Silent Killers: Delving into the Health Effects of Short-term PM2.5 Exposure -Essay on Air Pollution and Public Health: Evidence from Italy and Europe-

This thesis examines the causal impact of air pollution on public health in Southern Europe through two interconnected studies. The first study: ”Poisoned Air, Shortened Lives: PM₂.₅ Exposure in Southern European cities” investigates the effect of PM₂.₅ exposure on premature mortality from 2010 to 2018, employing rainfall variation as an instrumental variable within a Two-Sample Two-Stage Least Squares (TS2SLS) framework. Results indicate that a 1 μg/m3 increase in PM₂.₅, equivalent to 7.5% of the average PM₂.₅ level, raises cardio-respiratory mortality among individuals under 65 by 0.2887 per 100,000 individuals (8.49% of the average rate) and infant mortality by 0.3134 per 1,000 live births (10.57% of the average rate), with urban and higher-income populations disproportionately affected. The second study: ”Chilly Temperatures, Polluted Air: the health impacts of residential heating emissions” investigates the causal effects of air pollutants from residential heating systems on urgent hospitalisations and in-hospital mortality during 2015-2019. The relationship between cardiovascular and pulmonary diseases and increased biomass heating consumption due to heating systems being activated when temperatures drop below 18◦C is analysed. The findings indicate an increase in PM₂.₅, PM₁₀ and NO₂ levels after activation of the heating system. The analysis reveals a robust causality between acute pollution exposure and increased hospitalisation rates for most of the cardiovascular and pulmonary diseases considered. Strikingly, the mortality impact is temporally heterogeneous: in-hospital fatalities due to AMI and haemorrhagic stroke exhibited heightened sensitivity to pollution exposure during 2015-2016, a period characterised by the most pronounced variability in ambient pollutant concentrations. The most affected populations include elderly individuals, those with lower educational attainment, free-comorbidity individuals and residents of E/D climatic zones, including Po Valley. Collectively, these findings reveal that both ambient and heating-derived pollution impose substantial health burdens, with stark heterogeneities across outcomes and populations. The results advocate for targeted policies to curb emissions, adopt more efficient heating systems and protect high-risk groups.

Questa tesi esamina l’impatto causale dell’inquinamento atmosferico sulla salute pubblica nell’Europa meridionale attraverso due studi interconnessi. Il primo studio, "Aria avvelenata, vite accorciate: l’esposizione a PM₂.₅ nelle città dell’Europa meridionale", analizza l’effetto dell’esposizione al PM₂.₅ sulla mortalità prematura nel periodo 2010-2018, utilizzando la variabilità delle precipitazioni come variabile strumentale nell’ambito di un approccio Two-Sample Two-Stage Least Squares (TS2SLS). I risultati dimostrano che un incremento di 1 μg/m³ di PM₂.₅, equivalente al 7,5% del livello medio, aumenta la mortalità cardio-respiratoria negli under 65 di 0,2887 ogni 100.000 individui (8,49% del tasso medio) e la mortalità infantile di 0,3134 ogni 1.000 nati vivi (10,57% del tasso medio), con un impatto sproporzionato sulle popolazioni urbane e a più alto reddito. Il secondo studio, "Temperature fredde, aria inquinata: gli effetti sanitari delle emissioni del riscaldamento residenziale", indaga gli effetti causali degli inquinanti derivanti dai sistemi di riscaldamento domestico sui ricoveri urgenti e sulla mortalità intraospedaliera nel quinquennio 2015-2019. Lo studio si concentra sulla relazione tra patologie cardiovascolari/polmonari e l’aumento del consumo di biomassa legato all’attivazione degli impianti di riscaldamento al di sotto dei 18°C. Le evidenze rivelano un incremento dei livelli di PM₂.₅, PM₁₀ e NO₂ dopo l’accensione degli impianti, con una chiara causalità tra esposizione acuta all’inquinamento e aumento dei ricoveri per la maggior parte delle malattie considerate. L’impatto sulla mortalità presenta un’eterogeneità temporale: i decessi intraospedalieri per infarto miocardico acuto (AMI) e ictus emorragico hanno mostrato una maggiore sensibilità all’inquinamento nel biennio 2015-2016, periodo caratterizzato dalla massima variabilità delle concentrazioni di inquinanti. Le categorie più vulnerabili includono anziani, persone con bassa scolarizzazione, individui senza comorbidità e residenti nelle zone climatiche E/D, in particolare la Pianura Padana. In sintesi, i risultati evidenziano come l’inquinamento atmosferico, sia ambientale che derivante dal riscaldamento, generi un rilevante carico sanitario, con differenze marcate tra esiti e gruppi di popolazione. Lo studio raccomanda l’implementazione di politiche mirate alla riduzione delle emissioni, l’adozione di sistemi di riscaldamento più efficienti e misure specifiche per proteggere le fasce ad alto rischio.