanti rintracciabili nell'aria interna indoor possono provenire dall'esterno, essendo legati all'inquinamento atmosferico, altri sono prodotti all'interno degli edifici.

I livelli di concentrazione che gli inquinanti raggiungono all'interno degli edifici possono essere uguali o anche superiori a quelli dell'aria esterna e i tempi di esposizione all'inquinamento indoor sono in generale maggiori dei tempi di esposizione all'inquinamento outdoor, a seguito del maggior tempo trascorso in ambiente indoor.

Le sostanze inquinanti presenti nell'aria esterna sono prodotte sia da fonti naturali sia, in più larga misura, da attività umane, come processi industriali o processi di combustione. È bene ricordare le più importanti:

1. pollini;
2. microrganismi;
3. ossidi di azoto (NO_x);
4. ossidi di zolfo (SO_x);
5. ossidi di carbonio (CO_x);
6. composti organici volatili (VOC);
7. particolato sospeso totale (PST).

I bioeffluenti (odori corporali) sono composti organici emessi dal corpo umano sotto forma di gas o particelle con la respirazione, con la sudorazione o per traspirazione, per effetto del metabolismo e quindi in quantità correlata all'attività dell'individuo. Non hanno azione tossica ma, all'aumentare della loro concentrazione, si avverte un senso di sgradevolezza e fastidio.

I prodotti di combustione sono gas (SO_x, NO_x, CO) che possono essere irritanti o tossici per alte concentrazioni, sono i processi di combustione dovuti alla cottura di cibi, agli impianti di riscaldamento, agli impianti di preparazione dell'acqua calda sanitaria, a piccole stufe, al fumo di tabacco. E' nota l'estrema tossicità dell'ossido di carbonio (CO) a causa della sua capacità di combinarsi con l'emoglobina del sangue, formando un composto stabile chiamato carbossiemoglobina che non permette più lo scambio ossigeno nei polmoni.

I composti organici volatili, comunemente indicati con l'acronimo VOC (Volatile Organic Compounds) sono i composti organici volatili caratterizzati da un punto di ebollizione compreso tra 50 e 260 °C. Rientrano in questa categoria una grande quantità di sostanze, tra le quali prevalgono gli idrocarburi aromatici e clorurati, i terpeni, le aldeidi. Tra queste ultime le più diffuse in edifici residenziali sono il toluene e la formaldeide sotto forma di particolato aerodisperso.

I VOC sono sempre presenti in ambienti chiusi, la loro presenza è legata all'attività umana, ai materiali da costruzione, agli arredi (colle, vernici, solventi), a pitture, parati, moquette, ecc. Si formano anche durante i processi di combustione, sono presenti nel fumo di tabacco e sono prodotti dallo stesso metabolismo umano. Alcuni di questi componenti sono particolarmente nocivi per l'uomo; la formaldeide, già per basse concentrazioni, ha effetti irritanti sulle e respiratorie e può avere effetti cancerogeni.

Il Radon è un gas, chimicamente inerte e assolutamente inodore, prodotto dal decadimento di alcuni isotopi dell'uranio; si trova ovunque nel suolo e nelle rocce, in particolare in quelle di origine vulcanica, nei graniti, nelle arenarie e nei tufi. E correlata la presenza del radon e dei suoi derivati a patologie di cancro alla gola e ai polmoni.

I contaminanti biologici più importanti sono i microrganismi viventi (muffe, batteri e spore fungine), che trovano il loro terreno di coltura in zone umide quali quelle offerte da alcuni componenti degli impianti di condizionamento, o quelle delle pareti rese umide dalla presenza di acqua per condensa superficiale o interstiziale. Il rischio di germinazione delle muffe sulle strutture edili è tanto maggiore quanto più bassa è la loro temperatura superficiale, soprattutto in determinate zone climatiche. Ne sono ulteriore causa l'inadeguato isolamento termico delle pareti o dei plafoni, strutture scarsamente permeabili e la presenza di ponti termici. Anche l'aumento della pressione di vapore interna favorisce la formazione di muffe: ciò può essere provocato dalla presenza di eccessive sorgenti di vapore o da scarsa ventilazione.

Le polveri sono classificate in base al diametro aerodinamico in: 

• ultrafini (< 0,1 μm);
• fini (< 2,5 μm, PM2,5);
• frazione grossolana (2,5 - 10 μm);
• frazione toracica (~ 10 μm, PM10).

Le polveri di dimensioni inferiori ai 2,5 μm arrivano quasi tutte nei polmoni, mentre quelle con diametro superiore ai 10 μm sono filtrate dalle mucose nasali.

Il contenimento dei contaminanti

Garantire una qualità dell'aria che soddisfi la definizione riportata in precedenza comporta, innanzitutto, il mantenimento dei valori delle concentrazioni dei contaminanti al disotto di valori di soglia. 

L'eliminazione delle fonti e/o la riduzione delle emissioni di contaminanti, quando applicabili, sono senz'altro i metodi più efficaci per il contenimento dell'inquinamento negli ambienti interni. Purtroppo, nella maggior parte dei casi non è una soluzione percorribile.

La rimozione dei contaminanti, in caso di emissione localizzata, è possibile attraverso la loro aspirazione e convogliazione all'esterno tramite impianti di estrazione posti in prossimità della fonte. Tale metodo è diffusamente applicato sia nelle abitazioni che negli ambienti di lavoro: basti pensare alle cappe per cucine, alle cappe chimiche, agli estrattori nei servizi igienici.

La diluizione per il contenimento dei contaminanti è necessaria quando la fonte non è puntuale e non è eliminabile. Viene attuata ventilando l'ambiente, cioè miscelando l'aria interna inquinata, con una portata d'aria proveniente dall'esterno, meno inquinata ed eventualmente filtrata, ed estraendo dall'ambiente una portata d'aria leggermente inferiore o maggiore a quella immessa in modo da garantire una leggera sovrappressione o depressione rispetto all'esterno ed agli ambienti circostanti, in base alle singole necessità ed ai campi di applicazione.

I tre metodi illustrati non sono in alternativa tra loro; infatti, il conseguimento di un elevato livello di qualità dell'aria indoor può basarsi su una loro opportuna combinazione, nel rispetto del contenimento dei consumi energetici.

L'impegno di Qualitec in materia IAQ

La IAQ rappresenta un punto di riferimento per Qualitec, dalla fase di progettazione del sistema edificio-impianto, alla scelta delle apparecchiature e dei sistemi di climatizzazione e ventilazione. Nel perseguire questo obiettivo considera anche gli aspetti energetici e gestionali, sintetizzati nel concetto di Life Cycle Cost che prende in considerazione i costi economici e ambientali sostenuti nell'intero ciclo di vita di un impianto.

Qualitec implementa nei propri sistemi e logiche di regolazione nuove generazioni di analizzatori di inquinanti ambiente, in modo da ottimizzare i sistemi di climatizzazione, ventilazione, aspirazione, filtrazione e depurazione in funzione delle concentrazioni di inquinanti indoor/outdoor, realizzando notevoli risparmi energetici.