Vai ai contenuti. | Spostati sulla navigazione

Sei in: Home Notizie ARPATnews 2015 210-15

Dove Siamo

 
ARPAT News - newsletter sulle tematiche ambientali
n. 210 - Martedì 13 Ottobre 2015

I risultati del progetto europeo AIRUSE


RSS

Sulle sorgenti del particolato atmosferico nei paesi del sud Europa

Il progetto ‘Airuse’ (Testing and development of air quality mitigation measures in Southern Europe), finanziato dal programma europeo LIFE+ 2011 (LIFE11 ENV/ES/584), ha l’obiettivo di identificare le sorgenti del particolato atmosferico (PM, particulate matter) e quantificare i loro contributi in diverse aree urbane dei Paesi del Sud Europa, evidenziando similitudini e differenze rispetto alle città dell’Europa centro-settentrionale.

Una volta che le principali sorgenti sono identificate, lo scopo del progetto è quello di sviluppare, testare e proporre strategie di miglioramento della qualità dell’aria per i paesi del Sud Europa.

Il progetto è coordinato dall’Institute of Environmental Assessment and Water Research (IDÆA) del Centro Nazionale delle Ricerche Spagnolo (CSIC) e vede coinvolti diversi enti, fra cui il Dipartimento di Fisica ed Astronomia dell’Università di Firenze, in collaborazione con il laboratorio INFN-LABEC (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – Laboratorio di tecniche nucleari per l’Ambiente e i Beni Culturali).

I risultati del progetto AIRUSE sono stati presentati alla conferenza European Aerosol Conference tenutasi a Milano dal 6 all’11 Settembre 2015.

Il progetto ha incluso un campionamento estensivo del PM10 e del PM2.5 (polveri con dimensioni inferiori ai 10 e 2.5 µm, quindi facilmente inalabili) su base giornaliera, per un anno (Gennaio 2013 – Gennaio 2014) in 5 siti urbani: Barcellona, Firenze, Milano, Porto e Atene.

I campioni raccolti sono stati analizzati con diverse tecniche chimico-fisiche fra loro complementari (PIXE, IC, ICP, analisi termo-ottiche) in modo da ottenere una caratterizzazione completa della composizione del PM. Inoltre, per periodi più brevi il particolato è stato raccolto con elevata risoluzione temporale tramite dei campionatori streaker e l’analisi di questi campioni con la tecnica PIXE ha fornito le concentrazioni di tutti gli elementi a numero atomico Z >10 con risoluzione oraria: questo permette di seguire in maggior dettaglio l’evoluzione temporale delle emissioni più rapidamente variabili (come ad esempio il traffico e le emissioni industriali) e delle condizioni meteorologiche.

Siti di campionamento del progetto AIRUSE

I dati ottenuti tramite queste analisi (ovvero le concentrazioni in aria dei diversi elementi e composti chimici che costituiscono il PM, per tutti i giorni della campagna di campionamento) sono stati elaborati tramite tecniche di analisi multivariata, dette “modelli a recettore” (in particolare tramite Positive Matrix Factorization, PMF), che permettono di identificare le sorgenti emettitrici e di quantificare il loro contributo al PM. Le particelle di particolato mantengono infatti caratteristiche specifiche della sorgente che le ha prodotte e la rivelazione simultanea di più elementi/composti può essere di grande aiuto per risalire alla loro origine.

I risultati del progetto sono stati recentemente presentati alla European Aerosol Conference, nel corso di diverse presentazioni.

Per quanto riguarda in particolare i risultati di Firenze (sito di fondo urbano in Via Ugo Bassi), le concentrazioni medie annue del PM10 e del PM2.5 sono risultate 20 µg/m3 e 14 µg/m3, rispettivamente, con le più alte concentrazioni giornaliere registrate in inverno, quando le condizioni meteorologiche (stabilità atmosferica, frequenti inversioni termiche) favoriscono l’accumulo degli inquinanti.

L’analisi statistica ha permesso l’identificazione di 11 sorgenti, i cui contributi medi sono riportati nei grafici a torta.

Contributi percentuali delle diverse sorgenti al PM2.5 e PM10 a Firenze

Grazie all’applicazione di modelli avanzati è stato possibile distinguere due diversi contributi legati al traffico veicolare. Le emissioni dirette dal tubo di scappamento (“traffic exhaust”), che contribuiscono per circa 2.5 µg/m3 sia nel PM10 che nel PM2.5, e le emissioni di tipo indiretto (“traffic non exhaust”), ovvero il particolato prodotto dell’usura dei freni, dei pneumatici e dell’asfalto, e le polveri risollevate dal passaggio dei veicoli, che contribuiscono per 1.9 µg/m3 nel PM10 e 0.3 µg/m3 nel PM2.5. Queste due componenti forniscono complessivamente un contributo elevato al PM, corrispondente al 23% del PM10 e 20% del PM2.5.

Altro contributo decisamente elevato (circa 3.9 µg/m3 sia nel PM10 che nel PM2.5, corrispondente al 19% del PM10 e 30% del PM2.5) è dato dalla componente “secondary sulfate & organics”, che ha origine regionale e include solfati secondari prodotti dalla trasformazione in atmosfera del biossido di zolfo (a sua volta emesso da processi di combustione di combustibili fossili) e composti organici.

Contributi inferiori sono forniti su base annuale dalla combustione delle biomasse (“biomass burning”, circa il 3 µg/m3 sia nel PM10 che nel PM2.5) e dalla componente nitrati secondari (“secondary nitrate”, circa 2.2 µg/m3 nel PM10 e 1.9 µg/m3 nel PM2.5), quest’ultima costituita dai prodotti dalla trasformazione in atmosfera degli ossidi di azoto (che sono a loro volta emessi nei processi di combustione, principalmente traffico ma anche riscaldamento). Entrambe queste sorgenti sono tuttavia caratterizzate da una forte stagionalità, con concentrazioni molto elevate nel periodo invernale, quando si hanno anche le concentrazioni più elevate di PM: risultano quindi le principali responsabili dei superamenti del limite giornaliero di 50 µg/m3 del PM10. In particolare il “biomass burning” mostra concentrazioni giornaliere in inverno intorno ai 15 µg/m3 con picchi fino a 20-35 µg/m3.

Contributi nel tempo delle diverse sorgenti al PM2.5 e PM10 a Firenze

L’analisi ha inoltre permesso di separare il contributo delle polveri minerali trasportate dal Sahara (“Saharan dust”) da quello delle polveri locali (“local dust”). Mentre il primo è caratterizzato da una composizione molto simile a quella della crosta terrestre e da un andamento temporale con picchi durante gli episodi di trasporto di masse d’aria dal sahara, il secondo ha un profilo arricchito in alcuni elementi rispetto alla composizione del suolo “naturale”, ed è quindi da associare ad un suolo di tipo urbano.

I risultati di questa analisi sono stati confermati e rinforzati anche grazie all’elaborazione dei dati raccolti con risoluzione temporale oraria. A titolo di esempio riportiamo l’andamento orario (giorno medio) della sorgente traffico (“non-exhaust”) e della sorgente combustione di biomasse: come è possibile osservare, la prima è caratterizzato da due chiari picchi in corrispondenza delle ore di punta del traffico (intorno alle 8 di mattina e alle 6-7 del pomeriggio), mentre la seconda mostra valori più elevati durante le ore della sera.

Andamento orario (giorno medio) delle sorgenti traffico e combustione di biomasse
La risoluzione oraria permette inoltre di seguire molto bene le rapide variazioni dovute a parametri meteorologici quali la direzione e velocità del vento. Su base oraria i dati di composizione e i parametri meteorologici possono essere facilmente uniti per ottenere ulteriori informazioni sull’origine del particolato. Riportiamo ad esempio i grafici polari delle sorgenti traffico, combustione di biomasse e aerosol marino: mentre le prime due sorgenti mostrano concentrazioni più elevate per valori bassi della velocità del vento, la terza è caratterizzata da contributi elevati in situazione di vento forte da Ovest/Sud-Ovest.

Grafici polari delle sorgenti traffico, combustione di biomasse e aerosol marino (la coordinata radiale rappresenta la velocità del vento, quella angolare la direzione e il codice colore rappresenta la concentrazione della sorgente in unità arbitrarie).L’insieme di questi risultati può costituire una solida base di partenza per l’elaborazione di efficaci azioni di riduzione dell’inquinamento.

Testo di Silvia Nava, e Giulia Calzolai, ricercatrici presso il laboratorio LABEC-INFN e il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Firenze.


Organizzazione con sistema di gestione certificato e laboratori accreditati
Maggiori informazioni all'indirizzo www.arpat.toscana.it/qualita




— archiviato sotto: , , , , ,
Azioni sul documento
Strumenti personali