Scienza partecipata e machine learning per mappare l’inquinamento

I recinti non bastano a rendere sicuri asili, scuole e parchi. In questi luoghi, bambini e ragazzi respirano aria che in un caso su due contiene una concentrazione di biossido di azoto (NO2) fuorilegge e altamente nociva. Tra la popolazione generale di Milano, i livelli di NO2 oltre la soglia di legge sono responsabili di un decesso ogni 15 ore. Sono i dati che emergono dalla nuova mappatura mirata del biossido di azoto in città e nell’area critica, presentata oggi, 21 maggio, da Cittadini per l’aria Onlus.

Le mappe sono il risultato del progetto di scienza partecipata “NO2, No grazie. Stop ai diesel in città”, a cui hanno aderito attivamente 277 persone e tante associazioni. Una campagna realizzata col supporto di Patagonia e grazie alla collaborazione con la Divisione di Chimica dell’Ambiente e dei Beni Culturali. La rilevazione del biossido di azoto nell’aria, realizzata tra il 2 febbraio e il 2 marzo 2018, è stata condotta dai cittadini volontari che hanno posizionato 157 campionatori nei pressi di scuole e asili; 39 vicino a parchi, giardini e aree giochi; e 81 in altri luoghi di Milano.

Cittadini per l’aria pubblica oggi anche una mappa del biossido di azoto a Milano realizzata con tecniche di machine learning a partire dai dati raccolti nella campagna “NO2, No grazie” del 2017. L’elaborazione è un modello LURF (Land Use Random Forest) prodotto dagli studiosi del Dipartimento di Epidemiologia del Lazio: valorizza l’impegno dei cittadini nella campagna di citizen science e punta a predire la concentrazione del biossido di azoto nei punti non direttamente campionati, sulla base di parametri legati alla conformazione urbana e ai flussi di traffico. I dati hanno inoltre permesso di stimare l’impatto dell’NO2 sulla mortalità a Milano.

«La campagna di rilevazione dell’NO2 condotta dai cittadini ci ha offerto l’opportunità unica di sviluppare un modello di machine learning sui dati al fine di stimare le concentrazioni medie annue di NO2 sull’intera area di Milano», spiega Massimo Stafoggia, del Dipartimento di Epidemiologia – Servizio Sanitario Regione Lazio, «Si tratta della prima volta in Italia in cui una tecnica di questo tipo viene “addestrata” sui dati rilevati dai cittadini ed “esportata” sull’intero territorio comunale. Essa presenta il vantaggio unico di “imparare” dai dati misurati, e predire i livelli di inquinamento a una elevata risoluzione spaziale, con margini di incertezza contenuti. Inoltre, la quantità di dati misurati, oltre 200 punti di misura, ha permesso lo sviluppo di un modello robusto e riproducibile. Le stime di inquinamento ottenute hanno permesso di quantificare l’impatto dell’NO2 sulla popolazione dell’intera città di Milano, fornendo evidenze uniche e preziose ai decisori a livello comunale».

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I volontari che a Milano hanno disposto i campionatori

CONCENTRAZIONI FUORILEGGE
Isolando i dati 2018 relativi a scuole e asili di Milano, emerge che nel 50% dei casi la concentrazione di NO2 nell’aria, stimata su base annuale, supera il limite previsto dalla legge. Tra parchi e giardini, invece, i punti fuorilegge costituiscono il 56% del totale. Il valore-limite indicato dal D.Lgs 155/2010 è una concentrazione media annuale di 40µg/m³ (microgrammi per metro cubo).

Prendendo in esame il totale dei punti campionati, la quota fuorilegge ammonta al 55%. Un valore decisamente inferiore all’84% emerso dal campionamento del biossido di azoto che Cittadini per l’aria ha realizzato a Milano nel 2017: tuttavia, la campagna dell’anno scorso non aveva come target specifico i luoghi frequentati da bambini e ragazzi. Comprendeva in gran parte indirizzi selezionati dai cittadini in base alla loro residenza, e tra questi una maggiore quantità di incroci e strade trafficate, che spiegano la differenza.

Per Francesco Forastiere, direttore della Rivista Epidemiologia e Prevenzione, «grazie alle formidabili campagne di misurazione dell’NO2 condotte da Cittadini per l’aria, abbiamo mappe dettagliate dell’inquinamento dell’aria a Milano e Roma, con stime che arrivano in ogni angolo delle nostre città. Il biossido di azoto è un gas tossico originato principalmente dai fumi di scarico dei veicoli, soprattutto i motori diesel. È un gas altamente reattivo, e quando entra nel sistema respiratorio può causare problemi di salute. Lo Studio Longitudinale di Roma, una coorte di 1,2 milioni di individui adulti abitanti in città, seguiti per molti anni, ha mostrato chiaramente una relazione diretta tra l’esposizione all’NO2 e un aumento del rischio di mortalità, specialmente a causa di malattie respiratorie e cardiovascolari. È un gas letale e l’unico modo per liberarsene è ridurre i veicoli in circolazione, specialmente i diesel».

Origine principale degli ossidi di azoto nell’aria (tra cui l’NO2) sono i motori diesel: il 73% delle emissioni di queste sostanze nell’area metropolitana di Milano provengono da trasporto su strada e altre sorgenti mobili (fonte). Anche i diesel di ultima generazione, gli Euro 6, su strada violano i limiti Ue alle emissioni in nove casi su dieci (fonte) e producono ossidi di azoto in quantità fortemente superiori a quanto dichiarato, dal doppio fino a 13 volte di più.

L’IMPATTO SU SALUTE E MORTALITÀ

Dai dati del 2017 che gli epidemiologi hanno ora elaborato in machine learning, è possibile stimare a Milano 594 decessi aggiuntivi ogni anno dovuti all’inquinamento fuorilegge da NO2; in percentuale, 5 morti ogni 100 in città. Questi, i decessi imputabili alle concentrazioni superiori ai 40µg/m³. Ma l’Organizzazione mondiale della sanità (Oms) registra effetti sulla salute già al di sotto della soglia di legge, per concentrazioni superiori ai 20µg/m³ (fonte).

La mortalità da NO2 a Milano più che triplica se consideriamo le concentrazioni superiori ai 20µg/m³, perché la porzione di popolazione esposta è molto maggiore. La stima annuale è di 1791 decessi aggiuntivi, ossia 14 decessi ogni 100 in città.

«È necessaria una vera e propria svolta nelle politiche della mobilità a Milano e dintorni, un cambio deciso di prospettiva. Muoversi in auto, quando sono disponibili valide alternative, non può essere considerato un diritto», sottolinea Anna Gerometta, presidente di Cittadini per l’aria, «Lo è quello di crescere, vivere e respirare senza avvelenarsi giorno dopo giorno. Fermare i diesel, i principali responsabili delle emissioni di biossido di azoto, non è un’utopia o un sogno ambientalista, è una scelta urgente e necessaria per garantire a questa generazione di bambini e ragazzi, e a noi stessi, qualità dell’aria e della vita. Il biossido di azoto si riduce facilmente con misure locali. Chi governa oggi ha il dovere di adottare, in tempi brevi, le misure necessarie per rientrare al più presto nei limiti di legge e difendere la salute di tutti. Qualunque amministratore sceglierà la strada del vero cambiamento, ci avrà dalla sua parte. E con noi i cittadini».

Secondo l’Oms, a partire da questa soglia e su base annuale, per ogni 10 µg/m³ di biossido di azoto aggiuntivi si verifica un incremento della mortalità del 5,5% e un incremento del 21% nella frequenza dei sintomi di bronchite nei bambini asmatici. Anche a breve termine, un incremento di 10µg/m³ della media giornaliera (24h) di biossido di azoto determina un aumento dei ricoveri ospedalieri per malattie respiratorie del 1,8%. A ogni 10 µg/m³ di incremento nel livello del biossido di azoto nell’aria si ricollega una maggiore incidenza (2%) di tumore al seno nelle donne in menopausa (fonte). La letteratura scientifica menziona inoltre, in collegamento all’esposizione al biossido di azoto, effetti nocivi sul feto, come riduzione di peso alla nascita, impatti sullo sviluppo polmonare dei bambini, e danni al sistema cognitivo dei più piccoli e degli anziani.