Il contributo italiano ai programmi di ricerca dell’Unione europea sui rischi per la salute associati al clima e all’ inquinamento ambientale

Gli studi sull’inquinamento atmosferico, in particolare quello dovuto al traffico autoveicolare e alle emissioni industriali, hanno messo in evidenza effetti a breve termine rilevanti sull’apparato respiratorio e cardiovascolare e un aumento dell’incidenza di tumore polmonare. I cambiamenti climatici stanno già causando effetti sulla salute ed è atteso in futuro ormai prossimo un aumento della frequenza e intensità delle ondate di calore e di altri eventi estremi con un impatto sanitario inequivocabile. Nonostante le cautele da parte dei governi di molti Paesi sul tema, i cambiamenti climatici rappresentano nel futuro la principale minaccia alla salute globale. Le dinamiche dei fattori responsabili dei cambiamenti climatici e degli effetti sulla salute è estremamente complessa e coinvolge aspetti ambientali, ecologici, sociali e forti interessi economici.¹I rischi per la salute della popolazione sono elevati e in parte potenzialmente evitabili. La ricerca finanziata dall’Unione europea ha giocato un ruolo importante nel promuovere la crescita dell’epidemiologia ambientale in Italia. La sfida per gli epidemiologi è stata quella di identificare strumenti innovativi per affrontare e studiare queste tematiche, anche attraverso la collaborazione con altre discipline. L’ampia estensione degli obiettivi e la rilevanza internazionale dei progetti, insieme a rigorosi sviluppi metodologici, hanno motivato i ricercatori e gli scienziati a perseguire obiettivi comuni, ad applicare protocolli rigorosi e a diffondere i risultati delle ricerche.
In questi anni la comunità degli epidemiologi europei è cresciuta e si è trovata a sostenere nuovi temi e ad affrontare nuove sfide metodologiche. Il migliore esempio di una riuscita collaborazione tra i ricercatori nel settore dell’inquinamento atmosferico in Europa è rappresentato dal progetto APHEA (Air Pollution and Health Effects, an European Approach), realizzato durante gli anni Novanta per stimare gli effetti a breve termine dell’inquinamento atmosferico in diverse città europee.²I livelli giornalieri degli inquinanti sono stati analizzati in relazione alla mortalità e ai ricoveri ospedalieri, in una prima fase attraverso semplici metodi descrittivi, e successivamente attraverso metodi statistici più sofisticati. Questa esperienza ha fatto scuola nella stesura di protocolli di ricerca, di raccolta di dati e nei metodi di analisi statistica. La partecipazione di tre città italiane (Torino, Milano e Roma) ha rappresentato il punto di partenza per lo sviluppo di progetti nazionali di grandi dimensioni come i progetti MISA³ed EpiAir.⁴Analogamente dall’esperienza internazionale dello studio ISAAC (International Study on Asthma and Allergies in Children), un progetto sulla prevalenza di asma e allergie nei bambini, sono scaturite le iniziative italiane di SIDRIA.⁵
Nelle tabelle 1 e 2 sono elencati i progetti di ricerca, rispettivamente su inquinamento atmosferico e cambiamenti climatici, finanziati nell’ultimo decennio (20002010) nell’ambito dei programmi quadro (PQ) dell’Unione europea (IV, V, VI e VII PQ) o direttamente attraverso la Direzione generale per la salute e i consumatori (DG SANCO). Per ogni progetto sono sintetizzati gli obiettivi principali, la durata, il numero dei partner, la partecipazione dei gruppi italiani e il sito web. Seguendo l’evoluzione temporale dei progetti sull’inquinamento atmosferico, si passa da studi focalizzati sull’effetto dei tossici ambientali su popolazioni suscettibili (come i sopravvissuti a un infarto del miocardio, HEAPSS), sui meccanismi di infiammazione (AIRGENE), sugli effetti respiratori nei bambini (PATY) (finanziati dal IV e dal V programma quadro), a studi finalizzati a valutare l’impatto globale dell’inquinamento atmosferico (APHEKOM) o a esaminare strategie di intervento usando un approccio di valutazione integrata del rischio ambientale e sanitario (INTARESE, nell’ambito del VI e del VII programma quadro). È evidente il cambiamento nel tempo, da una ricerca più focalizzata e concentrata in pochi centri di ricerca verso progetti collaborativi, estesi e con la partecipazione di molti centri e con obiettivi più generali; un cambiamento che è stato criticato per la carenza di obbiettivi di sanità pubblica.⁶Lo stesso discorso vale per i progetti sui cambiamenti climatici dove le iniziative PHEWE.^7,8e EuroHEAT⁹hanno fornito stime affidabili dell’impatto del caldo sulla mortalità e morbosità, mentre la tendenza attuale è verso progetti generali con obiettivi molteplici.

Tabella 1. Progetti di ricerca sull’inquinamento atmosferico finanziati nell’ultimo decennio (20002010) nell’ambito dei programmi quadri (PQ) dell’Unione europea (IV, V, VI e VII PQ) (o dal DG SANCO)
Table 1. Research programs on air pollution funded in the last decade (2000-2010) within the EU Framework Programmes (FP 4th, 5th, 6th and 7th) (or from DG SANCO)

Tabella 2. Progetti di ricerca sui cambiamenti climatici finanziati nell’ultimo decennio (20002010) nell’ambito dei programmi quadro (PQ) dell’Unione europea (IV, V, VI e VII PQ) (o dal DG SANCO).
Table 2. Research programs on climate change funded in the last decade (2000-2010) within the EU Framework Programmes (FP IV, V, VI e VII) (or from DG SANCO).

Tra i progetti finanziati, ci sono importanti esempi di network di ricercatori, come AIRNET e ERNRIECO (un progetto particolarmente importante per le coorti di nati), che sono stati capaci di mantenere un buon livello di comunicazione e condivisione dei documenti sullo stato dell’arte del progetto, revisioni di evidenze e protocolli. Infine, ESCAPE rappresenta il progetto più ampio attualmente in corso sugli effetti a lungo termine dell’inquinamento atmosferico in Europa. Il progetto utilizza dati già raccolti nell’ambito di grandi studi di coorte europei (esempi sono EPIC, ECHRS, SIDRIA) e fornisce metodi aggiornati per stimare l’esposizione al particolato fine e agli ossidi di azoto in diverse aree geografiche. In Italia, sono diverse le città coinvolte che beneficeranno di metodi di valutazione dell’esposizione innovativi e ben sviluppati.
Ci sono altri aspetti in tema di inquinamento atmosferico e cambiamenti climatici che richiedono l’attenzione dell’Unione europea. La comunità di ricercatori italiani potrebbe svolgere un forte ruolo propositivo su queste tematiche, tenendo presente che sono necessari ingenti investimenti.

Gli effetti sanitari a lungo termine delle esposizioni ambientali sono studiati attraverso il disegno di studio di coorte. Uno dei principali problemi a livello europeo è che non sono disponibili stime degli effetti a lungo termine dell’inquinamento atmosferico. Negli studi per la valutazione di impatto sulla salute sono state quindi utilizzate le stime sugli effetti a lungo termine provenienti da studi di coorte condotti negli Stati Uniti. Il summenzionato progetto ESCAPE utilizza dati sanitari raccolti in coorti già esistenti. Tuttavia, esso non sarà in grado di fornire un quadro completo a causa della minore partecipazione dei Paesi dell’area mediterranea e dei nuovi Stati Membri che adesso si trovano a dover fronteggiare serie problematiche ambientali. Inoltre, i cambiamenti nelle tecnologie, nella composizione dei carburanti e delle fonti di combustione ha portato negli ultimi anni a variazioni nella composizione degli inquinati atmosferici e della loro tossicità. Solamente studi di coorte prospettici che valutino in parallelo le condizioni di esposizione e lo stato di salute nel corso del tempo possono essere usati con successo per stimare gli effetti a lungo termine degli agenti ambientali nocivi. Inoltre, attraverso tali studi possono venire identificati i fattori di suscettibilità, le caratteristiche individuali e locali che aumentano il rischio per la salute correlato all’inquinamento atmosferico e al clima. Emerge il bisogno di uno studio di fattibilità che permetta di valutare e assegnare le priorità alle più importanti esposizioni ambientali a livello regionale e urbano (includendo i cambiamenti climatici, l’inquinamento negli ambienti domestici, l’inquinamento atmosferico e il rumore) con effetti già osservabili e con potenziali effetti nel futuri. Una fase preliminare è quella di definire gli obiettivi e le procedure per realizzare uno studio di coorte multicentrico di grandi dimensioni puntando al coinvolgimento anche di Paesi con minor livello di sviluppo e quindi di infrastrutture per la ricerca ma anche maggiori livelli di esposizione e di rischio per la popolazione.
Gli effetti sanitari a breve termine del particolato atmosferico (particulate matter, PM) sono stati studiati in modo approfondito e ora il principale quesito scientifico è la valutazione del ruolo della dimensione delle particelle in modo non indipendente dalla loro composizione chimica. I diversi composti chimici del PM, per esempio i metalli di transizione, possono contribuire in modo differente agli effetti sulla salute indotti dal PM. A tale scopo, è necessaria una base di dati di ampie dimensioni che dovrebbe includere la dimensione delle particelle, le loro fonti, e la loro composizione chimica. A livello europeo è indubbia la necessità di uno studio multicentrico, come fu APHEA negli anni Novanta,²per valutare gli effetti a breve termine delle particelle di dimensione diversa, le loro fonti e la composizione chimica (WHO, 2007). I dati sanitari e l’expertise necessari per condurre tali studi sono già disponibili, mentre mancano dati di serie temporali sui livelli di concentrazione delle diverse frazioni di particolato, della loro composizione chimica e del contributo delle diverse fonti di esposizione. Mentre un esteso programma di ricerca sul PM è già in corso negli Stati Uniti,¹⁰l’Europa è in ritardo. L’Unione europea ha recentemente approvato i nuovi limiti annuali per il PM2.5 (25 µg/m³) e una revisione dello standard per il PM2.5 è prevista per il 2013. Le decisioni dell’Europa sono controverse,¹¹poiché effetti sulla salute sono stati documentati anche per concentrazioni più basse del particolato fine. Rimangono ancora pochi anni per sviluppare un approccio che sia in grado di caratterizzare le dimensioni, le proprietà e le fonti del PM e per valutare gli effetti sulla salute combinando dati epidemiologici, tossicologici e clinici. Riguardo le conseguenze dei cambiamenti climatici sulla salute, l’impatto delle ondate di calore in Europa è stato molto studiato. Le ondate di calore sono risultate associate a significativi effetti a breve termine sulla mortalità nelle aree urbane europee (PHEWE, EUROHeat project).Tuttavia, diverse questioni ancora aperte richiedono ulteriori studi. I rischi a breve termine per la salute associati con alcuni eventi estremi (alluvioni, incendi) devono essere chiariti; è atteso un decremento nelle precipitazioni fino al 20% nelle regioni meridionali dell’Europa associato a un incremento nella frequenza di incendi boschivi. Gli studi epidemiologici suggeriscono che gli elevati livelli di inquinamento atmosferico prodotti dagli incendi possano avere importanti effetti sulla salute ma in Europa questo aspetto è stato poco studiato. Inoltre, circa il 20% della popolazione europea vive in prossimità dei bacini fluviali ed è probabile che subiscano le conseguenze negative a causa di inondazioni. Molti Paesi europei hanno piani di emergenza per le inondazioni ma le evidenze disponibili sulla loro efficacia e sugli indicatori di vulnerabilità sono ancora scarse. Infine, gli effetti a breve e a lungo termine dell’inquinamento atmosferico sulla salute possono essere amplificati da una sinergia con gli eventi meteorologici estremi, ma tali aspetti devono essere ancora chiariti. Le conseguenze per la salute legate ai cambiamenti climatici e all’inquinamento atmosferico sono in gran parte prevenibili. Le evidenze epidemiologiche sono indispensabili per definire misure di sanità pubblica per migliorare la capacità di pianificazione e gestione della risposta nel futuro. Tuttavia, i problemi e le possibili soluzioni legate ai cambiamenti ambientali globali dovranno essere affrontati a livello internazionale. Finora in Italia le priorità di ricerca in campo ambientale sono scaturite dalle questioni scientifiche emergenti a livello internazionale e questo processo dovrà continuare in futuro ed essere potenziato anche attraverso una migliore comunicazione e condivisione dei risultati con gli altri ricercatori a livello europeo.

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The Italian contribution to EU research programs on health effects of air pollution and climate in a changing environment

Epidemiologic research on environmental epidemiology has been growing in the last decade in Italy, especially in the fields of air pollution and climate change.The large Italian participation to the conferences of the International Society for Environmental Epidemiology (ISEE, www.iseepi.org) is a clear indication of the development of a strong national environmental epidemiology community. There are several reasons why air pollution and climate change are environmental priorities in our country. It is well established that air pollution, especially when related to traffic, but also when due to industrial emissions, has great shortand longterm health effects on respiratory and cardiovascular systems and entails a carcinogen effect for lungs. In addition, climate change is already affecting and increasing the risk of extreme weather events in European countries with an unequivocal impact on human health. Despite reluctance and prudence from worldwide governments, climate change is recognize as the biggest global health threat of the 21st century and, as McMichael has indicated,¹ the dynamics of factors leading to climate changes and health effects is extremely complex, involving environmental, ecological and social aspects, together with strong economical interests. Effects at population level are large and potentially avoidable. The challenge for epidemiology is to apply new modes of approaching and studying the issues, while continuously searching for collaboration from other disciplines. In this context, European Unionfunded research has playe an important role in the development of environmental epidemiology in Italy. The wide scope and the international relevance of the projects, together with rigorous methodological developments, have motivated researchers and scientists to follow common goals, to apply strict protocols, and to disseminate the results of investigations in an appropriate way. On the other hand, the EU epidemiological community has been growing and has been providing intellectual incentives and new methodological challenges. The best example being the interaction between researchers within the EU in the field of air pollution, specifically the APHEA project (Air Pollution and Health Effects, an European Approach) conducted during the nineties on the shortterm effects of air pollution in several European cities.²
Daily concentrations of air pollutants were analysed in relation to daily mortality and hospital admissions, initially with unpretentious tools and then with increasingly sophisticated statistical methods. It has been a school for protocol development, data collection and common analyses and metanalyses. The participation of the Italian cities of Turin, Milan, and Rome was the starting point for the development of large national projects like MISA³ and EpiAir.⁴ The same can be said for the ISAAC study (International Study on Asthma and Allergies in Children), an international project on the prevalence of asthma and allergies in childhood, that has generated the Italian SIDRIA initiatives.⁵ Table 1 and Table 2 list the research programs funded in the last decade (20002010) within the EU Framework Programmes (FP 4th, 5th, 6th and 7th) (or from DG SANCO) on air pollution or climate change, respectively. The tables illustrate the main topics covered, the duration of the projects, the number of partners, the Italian participation and the specific website. If the development of the projects on air pollution are followed, from specific studies on the role of air toxins on susceptible populations (as survivors after a myocardial infarction, HEAPSS), on inflammatory mechanisms (AIRGENE), or respiratory effects in children (PATY) (typically funded under the 4th and 5th FPs) it is evident that the main effort has been shifted towards estimation of the overall air pollution impact (APHEKOM), or examination of intervention strategies using an integrated environmental and health assessment approach (INTARESE), typical of the 6th and 7th FPs. There has also been a shift from the focused research, grouping just a few centres, to a more policyoriente approach with multiple partners and more general aims; a change that has been criticized due to the lack of a real public heath perspective.⁶ The same is true for climate change where the PHEWE^7,8 and the EUROHEAT⁹ projects have firmly established the effects of high temperatures on mortality and morbidity while the current tendency is to move towards general projects with several purposes. There are good examples of funded networks, like AIRNET and ENRIECO (especially important for birth cohorts), able to maintain a good deal of communication and to share stateoftheart documents, reviews of the evidence, and protocols. Finally, ESCAPE is the largest project currently running on the longterm effects of air pollution in Europe. It uses data already collected in large cohorts across Europe (examples are EPIC, ECHRS, SIDRIA) and provides uptodate methods to develop exposure assessment to fine particles and nitrogen oxides in several locations. In Italy, various cities are being considere and will benefit from unique and well developed exposure assessment methods. There are additional aspects in the field of air pollution and climate change that deserve attention from the EU. The Italian research community could have a strong proposing role on these topics, although a large financial investment is required.

1. Longterm effects of environmental stressors are studied using the cohort design. One of the main problem is that we do not have European research results on longterm health effects of air pollution. Whenever health impact assessment concerning the longterm impact of air pollution on human health is performed, the estimated risks from U.S. studies have been used.The already mentioned ESCAPE project uses health data already collected within existing cohorts. However, it will not provide the full picture because there is less emphasis in the Mediterranean area and in new Member States which face serious environmental problems. In addition, the substantial changes in technology, fuel composition and distribution of combustion sources lead to changes in air and other environmental pollution and possible toxicity. Only prospective cohort studies, that assess both health and environmental exposures in parallel, over time, can address the longterm effects of current environmental stressors. Moreover through countryspecific cohort studies, susceptibility factors and individual and local characteristics that increase the risk of air pollution and climate exposures maybe identified. There is therefore a need for a feasibility study that assesses and prioritizes the most important regional and urban environmental stressors (including factors related to climate change as well as indoor and outdoor air pollution and noise) with current and possible future health effects. A preliminary step is to scope and design procedures to realize a large coordinated multicountry Cohort Study with emphasis on application in countries with less developed research infrastructure and more important environmental problems.

2. Research on the shortterm health effects of particulate matter have been extensively conducte and the main scientific issue now is the evaluation of the role of particle size which is not independent of its chemical composition. The different chemical compounds of PM, e.g. transition metals, may contribute differently to the PMinduced health effects. There is a need for a large data set that should include the size of the particles, their sources, and their chemical composition. What Europe clearly needs is a multicity study, like APHEA in the ‘90s2 to evaluate the shortterm health effects of particles of different size, their sources and compositions (WHO, 2007). The health data and the ability to perform such studies are readily available, but timeseries of concentration levels of size fractions, chemical compositions, and inventory of source contribution are not. While a large PM specialization program is ongoing in the US (10). Europe is lagging behind. The European Union has recently approve a new annual limit for PM2.5 (25 µg/m3) and a revision of the PM2.5 standard is foreseen for 2013.The EU conclusions have been controversial,11 as adverse health effects have been detecte at a much lower level of fine particles. There are still a few years available to develop an approach that characterizes size, properties and sources of PM, and evaluate health effects while combining epidemiological, toxicological and clinical data.

3. Among the climate change consequences, the impact of heat waves in Europe has been extensively analysed. Heat waves have been associated with a substantial shortterm increase in mortality in urban areas of Europe (PHEWE, EUROHeat project). However, several open issues remain to be studied. Shortterm risks associated to their environmental consequences (floods, wildfires) needs to be clarified; a decrease of up to 20% in precipitation is expected in southern Europe with an associated increase in the frequency of forest fires. Epidemiological studies indicate an association between the levels of air pollutants produced from forest fires and health, but little is known in the European context. Moreover, up to 20% of the European population live in river basins that are likely to be affected by an increased flood hazard. Many European countries have emergency flood plans but limited evidence of their effectiveness and on vulnerability indicators is available to date. Finally, the synergistic effect between air pollution and extreme weather events may potentiate short and long term effects on health outcomes but such factors should be clarified. In conclusion, the consequences of climate change and air pollution are largely preventable. Epidemiological evidence is essential to define public health measures in order to improve preparation and response actions in the future. However, problems and solutions in a changing environment need to be tackled internationally. Up until now, the main research priorities in environmental health in Italy have been following emerging scientific issues; this process should be continued to better share our achievements with our peers at the European level.

Bibliografia/References

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