La componente “silice” nel PM10 di un ambiente urbano / The “silica” component in the PM10 of an urban site

Abstract

Studi di tossicologia hanno mostrato che la “aged fracturated silica”, ovvero la silice che può essere presente nel particolato ambientale, presenta una rilevante azione infiammatoria a livello dell’apparato respiratorio. Risulta quindi importante conoscerne la concentrazione in un ambiente urbano per valutare il possibile rischio connesso. In questo studio viene determinato l’andamento stagionale della concentrazione delle particelle di silice nella frazione inalabile del particolato (PM10), campionato in un’area urbana della città di Roma al fine di valutare l’esposizione a tale inquinante. Il PM10, campionato mediante un impattore a cascata, è analizzato mediante diffrattometria a raggi X (XRD) e microscopia elettronica a scansione munita di microanalisi a raggi X (SEM/EDX) per determinare la concentrazione e lo spettro granulometrico delle particelle di silice. Nel periodo settembre 2004÷ottobre 2005 la frequenza delle particelle di silice nel PM10, valutata mediante SEM/EDX, è risultata compresa fra l’1,6 e il 10,4% del totale del particolato a fronte di una concentrazione ponderale di silice libera cristallina, valutata mediante XRD, che cade tra 0,25÷2,87 μg/m3. Le dimensioni delle particelle di silice sono risultate comprese tra 0,3÷10,5 μm ed oltre l’87% delle particelle possiedono un diametro inferiore a 2,5 μm. La correlazione tra i dati SEM/EDX e XRD sembra suggerire che la silice aerodispersa nell’ambiente urbano sia presente prevalentemente sotto forma di silice cristallina. I dati inoltre mostrano una stretta relazione tra le condizioni meteo-climatiche e la concentrazione di silice libera cristallina e suggeriscono l’esistenza di un importante apporto di particelle di silice dovuto a venti da sud-ovest che trasportano sull’Europa mediterranea sabbia finissima delle zone aride dell’Africa.

The “silica” component in the PM10 of an urban site
Background: In vivo and in vitro toxicological studies have shown that the aged fracturated crystalline silica, which is a component of airborne particulate, exerts an important inflammatory action on airways. The evaluation of the concentration level of airborne crystalline silica in an urban area is an important research subject in order to determine the exposure levels of the general population. Objectives: The aim was to study the seasonal trend of the quartz (the most common form of crystalline silica) concentration levels in the particulate inhalable fraction (PM10) in the urban area of Rome. Methods: PM10, sampled by a cascade impactor, was analysed by scanning electron microscopy, equipped with a thin-window system for X-ray microanalysis (SEM/EDX) for qualitative analysis. Parallely the concentration levels of quartz in the particulate were determined by X-ray diffractometry (XRD) for quantitative analysis, using the NIOSH 7500 method (NIOSH, 1994). Results: From September 2004 to October 2005 the abundance of silica particles, evaluated by SEM/EDX was in the range 1.6÷10.4%, with a concentration level of free crystalline silica in the range 0.25÷2.87 μg/m3. The equivalent diameter of silica particles ranged from 0.3 to 10.5 μm, moreover, more than 87% of particles showed a diameter less than 2.5 μm. Conclusions: The correlations between SEM/EDX and XRD data seem to suggest that the airborne silica particles in the urban location studied consisted mostly of crystalline silica. Moreover, the data suggest the existence of a significant contribution of silica particles due to southwest wind carrying a fine dust from the Sahara desert to Mediterranean Europe.