L’aria che si respira in questi spazi non è semplicemente un riflesso di quella esterna, ma una miscela unica di inquinanti, generata dal funzionamento stesso del sistema. Questo report si propone di analizzare in modo esaustivo e fondato su evidenze scientifiche questo paradosso, svelando le fonti e la natura del particolato sotterraneo, i suoi meccanismi di danno biologico e le soluzioni concrete che l’ingegneria e la tecnologia possono offrire per rendere le nostre metropolitane non solo efficienti, ma anche sicure per la salute.

L’inquinamento atmosferico nelle metropolitane sotterranee è un fenomeno ben documentato a livello globale, con studi che rivelano concentrazioni di particolato significativamente più elevate rispetto a quelle misurate nell’aria esterna. L’analisi quantitativa e qualitativa di queste particelle svela un profilo di rischio unico, diverso dal tradizionale inquinamento urbano.

Le misurazioni condotte in diversi sistemi metropolitani urbani mostrano una netta disparità tra la qualità dell’aria sotterranea e quella di superficie. Uno studio approfondito condotto a New York ha rilevato concentrazioni medie di PM2.5 sulle banchine sotterranee che variano da 142±69 $ \mu$g/m³ a $216 \pm 82$ $ \mu$g/m³. Questi valori sono allarmanti se confrontati con la media di 29±27 $ \mu$g/m³ registrata nelle stazioni sopraelevate, evidenziando come l’ambiente confinato amplifichi notevolmente il problema.

Questa tendenza non è esclusiva di New York. Dati simili sono stati riscontrati in altre grandi città, tra cui Pechino, dove le concentrazioni medie di PM2.5 e PM10 sulle banchine raggiungono rispettivamente 193.4±39.4 $ \mu$g/m³ e $311.5 \pm 64.3$ $ \mu$g/m³. A Seoul, i livelli di PM10 arrivano fino a 359 $ \mu$g/m³, superando di gran lunga gli standard di qualità dell’aria. Tali valori risultano particolarmente critici se confrontati con i limiti stabiliti dalle principali agenzie e organizzazioni sanitarie. L’Environmental Protection Agency (EPA) statunitense fissa il limite di concentrazione giornaliera per il PM2.5 a $35$ $ \mu$g/m³ , mentre l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) propone una raccomandazione più ambiziosa, con una media annuale ideale di soli 10 $ \mu$g/m³.

Nonostante il quadro generale preoccupante, alcune eccezioni dimostrano che una gestione efficace può portare a risultati positivi. Nella metropolitana di Barcellona, ad esempio, i livelli di PM2.5 su una banchina della linea L9S sono di circa 26 $ \mu$g/m³, un valore che si avvicina ai limiti europei per l’aria esterna. Questa evidenza suggerisce che un’aria di qualità nelle reti sotterranee è un obiettivo tecnicamente raggiungibile.

La seguente tabella riassume i dati chiave sulle concentrazioni di particolato in vari contesti, fornendo una visione immediata della gravità della situazione:

L’inquinamento delle metropolitane non si distingue solo per le sue alte concentrazioni, ma anche per la sua composizione chimica, che è qualitativamente diversa dal particolato urbano generato dai veicoli a combustione. La fonte principale di questo particolato è l’attrito meccanico tra le ruote d’acciaio dei treni, le rotaie e i freni, specialmente durante le fasi di frenata e ripartenza. Questo processo rilascia nell’aria una miscela unica di particelle che non ha analoghi in superficie.

L’analisi chimica del particolato della metropolitana di New York ha rivelato che il ferro (Fe) è l’elemento dominante, costituendo circa il 43% della massa totale di PM2.5 sulle banchine. Le sue concentrazioni sono state misurate come 126 volte o 140 volte superiori a quelle dell’aria esterna.

Oltre al ferro, sono stati rilevati altri metalli di transizione come rame (Cu), manganese (Mn), cromo (Cr), zinco (Zn) e bario (Ba). Questa specifica “firma tossicologica” distingue l’inquinamento sotterraneo da quello di superficie. Poiché le metropolitane sono celebrato come un mezzo di trasporto “pulito” a zero emissioni, la percezione di un’aria salubre è largamente diffusa. Tuttavia, l’inquinamento prodotto è di natura meccanica e ricca di metalli, un tipo di contaminazione che sfugge ai tradizionali modelli di valutazione basati sui combustibili fossili, contribuendo a un problema di salute pubblica ampiamente sottovalutato.

Le concentrazioni di particolato nelle metropolitane non sono uniformi e variano in base a una serie di fattori tecnici e ambientali. Gli studi indicano che la qualità dell’aria dipende dal tipo di freni (elettromagnetici o convenzionali) e di ruote (gomma o acciaio) utilizzati sui treni, dalla profondità e dal design delle stazioni, dalla data di costruzione e dal tipo di sistema di ventilazione (naturale o ad aria condizionata). Inoltre, la frequenza dei treni e il loro movimento causano un’importante miscelazione dell’aria tra la banchina e i vagoni, provocando un rapido e significativo aumento delle concentrazioni di PM anche all’interno dei treni all’apertura delle porte.

Il particolato atmosferico, in particolare quello fine (PM2.5), rappresenta uno dei principali fattori di rischio ambientale per la salute umana. Gli studi scientifici hanno stabilito un legame diretto tra l’esposizione a queste particelle e un’ampia gamma di patologie, ma il particolato della metropolitana presenta caratteristiche uniche che lo rendono particolarmente insidioso.

L’esposizione al PM è un fattore di rischio riconosciuto per una vasta gamma di patologie. Secondo l’EPA, l’esposizione a particelle fini è associata a premature morti in individui con malattie cardiache o polmonari, attacchi cardiaci non fatali, aritmie, aggravamento dell’asma, riduzione della funzionalità polmonare e aumento dei sintomi respiratori. Le particelle con un diametro inferiore a 10 micrometri sono particolarmente problematiche in quanto possono penetrare in profondità nei polmoni e, in alcuni casi, raggiungere il flusso sanguigno.

Ricerche scientifiche, inclusi studi clinici randomizzati, hanno dimostrato che anche un’esposizione acuta di sole due ore al particolato della metropolitana può indurre risposte infiammatorie a livello polmonare e sistemico in adulti sani. Sebbene l’esposizione acuta non abbia mostrato cambiamenti clinici significativi nell’immediato, il suo potenziale di innescare una risposta infiammatoria è un campanello d’allarme per l’esposizione prolungata a cui sono soggetti milioni di pendolari.

Il particolato della metropolitana non è solo una minaccia per le sue dimensioni, ma anche per la sua “firma tossicologica” unica. La sua elevata concentrazione di metalli di transizione come il ferro (Fe) conferisce alle particelle un elevato “potenziale ossidativo”. Una volta inalate, queste particelle metalliche sono in grado di catalizzare reazioni chimiche che generano una produzione incontrollata di radicali liberi all’interno delle cellule polmonari. Questo processo, noto come stress ossidativo, è il meccanismo biologico principale alla base del danno cellulare.

Il risultato finale di questo stress è la genotossicità, ovvero il danneggiamento diretto della sequenza o della struttura del DNA all’interno delle cellule. Esperimenti di laboratorio hanno confermato che il particolato della metropolitana è circa otto volte più genotossico e quattro volte più propenso a indurre stress ossidativo nelle cellule polmonari umane (linea cellulare A549) rispetto al particolato dell’aria stradale. Questi risultati, ottenuti in vitro, indicano una tossicità che supera significativamente quella del comune smog urbano.

La seguente tabella offre una rappresentazione a cascata del meccanismo di danno, evidenziando il percorso che lega la fonte dell’inquinamento alle sue conseguenze biologiche.

Sebbene l’esposizione al particolato sia dannosa per tutti, alcune categorie di popolazione sono particolarmente sensibili. Le persone affette da malattie cardiache o polmonari preesistenti, i bambini, gli anziani e le comunità a basso reddito o le minoranze sono le più esposte ai rischi, sia per una maggiore sensibilità fisiologica che per un’esposizione più frequente e prolungata.

Nonostante le crescenti evidenze scientifiche sui rischi per la salute associati all’inquinamento nelle metropolitane, il contesto normativo internazionale e, in particolare, quello italiano, presenta una lacuna critica.

Nonostante il quadro generale di carenza di dati, esistono alcune evidenze specifiche che emergono da studi e report a livello nazionale, che gettano luce sia sul problema sia sulle possibili soluzioni.

Uno studio condotto sulla Linea 1 della metropolitana di Napoli ha rilevato una concentrazione di PM2.5 inferiore del 66% rispetto alla media europea e del 62% rispetto a quella mondiale. Questo dato, lungi dall’essere un’anomalia, rappresenta una “prova di possibilità” che una gestione e un design adeguati possano garantire un’aria relativamente pulita anche negli ambienti sotterranei. Un ulteriore studio ha dimostrato che un’operazione di lavaggio dei treni con acqua piovana ha portato a una significativa riduzione della concentrazione di PM10, fino al 60% nell’ambiente sotterraneo. Questo esempio evidenzia come pratiche operative sostenibili e mirate possano contribuire in modo sostanziale alla qualità dell’aria.

Nel contesto romano, alcuni report hanno evidenziato livelli elevati di polveri sottili nelle stazioni e sulle banchine delle linee A e B, attribuendo il fenomeno all’abrasione di ruote, rotaie e freni. Al contrario, la linea C, di costruzione più recente, è risultata meno problematica.

Queste evidenze, seppur frammentarie, suggeriscono che le reti metropolitane italiane non sono immuni dal problema e che le politiche di monitoraggio e la ricerca dovrebbero concentrarsi su questo aspetto, trasformando la carenza di informazioni in un’opportunità per la trasparenza e la tutela della salute pubblica.

A livello globale, non esistono normative specifiche che regolamentino la qualità dell’aria negli ambienti sotterranei delle metropolitane. Le direttive e le raccomandazioni esistenti, come la direttiva UE 2008/50/EC e i valori guida dell’OMS, si applicano esclusivamente all’aria esterna. Queste normative sono pensate per l’inquinamento da traffico e industriale e non tengono conto della natura confinata e della specifica composizione del particolato sotterraneo, lasciando milioni di pendolari senza un quadro di protezione adeguato.

I report annuali di associazioni come Legambiente e di istituti come il CNR-Kyoto Club delineano un quadro critico dell’inquinamento atmosferico nelle principali città italiane, con Milano, Torino, e Roma che superano frequentemente i limiti di PM10 e biossido di azoto (NO2​). Tuttavia, a differenza di altre metropoli globali, non esistono dati pubblici e sistematici sulla qualità dell’aria all’interno delle reti metropolitane italiane. Questa carenza di monitoraggio capillare crea un problema “silenzioso”: se l’entità del rischio non viene misurata, non si possono implementare politiche mirate per la sua mitigazione. La mancanza di strumenti per la prevenzione e la gestione di queste emergenze sanitarie è già stata oggetto di critica per le amministrazioni pubbliche.

L’unico caso documentato che fornisce un dato specifico è uno studio condotto sulla metropolitana di Napoli, che ha rilevato una concentrazione di PM2.5 inferiore del 66% rispetto alla media europea.

Lungi dall’essere un’anomalia, questo dato rappresenta una “prova di possibilità” che una gestione e un design adeguati possano garantire un’aria relativamente pulita anche negli ambienti sotterranei. La lacuna di dati a livello nazionale suggerisce che le politiche e la ricerca dovrebbero concentrarsi su questo aspetto, trasformando la carenza di informazioni in un’opportunità per la trasparenza e la tutela della salute pubblica.

Affrontare l’inquinamento nelle metropolitane non è una sfida insormontabile. Le soluzioni per mitigare il problema sono disponibili e spaziano dagli interventi strutturali a soluzioni operative e innovative.

L’installazione di barriere fisiche tra il binario e il marciapiede è una delle soluzioni più efficaci. Separando lo spazio passeggeri dal tunnel dove viene generato il particolato, queste porte riducono drasticamente l’ingresso di polveri nelle stazioni, prevenendo la loro miscelazione con l’aria dell’ambiente.

La riprogettazione o l’aggiornamento dei sistemi di ventilazione è cruciale. L’uso di sistemi “ad estrazione” e l’impiego di filtri ad alta efficienza, come i filtri a tasche che garantiscono un alto grado di pulizia, possono migliorare notevolmente la qualità dell’aria.

Poiché la fonte primaria dell’inquinamento è l’usura meccanica, una manutenzione regolare e mirata può avere un impatto significativo. La pulizia periodica dei binari e dei tunnel è una soluzione operativa diretta per rimuovere il particolato alla fonte. Un caso studio sulla Metro di Napoli ha dimostrato l’efficacia di un approccio sostenibile: il lavaggio dei treni con acqua piovana ha portato a una riduzione delle concentrazioni di PM10 fino al 60% nell’ambiente sotterraneo. Questo esempio evidenzia come pratiche operative semplici e rispettose dell’ambiente possano contribuire in modo sostanziale alla qualità dell’aria.

L’innovazione tecnologica offre nuove speranze per la purificazione dell’aria negli ambienti sotterranei. Due esempi di startup italiane dimostrano un approccio proattivo al problema:

Questa tecnologia, sviluppata da un’azienda italiana, si basa su un principio che riflette il ciclo naturale della pioggia. Il sistema aspira l’aria inquinata, la purifica facendo precipitare il particolato fine e le polveri sottili con l’uso di gocce d’acqua. Il materiale di scarto viene poi trattato per essere riutilizzato. Questa tecnologia, certificata da numerosi enti, può essere installata in ambienti chiusi come le stazioni della metropolitana per creare “aree smog free”.

Un’altra startup italiana, Bufaga, ha sviluppato dispositivi “smart” che possono essere installati su veicoli e in luoghi di transito per assorbire l’inquinamento atmosferico. Questi sistemi, dotati di sensori intelligenti e un innovativo sistema di filtraggio, sono in grado di monitorare la qualità dell’aria in tempo reale e rimuovere gli inquinanti con l’obiettivo di ridurre le emissioni nette dell’80%.

La seguente tabella riassume le principali soluzioni discusse, fornendo un quadro comparativo delle loro caratteristiche.

Questo report ha svelato il paradosso latente della metropolitana: pur essendo una scelta di mobilità sostenibile per l’ambiente esterno, può rappresentare una fonte di rischio per la salute dei suoi utilizzatori. Le evidenze scientifiche sono inequivocabili: l’aria sotterranea è ricca di particolato metallico, qualitativamente più aggressivo del comune smog, e capace di causare un danno biologico significativo attraverso processi di stress ossidativo e genotossicità. In questo scenario, l’Italia si trova in una situazione di particolare criticità, data la quasi totale assenza di dati pubblici e normative specifiche per la qualità dell’aria negli ambienti sotterranei.

Di fronte a un problema che è tanto scientifico quanto politico, la sfida è trasformare la consapevolezza in azione. Il problema non è insormontabile. Le soluzioni esistono, spaziano da interventi ingegneristici consolidati a innovazioni tecnologiche emergenti, e sono già state testate con successo in contesti specifici.

In questo contesto, si formulano le seguenti raccomandazioni:

è urgente istituire programmi di monitoraggio sistematico e trasparente della qualità dell’aria in tutte le reti metropolitane, rendendo i dati accessibili al pubblico. Questo è il primo passo indispensabile per misurare il problema e agire di conseguenza.

le nuove costruzioni e i piani di ammodernamento delle linee esistenti dovrebbero integrare soluzioni comprovate come le porte di banchina, i sistemi di ventilazione avanzati con filtri ad alta efficienza e le pratiche di pulizia meccanica mirata.

È fondamentale creare canali di collaborazione tra le aziende di trasporto pubblico, il mondo della ricerca e le startup innovative per testare e implementare tecnologie di filtrazione e purificazione dell’aria.

Sebbene l’uso della metropolitana rimanga una scelta ecologica per la città nel suo complesso, essere a conoscenza dei rischi fornisce la base per prendere decisioni consapevoli e per chiedere maggiore trasparenza e azione da parte delle istituzioni.

Il singolo cittadino può contribuire al dibattito pubblico e spingere per l’adozione di standard di qualità dell’aria anche negli ambienti sotterranei, contribuendo a un futuro in cui la mobilità urbana non solo alleggerisca il traffico, ma protegga anche la salute di chi la sceglie.

Il problema dell’aria nelle metropolitane è una sfida del nostro tempo, che richiede un’azione concertata e una visione a lungo termine. Trasformare le nostre reti sotterranee in ambienti sani e sicuri è un passo cruciale per garantire una mobilità veramente sostenibile, non solo per il pianeta, ma anche per le persone che lo abitano.