Relazione finale

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Relazione finale

POLITECNICO DI MILANO
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA IDRAULICA,
AMBIENTALE E DEL RILEVAMENTO
Sezione Ambientale
Progetto Parfil - III annualità
Misura di particolato ultrafine e nanoparticelle alle emissioni di
sorgenti industriali e in atmosfere urbane
RAPPORTO FINALE UO4
Responsabile scientifico:
prof. Michele Giugliano
DATA
NOVEMBRE 2008
REDATTO
SEZIONE
AMBIENTALE
APPROVATO
RELAZIONE N°
661.9002.10.72
Progetto Parfil - III annualità
PLG
UO4
Misura di particolato ultrafine e nanoparticelle alle
emissioni di sorgenti industriali e in atmosfere
urbane
DIIAR – Politecnico di Milano
1. Contenuti e scopi della ricerca
Nell’ambito della distribuzione multimodale del particolato atmosferico, molto interesse sta
ricevendo negli ultimi tempi la componente cosiddetta ultrafine. Non è ancora assestata una
terminologia conclamata, ma per frazione “ultrafine” si intende, in generale, la frazione con
particelle di diametro < 100 nm (PU), mentre si tende ad individuare con il termine di
nanoparticolato la classe granulometrica di diametro < 10 nm (NP). L’interesse è mosso
soprattutto dagli effetti specifici che le PU svilupperebbero sull’organismo umano. Le
dimensioni delle PU, a cui si associano elevatissime superfici specifiche, fanno presumere alte
capacità di trasporto di sostanze tossiche e possibilità di traslocazione in organi
extrapolmonari. C’è abbastanza accordo tra gli studiosi sull’assunto che gli impatti di queste
classi granulometriche non sono rappresentati dagli standard che regolano attualmente il
particolato fine.
La ricerca si propone di analizzare queste presenze in aree caratterizzate della Lombardia e di
interpretarne i valori alla luce dei riferimenti disponibili.
2. Le aree monitorate
Utilizzando le cabine già esistenti dell’ARPA saranno monitorati due aree urbane della
Lombardia (Milano ed una media città capoluogo di provincia) in due siti rappresentativi
delle stesse:
- sito esposto al traffico;
- sito di fondo urbano
Sarà campionato anche un terzo sito della Val Padana (fondo areale) il più possibile lontano
da fonti antropiche.
Il campionamento, organizzato in campagne settimanali distribuite nel corso dell’anno, sarà
mirato ad individuare il ciclo giornaliero e settimanale ed i livelli stagionali (estate - inverno)
delle presenze.
Sorgenti industriali
Valutazione preliminare delle emissioni delle principali fonti industriali (inceneritori e
turbogas) attraverso misure e/o valutazioni da letteratura o in sinergia con altri progetti. Se
necessario, ARPA collaborerà per garantire l’accesso ad un impianto turbogas.
Unità operativa 4 (UO4) DIIAR Politecnico di Milano:
prof. Michele Giugliano
prof. Stefano Cernuschi
ing. Giovanni Lonati
ing.. Senem Ozgen
ing. Monica Crippa
ing. Ilaria Luraghi
ing. Giovanni Sghirlanzoni
ing. Ruggero Tardivo
2
INDICE
1.
INTRODUZIONE
4
1.1 CARATTERISTICHE DEL PARTICOLATO ULTRAFINE ..........................................4
1.2 PARTICOLATO ULTRAFINE IN ATMOSFERE CARATTERIZZATE .....................6
1.3 EFFETTI SULLA SALUTE .................................................................................................7
2.
1.3.1
L’approccio epidemiologico ........................................................................................ 7
1.3.2
L’approccio tossicologico ............................................................................................ 8
MATERIALI E METODI
10
2.1 STRUMENTI DI MISURA .................................................................................................10
2.1.1
Impattore elettrico a bassa pressione ELPI ................................................................ 10
2.1.2
Contatore di particelle a condensazione CPC – modello 3775 – TSI ........................ 10
2.2 SITI E PERIODI DI RILEVAMENTO .............................................................................11
2.3 CARATTERIZZAZIONE METEOROLOGICA DEI PERIODI DI
RILEVAMENTO .................................................................................................................12
2.4 CARATTERIZZAZIONE IN TERMINI DI INQUINANTI DEI PERIODI DI
RILEVAMENTO .................................................................................................................13
3.
RISULTATI
14
3.1 CAMPAGNE DI MISURA CONDOTTE IN SITI DI FONDO URBANO ....................14
3.1.1
Sito MILANO PASCAL CITTÀ STUDI (06/06/08 – 26/06/08 ) ............................. 14
3.1.2
Sito MILANO POLITECNICO (01/07/08-30/07/08)............................................... 17
3.1.3
Sito CANTÙ (08/09/08 – 23/09/08)........................................................................... 19
3.1.4
Sito MILANO PASCAL CITTÀ STUDI (02/10/08-20/10/08) ................................. 23
3.2 CAMPAGNE DI MISURA CONDOTTE IN SITI DI TRAFFICO ................................25
4.
3.2.1
Sito FINO MORNASCO (23/09/08 – 01/10/08) ....................................................... 26
3.2.2
Sito MILANO VIALE MARCHE (01/10/08 – 13/10/08) ......................................... 29
3.2.3
Sito MILANO VIALE MARCHE (23/10/08 – 31/10/08) ......................................... 32
SORGENTI DI EMISSIONE
35
4.1 TECNOLOGIE DI CONTROLLO DELLE EMISSIONI ...............................................38
5.
CONCLUSIONI
40
6.
ALLEGATI
42
7.
BIBLIOGRAFIA DI RIFERIMENTO
48
3
1.
INTRODUZIONE
1.1
CARATTERISTICHE DEL PARTICOLATO ULTRAFINE
Per quanto non completamente assestata, si va affermando nella comunità scientifica la
convenzione che definisce particelle ultrafini (PU) gli agglomerati solidi o liquidi di
dimensione inferiore a 100 nanometri (1 nanometro = 10-9 m ) e nanoparticelle (NP) gli
agglomerati di dimensione inferiore a 50 nanometri (Figura 1-1).
Figura 1-1: Caratteristiche tipiche delle distribuzioni dimensionali in massa ed in numero del
particolato atmosferico
La distinzione é comunque del tutto arbitraria, dal momento che non c’è alcuna soluzione di
continuità tra le dimensioni del singolo atomo o molecola ed agglomerati via via sempre più
grandi. Altri autori con questi termini intendono intervalli granulometrici diversi, pur fissando
il limite superiore di 100 nm per le ultrafini. La Figura 1-2 illustra il campo di dimensioni
coperto da diverse tipologie di particelle e corpi solidi.
In sospensione nell’atmosfera terrestre si apprezzano quote significative di particelle ultrafini
provenienti da processi naturali e da attività umane. Sia le presenze naturali che quelle
antropiche si avvalgono di contributi cosiddetti primari, vale a dire particolato emesso come
tale dalla sorgente, e secondari, risultanti da processi di formazione in atmosfera che
coinvolgono precursori emessi dalle sorgenti allo stato gassoso.
4
L’interesse per le frazioni ultrafini nasce dal fatto che quest’ultime, per le loro ridottissime
dimensioni, mostrano proprietà molto differenti da quelle della massa totale (costituita
pressoché unicamente dalle granulometrie maggiori), soprattutto per il numero e la superficie
specifica molto più elevati. E come questo particolare stato della materia si riflette in
comportamenti del tutto peculiari sfruttati nel settore delle nanotecnologie, è presumibile che
anche gli effetti sulla salute possano essere differenti da quelli ben noti associati alle polveri
più grossolane. L’epidemiologia del particolato sospeso, e gli attuali riferimenti normativi che
ne derivano, sono tutti basati sulla presenza in atmosfera valutata in termini di concentrazione
in massa che, viste le robuste relazioni tra livelli di concentrazione ed effetti sulla salute,
costituisce indubbiamente un ragionevole indicatore della tossicità. Tuttavia, esiste il
legittimo dubbio che la concentrazione in massa non sia il parametro adeguato per
rappresentare gli effetti della componente ultrafine, che agirebbe non in proporzione alla
massa, che è trascurabile, ma al numero e alla superficie specifica. In tal caso, gli effetti sulla
salute non sarebbero compiutamente rappresentati dalle misure convenzionali di particolato, e
di conseguenza le strategie messe in campo per la riduzione delle emissioni della componente
grossolana (PM10) e fine (PM2.5) potrebbero essere inefficaci per la componente ultrafine.
Figura 1-2: Campo dimensionale coperto da diverse tipologie di particelle e altri corpi
5
1.2
PARTICOLATO ULTRAFINE IN ATMOSFERE CARATTERIZZATE
Il contenuto di PU in atmosfera è intrinsecamente instabile a causa di una serie di complessi
processi che modificano numero e dimensioni delle particelle: nucleazione, coagulazione,
condensazione ed evaporazione. Oltre che le immissioni primarie, ovvero le PU già presenti
in quanto tali all’atto dello scarico in atmosfera, giocano un ruolo fondamentale la
meteorologia, la quantità di particelle preesistenti e le emissioni di gas precursori, ovvero di
quei componenti che precorrono la formazione di nuove particelle. Come già citato, le PU
sono solitamente quantificate in termini di concentrazione numerica; il loro contributo alla
massa totale del particolato solido è infatti poco rilevante, mentre molto più consistente
appare quello sul numero totale di particelle (orientativamente, il numero di PU può essere
più dell’80% del totale numero di particelle solide).
Tipiche concentrazioni di PU rilevate in aree caratterizzate sono comprese negli intervalli 10103 particelle cm-3 in aree rurali e marine, 104 particelle cm-3 in aree urbane e 106 particelle
cm-3 ai bordi delle strade ad elevata densità di traffico (Figura 1-3). Nell’atmosfera esterna, il
numero di PU mostra chiaramente andamenti stagionali e giornalieri caratteristici. Le
concentrazioni invernali sono solitamente più elevate di quelle estive. Durante l’arco della
giornata si osserva un aumento durante le ore del mattino e della sera, prevalentemente
associato alle punte di traffico. Un altro picco a volte osservato poco dopo le 12.00 suggerisce
un contributo delle reazioni fotochimiche. Singoli “episodi” di durata variabile mostrano per
alcune frazioni dimensionali un aumento di numero di un ordine di grandezza o più. I pochi
studi disponibili sulla composizione chimica indicano il carbonio organico quale specie
dominante (30-75%); in funzione del quadro emissivo e delle condizioni meteorologiche, ad
esso si aggiungono carbonio elementare (3-15%), nitrati (1-20%), solfati (1-20%), ossidi di
elementi metallici (10-20%). I processi di formazione secondaria fotochimica potrebbero
cambiare questo quadro in modo significativo a seguito della condensazione di sostanze
organiche su nuclei di altra natura.
Figura 1-3: Presenza di PU in atmosfere caratterizzate.
6
Nelle grandi aree urbane, dove si registra la massima esposizione della popolazione, la fonte
più significativa di PU è generalmente la combustione mobile; ad essa si aggiunge, in alcune
zone, l’utilizzo di biomasse nelle piccole installazioni per il riscaldamento domestico. Il tipico
intervallo medio della moda dei diametri è 0,02-0,04 µm, simile a quello tipico da traffico ma
con una moda meno marcata per la simultanea presenza di più sorgenti.
Negli ambienti domestici interni la presenza di PU è stimata in 103-104 particelle cm-3. In
assenza di sistemi di filtrazione o di trattamento dell’aria esterna, esiste un apporto sostanziale
di particelle provenienti dall’atmosfera esterna. Tuttavia, l’ambiente interno è generalmente
sigillato rispetto agli inquinanti in forma particolata cosicché, in assenza di importanti
sorgenti interne, la concentrazione di PU è inferiore a quella rilevata all’esterno. Ciò è
evidenziato da indagini condotte in alcuni siti urbani e rurali, che mostrano livelli interni
molto variabili ma sistematicamente inferiori alle concentrazioni esterne, con presenze
superiori nei contesti urbani rispetto a quelli rurali e con i valori più elevati registrati nelle
situazioni più direttamente interessate dalle emissioni da traffico. La distribuzione
dimensionale delle particelle presenti all’interno è inoltre sostanzialmente diversa da quella
esterna, con la concentrazione delle particelle più piccole che diminuisce più
significativamente e la massima concentrazione che si sposta verso i diametri maggiori. Tutto
ciò può cambiare in modo significativo nel caso di sorgenti interne di rilievo, quale fumo di
sigaretta, cottura cibi, riscaldamento a legna, fiamme di candela, procedimenti di pulizia.
1.3
EFFETTI SULLA SALUTE
Le evidenze circa i possibili effetti sulla salute conseguenti od associati all’esposizione a PF e
PU derivano principalmente da studi epidemiologici e tossicologici. I primi si concentrano
sull’associazione fra concentrazione di particelle in atmosfera (che non corrisponde
necessariamente all’esposizione personale) ed effetti critici: mortalità, morbilità, effetti acuti,
effetti in categorie suscettibili (bambini, anziani). I secondi, per lo più sperimentali, puntano
alla comprensione dei meccanismi biologici attraverso i quali l’esposizione a particelle può
determinare effetti nocivi sull’organismo.
1.3.1 L’approccio epidemiologico
Le evidenze più autorevoli sulla mortalità prematura, sia generale che per cause specifiche,
derivano da studi USA, Europei ed Italiani. Tra questi tuttavia, solamente lo studio compiuto
ad Erfurt in Germania, ha misurato le PU (0,01-0,1 µm), pervenendo ad una stima di rischio
(RR) di mortalità totale 1,029-1,031 per mortalità cardio-respiratoria per un aumento medio
del numero di PU di 9748 cm-3.
Gli studi di serie temporali hanno indagato effetti acuti correlabili a variazioni giornaliere nei
livelli di PF (PM2,5) e PU (PM0,1). Le principali evidenze possono essere così riassunte: (i)
esiste un debole effetto delle PF/PU sia sulla mortalità totale che sulla mortalità per cause
respiratorie e cardiovascolari; (ii) le PF sono tendenzialmente associate a effetti immediati
(latenza di 0-1 giorni) prevalentemente respiratori, mentre le PU a effetti relativamente
ritardati (latenza di 4-5 giorni) prevalentemente cardiovascolari; (iii) gli effetti delle due
frazioni, ove misurate, appaiono indipendenti. Da quest’ultima osservazione consegue che la
misura delle PF non può essere utilizzata come indicatore di esposizione a PU.
Benché non sia possibile isolare gli effetti delle PU da quello di altri inquinanti, alcuni effetti
a breve termine in categorie di individui suscettibili (in particolare pazienti con malattie
cardio-polmonari croniche) sembrano associati o casualmente correlati all’esposizione a PU:
7
aggravamento di malattie respiratorie e cardiovascolari; aumento del consumo di farmaci per
l’asma nei giorni successivi ad aumenti della concentrazione di PU; aumento dei sintomi
(tosse) ed alterazioni dei parametri funzionali respiratori negli adulti asmatici, modificazioni
del ritmo cardiaco; aumentato rischio di ischemia cardiaca durante l’esercizio fisico in
pazienti con malattia coronaria stabile; alterazioni della coagulazione e di markers biochimici;
riduzione delle giornate attive; variazioni della frequenza cardiaca di pazienti con malattia
coronarica cronica. Studi compiuti a Roma hanno evidenziato associazioni statisticamente
significative fra mortalità coronarica, in particolare negli anziani, e numero di PU, PM10 e CO
derivanti da sorgenti mobili. Lo studio Europeo “ULTRA” suggerisce infine come le PU non
sembrano spiegare gli effetti acuti attribuibili al PF; esse invece spiegherebbero, in parte, gli
effetti del traffico.
Il ruolo più evidente delle PU rispetto alle PF nell’associazione con la mortalità e morbilità
cardiovascolari è in accordo con le attuali conoscenze circa il loro meccanismo d’azione, che
comprende l’attivazione di recettori sensibili agli irritanti e la genesi di una risposta
infiammatoria a livello respiratorio, l’ipotesi del passaggio delle PU attraverso gli epiteli,
l’attivazione endoteliale vascolare. Tuttavia, i (tre) principali studi che hanno valutato
specificamente il ruolo del PU espresse numericamente indicano un ruolo non trascurabile
dell’esposizione ai co-inquinanti, specie gassosi (CO ed NO2).
In ultima analisi, l’assenza di misure di esposizione su popolazioni sufficientemente vaste e la
difficoltà a ricostruire esposizioni personali (includendo le sorgenti indoor) attendibili, fanno
concludere che le indicazioni sopra richiamate sono in definitiva molto deboli e che le stime
di rischio (che includono, senza superarlo, il valore unitario) hanno significatività statistica
limitata. In ogni caso, in nessuno dei pochi studi dedicati alle PU si fanno riferimenti specifici
all’attività di combustione e di recupero di energia dei rifiuti, né se ne segnala il ruolo di
particolare pericolosità rispetto alle altre combustioni o fonti di emissione in genere.
1.3.2 L’approccio tossicologico
Esistono ormai evidenze consolidate circa gli effetti prodotti da particelle generate da motori
Diesel, fumi di saldatura, nerofumo e nanoparticelle di ceneri volatili. Gli studi tossicologici
disponibili considerano lo stress ossidativo della produzione di intermedi reattivi
dell’ossigeno, il principale meccanismo responsabile degli effetti tossici delle PU inalate. La
cascata di eventi può presentare differenze in relazione al tipo di particelle, ma l’effetto finale
è comunque rappresentato da un processo flogistico.
Le sole caratteristiche dimensionali non sono di per sé in grado di condizionare la tossicità,
pur producendo una risposta flogistica polmonare di maggior entità rispetto a PF aventi la
stessa composizione chimica a parità di massa. Poiché a parità di massa la superficie
complessiva di un aerosol costituito da PU è molto maggiore, le particelle hanno una
maggiore probabilità di adsorbire e veicolare sulla loro superficie sostanze tossiche di natura
organica od inorganica. La composizione chimica, in particolare l’abbondanza in composti
aromatici ed elementi metallici di transizione, la presenza di contaminanti di origine batterica
o virale, la reattività chimica, la solubilità dei componenti (che a sua volta condiziona la
persistenza) appaiono essenziali nella modulazione della tossicità. La variabilità di tali
caratteristiche spiegherebbe la variabilità negli effetti sanitari osservati in zone diverse.
Gli studi sperimentali condotti sugli animali e quelli clinico-sperimentali controllati sull’uomo
suggeriscono che la capacità delle PU di indurre effetti nocivi è maggiore di quella osservata a
seguito dell’esposizione a particelle di dimensioni maggiori. Questi studi non hanno peraltro
8
dimostrato con chiarezza un passaggio di particelle insolubili attraverso la barriera polmonare
ed una diffusione nella circolazione sistemica, che si ritiene quantitativamente assai modesta.
Il legame fra esposizione al particolato atmosferico e la mortalità cardiovascolare coinvolge
un processo patogenetico che comprende la flogosi polmonare indotta dalle particelle, la
flogosi sistemica, l’accelerazione del processo aterosclerotico e l’alterazione del controllo del
sistema nervoso autonomo sul ritmo cardiaco. Unitamente alle osservazioni epidemiologiche,
si sta affermando l’evidenza che l’esposizione a particolato, non importa di quale frazione
dimensionale, sia associato non solo con l’aggravamento di malattie preesistenti, ma
rappresenti un vero e proprio fattore di rischio per lo sviluppo di patologie cronicodegenerative. In questo contesto sarebbe estremamente desiderabile isolare l’effetto delle
particelle da quello di altri inquinanti, ma ciò è generalmente impossibile. Nella maggior parte
degli studi l’effetto delle PU è inscindibilmente legato a quello degli altri co-inquinanti
generati dal traffico (NO, NO2, e CO) nonché a quello delle PF.
Essendo l’inquinamento da PU solo un aspetto del più complesso problema delle emissioni in
ambiente legate ad attività antropiche, appare riduttivo focalizzarsi sulla presenza o sugli
effetti di una singola classe di inquinanti. Senza contare che alcuni studi condotti anche nel
nostro Paese indicano il concorso di variabili meteo-climatiche che favorirebbero il passaggio
gas-sol, l’aggregazione e il trasporto a distanza delle PU.
In sintesi, ferma restando la doverosa attenzione al ruolo ambientale del particolato ultrafine
ed ai suoi componenti, dall’analisi delle implicazioni tossicologiche degli studi nel settore non
emergono indicazioni di rischi particolari, attribuibili alle PU provenienti da attività di
combustione dei rifiuti che recuperano energia, purché in linea con la migliore tecnologia
disponibile.
9
2.
MATERIALI E METODI
2.1
STRUMENTI DI MISURA
2.1.1 Impattore elettrico a bassa pressione ELPI
L’impattore elettrico multi stadio a bassa pressione ELPI (Electrical Low-Pressure Impactor,
Dekati Ltd., Finland) fornisce la misura in tempo reale della distribuzione dimensionale e
della concentrazione in numero delle particelle aerodisperse nell’intervallo compreso tra
0.007 µm e 10 µm. Il principio della misura si basa sulla separazione inerziale delle polveri in
singoli stadi e sul conteggio delle particelle raccolte in ogni stadio tramite il segnale elettrico
prodotto dal deposito delle particelle stesse sul supporto di separazione, registrato da un
elettrometro e tradotto, tramite il software, in una distribuzione di correnti convertita
successivamente nelle distribuzione di interesse (numero, superficie, massa). La linea di
campionamento ELPI è composto da quattro unità principali: un deumidificatore, un
caricatore unipolare, un impattore a cascata ed un elettrometro multi-canale. Il
deumidificatore, posto a valle di una testa di prelievo PM10, elimina l’umidità presente nel
flusso campionato tramite un tubo in co-polimero (Nafion) nel quale è pompata aria secca. Il
flusso deumidificato è quindi avviato al caricatore, un tubo cilindrico in acciaio al cui interno
è applicato un potenziale elettrico; le particelle presenti, introdotte ortogonalmente al campo
elettrico, sono caricate dagli ioni positivi generati per effetto corona. L’impattore utilizzato
per la classificazione granulometrica delle particelle è composto da 11 stadi in cascata posti in
ordine decrescente di diametro di taglio (D50%) ed integrato con un filtro finale a valle
dell’ultimo stadio. Nel presente studio si sono valutate le presenze di particelle nell’intervallo
granulometrico 0,007 – 3 µm, in modo da rendere le misure confrontabili con quelle degli
altri contatori utilizzati. I dati di concentrazione numerica sono stati acquisiti con una
risoluzione temporale di 1 minuto, e successivamente sono stati mediati e valutati in termini
di valori medi orari.
2.1.2 Contatore di particelle a condensazione CPC – modello 3775 – TSI
Il CPC mod. 3775, prodotto dalla ditta americana TSI, fornisce la concentrazione numerica
delle particelle aerodisperse con diametro aerodinamico compreso nell’intervallo 0.004 - 3
µm. Lo strumento è costituito principalmente da tre apparati: un saturatore, un condensatore
ed un rilevatore ottico. Nel saturatore riscaldato il fluido di lavoro (butanolo) viene
vaporizzato e diffuso all’interno del flusso campionato. Nel condensatore a raffreddamento
per conduzione il butanolo raggiunge le condizioni di sovrassaturazione e condensa sulle
particelle che fungono da nuclei. Queste ultime, una volta ingrandite, passano all’apparato
ottico di conteggio dove vengono quantificate numericamente. I dati di concentrazione
numerica sono stati acquisiti nelle campagne di misura con una risoluzione temporale di 1
minuto, da cui sono stati in seguito valutati i valori medi orari.
10
2.2
SITI E PERIODI DI RILEVAMENTO
Le campagne di misura della concentrazione in numero del particolato atmosferico sono state
effettuate in 5 siti di rilevamento, di cui 3 rappresentativi dei livelli di inquinamento di fondo
urbano (Milano Pascal Città Studi, Milano Politecnico e Cantù in provincia di Como), in
quanto non direttamente esposti alle emissioni provenienti dalla sorgente traffico, e 2
significativamente influenzati dal traffico veicolare (Milano Viale Marche e Fino Mornasco in
provincia di Como). La localizzazione dei siti di misura è riportata in Figura 2-1 e Figura 2-2.
Le misure della concentrazione in numero delle particelle presenti in aria ambiente sono state
effettuate nell’intervallo temporale compreso tra giugno e ottobre 2008, per un numero
complessivo di 96 giorni di rilevamento, suddivisi in 7 campagne di monitoraggio. Il
calendario e la durata delle campagne sono stati determinati compatibilmente con le esigenze
di funzionamento degli strumenti e in base a motivi tecnici e logistici. I cicli di
campionamento hanno riguardato sia le ore diurne sia quelle notturne, al fine di evidenziare i
differenti livelli di concentrazione rappresentativi di queste due situazioni temporali.
In Tabella 2-1 sono riassunti i periodi di campionamento per ciascun sito di interesse, lo
strumento con cui è stata eseguita la misura e le stazioni di rilevamento considerate per il
reperimento dei dati relativi ai parametri di inquinamento e della meteorologia.
Tabella 2-1: Campagne di misura giugno - ottobre 2008 (FU = Fondo Urbano; TRF =
Traffico; * misura avvenuta in quota).
Sito
Tipologia
sito
Pascal Città Studi (MI)
FU
Pascal Città Studi (MI)
FU
Cantù (CO)
FU
Politecnico* (MI)
FU
Fino Mornasco (CO)
TRF
Viale Marche (MI)
TRF
Viale Marche (MI)
TRF
Periodo
di misura
06/06/08 26/06/08
02/10/0820/10/08
08/09/08 –
23/09/08
01/07/0830/07/08
24/09/08 –
01/10/08
01/10/0813/10/08
23/10/08 –
31/10/08
Strumento
CPC
ELPI
CPC
CPC
CPC
CPC
ELPI
Rilevamento parametri
inquinanti
Stazione ARPA Milano –
Pascal Città Studi
Pascal Città Studi
Stazione ARPA Como –
Cantù
Pascal Città Studi
Fino Mornasco
Viale Marche
Viale Marche
Rilevamento parametri
meteorologici
Stazione Meteo DIIAR –
Politecnico Milano
Politecnico Milano
Vertemate con Minoprio
Politecnico Milano
Vertemate con Minoprio
Politecnico Milano
Politecnico Milano
11
Figura 2-1: Localizzazione siti di rilevamento in provincia di Como.
Figura 2-2: Localizzazione siti di rilevamento – Milano.
2.3
CARATTERIZZAZIONE METEOROLOGICA DEI PERIODI DI
RILEVAMENTO
L’approfondimento delle condizioni meteorologiche e delle caratteristiche diffusive dei bassi
strati atmosferici ha riguardato il periodo giugno-ottobre 2008. Per i singoli giorni di
12
rilevamento è stata condotta l’analisi dei principali parametri meteorologici (temperatura,
umidità relativa, precipitazione, pressione atmosferica, velocità e direzione del vento). Sono
state valutate inoltre le caratteristiche dispersive dell’atmosfera in termini di categorie
Pasquill-Gifford, l’evoluzione giornaliera dello strato rimescolato (ASR) e la stabilità
notturna rappresentata dall’altezza stabile (SBL). Per le campagne di misura condotte a
Milano, la valutazione è stata effettuata elaborando i dati orari rilevati dalla stazione
meteorologica collocata sul tetto dell’edificio DIIAR del Politecnico di Milano (Figura 2-2),
ad eccezione dei dati di pressione e nuvolosità rilevati all’aeroporto di Milano-Linate. Sono
stati utilizzati invece i dati provenienti dalla stazione meteorologica dell’ARPA Lombardia
localizzata a Vertemate con Minoprio per le campagne eseguite a Cantù e a Fino Mornasco
(Figura 2-1). In mancanza delle osservazioni di nuvolosità registrate a Vertemate, non è
avvenuta l’analisi dello SBL per questi ultimi due siti.
2.4
CARATTERIZZAZIONE IN TERMINI DI INQUINANTI DEI PERIODI DI
RILEVAMENTO
La caratterizzazione dei periodi di rilevamento in termini di inquinanti è stata condotta al fine
di valutare l’eventuale correlazione esistente tra le concentrazioni in numero del particolato
atmosferico misurate e quelle relative ai principali inquinanti monitorati presso le centraline
ARPA.
Per le campagne condotte nella provincia di Milano, i dati relativi ai parametri inquinanti
sono stati rilevati dalle centraline ARPA localizzate in Via Pascal e Viale Marche, mentre per
i rilevamenti effettuati nella provincia di Como ci si è serviti dei parametri monitorati presso
le centraline ARPA di Cantù e Fino Mornasco.
Per ogni giorno di rilevamento è stata analizzata l’evoluzione giornaliera dei parametri
monitorati e successivamente per ogni campagna di misura è stato valutato l’andamento
medio delle concentrazioni misurate, definendo in tal modo un “giorno tipo” rappresentativo
di ogni inquinante di interesse. Mediante l’analisi dell’evoluzione giornaliera delle
concentrazioni degli inquinanti in atmosfera è stato possibile effettuare un confronto con le
corrispondenti concentrazioni numeriche rilevate e individuare il ruolo delle sorgenti primarie
nella formazione del particolato rilevato.
Gli inquinanti gassosi considerati nella presente trattazione, disponibili con risoluzione
temporale oraria, sono: NOx (NO, NO2) e CO, rappresentativi del contributo della sorgente
traffico, O3, indicatore degli episodi di inquinamento fotochimico. Inoltre per ogni periodo di
rilevamento è stata acquisita anche la concentrazione in massa del particolato (PM2.5 e
PM10), disponibile con risoluzione temporale giornaliera. In particolare l’analisi dei rapporti
NO/NOx e NO2/NOx consente di evidenziare, rispettivamente, il ruolo delle emissioni
primarie (tipicamente il traffico) e delle reazioni fotochimiche nella formazione del
particolato atmosferico. Pertanto in corrispondenza delle ore di punta del traffico mattutine
(ore 7-9) e serali (ore 19-21) si registrano valori di picco del rapporto NO/NOx e minimi di
NO2/NOx. Viceversa nelle ore pomeridiane, nelle quali si possono verificare condizioni di
irraggiamento favorevoli alle reazioni fotochimiche, si registrano valori elevati del rapporto
NO2/NOx e minimi di NO/NOx. Per le campagne di misura per le quali sono disponibili
valori di concentrazione di CO, è stata condotta anche l’analisi dell’evoluzione giornaliera di
tali valori, in quanto il monossido di carbonio può essere considerato come ulteriore tracciante
del contributo primario derivante dal traffico.
13
3.
RISULTATI
3.1
CAMPAGNE DI MISURA CONDOTTE IN SITI DI FONDO URBANO
Le campagne di misura condotte in siti di fondo urbano sono state effettuate presso la
centralina ARPA di via Pascal a Milano, presso il Politecnico di Milano fra via Pascal e via
Bassini, e presso Cantù (CO) in via Meucci, servendosi sia del contatore di particelle a
condensazione (CPC) che dell’impattore elettrico ELPI. I livelli di concentrazione numerica
media giornaliera rilevati nell’ambito dei siti di fondo urbano variano tra 1.3·104 e 2·104 cm-3.
In Allegato si riportano sinteticamente i principali parametri statistici rappresentativi delle
concentrazioni medie orarie rilevate per ogni campagna di monitoraggio (Tabelle 5.1, 5.2, 5.3,
5.4).
3.1.1 Sito MILANO PASCAL CITTÀ STUDI (06/06/08 – 26/06/08 )
La prima campagna di misura delle concentrazioni in numero del particolato atmosferico è
stata condotta tra il 6 giugno e il 26 giugno 2008 a Milano, presso la centralina di rilevamento
ARPA localizzata in via Pascal. Le misure sono state effettuate mediante lo strumento CPC
(TSI 3775), per un totale di 16 giorni di campionamento.
Durante i 16 giorni della campagna le caratteristiche dispersive dei bassi strati dell’atmosfera
interessati dalla emissione di inquinanti sono state buone durante le ore diurne: l’altezza di
strato rimescolato ha raggiunto i 1000 m nella sua evoluzione massima ad eccezione dei
giorni 16/06 e 17/06 quando si è mantenuta al di sotto di circa 500 m (Figura 3-1). Lo SBL
notturno si è mantenuto al di sotto di 100 m per l’intera la campagna favorendo quindi
l’accumulo degli inquinanti emessi durante le ore notturne.
b)
a)
800
20000
700
600
15000
500
400
10000
300
200
5000
Altezza di Strato Rimescolato (m)
25000
900
-3
Altezza di strato rimescolato [m]
1600
30000
Hmix
numero
1000
Concentrazione in numero [cm ]
1100
1200
800
400
100
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
0
6/6
6/7
6/8
6/9
6/10 6/11 6/16 6/17 6/19 6/20 6/21 6/22 6/23 6/24 6/25 6/26
Figura 3-1: a) Confronto tra il giorno tipo dell’altezza dello strato rimescolato (m) e la concentrazione
in numero di particelle, b) Andamento giornaliero dell’altezza dello strato rimescolato (m) per il
periodo di rilevamento.
Le buone caratteristiche dispersive individuate sono confermate anche dall’analisi delle
categorie Pasquill (Figura 3-2) che presentano elevate percentuali delle categorie A e B nelle
ore della tarda mattinata e nel primo pomeriggio, ad eccezione dei giorni 16/06 e 17/06. La
temperatura e l’umidità relativa medie del periodo sono state pari a 23°C e 68%; i rispettivi
14
valori minimi e massimi sono invece pari a 12°C e 34°C per la temperatura, e 27% e 100%
per l’umidità. Soprattutto nella prima parte della campagna si sono registrate velocità dei
venti superiori ai 4 m/s nel tardo pomeriggio e prima serata che potenzialmente comportano
una maggiore dispersione; l’intensità della velocità del vento è stata mediamente pari a 2 m/s
per tutta la campagna. Si osservano eventi piovosi nella notte tra il 06/06 e 07/06, l’08/06, il
16/06 e il 17/06.
100
30000
T
UR
numero
A
16%
A
B
C
D
E
F
B
18%
D
56%
80
25000
70
20000
60
50
15000
40
10000
30
20
Concentrazione in numero [cm-3]
F
1%
E
2%
Temperatura [°C] e Umidità relativa [%]
90
5000
10
C
7%
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-2: a) Categorie di Pasquill, b) Confronto tra il giorno tipo della temperatura (°C) e
dell’umidità relativa (%) e la concentrazione in numero di particelle.
La coincidenza di alcuni picchi della concentrazione numerica di particolato con l’aumento
della concentrazione di ozono e della radiazione solare, in concomitanza di bassi valori del
rapporto NO/ NOx, suggerisce la presenza di processi di formazione secondaria di particelle.
A titolo di esempio si riporta in Figura 3-3 il confronto degli andamenti giornalieri del
numero di particelle, radiazione solare netta, ozono e il rapporto NO/NOx per il giorno 24
Giugno, nel quale è possibile notare un significativo incremento, pari a quasi il 100%, del
numero di particelle nelle ore di maggiore insolazione tra le 13 e le 15.
a)
b)
200
40000
0.2
40000
#tot
rad net
O3
180
160
#tot
NO/NOx
30000
30000
140
120
100
20000
0.1
20000
80
60
40
10000
10000
20
0
-20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
0.0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-3: Confronto dell’andamento giornaliero della concentrazione in numero di
particelle (cm-3) con a) la radiazione solare netta (W m-2) e la concentrazione di ozono (µg m3
), b) il rapporto NO/NOx.
15
Data la ciclicità individuata nell’andamento giornaliero della concentrazione numerica di
particelle, mediante l’elaborazione dei valori di concentrazione media oraria rilevati per ogni
giorno di misura, è stato possibile valutare il “giorno tipo” rappresentativo dell’intero periodo
in esame (Figura 3-4). Il livello di concentrazione numerica media giornaliera calcolato sui 16
giorni di rilevamento è pari a 2 ± 0.7·104 cm-3, mentre le concentrazioni in massa di PM10 e
PM2.5 relative all’intero periodo di misura estivo (giugno-luglio), espresse in termini medi
giornalieri, sono rispettivamente pari a 27.2±9 µg/m3 e 16±5.6 µg/m3.
70000
num tot
NO
O3
NO2
120
50000
100
40000
80
30000
60
20000
Inquinanti (µg m-3)
Concentrazione in numero (cm-3)
60000
140
40
10000
20
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-4: Evoluzione giornaliera della concentrazione in numero di particelle e dei principali
inquinanti monitorati
Le statistiche che riassumono i dati osservati sono presentate in Figura 3-4: per ogni ora della
giornata è riportato il valor medio di concentrazione osservato, il range interquartile, il valore
minimo e massimo. Dall’analisi dell’andamento medio giornaliero della concentrazione
numerica di particelle possono essere identificati quattro massimi di concentrazione in
corrispondenza delle ore 7, 11 , 20 e 23 mentre le concentrazioni minime si registrano in
corrispondenza delle ore notturne (ore 4) e del primo pomeriggio (ore 13). L’incremento di
concentrazione è osservato in concomitanza delle ore mattutine e serali di traffico intenso,
mentre il massimo relativo di concentrazione individuato alle ore 11 trova giustificazione
considerando l’ampia variabilità dei valori osservati in corrispondenza di quell’orario (il valor
medio è maggiore della mediana, 2.3·104 cm-3 a fronte di 1.8·104 cm-3, valore massimo pari a
6.1·104 cm-3, 95° percentile pari a 4.4·104 cm-3).
Viceversa i minimi di concentrazione si sono verificati in corrispondenza delle ore
caratterizzate da ridotte emissioni, soprattutto derivanti dalla sorgente traffico, sebbene il sito
in esame sia classificato come di fondo urbano.
Il contributo delle sorgenti emissive primarie può essere giustificato esaminando anche
l’evoluzione giornaliera delle concentrazioni in atmosfera dei principali inquinanti gassosi
riportata in Figura 3-4. Nella presente trattazione si è scelto di considerare NO2 e NO come
16
inquinanti rappresentativi delle emissioni da traffico, in quanto non si dispone dei valori di
concentrazione di CO presso il sito in esame. Dall’analisi degli andamenti medi giornalieri di
NO2 e NO valutati per l’intero periodo estivo di monitoraggio a Milano (Giugno-Luglio),
emerge che il picco di concentrazione di questi inquinanti si verifica nelle ore in cui la
concentrazione in numero di particelle è in crescita. Viceversa l’andamento delle
concentrazioni medie di O3 riflette l’evoluzione delle condizioni di irraggiamento e presenza
di inquinanti precursori per la sua formazione fotochimica; la concentrazione di ozono cresce
con l’incremento dell’insolazione diurna in quanto la radiazione solare, associata alla
presenza di inquinanti precursori quali NO2, risulta fondamentale per le reazioni
fotochimiche.
3.1.2 Sito MILANO POLITECNICO (01/07/08-30/07/08)
La campagna di monitoraggio di luglio (14 giorni di rilevamento) è stata effettuata servendosi
del contatore a condensazione CPC (TSI 3775) collocato a circa 20 metri dal suolo (misura in
quota) presso l’edificio DIIAR del Politecnico di Milano.
Dall’analisi dei parametri meteorologici emerge che il periodo di studio è caratterizzato da un
buon potenziale di dispersione degli inquinanti emessi nei bassi strati dell’atmosfera.
L’altezza dell’ASR ha raggiunto circa i 1000 m durante la sua evoluzione diurna per la grande
parte dei giorni della campagna di misura (Figura 3-5-a). In Figura 3-5-b è rappresentato il
confronto tra il giorno tipo dell’ASR e quello della concentrazione in numero delle particelle.
Le ore della tarda mattina e del primo pomeriggio mostrano un’elevata instabilità atmosferica,
infatti le categorie Pasquill A, B, e C si osservano per il 34% del tempo (Figura 3-6-a). La
temperatura e l’umidità relativa medie del periodo sono state pari a 26°C e 57%; i rispettivi
valori minimi e massimi sono invece pari a 17°C e 34°C per la temperatura, e 21% e 100%
per l’umidità. Si sono registrati sporadici eventi di precipitazione.
La coincidenza dell’incremento della concentrazione in numero di particolato con l’aumento
della concentrazione di ozono e la radiazione solare, in concomitanza di alti livelli del
rapporto NO2/NOx suggerisce la presenza di processi di formazione secondaria di particelle.
A titolo di esempio si riporta in Figura 3-7 il confronto degli andamenti giornalieri della
concentrazione in numero di particelle, radiazione solare netta, ozono e del rapporto
NO2/NOx per il giorno 29/07, nel quale si osserva un aumento del numero di particelle
attorno alle ore 12, senza però un innalzamento del livello di ossido di azoto, inquinante
tracciante del traffico (Figura 3-8).
1000
800
600
400
200
1100
25000
Hmix
#tot
1000
900
20000
800
700
15000
600
500
10000
400
300
5000
200
100
0
0
7/1
7/2
7/3
7/4
7/7
7/8
7/15
7/16
7/25
7/26
7/27
7/28
7/29
7/30
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-5: a) Andamento giornaliero dell’altezza dello strato rimescolato (m) per il periodo
di rilevamento, b) Confronto tra il giorno tipo dell’altezza dello strato rimescolato (m) e la
concentrazione in numero delle particelle.
17
b)
Altezza di strato rimescolato [m]
a) 1200
2.5E+04
T
UR
numero
90
A
17%
A
B
C
D
E
D
51%
F
C
9%
Temperatura [°C] e Umidità
relativa [%]
F
4%
E
1%
100
B
18%
80
2.0E+04
70
60
1.5E+04
50
40
1.0E+04
30
20
5.0E+03
b)
a)
10
0
0.0E+00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
dell’umidità relativa (%) e la concentrazione in numero di particelle.
a)
b)
160
30000
140
120
100
20000
80
60
40
10000
20
-3
180
40000
-3
#tot (cm-3)
O3 (µg m-3)
Rad net (W m-2)
200
0.6
Concentrazione in numero (cm )
40000
220
30000
0.5
20000
10000
0
-20
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
0.4
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
#tot (cm-3)
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
NO2/NOx
Ora
Figura 3-7: Andamento giornaliero di: a) concentrazione di ozono (µg m-3) e radiazione solare
(W m-2), b) Confronto tra il rapporto NO2/NOx e la concentrazione in numero di particelle
(cm-3).
20
40000
#tot (cm-3)
NO (µg m-3)
-3
1
0
30000
10
20000
10000
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-8: Confronto tra l’andamento giornaliero della concentrazione di monossido di azoto
(µg m-3) e la concentrazione in numero di particelle (cm-3).
18
Il livello medio di concentrazione in numero di particelle è pari a 1.8±0.7·104 cm-3 mentre la
concentrazione del particolato in massa in termini di PM10 e PM2.5 relative all’intero periodo
di misura sono rispettivamente pari a 27.2±9 µg/m3 e 16±5.6 µg/m3.
Sebbene le misure siano state condotte in quota, non si osservano significative differenze
rispetto all’andamento del numero di particelle osservato al suolo. Tuttavia si necessitano
analisi più approfondite e di dettaglio per poter apprezzare il contributo delle diverse sorgenti
di emissione e meccanismi di formazione che influenzano la presenza del particolato
atmosferico al variare della quota.
Pertanto, similarmente a quanto già esposto, i massimi di concentrazione si osservano in
corrispondenza delle ore diurne e serali di traffico (ore 7-9, ore 19-21), mentre i minimi
durante la notte e il pomeriggio. Questi risultati sono rafforzati dall’evoluzione della presenza
di NO e NO2 in atmosfera, in quanto considerati rappresentativi del traffico, come mostrato in
Figura 3-9.
60000
num tot
NO
O3
NO2
120
100
-3
40000
Inquinanti (µg m )
50000
140
80
30000
60
20000
40
10000
20
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-9: Evoluzione giornaliera della concentrazione in numero di particelle (cm-3) e dei
principali inquinanti monitorati.
La presenza di ozono in atmosfera nel corso della giornata è invece determinata dalla ciclicità
tipica dell’insolazione diurna che, associata alla presenza di inquinanti precursori, quali COV
e NO2, ne determina la produzione fotochimica. Pertanto l’incremento della concentrazione di
ozono si registra a partire dalle ore della tarda mattinata e culmina nelle ore pomeridiane.
3.1.3 Sito CANTÙ (08/09/08 – 23/09/08)
La campagna di monitoraggio condotta a Cantù (CO) ha avuto luogo tra l’8 e il 23 Settembre
2008, coprendo un numero totale di giorni di rilevamento pari a 16. Lo strumento adottato per
lo svolgimento delle misure è stato il CPC (TSI 3775).
19
Durante la campagna l’altezza dello strato rimescolato (Figura 3-10-a) ha superato i 1000 m
nella sua evoluzione massima diurna, ad eccezione dei giorni 12/09, 13/09 e 14/09, quando si
è mantenuta al di sotto di 600 m. La mancanza dei dati di nuvolosità non ha permesso la
determinazione dello strato stabile notturno; tuttavia un’indicazione sulle caratteristiche
dispersive dei bassi strati si ottiene dalle categorie Pasquill (Figura 3-10-b) che presentano un
ruolo dominante della categoria F, rappresentativa di cielo sereno e scarsa ventosità,
condizioni tipiche di un’atmosfera stabile favorevole all’accumulo degli inquinanti durante le
ore notturne. La ventilazione è stata medio-bassa per l’intero periodo. I valori medi di
temperatura e umidità relativa (Figura 3-11) registrati durante il periodo di campionamento
sono pari a 16°C e 76%; i valori minimi e massimi sono pari rispettivamente a 6°C e 27°C per
la temperatura e a 30% e 99% per l’umidità.
a)
b)
1300
A
14%
1100
1000
B
12%
F
40%
900
800
A
700
B
600
C
500
C
5%
400
300
200
D
28%
0
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Ora
Figura 3-10: a) Evoluzione diurna dell’altezza dello strato rimescolato, b) Categorie di
Pasquill.
100
25000
80
20000
60
15000
40
10000
20
5000
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
8
D
E
F
E
1%
100
Temperatura [°C] e Umidità relativa
[%]
Altezza di strato rimescolato (m)
1200
T
UR
#tot
Figura 3-11: Confronto tra il giorno tipo della temperatura (°C), dell’umidità relativa (%) e la
concentrazione in numero di particelle (cm-3).
In Figura 3-12 si riportano gli andamenti giornalieri medi della concentrazione in numero di
particelle, caratterizzata dai parametri statistici di base, e dei principali inquinanti valutati
sull’intero periodo di campionamento. Mediamente la concentrazione in numero di particolato
registrata a Cantù è pari a 1.3±0.7·104 cm-3. Il valore medio di PM10 valutato sull’intero
periodo di misura è pari a 27.3±12.2 µg m-3.
20
60000
# tot
NO
O3
NO2
120
100
40000
80
30000
60
50000
140
20000
40
10000
20
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Analogamente a quanto precedentemente osservato, i massimi di concentrazione si registrano
in corrispondenza delle ore di traffico intenso mattutine e serali, evidenziate anche dalla
presenza di picchi di concentrazione di NO2 e NO. Disponendo delle concentrazioni di CO
monitorate presso la centralina ARPA localizzata a Cantù, è stato possibile supportare i
precedenti risultati, in quanto il CO è rappresentativo della combustione incompleta associata
tipicamente al traffico veicolare, come illustrato in Figura 3-13.
1.0
60000
# tot
CO
0.8
40000
0.6
30000
CO (mg m-3)
50000
0.4
20000
0.2
10000
0.0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Ora
Figura 3-13: Evoluzione giornaliera della concentrazione in numero di particelle (cm-3) e della
concentrazione di CO.
21
La concentrazione in numero di particelle (Figura 3-13) tra le ore 10 e le ore 17 la rimane
piuttosto costante e in media pari a 1.1± 0.15·104 cm-3. I minimi di concentrazione si
verificano invece durante le ore notturne e pomeridiane ed essi risultano inferiori di un ordine
di grandezza rispetto ai valori massimi (range 6.7·103 – 2.3·104 cm-3).
L’evoluzione giornaliera delle concentrazioni di O3 (Figura 3-12) è invece in accordo con
l’evoluzione delle condizioni di irraggiamento diurno e reazioni fotochimiche che ne
implicano la formazione. Pertanto, in corrispondenza dei massimi di concentrazione di O3 si
registrano i minimi valori di NO2 in quanto coinvolto in reazioni fotochimiche per la
formazione di ozono.
Come esempio dell’andamento analogo del monossido di carbonio e del rapporto NO/NOx,
indicatori della fonte di traffico in aree urbane, si riporta in Figura 3-14 l’andamento
giornaliero per il giorno 10/09 della concentrazione in numero di particelle in confronto con
questi parametri.
In Figura 3-15 è rappresentato il confronto tra le concentrazioni medie orarie valutate
separatamente per i giorni feriali (lunedì-venerdì) e festivi (sabato e domenica) durante la
campagna in esame. Dall’esame del grafico emerge che durante il fine settimana si registrano
mediamente livelli di concentrazione in numero di particelle pari a 7±3.5·103 cm-3, valori
inferiori di circa un ordine di grandezza rispetto a quelli registrati durante la settimana.
Significativi decrementi della concentrazione di particelle, rispetto ai valori feriali, si
osservano in corrispondenza delle ore mattutine e serali di punta del traffico, attribuibili al
calo consistente delle emissioni provenienti da questa sorgente primaria. Si registra quindi un
decremento delle concentrazioni rilevate alle ore 8, pari al 55% e alle ore 20, pari al 47%
rispetto ai valori misurati in settimana.
50000
1.0
40000
35000
30000
0.5
25000
20000
15000
10000
45000
5000
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
NO2/NOx
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 NO/NOx
CO (mg/m3)
Ora
#tot (cm-3)
Figura 3-14: Evoluzione giornaliera della concentrazione in numero di particelle (cm-3), della
concentrazione di CO e dei rapporti NO/NOx e NO2/NOx.
22
30000
Numero totale di particelle (0.004 µm - 3 µm)
Sito Cantù - Giorno tipo feriale-weekend
CPC
Numero totale di particelle (cm-3)
Giorno tipo weekend
Giorno tipo feriale
25000
20000
15000
10000
5000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-15: Evoluzione giornaliera della concentrazione in numero di particelle (cm-3)
durante i giorni feriali e festivi (weekend).
3.1.4 Sito MILANO PASCAL CITTÀ STUDI (02/10/08-20/10/08)
Presso il Politecnico di Milano è stata condotta tra il 2 e il 20 Ottobre 2008 una campagna di
misura delle concentrazioni in numero di particelle durata complessiva di 19 giorni. Si è
utilizzato a tal fine l’impattore elettrico multi-stadio a bassa pressione ELPI.
Il periodo di rilevamento è stato caratterizzato a livello meteorologico dall’andamento
altalenante dell’altezza dello strato rimescolato; come si evince anche dal grafico in Figura 316-a, ai giorni caratterizzati da un’elevata evoluzione giornaliera dell’altezza dello strato
rimescolato si sono susseguiti giorni in cui la massima altezza raggiunta non ha superato i 400
m. La presenza di venti forti (velocità superiore a 4 m/s) ha contribuito all’innalzamento dello
strato rimescolato oltre gli 800 m. Le ore del tardo mattino e primo pomeriggio, ad eccezione
dei giorni 02/10, 16/10, e 18/10, hanno mostrato caratteristiche di instabilità atmosferica
(presenza di classi Pasquill A, B, C), favorevoli alla dispersione degli inquinanti, mentre la
classe F (stabile) è risultata dominante nelle ore notturne (Figura 3-17-a). Tuttavia non è
possibile individuare una significativa correlazione tra la concentrazione in numero oraria e i
parametri meteorologici. Si osserva comunque (Figura 3-16-b) che il minimo giornaliero
coincide mediamente con l’evoluzione massima dell’ASR. I valori medi di temperatura e
umidità relativa misurati nel periodo sono pari a 17°C e 68%; i valori minimi e massimi sono
pari rispettivamente a 9°C e 25°C per la temperatura, e 17% e 100% per l’umidità.
23
a)
b)
1200
1400
1200
1000
800
600
400
-3
1600
25000
hmix
#tot
1800
1000
20000
800
15000
600
10000
400
5000
200
200
0
0
0
0
10/2 10/3 10/4 10/5 10/6 10/7 10/8 10/9 10/10 10/11 10/12 10/13 10/14 10/15 10/16 10/17 10/18 10/19 10/20
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
di rilevamento, b) Confronto tra il giorno medio dell’altezza dello strato rimescolato (m) e la
b)
E
1%
D
57%
100
25000
80
20000
60
15000
40
10000
20
5000
-3
B
13%
C
6%
A
B
C
D
E
F
relativa [%]
F
21%
A
2%
a)
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
dell’umidità relativa (%) e la concentrazione in numero di particelle (cm-3).
In Figura 3-18 si riporta l’andamento medio giornaliero della concentrazione di ozono,
monossido e biossido di azoto, non disponibili per l’intero periodo di campionamento, e le
statistiche di base per la concentrazione in numero delle particelle. Il livello di concentrazione
media oraria di particelle varia tra 1.2·104 cm-3 e 2.4·104 cm-3, mentre il valore medio
giornaliero è pari a 1.7 ± 0.86·104 cm-3. Durante la campagna di misura si sono registrate
concentrazioni in massa di PM10 e PM2,5 pari rispettivamente a 68.9 µg/m3 e 35.6 µg/m3.
24
T
UR
#tot
60000
80
#tot
NO
O3
NO2
60
Numero totale di particelle (cm-3)
50000
40000
30000
40
20000
20
10000
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-18: Andamento medio giornaliero della concentrazione in numero di particelle (cm3
) e delle concentrazioni di NO, NO2 e O3.
In Figura 3-18 è possibile notare come l’andamento delle concentrazioni di particelle segua
quello degli inquinanti considerati traccianti del traffico veicolare, NO2 e NO, mentre le
concentrazioni più elevate di ozono si verificano tipicamente nelle ore pomeridiane della
giornata.
Oltre alla concentrazione complessiva di particelle, l’impattore permette di misurane la
distribuzione granulometrica su 12 classi. In Allegato (Figura 5-1) si riportano a titolo
esemplificativo due distribuzioni granulometriche misurate durante la campagna.
3.2
CAMPAGNE DI MISURA CONDOTTE IN SITI DI TRAFFICO
Nella presente sezione sono descritti i risultati ottenuti a seguito delle elaborazioni dei valori
di concentrazione in numero del particolato monitorati presso due differenti siti di traffico
urbano (Fino Mornasco, Como e Viale Marche, Milano).
Le campagne sono state effettuate mediante l’ausilio di due strumenti, l’impattore elettrico
ELPI e il contatore a condensazione CPC. Nei seguenti paragrafi sono analizzati in dettaglio i
risultati ottenuti per ciascuna campagna. In sintesi è possibile affermare che i livelli medi di
concentrazione in numero di particelle registrati per i siti direttamente esposti al traffico sono
decisamente superiori a quelli rilevati per il fondo urbano, con valori massimi dell’ordine 105
cm-3.
In Allegato si riportano i principali parametri statistici rappresentativi delle concentrazioni
medie orarie rilevate per ogni campagna di monitoraggio (Tabelle 5-5, 5-6, 5-7).
25
3.2.1 Sito FINO MORNASCO (23/09/08 – 01/10/08)
Il primo sito di monitoraggio rappresentativo delle condizioni di traffico è collocato a Fino
Mornasco (provincia di Como). La campagna di misura è stata condotta tra il 23 Settembre e
il 1 Ottobre 2008 (9 giorni di rilevamento) servendosi del CPC (TSI 3775) come strumento di
misura.
Dal 23/09 al 25/09 l’altezza dello strato rimescolato ha raggiunto livelli oltre i 1000 m durante
la sua evoluzione massima, mentre per il resto della campagna si è mantenuta al di sotto dei
400 m. Non è stato possibile determinare lo strato stabile notturno per la mancanza dei dati di
nuvolosità. Si riporta in Figura 3-20-a l’evoluzione diurna, media del periodo, dell’ASR. La
categoria di Pasquill D (neutra) è stata osservata per circa l’80% delle ore, indicando
condizioni atmosferiche prossime a quelle adiabatiche (Figura 3-20-b). Durante la campagna
si è osservata una ventilazione medio-bassa (95°percentile, 1.9 m/s). La temperatura e
l’umidità relativa medie registrate nel periodo sono pari a 12°C e 76%; i valori minimi e
massimi corrispondono rispettivamente a 6°C e 19°C per la temperatura, e 37% e 98% per
l’umidità. Si sono registrati sporadici eventi di precipitazione.
a)
1300
1100
E
0%
B
11%
C
9%
1000
A
B
900
800
C
700
D
600
E
500
F
400
D
80%
300
200
100
0
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Ora
Figura 3-19: a) Evoluzione diurna dell’altezza dello strato rimescolato (m), b) Categorie di
Pasquill.
100
100000
90000
80000
70000
60
60000
50000
40
40000
30000
20
20000
-3
80
8
Temperatura [°C] e Umidità relativa
[%]
A
0%
F
0%
b)
1200
10000
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
T
UR
#tot
Figura 3-20: Confronto tra il giorno tipo della temperatura (°C) e dell’umidità relativa (%) e
la concentrazione in numero di particelle (cm-3).
26
Trattandosi di un sito di traffico, la concentrazione in numero delle particelle segue
l’andamento dell’evoluzione giornaliera della presenza degli inquinanti in atmosfera. A titolo
di esempio si mostra in Figura 3-22 il confronto tra l’andamento giornaliero per il 25/09 del
CO e del rapporto NO/NOx e la concentrazione in numero delle particelle.
1.5
140000
130000
110000
100000
1.0
90000
80000
70000
60000
50000
0.5
40000
30000
120000
20000
10000
0.0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
NO/NOx
CO (mg/m3)
#tot (cm-3)
Figura 3-21: Confronto tra l’andamento giornaliero delle concentrazioni di CO (mg m-3) e del
rapporto NO/NOx e la concentrazione in numero di particelle (cm-3), per il giorno 25/09/2008
.
In Figura 3-23 sono rappresentati i parametri statistici di base che descrivono l’evoluzione
giornaliera della concentrazione in numero di particelle.
A differenza di quanto osservato per tutte le stazioni di fondo urbano, il ruolo del traffico
risulta preponderante in questa stazione di rilevamento. Infatti i picchi nelle concentrazioni di
NO, NO2 e di particelle, oltre ad essere rilevati in corrispondenza delle ore di punta del
traffico, sono decisamente superiori rispetto ai minimi di concentrazione relativi alle ore
notturne e pomeridiane (range medio giornaliero del particolato: 3.3·104 - 8.8·104 cm-3).
Analizzando quindi le concentrazioni medie di particelle, si evidenziano valori mediamente
tre volte superiori a quelli registrati nei siti di fondo urbano.
Come evidenziato nel grafico in Figura 3-24, rappresentante l’evoluzione nell’arco della
giornata del rapporto NO/NOx e NO2/NOx, è possibile identificare il ruolo delle sorgenti
emissive e dei meccanismi chimico-fisici che avvengono in atmosfera sulla presenza degli
inquinanti medesimi. Trattandosi di un sito di traffico, il rapporto NO/NOx segue
l’andamento ciclico derivante dal contributo del traffico (valori massimi di NO/NOx
osservati tra le ore 7-9 e dopo le ore 20); al contrario il contributo del biossido d’azoto sul
totale degli ossidi d’azoto è principalmente correlato con la produzione fotochimica di NO2
indotta dal crescente irraggiamento che si verifica nel corso della giornata. Non sono
disponibili le concentrazioni in massa relative a PM10 e PM2.5.
27
200
150000
num tot
NO
O3
NO2
160
140
-3
100000
Inquinanti (µg m )
125000
180
120
100
75000
80
50000
60
40
25000
20
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
NO/NOx e NO2/NOx - Milano, Viale Marche
1.0
NO/NOx
NO2/NOx
NO/NOx , NO2/NOx
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-23: Contributo di NO e NO2 rispetto al totale degli ossidi di azoto.
La distinzione del contributo fotochimico ed emissivo nella determinazione della
concentrazione complessiva di NOx nell’arco della giornata non è risultato invece
apprezzabile per i siti di fondo urbano.
28
Si evidenzia in Figura 3-25 che l’andamento giornaliero della concentrazione in numero di
particelle segue quello rilevato per il CO, a conferma del ruolo primario del traffico nella
presenza atmosferica di elevate concentrazioni di particelle.
2.0
150000
# tot
CO
1.8
1.6
1.4
100000
1.2
1.0
75000
CO (mg m-3)
125000
0.8
50000
0.6
0.4
25000
0.2
0.0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Ora
Figura 3-24: Evoluzione giornaliera della concentrazione in numero di particelle (cm-3) e della
concentrazione di CO.
Per quanto concerne le concentrazioni di ozono, esse sono state acquisite dalla centralina di
rilevamento collocata a Cantù, in quanto non disponibili presso la stazione ARPA di Fino
Mornasco. Questa assunzione non dovrebbe inficiare i risultati delle elaborazioni condotte,
dal momento che l’O3 non è un inquinante locale ma è coinvolto in fenomeni di ampia scala.
Analogamente a quanto discusso negli altri paragrafi, le concentrazioni di O3 sono in accordo
a quanto osservato a livello meteorologico (irraggiamento diurno) e alla presenza di
precursori che ne favoriscono la formazione per via fotochimica (massima concentrazione di
ozono in corrispondenza di minimi di NO2).
3.2.2 Sito MILANO VIALE MARCHE (01/10/08 – 13/10/08)
La seconda campagna di misura effettuata in un sito direttamente esposto al traffico è stata
condotta presso la centralina ARPA collocata in Viale Marche a Milano. Il contatore a
condensazione (CPC) ha rilevato in continuo la concentrazione in numero del particolato per
13 giorni consecutivi.
La campagna è stata caratterizzata dall’andamento altalenante dell’altezza dello strato
rimescolato; come mostrato in Figura 3-26-a ai giorni caratterizzati da un’elevata evoluzione
giornaliera, ne sono seguiti altri in cui la massima altezza raggiunta non ha superato i 400 m.
La presenza di venti forti (velocità superiore ai 4 m/s) ha contribuito all’innalzamento dello
strato rimescolato oltre gli 800 m. Le ore del tardo mattino e primo pomeriggio, ad eccezione
29
del giorno 02/10, hanno mostrato caratteristiche di instabilità atmosferica (presenza di classi
Pasquill A, B, C), favorevoli alla dispersione degli inquinanti, mentre la classe F (stabile) è
risultata dominante durante le ore notturne (Figura3-27-a). Si osserva (Figura 3-26b) che
mediamente la minima concentrazione giornaliera di particelle coincide con l’evoluzione
massima dell’ASR. I valori medi di temperatura e umidità relativa del periodo sono pari a
17°C e 67%; i valori minimi e massimi sono pari rispettivamente a 9°C e 25°C per la
temperatura, e 17% e 100% per l’umidità.
b)
1200
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
90000
hmix
#tot
80000
1000
70000
800
60000
50000
600
40000
400
30000
20000
200
a)
10000
200
0
0
10/2
10/3
10/4
10/5
10/6
10/7
10/8
10/9
10/10
10/11
10/12
0
0
10/13
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
di rilevamento, b) Confronto tra il giorno medio dell’altezza dello strato rimescolato (m) e la
b)
90000
100
E
1%
D
57%
B
13%
80000
C
6%
A
B
C
D
E
F
relativa [%]
F
21%
A
2%
80
70000
60000
60
50000
40000
40
30000
20000
20
10000
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
dell’umidità relativa (%) e la concentrazione in numero di particelle (cm-3).
L’evoluzione giornaliera dei livelli di concentrazione di particelle è analoga a quelli degli
inquinanti principalmente riconducibili al traffico veicolare. A titolo di esempio si riportano
per il giorno 10/10 gli andamenti giornalieri della concentrazione di monossido di carbonio
(Figura 3-28-a) e del rapporto NO/NOx (Figura 3-28-b), confrontati con quello relativo alla
concentrazione in numero di particelle.
In Figura 3-29 è rappresentato, tramite i principali parametri statistici (valori medio, mediano,
massimi, minimi, range interquartile), l’andamento medio giornaliero della concentrazione
orarie di particelle relative all’intero periodo di campionamento. Mediamente il numero di
particelle per cm3 rilevato durante questa campagna di misura è risultato pari a 5.3·104 cm-3.
30
a)
T
UR
#tot
a)
b)
6.0
140000
#tot (cm-3)
CO
5.0
0.7
140000
#tot (cm-3)
NO/NOx
120000
0.6
120000
100000
0.5
100000
80000
0.4
80000
60000
0.3
60000
40000
0.2
40000
20000
0.1
20000
0
0.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0
0
Ora
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Ora
Figura 3-27: Confronto tra l’andamento giornaliero a) delle concentrazioni di CO (mg m-3) e
della concentrazione in numero di particelle (cm-3) e b) del rapporto NO/NOx rispetto alla
concentrazione in numero di particelle (cm-3), per il giorno 10/10/2008 .
200
150000
num tot
NO
O3
NO2
125000
180
160
140
-3
100000
Inquinanti (µg m )
0
120
100
75000
80
50000
60
40
25000
20
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Come osservato anche durante la campagna di misura condotta a Fino Mornasco, le emissioni
da traffico appaiono fornire un contributo significativo alla presenza di particelle rilevate in
atmosfera. I cicli di traffico, identificabili mediante l’andamento delle concentrazioni di NO2
e NO, corrispondono a quelli del particolato. Sia le minime che le massime concentrazioni di
entrambi gli inquinanti si verificano in corrispondenza delle medesime fasce orarie. Quindi i
picchi mattutini e serali (ore 7-9, ore 19-20) della concentrazione in numero di particelle
coincidono con quelli degli ossidi di azoto (contributo del traffico), mentre i minimi si
verificano durante le ore notturne, nella tarda mattinata e nelle ore pomeridiane. Il contributo
del traffico è stato valutato analizzando anche le concentrazioni di CO monitorate presso la
31
centralina ARPA di Viale Marche, ottenendo risultati analoghi a quelli evidenziati per il sito
di Fino Mornasco.
I dati di concentrazione di ozono, acquisiti dalla centralina ARPA localizzata in via Pascal in
quanto non disponibili presso il sito di misura in Viale Marche, presentano un andamento
tipico per questo inquinante, con picchi di concentrazione pomeridiani superiori ai 70 µg/m3
derivanti dalla produzione fotochimica che coinvolge anche gli ossidi di azoto (valori minimi
di NOx tra le ore 12 e 17). Non sono invece disponibili i valori di concentrazione in massa di
PM10 e PM2.5.
3.2.3 Sito MILANO VIALE MARCHE (23/10/08 – 31/10/08)
Successivamente alla prima campagna di monitoraggio condotta presso il sito di Viale
Marche a Milano con il CPC, è stata svolta una campagna presso il medesimo sito (23/10/08 –
31/10/08) servendosi dello strumento ELPI, per un totale di 9 giorni di rilevamento.
Il periodo di campionamento è stato caratterizzato da una scarsa radiazione solare e debole
ventilazione che non hanno permesso all’altezza dello strato rimescolato di superare i 400 m
durante i primi 5 giorni della campagna (Figura 3-30-b), favorendo quindi l’accumulo degli
inquinanti vicino al suolo. La situazione è cambiata dal 28/10 al 30/10 a causa della presenza
di venti con velocità mediamente superiore a 3 m/s. Il valore massimo giornaliero di 7 m/s è
stato osservato il giorno 28/10. L’elevata frequenza di venti medio-forti ha causato nello
stesso giorno l’innalzamento meccanico dell’altezza dello strato rimescolato che oltre i 1200
m; durante il resto della campagna si è invece mantenuto al di sotto degli 800 m. Inoltre, lo
scarso irraggiamento radiazione solare non ha permesso l’instaurarsi di condizioni di
instabilità atmosferica, con conseguente prevalere della categoria Pasquill neutra D, osservata
per l’87% del tempo (Figura 3-31-a). In sintesi le condizioni meteorologiche del periodo in
cui è stata condotta la campagna non sono state favorevoli alla dispersione degli inquinanti
nei bassi strati dell’atmosfera. Si sono registrati eventi piovosi gli ultimi giorni della
campagna. I valori medi di temperatura e umidità relativa del periodo sono pari a 14°C e
92%; i rispettivi valori minimi e massimi sono pari a 8°C e 21°C per la temperatura, e 34% e
100% per l’umidità. (Figura 3-31-b)
b)
a)
45000
35000
400
30000
25000
20000
200
1600
40000
15000
10000
hmix
#tot
)Altezza di strato rimescolato (m
600
1200
800
400
5000
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
0
10/23
10/24
10/25
10/26
10/27
10/28
10/29
10/30
10/31
Figura 3-29: a) Confronto tra il giorno medio dell’altezza dello strato rimescolato (m) e la
concentrazione in numero di particelle (cm-3), b) Andamento giornaliero dell’altezza dello
strato rimescolato (m) per il periodo di rilevamento.
32
a)
b)
100
B
3%
C
9%
45000
40000
A
B
C
D
E
F
80
35000
T
UR
#tot
60
30000
25000
20000
40
15000
10000
20
D
87%
5000
0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
l’umidità relativa (%) e la concentrazione in numero di particelle (cm-3).
In Figura 3-32 sono riportati i principali parametri statistici (media, mediana, massimo,
minimo, range interquartile) che descrivono la variabilità dell’andamento medio giornaliero
delle concentrazioni in numero di particolato atmosferico per l’intera campagna di misura.
70000
range interquartile
65000
media
60000
minimo
55000
massimo
5° percentile
50000
95° percentile
45000
40000
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-31: Evoluzione giornaliera della concentrazione in numero di particelle (cm-3).
La concentrazione media giornaliera del numero di particelle è pari a 2.7·104 ± 1.1·104 cm-3,
tuttavia trattandosi di un sito di traffico l’andamento orario delle concentrazioni si estende da
valori minimi pari a 1.5·104 cm-3 e massimi pari a 4.2·104 cm-3 rilevati rispettivamente alle ore
3 e alle ore 7.
In particolare confrontando i valori registrati dai due strumenti di misura (CPC e ELPI)
durante le campagne di ottobre condotte nel sito di Viale Marche (TRF), emerge una notevole
differenza in quanto la concentrazione fornita da CPC risulta due volte maggiore rispetto a
quella rilevata da ELPI. Numerosi sono i fattori che influiscono sulle misure condotte, sia di
33
E
0%
A
0%
[%]relativa
F
1%
carattere fisico-meteorologico che tecnico-strumentale. Innanzitutto è importante sottolineare
che i due strumenti non hanno operato simultaneamente ma in due campagne successive
(sempre nel mese di ottobre) e conseguentemente la variabile meteorologica potrebbe essere
stata determinante. Tuttavia non trascurabili sono gli effetti indotti dai differenti principi
operativi su cui si basano ELPI e CPC, dalla diversa linea di prelievo, oltre che dal diverso
range di misura strumentale (lo scarto pari a 3 nm per la granulometria minima rilevabile,
4nm di CPC contro i 7nm di ELPI, può essere significativo in termini di concentrazione in
numero). Come presentato in un recente studio di letteratura1 (Morawska et al., 2008) il
contatore di particelle a condensazione (CPC) è in grado di ingrandire e quindi rendere
rilevabili particelle originariamente di dimensioni molto ridotte, dell’ordine di pochi
manometri, che non risultano invece rilevabili mediante altre strumenti. Tutti questi fattori
possono giustificare la sottostima della concentrazione numerica prodotta da ELPI nel caso di
studio di Viale Marche. Viceversa confrontando le campagne di misura condotte
separatamente dai due strumenti in uno stesso sito di fondo urbano (Politecnico di Milano),
non si rilevano significative differenze tra le concentrazioni misurate da ELPI e CPC. Questo
risultato conferma il ruolo della sorgente traffico e dei fenomeni di nucleazione omogenea
nella formazione di particelle di ridotte dimensioni e quindi difficilmente rilevabili
caratteristici dei siti di traffico.
Come osservato durante le altre due campagne relative a siti di traffico, l’andamento
giornaliero della concentrazione di particelle mostra un comportamento analogo a quello del
monossido di carbonio e del rapporto NO/NOx. A titolo di esempio si riportano in Figura 333 gli andamenti per il giorno 24/10.
2.5
70000
#tot (cm-3)
CO (mg m-3)
0.5
70000
#tot (cm-3)
NO/NOx
60000
2.0
60000
0.4
50000
1.5
40000
30000
1.0
50000
0.3
40000
30000
0.2
20000
0.5
20000
0.1
10000
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ora
10000
0.0
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Ora
Figura 3-32: a) Confronto dell’andamento giornaliero della concentrazione in numero di
particelle (cm-3) con la concentrazione di monossido di carbonio (mg m-3), e b) con il rapporto
NO/NOx.
L’impattore permette inoltre di calcolare la distribuzione granulometrica del numero di
particelle su 12 classi e di valutarne l’evoluzione temporale. Si riporta in Figura 5-2 la
distribuzione granulometrica tipicamente evidenziata nel sito, mentre nella Figura 5-3 e
Figura 5-4 si riportano due esempi di evoluzione temporale delle distribuzioni, misurate in
diversi intervalli temporali.
1
L. Morawska, Z. Ristovski, E.R. Jayaratne, D.U. Keogh, X. Ling, 2008. Ambient nano and ultrafine particles
from motor vehicle emissions: Characteristics, ambient processing and implications on human exposure.
Atmospheric Environment 42, 8113-8138.
34
4.
SORGENTI DI EMISSIONE1
Per quanto esistano numerose sorgenti naturali di polveri che possono arrivare a dimensioni
micrometriche, le particelle di più piccole dimensioni sembrano originate principalmente da
attività umane. Le sorgenti individuate sono classificabili come segue:
Sorgenti in ambienti confinati di tipo non industriale. La presenza di PU in vari microambienti interni appare assodata, con valori più elevati dove sussistono processi di
combustione. Sorgenti tipiche in ambienti interni sono il fumo di sigaretta (d ~ 0.01-1 µm),
l’accensione di candele (d ~ 0.03-3 µm), l’utilizzo di spray profumati (d ~ 0.3-0.6 µm), la
frittura di carni (d ~ 0.02-0.5 µm e d ~ 30-100 µm).
Sorgenti in ambienti industriali. In ambiente di lavoro, la maggior parte delle PU si forma per
nucleazione in prodotti di combustione o in vapori saturi generati da processi quali saldatura,
fusione e trattamento di metalli, taglio al laser, fumi di polimeri, riscaldamento ceranti. PU
possono altresì generarsi nel corso di processi meccanici, quali molatura ad elevata velocità,
taglio, pulitura. È presumibile che l’incremento delle applicazioni di nanotecnologie (anche
per scopi biomedicali) comporti un aumento dell’esposizione a PF e PU.
Processi di combustione in impianti mobili: motori Diesel. Gran parte del particolato emesso
da motori Diesel è costituito da materiale carbonioso generato per pirolisi del combustibile, su
cui vengono adsorbiti composti organici di varia natura. Le dimensioni cadono in intervalli
diversi a seconda del meccanismo di formazione prevalente: nucleazione o accumulazione. Le
particelle da nucleazione sono le più piccole (0.007-0.04 µm), con una piccola frazione
costituita da ceneri carboniose e metalliche originate dal lubrificante. Le particelle da
accumulazione sono costituite da nuclei di carbonio solido su cui condensano idrocarburi,
solfati, nitrati, ceneri metalliche, con diametri tipici 0.04-1 µm e un picco di concentrazione
tra 0.1 e 0.2 µm. Alle particelle organiche originate in camera di combustione per nucleazione
o accumulazione si aggiungono poi quelle metalliche originate dall’usura degli organi
meccanici e trascinate dagli oli di lubrificazione. La Figura 4-1 illustra le tipiche
concentrazioni riscontrate nel condotto di scarico.
Processi di combustione in impianti mobili: motori Otto a benzina. I motori Otto a benzina
tradizionali ad iniezione indiretta danno luogo ad emissioni di particelle con distribuzione
tendenzialmente asimmetrica e diametro medio 0.04-0.08 µm. Per quanto con una
distribuzione granulometria diversa, analoghe sono le emissioni dei motori ad iniezione
diretta quando operanti con carica omogenea. I motori con iniezione diretta e carica
stratificata sembrano invece emettere un numero di particelle circa 100 volte superiore. La
Figura 4-2 confronta le tipiche concentrazioni riscontrate nel condotto di scarico di motori
Diesel (senza filtro anti-particolato), benzina convenzionali (pfi) e benzina a iniezione diretta
(gdi).
1
Estratto dal Rapporto “Polveri Ultrafini da Impianti di Combustione”
Politecnico di Milano, Università di Brescia, Università di Parma per Federambiente, 2008
35
Figura 4-1: Concentrazioni di PU nei condotti di scarico di motori Diesel automobilistici
Figura 4-2: Concentrazioni di PU nei condotti di scarico di motori automobilistici.
Processi di combustione in impianti fissi. I dati oggi disponibili indicano concentrazioni
medie di PU allo scarico comprese nell’intervallo 106-108 particelle cm-3 per caldaie a
combustibili solidi (carbone, biomasse) e liquidi; 105-106 particelle cm3 per i limitatissimi
studi finora condotti su inceneritori; circa 103 particelle cm-3 per turbine a gas (Tabella 4-1 e
Figura 4-3). Il confronto è del tutto indicativo, poiché le emissioni sono fortemente
influenzate dal tipo di combustibile, dalla tecnologia di combustione, dal sistema di rimozione
36
delle polveri (filtri) e dalle condizioni di esercizio dell’impianto. A tutto ciò si aggiungono le
caratteristiche del sistema di campionamento e di conteggio delle particelle, in particolare la
capacità di cogliere e misurare le componenti semivolatili condensabili. La distribuzione
dimensionale ed il numero delle particelle sono condizionate dalla presenza di SO2 e dal
carico termico. Nella combustione di gas naturale, il numero delle particelle di dimensioni
minori di 0.01 µm diminuisce di 3 ordini di grandezza dimezzando il carico termico della
caldaia rispetto alle condizioni nominali, mentre non si osserva una variazione corrispondente
per il particolato di dimensioni maggiori di 0.1 µm. Per l’olio combustibile, viceversa, la
riduzione del carico riduce il numero di particelle di d ~ 0.1µm, senza apparenti variazioni in
quelle di diametro inferiore a 0.01 µm, che si mantengono pressoché costanti in tutte le
condizioni operative. La combustione di legna in caminetti domestici produce una
distribuzione dimensionale unimodale con il massimo intorno a 0.170 µm, mentre dimensioni
inferiori a 0.1 µm sono state osservate in caldaie domestiche a legna. Dalla composizione
delle biomasse dipende la quantità e la tipologia di sali di metalli alcalini generati durante la
combustione, da cui la possibile generazione di PU.
Rifiuti
Biomassa
Gas naturale
Olio e
gasolio
Carbone
103
104
105
106
107
108
109
Concentrazione (particelle cm-3)
Figura 4-3: Intervalli indicativi delle presenze emissive di PU da attività di combustione fissa.
Tabella 4-1: Concentrazioni in numero di particolato ultrafine (diametro < 100 nm) nei gas di
scarico di combustioni fisse ( Giugliano e Cernuschi, DIIAR Rapporto interno, 2008)
Combustione
A caldo
Dopo diluizione e raffreddamento
3
4
Termovalorizzatori (1)
3·10 - 2,5·10
4·103 - 7·104
Pellet (2)
n.ril. (> 2·107)
107
6
6
6
Gasolio (3)
1,5·10 - 6·10
9·10 - 7·107
Gas naturale (3)
n.d.
≤ 4,5·103
4
4
Aria comburente
1·10 - 3·10
(1) Attrezzati con la migliore tecnologia
(2) Caldaia da 100kW ad alta efficienza e dotata di cicloni
(3) Caldaia da 150 kW
37
4.1
TECNOLOGIE DI CONTROLLO DELLE EMISSIONI
Per gli impianti di combustione fissi, le migliori tecnologie commerciali oggi disponibili per il
controllo delle emissioni di polveri sono i filtri a tessuto e i depolveratori elettrostatici, che
possono garantire efficienze di rimozione superiori al 99%. Le prestazioni rilevate per il
particolato fine evidenziano la superiorità dei mezzi filtranti nel garantire il rispetto dei limiti
più restrittivi, con possibilità di scendere a concentrazioni anche inferiori al mg m-3. Le
rimozioni delle frazioni ultrafini e delle nanopolveri, seppur ampiamente descritte tramite
modelli teorici che evidenziano il ruolo dei principali meccanismi elementari attivi nella
captazione, non sono ancora del tutto documentate. Le indagini sono generalmente confinate
al settore della combustione di solidi in centrali termoelettriche ed utenze termiche di varia
tipologia. Limitatissime informazioni sono disponibili per la termodistruzione di rifiuti. Le
efficienze osservate sono inoltre spesso riportate in termini di massa e non del numero delle
particelle, rendendo particolarmente difficoltosa la valutazione delle prestazioni dei diversi
apparati. Ciò nonostante, le indicazioni generali che emergono per le migliori tecnologie
disponibili confermano, nella sostanza, i ben noti andamenti delle efficienze granulometriche
di separazione, con una riduzione nei livelli di rimozione per le classi dimensionali tra 0.1 µm
ed 1-2 µm, direttamente riconducibile alle limitazioni imposte sulla cattura delle particelle
dalla natura dei meccanismi inerziali e diffusionali attivi in tal senso. In ogni caso, per le
frazioni ultrafini e le nanopolveri, collocate al di sotto del limite inferiore di tale intervallo,
entrambe le tipologie di apparati mantengono ancora elevate possibilità di cattura, mostrando
rendimenti di separazione che, almeno per dimensioni sino a qualche decina di nm, appaiono
generalmente allineati sugli stessi livelli di quelli ottenibili nei confronti del materiale
grossolano (>97-99% in termini di numero delle particelle per unità dimensionate e gestite
correttamente). L’andamento generale osservabile per le efficienze mostra altresì come i filtri
a tessuto siano potenzialmente meno soggetti alla riduzione nell’entità della separazione, con
rimozioni che risultano così molto più uniformi e consistenti nell’intero spettro dimensionale
rispetto a quelle tipiche degli elettrofiltri (Figura 4-4).
99
Efficienza (%)
99,2
99,4
99,6
99,8
100
(µm)
Figura 4-4: Efficienza di rimozione granulometrica del particolato rilevata per un filtro a
tessuto.
38
Le informazioni disponibili non evidenziano particolari sviluppi di apparecchiature
innovative, mentre si registrano apprezzabili sforzi verso il potenziamento di tecnologie già
consolidate con interventi sulla configurazione degli apparecchi (sistemi ibridi, elettrofiltri ad
umido) e/o sulle modalità di esercizio (sistemi centrifughi a bassa pressione, tensioni di
alimentazione negli elettrofiltri).
Nel settore delle combustioni mobili, i costruttori di motori e le case automobilistiche hanno
sviluppato negli ultimi anni sistemi di abbattimento degli inquinanti sempre più efficienti.
Essendo i limiti di emissione degli inquinanti espressi in termini di massa scaricata (e non di
numero delle particelle) tutti gli sforzi di ricerca e sviluppo in ambito industriale siano stati
rivolti al contenimento della massa di materiale particellare scaricato. Come già citato, per le
PU ciò è poco significativo. A oggi non esistono quindi soluzioni specifiche finalizzate alla
riduzione della formazione di PF e PU nei motori a benzina o Diesel. Le tecnologie
commerciali proposte per contenere le emissioni di particolato carbonioso e di NOX non sono
particolarmente efficaci nel ridurre le emissioni di nanoparticelle (in particolare per
dimensioni inferiori ai 10 nm); d’altro canto, esse mostrano risultati assolutamente
incoraggianti nella rimozione delle particelle di dimensioni superiori e dei precursori del
particolato.
Gli interventi proposti operano contestualmente in tre direzioni: sviluppo di tecnologie
motoristiche innovative (in particolare per il processo di ricambio della carica, l’iniezione e la
combustione), adozione di sistemi di post trattamento e interventi sul combustibile.
Attualmente, il maggior contributo all’abbattimento del particolato è garantito da sistemi di
post-trattamento dei gas di scarico, che possono raggrupparsi in due macro-categorie:
convertitori catalitici e trappole per particolato. I convertitori catalitici sono in grado di agire
solo parzialmente sul particolato ultrafine, se non per quanto riguarda l’abbattimento della
frazione organica (catalizzatori ossidanti) e degli NOX, che rappresentano uno dei più
importanti precursori di particolato secondario. Sebbene siano evidenti i vantaggi derivanti
dall’uso di sostanze catalizzatrici, è stato possibile evidenziare alcune problematiche ad esse
correlate. La rimozione delle particelle carboniose presenti nei gas di scarico può essere
effettuata mediante filtrazione in dispositivi di post-trattamento denominati “trappole per
particolato”. Le particelle vengono trattenute nelle porosità del filtro e successivamente
ossidate (per via termica o catalitica), “rigenerando” il filtro. La rigenerazione consiste nella
combustione delle particelle di carbonio, innescata da una post-iniezione di combustibile che
ha lo scopo di aumentare temporaneamente la temperatura dei gas (usualmente oltre 600°C) e
permettere l’ossidazione del carbonio. Il processo è controllato dal sistema di gestione del
motore, che avvia la rigenerazione a percorrenze prestabilite (ogni 400÷500 km) oppure
quando viene rilevata una eccessiva contropressione allo scarico.
39
5.
CONCLUSIONI
Nell’ambito del Progetto Parfil III annualità sono state condotte 7 campagne di misura delle
concentrazioni in numero del particolato atmosferico presso siti rappresentativi
dell’inquinamento tipico delle aree di fondo urbano e di traffico, con l’obiettivo di
caratterizzarne i livelli e l’evoluzione giornaliera delle concentrazioni in numero di particelle
in relazione con i parametri meteorologici e le presenze dei principali inquinanti atmosferici.
In Figura 5-1 sono riassunti i valori medi giornalieri della concentrazione in numero di
particelle rilevati per ciascuna campagna di monitoraggio, valutati a partire dalle
concentrazioni medie orarie osservate. La grande variabilità della concentrazione media
giornaliera identificata per ogni sito è imputabile alla modalità con cui sono stati aggregati i
dati misurati; infatti essendo questi costituiti da concentrazioni orarie presentano
necessariamente un’evoluzione giornaliera significativa (particolarmente evidente nel caso dei
siti direttamente esposti alle emissioni da traffico, per i quali i valori massimi di
concentrazione sono largamente superiori a quelli minimi).
130000
120000
110000
100000
range interquartile
media
minimo
massimo
5° percentile
95° percentile
90000
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
FU-MilanoCPC-suolo
FU-MilanoELPI-suolo
FU-CantùCPC-suolo
FU-MilanoCPC quota
TRF-MilanoCPC
TRF-MilanoELPI
TRF-FinoM.CPC
Figura 5-1: Livelli di concentrazione medi giornalieri valutati per le campagne di misura
condotte in siti di fondo urbano (FU) e di traffico (TRF).
I valori di concentrazione in numero di particelle rilevati in siti di fondo urbano variano tra
1.3·104 e 2·104 cm-3, mentre le concentrazioni medie misurate in siti di traffico si collocano in
un intervallo compreso tra 2.7·104 e 5.3·104 cm-3 (Tabella 5-1) in accordo con i dati di
letteratura1.
1
Stanier, C.O., Khlystov, A.Y., Pandis, S.N., 2004. Ambient aerosol size distributions and number
concentrations measured during the Pittsburgh Air Quality Study (PAQS). Atmospheric Environment 38,
3275-3284.
Woo, K.S., Chen, D.R., Pui, D.Y.H., McMurry, P.H., 2001. Measurement of Atlanta aerosol size distributions:
observations of ultrafine particle events. Aerosol Science and Technology, 34, 75-87.
40
Tabella 5-1: Concentrazioni medie in numero di particelle rilevate per ciascuna campagna di
misura
Sito
FU-Milano-CPC-suolo
FU-Milano-CPC quota
FU-Cantù-CPC-suolo
FU-Milano-ELPI-suolo
TRF-FinoM.-CPC
TRF-Milano-CPC
TRF-Milano-ELPI
Periodo misura
06/06/08-26/06/08
01/07/08-30/07/08
08/09/08-23/09/08
02/10/08-20/10/08
23/09/08-01/10/08
01/10/08-13/10/08
23/10/08-31/10/08
Media (cm-3)
2,0E+04
1,8E+04
1,3E+04
1,7E+04
5,3E+04
5,3E+04
2,7E+04
Dev. Standard (cm-3)
7,0E+03
7,0E+03
7,4E+03
8,6E+03
2,3E+04
2,0E+04
1,1E+04
I risultati ottenuti per tutte le campagne, mostrano una ciclicità giornaliera dei livelli di
concentrazione di particelle: i minimi si osservano in corrispondenza delle ore notturne
(ridotte emissioni e aggregazione del particolato presente) e pomeridiane, mentre quelli
massimi durante le ore di intenso traffico veicolare, mattutine e serali (tipicamente tra le ore
7-9 e le ore 19-21). La ciclicità dell’andamento giornaliero delle concentrazioni di particelle
evidenziata è legata a quella caratteristica dei principali inquinanti di combustione (quali NOX
e CO), riconducibili principalmente alla sorgente traffico. Tale situazione è maggiormente
visibile nelle ore di punta mattutine e serali quando si riscontrano peraltro elevate presenze di
NO e CO, mentre nelle ore pomeridiane assumono talvolta rilevanza episodi di inquinamento
secondario fotochimico, dominati da O3 e NO2.
41
6.
ALLEGATI
In allegato si riportano le Tabelle che riassumono i parametri statistici di base valutati per il giorno tipo di ogni campagna di misura.
Le statistiche sono state calcolate a partire dalle concentrazioni medie orarie misurate per ogni giorno di rilevamento.
Tabella 6-1: Parametri statistici del giorno tipo valutato per la campagna di misura condotta in via Pascal - Milano (FU), giugno 2008 – CPC.
ora
Media
Dev. St.
min
max
1° qtr
Mediana
3°qtr
5° percentile
95° percentile
0
2.13
0.61
1.18
3.14
1.87
2.06
2.53
1.20
3.00
1
1.99
0.48
1.18
2.60
1.62
2.11
2.32
1.26
2.59
2
1.88
0.25
1.45
2.21
1.77
1.90
2.07
1.48
2.20
3
1.76
0.34
1.12
2.22
1.62
1.76
2.05
1.21
2.17
4
1.65
0.39
0.98
2.22
1.48
1.65
1.86
1.02
2.17
5
1.72
0.52
1.14
2.45
1.25
1.49
2.16
1.14
2.44
6
2.26
0.75
1.36
3.36
1.69
2.10
2.99
1.38
3.30
7
2.66
0.79
1.54
4.12
2.06
2.66
3.00
1.67
3.86
8
2.33
0.46
1.62
3.18
2.05
2.34
2.56
1.67
2.99
9
1.98
0.53
1.04
2.89
1.73
1.91
2.30
1.25
2.74
10
1.91
0.52
1.04
2.78
1.64
1.79
2.09
1.30
2.77
11
2.31
1.35
1.34
6.09
1.64
1.84
2.51
1.35
4.45
12
2.08
1.54
1.25
6.38
1.32
1.61
1.99
1.25
4.46
13
1.75
0.45
1.27
2.78
1.47
1.61
1.98
1.30
2.43
14
1.85
0.67
1.06
3.12
1.35
1.78
2.32
1.11
2.84
15
1.83
0.80
1.09
3.51
1.40
1.55
2.00
1.09
3.25
16
1.66
0.70
1.01
2.93
1.16
1.32
2.15
1.04
2.84
17
1.65
0.45
0.74
2.45
1.46
1.67
1.87
0.93
2.25
18
1.61
0.43
0.78
2.46
1.44
1.62
1.83
0.94
2.20
19
1.82
0.42
1.29
2.48
1.48
1.74
2.21
1.31
2.43
20
2.20
0.44
1.46
2.74
1.86
2.18
2.56
1.60
2.73
21
2.03
0.50
1.28
3.02
1.72
2.05
2.21
1.34
2.81
22
2.19
0.71
1.20
3.43
1.56
2.38
2.61
1.25
3.17
23
2.35
0.75
1.25
3.72
2.04
2.37
2.63
1.28
3.56
Tabella 6-2: Parametri statistici del giorno tipo valutato per la campagna di misura condotta in via Pascal - Milano (FU), luglio 2008 – CPC.
ora
Media
Dev. St.
min
max
1° qtr
Mediana
3°qtr
5° percentile
95° percentile
0
1.99
0.99
0.98
3.57
1.21
1.64
2.85
1.01
3.36
1
1.74
0.74
0.71
2.85
1.26
1.43
2.27
0.84
2.76
2
1.57
0.45
0.58
2.22
1.47
1.55
1.70
0.91
2.12
3
1.34
0.36
0.49
1.70
1.31
1.40
1.51
0.76
1.69
4
1.37
0.50
0.51
2.22
1.29
1.38
1.69
0.62
2.01
5
1.69
0.66
0.63
2.38
1.07
1.73
2.30
0.80
2.38
6
2.13
0.78
0.94
3.16
1.74
2.03
2.63
1.07
3.15
7
2.11
0.48
1.29
2.72
1.84
2.15
2.48
1.43
2.72
8
2.22
0.58
1.46
3.20
1.82
2.08
2.52
1.55
3.11
9
1.85
0.34
1.32
2.46
1.72
1.82
1.90
1.41
2.37
10
1.81
0.28
1.46
2.36
1.66
1.87
1.95
1.47
2.21
11
1.91
0.48
1.24
2.72
1.61
1.70
2.26
1.35
2.61
12
1.59
0.27
0.93
1.98
1.49
1.68
1.72
1.18
1.88
13
1.88
0.94
0.79
4.18
1.44
1.53
1.82
1.04
3.61
14
1.68
0.63
1.02
3.20
1.28
1.57
1.85
1.07
2.69
15
1.65
0.54
1.11
2.62
1.26
1.44
1.97
1.15
2.53
16
1.60
0.61
0.93
2.71
1.09
1.53
1.87
0.96
2.58
17
1.63
0.60
0.91
2.82
1.25
1.64
1.73
0.98
2.62
18
1.76
0.80
1.10
3.59
1.31
1.51
1.68
1.17
3.22
19
2.01
0.92
1.23
3.88
1.38
1.64
2.16
1.26
3.62
20
2.21
1.04
1.23
4.19
1.46
1.76
2.43
1.25
3.96
21
2.37
0.80
1.10
3.43
1.97
2.42
3.15
1.26
3.34
22
2.28
0.79
1.22
3.68
1.84
2.21
2.72
1.23
3.36
42
23
2.11
0.83
1.17
3.57
1.49
1.81
2.56
1.23
3.35
Tabella 6-3: Parametri statistici del giorno tipo valutato per la campagna di misura condotta a Cantù – Como (FU), settembre 2008 – CPC.
ora
Media
Dev. St.
min
max
1° qtr
Mediana
3°qtr
5° percentile
95° percentile
0
1.28
0.57
0.68
2.98
0.91
1.15
1.50
0.76
2.13
1
1.15
0.58
0.52
2.48
0.82
0.96
1.37
0.54
2.22
2
0.98
0.41
0.55
2.19
0.74
0.88
1.01
0.63
1.78
3
0.83
0.27
0.40
1.44
0.66
0.77
0.93
0.51
1.31
4
0.68
0.20
0.38
1.03
0.55
0.65
0.82
0.43
0.98
5
0.81
0.30
0.49
1.52
0.58
0.76
0.97
0.50
1.30
6
1.16
0.56
0.48
2.47
0.73
1.07
1.54
0.58
1.97
7
2.18
1.35
0.45
4.28
1.19
1.69
3.62
0.61
4.06
8
2.34
1.15
0.42
4.89
1.72
2.55
2.90
0.79
4.14
9
1.50
0.50
0.42
2.46
1.27
1.55
1.78
0.75
2.13
10
1.17
0.45
0.47
2.48
0.99
1.23
1.28
0.61
1.70
11
1.03
0.28
0.44
1.41
0.92
1.07
1.23
0.54
1.37
12
1.32
0.68
0.69
3.18
0.99
1.17
1.42
0.72
2.05
13
1.34
0.92
0.54
3.87
0.84
1.09
1.28
0.67
2.32
14
1.08
0.70
0.58
3.33
0.73
0.88
1.05
0.61
1.42
15
0.99
0.39
0.48
1.91
0.74
0.94
1.08
0.57
1.36
16
0.96
0.36
0.52
1.74
0.67
0.92
1.11
0.52
1.49
17
1.00
0.38
0.38
1.96
0.81
1.01
1.17
0.48
1.50
18
1.19
0.43
0.49
2.24
0.96
1.19
1.38
0.57
1.77
19
1.69
0.82
0.80
4.13
1.08
1.57
1.97
0.86
2.93
20
1.89
0.56
0.89
2.65
1.38
2.00
2.27
1.10
2.62
21
1.83
0.64
0.85
2.73
1.41
1.79
2.38
0.91
2.56
22
1.66
0.44
0.85
2.27
1.30
1.70
2.01
1.00
2.22
23
1.48
0.45
0.80
2.31
1.17
1.43
1.68
0.86
2.20
Tabella 6-4: Parametri statistici del giorno tipo valutato per la campagna di misura condotta in via Pascal - Milano (FU), ottobre 2008 – ELPI.
ora
Media
Dev. St.
min
max
1° qtr
Mediana
3°qtr
5° percentile
95° percentile
0
1.80
0.75
0.41
3.75
1.34
1.76
2.17
0.86
2.81
1
1.60
0.58
0.37
2.85
1.24
1.62
1.84
0.93
2.53
2
1.46
0.45
0.37
2.09
1.20
1.40
1.81
0.84
2.02
3
1.34
0.47
0.29
2.31
1.08
1.28
1.51
0.82
2.05
4
1.17
0.35
0.32
1.68
0.92
1.14
1.41
0.74
1.65
5
1.22
0.34
0.38
1.75
0.97
1.25
1.49
0.81
1.68
6
1.37
0.33
0.41
1.77
1.26
1.28
1.55
0.89
1.75
7
1.90
0.71
0.43
3.53
1.59
1.75
2.23
0.99
2.95
8
2.31
0.83
0.42
3.57
1.82
2.40
2.87
1.27
3.49
9
2.36
0.95
0.48
4.72
2.03
2.21
2.73
1.10
3.82
10
2.34
1.11
0.56
4.82
1.74
2.09
2.52
0.94
4.67
11
1.88
0.91
0.66
4.05
1.17
1.66
2.04
0.97
3.55
12
1.40
0.62
0.77
3.25
0.93
1.24
1.62
0.77
2.30
13
1.19
0.55
0.71
2.78
0.82
0.93
1.46
0.72
2.09
14
1.06
0.47
0.63
2.39
0.73
0.88
1.18
0.63
1.94
15
1.00
0.48
0.53
2.39
0.73
0.87
0.99
0.58
1.96
16
1.11
0.77
0.48
3.28
0.62
0.92
1.23
0.53
2.75
17
1.21
0.79
0.54
3.41
0.65
0.98
1.37
0.55
2.78
18
1.52
0.88
0.71
4.27
0.91
1.30
1.67
0.74
2.85
19
1.94
0.86
1.06
4.45
1.44
1.76
2.16
1.11
3.31
20
2.32
1.05
0.68
5.15
1.77
2.14
2.82
0.96
3.94
21
2.19
1.07
0.50
5.25
1.81
2.27
2.50
0.80
3.55
22
2.11
0.99
0.45
4.88
1.47
2.13
2.60
0.89
3.27
43
23
1.95
0.85
0.54
4.14
1.42
1.96
2.41
0.91
3.06
Tabella 6-5: Parametri statistici del giorno tipo valutato per la campagna di misura condotta a Fino Mornasco – Como (TRF), ottobre 2008 – CPC.
ora
Media
Dev. St.
min
max
1° qtr
Mediana
3°qtr
5° percentile
95° percentile
0
4.65
1.24
2.18
6.33
4.20
5.02
5.25
2.76
5.95
1
4.22
0.82
2.97
5.26
3.52
4.30
4.86
3.16
5.20
2
4.05
0.94
3.04
5.72
3.47
3.76
4.51
3.08
5.48
3
3.18
0.75
2.22
4.78
2.79
3.12
3.30
2.37
4.32
4
3.72
0.87
2.48
4.73
3.19
3.48
4.64
2.66
4.73
5
4.44
0.72
3.36
5.34
3.98
4.68
4.90
3.39
5.21
6
7
8
9
10
11
5.99 8.15 8.82 8.63 4.92 4.29
1.53 2.45 2.08 2.78 2.30 2.30
3.82 4.76 5.93 4.85 1.29 1.29
8.31 11.89 12.73 12.14 8.67 8.06
5.19 6.88 7.82 7.14 3.79 3.02
6.26 8.04 8.49 8.13 4.61 3.96
6.79 9.91 9.89 11.05 6.29 5.32
3.85 4.88 6.29 5.04 1.94 1.79
7.85 11.25 11.76 12.08 8.08 7.62
12
2.99
0.51
2.37
3.55
2.50
3.24
3.39
2.40
3.51
13
3.54
1.49
2.29
6.66
2.43
3.07
4.10
2.33
4.25
14
3.68
1.96
2.31
8.23
2.42
3.15
3.82
2.33
3.95
15
4.80
2.98
2.25
9.68
2.89
3.72
5.59
2.28
7.81
16
4.58
2.03
2.62
8.25
3.09
3.84
6.06
2.63
7.65
17
18
19
20
21
22
23
4.43 6.58 6.61 7.18 6.33 5.58 5.48
2.20 2.96 1.23 0.53 0.83 0.86 0.54
1.77 3.31 4.69 6.35 4.85 4.04 4.77
7.95 11.85 8.04 7.84 7.53 7.01 6.21
3.02 4.57 5.91 6.80 6.02 5.22 5.02
3.39 6.06 7.13 7.25 6.53 5.54 5.51
6.42 7.62 7.33 7.52 6.77 5.98 5.83
2.20 3.45 4.75 6.48 5.07 4.44 4.83
6.48 9.00 7.44 7.71 7.30 6.68 6.02
Tabella 6-6: Parametri statistici del giorno tipo valutato per la campagna di misura condotta in Viale Marche - Milano (TRF), luglio 2008 – CPC.
ora
Media
Dev. St.
min
max
1° qtr
Mediana
3°qtr
5° percentile
95° percentile
0
4.65
1.24
2.18
6.33
4.20
5.02
5.25
2.76
5.95
1
4.22
0.82
2.97
5.26
3.52
4.30
4.86
3.16
5.20
2
4.05
0.94
3.04
5.72
3.47
3.76
4.51
3.08
5.48
3
3.18
0.75
2.22
4.78
2.79
3.12
3.30
2.37
4.32
4
3.72
0.87
2.48
4.73
3.19
3.48
4.64
2.66
4.73
5
4.44
0.72
3.36
5.34
3.98
4.68
4.90
3.39
5.21
6
7
8
9
10
11
5.99 8.15 8.82 8.63 4.92 4.29
1.53 2.45 2.08 2.78 2.30 2.30
3.82 4.76 5.93 4.85 1.29 1.29
8.31 11.89 12.73 12.14 8.67 8.06
5.19 6.88 7.82 7.14 3.79 3.02
6.26 8.04 8.49 8.13 4.61 3.96
6.79 9.91 9.89 11.05 6.29 5.32
3.85 4.88 6.29 5.04 1.94 1.79
7.85 11.25 11.76 12.08 8.08 7.62
12
2.99
0.51
2.37
3.55
2.50
3.24
3.39
2.40
3.51
13
3.54
1.49
2.29
6.66
2.43
3.07
4.10
2.33
4.25
14
3.68
1.96
2.31
8.23
2.42
3.15
3.82
2.33
3.95
15
4.80
2.98
2.25
9.68
2.89
3.72
5.59
2.28
7.81
16
4.58
2.03
2.62
8.25
3.09
3.84
6.06
2.63
7.65
17
18
19
20
21
22
23
4.43 6.58 6.61 7.18 6.33 5.58 5.48
2.20 2.96 1.23 0.53 0.83 0.86 0.54
1.77 3.31 4.69 6.35 4.85 4.04 4.77
7.95 11.85 8.04 7.84 7.53 7.01 6.21
3.02 4.57 5.91 6.80 6.02 5.22 5.02
3.39 6.06 7.13 7.25 6.53 5.54 5.51
6.42 7.62 7.33 7.52 6.77 5.98 5.83
2.20 3.45 4.75 6.48 5.07 4.44 4.83
6.48 9.00 7.44 7.71 7.30 6.68 6.02
44
Tabella 6-7: Parametri statistici del giorno tipo valutato per la campagna di misura condotta in Viale Marche – Milano (TRF), ottobre 2008 – ELPI.
ora
Media
Dev. St.
min
max
1° qtr
Mediana
3°qtr
5° percentile
95° percentile
0
1.70
0.79
0.49
2.68
1.10
1.90
2.24
0.61
2.62
1
1.35
0.71
0.38
2.13
0.73
1.44
1.96
0.47
2.11
2
1.27
0.74
0.48
2.51
0.62
1.16
1.81
0.52
2.26
3
1.21
0.56
0.53
2.18
0.77
1.13
1.58
0.61
1.98
4
1.53
0.77
0.84
2.93
0.94
1.25
1.86
0.87
2.74
5
2.21
0.99
0.75
4.12
1.86
1.93
2.52
1.11
3.71
6
3.13
1.27
2.05
6.01
2.46
2.76
3.07
2.15
5.24
7
3.68
0.77
2.80
4.88
3.09
3.54
4.06
2.89
4.83
8
3.19
0.78
2.05
4.30
2.67
3.23
3.68
2.18
4.17
9
2.72
0.81
1.69
3.92
2.15
2.60
3.13
1.81
3.88
10
2.56
0.66
1.64
3.76
2.14
2.55
2.86
1.75
3.51
11
2.38
0.74
1.43
3.38
1.82
2.30
3.02
1.50
3.27
12
2.18
0.64
1.31
3.10
1.78
2.07
2.75
1.38
2.98
13
2.48
1.07
0.82
3.92
1.67
2.75
3.33
1.11
3.78
14
2.05
0.96
0.83
3.26
1.28
1.83
2.89
0.84
3.14
15
2.11
0.97
0.98
3.66
1.19
2.23
2.63
0.99
3.43
16
2.51
1.12
0.96
4.12
1.85
2.37
3.15
1.14
4.04
17
2.61
0.88
1.35
3.65
1.84
2.65
3.46
1.50
3.61
18
2.67
1.11
1.24
4.50
2.03
2.26
3.49
1.43
4.25
19
2.40
0.87
1.43
4.38
1.95
2.25
2.49
1.60
3.72
20
2.80
1.12
1.77
5.28
2.22
2.34
3.06
1.90
4.60
21
2.50
1.11
1.25
4.35
1.51
2.49
3.13
1.30
4.05
22
2.16
1.08
0.83
3.66
1.50
1.82
3.17
0.89
3.55
45
23
1.88
0.69
1.03
2.80
1.40
1.66
2.58
1.13
2.74
a)
b)
Num ber
Num ber
dN/dlogDp [1/cm³]
dN/dlogDp [1/cm³]
25000
20000
15000
10000
5000
0
0.01
0.1
1
10
40000
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
0.01
0.1
1
10
Dp
Dp
Figura 6-1: Distribuzioni granulometriche della concentrazione in numero di particelle (cm-3)
misurate nel sito di Milano Pascal l’8/10 dalle 8 alle 10 (a) e il 14/10 dalle 17 alle 19 (b).
Num ber
dN/dlogDp [1/cm³]
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
0.01
0.1
1
10
Dp
Figura 6-2: Distribuzione granulometrica della concentrazione in numero di particelle
misurata nel sito di viale Marche nel giorno 24/10 dalle 6 alle 8.
6.0E+4
4.5E+4
3.0E+4
1.5E+4
0.0E+0
22:35:45
22:50:00 23:00:00 23:10:00 23:20:00 23:30:00
Time [hh:mm:ss]
23:46:45
Figura 6-3: Andamento temporale della distribuzione granulometrica della concentrazione in
numero di particelle misurata nel sito di viale Marche in data 23/10.
46
7.0E+4
5.3E+4
3.5E+4
1.8E+4
0.0E+0
06:31:45
06:40:00 06:45:00 06:50:00 06:55:00 07:00:00
Time [hh:mm:ss]
07:07:45
Figura 6-4: Andamento temporale della distribuzione granulometrica della concentrazione in
numero di particelle misurata nel sito di viale Marche in data 25/10.
47
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Relazione finale

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