East Palestine: A Caccia di Inquinanti Invisibili Dopo il Disastro Ferroviario con il Monitoraggio Mobile dell’Aria

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in una missione scientifica un po’ particolare, nata da un evento che ha scosso l’opinione pubblica: il disastro ferroviario di East Palestine, Ohio, avvenuto il 3 febbraio 2023. Ricorderete sicuramente le immagini e la preoccupazione per le sostanze chimiche pericolose rilasciate nell’ambiente, come il cloruro di vinile, il benzene e altre ancora.

Dopo l’incidente, le fiamme e la successiva combustione controllata di alcune sostanze, la domanda che tutti si ponevano era: “Cosa stiamo respirando?”. L’Agenzia per la Protezione dell’Ambiente statunitense (EPA) ha iniziato subito a monitorare l’aria con stazioni fisse, ma noi abbiamo pensato: e se potessimo avere un quadro più dinamico, quasi in tempo reale, di come si muovono questi inquinanti?

La Nostra Missione: Mappare l’Invisibile

Già a metà febbraio 2023, poco dopo l’incidente, il nostro team aveva fatto un primo giro di perlustrazione con un laboratorio mobile, scoprendo pattern interessanti nella distribuzione di vari composti organici volatili (VOC). I livelli medi di alcuni noti “cattivi” come benzene e cloruro di vinile erano sotto i limiti di rischio a lungo termine, un dato confortante simile a quello delle stazioni fisse. Tuttavia, avevamo notato concentrazioni relativamente alte di acroleina, un irritante respiratorio, e identificato altre sostanze “sospette” grazie a un’analisi più approfondita, chiamata analisi non mirata (NTA).

Ma la storia non finisce qui. Quando sono iniziate le operazioni di bonifica – rimozione del terreno contaminato, aerazione dei corsi d’acqua – è sorta una nuova preoccupazione: queste attività potrebbero rimettere in circolo i VOC nell’aria? Molti residenti continuavano a lamentare sintomi fastidiosi: mal di testa, nausea, bruciore a naso e gola, tosse, irritazione agli occhi, eruzioni cutanee. Addirittura, alcuni membri del team dei CDC (Centers for Disease Control and Prevention) inviati sul posto si sono sentiti male a fine marzo, riportando sintomi simili.

Ecco perché abbiamo deciso di tornare sul campo. Armati del nostro furgone super-attrezzato, il “mRAPiD” (Mobile Responding to Air Pollution in Disasters) della Texas AeM University, abbiamo effettuato altre due campagne di monitoraggio mobile, il 16 marzo e il 12 aprile 2023. Il nostro obiettivo? Capire come stesse cambiando la qualità dell’aria durante la fase di pulizia, identificare eventuali “hotspot” di inquinamento e valutare i potenziali rischi.

Sulle Strade di East Palestine: Il Laboratorio Mobile in Azione

Immaginatevi questo furgone: sul tetto ha un braccio con una presa d’aria che “annusa” l’ambiente mentre ci muoviamo. L’aria viene aspirata e analizzata istantaneamente da uno strumento potentissimo, uno spettrometro di massa a tempo di volo con reazione di trasferimento protonico (PTR-ToF-MS). Sembra complicato, ma pensatelo come un “naso elettronico” incredibilmente sensibile, capace di rilevare VOC a livelli bassissimi, parliamo di parti per trilione!

Abbiamo percorso le strade pubbliche di East Palestine e di una cittadina vicina, Ohioville (scelta come nostro “sfondo” di confronto, simile per ambiente e popolazione), a velocità ridotta, proprio come fanno altri studi di questo tipo. Mentre guidavamo, il nostro strumento registrava dati sui VOC, e un sistema meteo a bordo catturava posizione GPS, temperatura, umidità, velocità e direzione del vento.

A marzo, le operazioni di bonifica erano in pieno svolgimento. Abbiamo visto con i nostri occhi la rimozione del terreno vicino al sito del deragliamento e nel parco cittadino, e i sistemi di aerazione attivi nei corsi d’acqua locali, Sulphur Run e Leslie Run, per far evaporare le sostanze volatili finite in acqua. Ad aprile, invece, queste attività sembravano meno intense, in particolare l’aerazione dei torrenti.

Caccia ai “Soliti Noti”: Benzene, Toluene e Xileni (BTX)

Una parte del nostro lavoro si è concentrata sui VOC più conosciuti e per i quali avevamo dati di calibrazione precisi: benzene, toluene e xileni (spesso chiamati BTX). Cosa abbiamo scoperto?

• In generale, le concentrazioni di BTX a East Palestine erano più basse ad aprile rispetto a marzo.
• A marzo, i livelli mediani di benzene e toluene erano leggermente più alti a East Palestine rispetto a Ohioville, mentre per gli xileni era il contrario. Questo suggerisce che, oltre a eventuali rilasci legati al disastro, c’erano probabilmente in gioco anche fonti comuni (traffico, emissioni industriali leggere, fumo).
• Ad aprile, la situazione era cambiata: benzene simile tra le due località, toluene rilevato solo a East Palestine, xileni quasi scomparsi.
• Importante: le concentrazioni mediane di BTX sono rimaste sotto i livelli di riferimento considerati sicuri dall’EPA e da altre agenzie per esposizioni a medio e lungo termine. Tuttavia, abbiamo registrato alcuni picchi momentanei, soprattutto a marzo, che superavano questi limiti. L’interpretazione del rischio legato a questi picchi brevissimi è ancora oggetto di studio, perché il monitoraggio mobile rileva variazioni quasi istantanee, diverse dalle medie giornaliere o annuali usate per le normative.

Le differenze tra marzo e aprile potrebbero dipendere da tanti fattori: il progredire della bonifica, variazioni stagionali, ma anche le condizioni meteo. Ad aprile faceva decisamente più caldo e l’umidità era più alta rispetto a marzo, e abbiamo notato che questi fattori sembravano influenzare maggiormente le concentrazioni di VOC rilevate quel giorno.

Oltre i Sospetti: L’Analisi Non Mirata (NTA) Rivela un Mondo Nascosto

Qui viene il bello del nostro “naso elettronico”. Oltre a cercare i BTX, abbiamo usato l’analisi non mirata (NTA). È come setacciare l’aria senza sapere esattamente cosa cercare, permettendo allo strumento di identificare quante più formule chimiche possibili. È un approccio potentissimo, soprattutto in scenari complessi come un disastro ambientale, perché può scovare contaminanti inaspettati o emergenti.

E abbiamo trovato parecchia roba!

• A marzo, abbiamo identificato 48 diverse formule molecolari a East Palestine (e 44 a Ohioville).
• Ad aprile, ne abbiamo trovate 30 a East Palestine (e 28 a Ohioville).
• Molti composti erano “comuni”, presenti in entrambe le località e in entrambi i mesi.
• Ma la cosa interessante è che abbiamo trovato composti unici: 9 solo a East Palestine a marzo e 4 solo ad aprile. Nessuno di questi era tra quelli unici identificati a febbraio! Questo ci dice che la “zuppa” chimica nell’aria è cambiata nel tempo, probabilmente influenzata dalle diverse fasi del disastro e della bonifica.

Tra i composti comuni, alcuni hanno mostrato andamenti particolari. Ad esempio, la formula C3H4O (che potrebbe essere acroleina o metilchetene) è rimasta relativamente più alta a East Palestine rispetto a Ohioville in entrambi i mesi. Al contrario, la C5H8O2 (che può corrispondere a diverse sostanze) era molto più abbondante a East Palestine ad aprile.

Mappe dell’Inquinamento: Dove si Concentrano i VOC?

Grazie ai dati GPS, abbiamo potuto creare delle mappe che mostrano dove le concentrazioni dei vari VOC erano più alte lungo i nostri percorsi. E abbiamo notato qualcosa di interessante: quattro composti mostravano pattern spaziali simili, con “hotspot” (aree a concentrazione elevata) localizzati in zone specifiche di East Palestine. Questi erano:

• Benzene (C6H6)
• C3H4O (potenzialmente acroleina/metilchetene)
• C4H8O (potenzialmente tetraidrofurano, metiletilchetone, butirraldeide e altri)
• C6H12O (potenzialmente oxepano, dimetil-butanone, esanone e altri)

Questi hotspot sembravano concentrarsi vicino alle aree dove avevamo osservato le attività di bonifica più intense, come la rimozione del suolo e l’aerazione dei corsi d’acqua, suggerendo un possibile collegamento. Anche se ci sono altre fonti potenziali (come le stazioni di servizio per il benzene), la localizzazione degli hotspot puntava verso le zone più impattate dal deragliamento e dalla successiva pulizia.

Dalle Formule Chimiche ai Rischi per la Salute: Cosa Ci Dice l’EPA?

Ok, abbiamo trovato tutte queste formule chimiche, ma cosa significano per la salute delle persone? Per capirlo, abbiamo inserito tutte le possibili sostanze corrispondenti alle formule identificate (soprattutto quelle uniche o più abbondanti a East Palestine) nel “Hazard Comparison Dashboard” dell’EPA. Questo strumento valuta il potenziale rischio associato a diverse categorie di pericolo.

I risultati sono stati illuminanti e, per certi versi, preoccupanti:

• Circa il 49% delle sostanze potenziali è stato classificato a rischio “molto alto” o “alto” per irritazione oculare.
• Circa il 40% presentava un rischio “molto alto” o “alto” per irritazione cutanea.
• Questi dati combaciano in modo impressionante con i sintomi più frequentemente riportati dai residenti!
• Inoltre, circa il 29% era associato a un rischio significativo di genotossicità/mutagenicità (danni al DNA).
• Rischi minori, ma comunque presenti, sono stati identificati per tossicità acuta per inalazione (~17%) e tossicità acuta dermica (~14%).

Un dato importante è che per molte sostanze (circa il 40%) mancavano dati sufficienti per valutare il rischio di irritazione o tossicità acuta, evidenziando la necessità di ulteriori studi tossicologici su molti composti chimici.

Cosa Abbiamo Imparato (e Cosa Resta da Fare)

Questa esperienza a East Palestine ci ha insegnato molto. Innanzitutto, ha dimostrato quanto sia potente combinare il monitoraggio mobile dell’aria con l’analisi non mirata (NTA) per ottenere rapidamente una mappa dettagliata e dinamica dell’inquinamento chimico dopo un disastro ambientale. È uno strumento prezioso per integrare i dati delle stazioni fisse e capire meglio l’esposizione reale delle persone.

Abbiamo confermato la presenza di una miscela complessa di VOC nell’aria di East Palestine durante le fasi di bonifica, con composti che cambiavano nel tempo e nello spazio. E, cosa fondamentale, abbiamo trovato un legame tra i tipi di rischi chimici identificati (soprattutto irritazione oculare e cutanea) e i sintomi lamentati dalla popolazione locale, fornendo dati scientifici a supporto delle loro preoccupazioni.

Certo, il nostro studio ha dei limiti. L’NTA non sempre permette di identificare con certezza assoluta ogni singola sostanza o di quantificarne la concentrazione esatta. Inoltre, abbiamo campionato solo per due giorni (uno a marzo, uno ad aprile) e solo lungo le strade pubbliche, quindi non possiamo dire esattamente cosa respirassero le persone dentro le loro case.

Ma il messaggio chiave è chiaro: dopo un evento come quello di East Palestine, è cruciale monitorare attentamente e con tecnologie avanzate la qualità dell’aria, non solo per i composti noti ma anche per quelli “nascosti”. C’è ancora bisogno di ricerca e di dati tossicologici per comprendere appieno i rischi di queste miscele complesse. La nostra avventura scientifica su quattro ruote è stata un piccolo passo in questa direzione, sperando di contribuire a proteggere meglio la salute delle comunità colpite da disastri ambientali.

Fonte: Springer