La Qualità dell’Aria nella Pianura Padana – Le polveri so6li Stefania Gilardoni Glossario: • Polveri so6li, aerosol, PM, materiale par>cellare sono usa> come sinonimi. • PM1, PM2.5, PM10 indicano le polveri so6li formate da par>celle con diametro inferiore a 1 µm, 2.5 µm, e 10 µm, rispe6vamente. • Solo PM2.5 e PM10 sono regolamenta>. Mappa della concentrazione di PM2.5 da immagini satellitari Concentrazione in µg m-‐3. hKp://home.planet.nl/~scha1378/tno/promote/ La Pianura Padana è una delle aree Europee caraKerizzate dalle concentrazioni più alte di polveri so6li. Riduzione dell’aspeKa>va di vita AKribuibile al PM2.5 nel 2000 e nel 2020 Cafe report, 2005 Oltre ai danni per la salute, le polveri so6li contribuiscono ai cambiamen> clima>ci, producono danni al patrimonio culturale e riducono la visibilità. Quesi>: • Quale metrica u>lizzare? • Quali sono le sorgen> delle polveri so6li? • E’ un problema dei soli centri urbani? Metrica • Le evidenze sperimentali confermano una relazione di causa-‐ effeKo tra la concentrazione in massa delle polveri so6li (PM10 e PM2.5) e danni alla salute umana. Metrica • • Le evidenze sperimentali confermano una relazione di causa-‐ effeKo tra la concentrazione in massa delle polveri so6li (PM10 e PM2.5) e danni alla salute umana. Nuove evidenze suggeriscono che alcune componen> delle polveri più so6li (diametro inferiore a pochi micron) siano associate ad un effeKo sulla salute: Black carbon, aerosol inorganico secondario, e aerosol organico secondario. Metrica • • • Le evidenze sperimentali confermano una relazione di causa-‐ effeKo tra la concentrazione in massa delle polveri so6li (PM10 e PM2.5) e danni alla salute umana. Nuove evidenze suggeriscono che alcune componen> delle polveri più so6li (diametro inferiore a pochi micron) siano associate ad un effeKo sulla salute: Black carbon, aerosol inorganico secondario, e aerosol organico secondario. Non esistono da> conclusivi e quan>ta>vi causa-‐effeKo che permeKano di usare queste specie come metrica della qualità dell’aria. -‐3 Linee guida OMS PM2.5 10 µg m media annua 25 µg m-‐3 media giornaliera 2008/50/EC 25 µg m-‐3 media annua Sorgen> del PM nel Bacino Padano Aerosol secondario inorganico Black Carbon 44% 0% 5% 51% San Pietro Capofiume (Autunno 2011*) Da# da Gilardoni et al. 2014 Aerosol organico Sorgen> del PM nel Bacino Padano Aerosol secondario inorganico Black Carbon Aerosol organico 44% SO2 0% 5% H2SO4 HNO3 NOx NH3 51% San Pietro Capofiume (Autunno 2011*) Da# da Gilardoni et al. 2014 (NH4)2SO4 NH4NO3 Sorgen> del PM nel Bacino Padano Aerosol secondario inorganico Black Carbon 44% 0% 5% 51% San Pietro Capofiume (Autunno 2011*) Da# da Gilardoni et al. 2014 Aerosol organico L’aerosol organico è una miscela di cen>naia di migliaia di specie chimiche diverse, alcune immesse direKamente in atmosfera (aerosol organico primario) altre sono formate in atmosfera per trasformazioni chimiche e fisiche (aerosol organico secondario). Sorgen> del PM nel Bacino Padano Aerosol secondario inorganico Black Carbon 44% 0% 5% Aerosol organico Il Black carbon è prodoKo da processi di combus>one. In Lombardia le sorgen> più importan> sono i veicoli Diesel e la combus>one della legna 51% San Pietro Capofiume (Autunno 2011*) Da# da Gilardoni et al. 2014 h4ps://www.politesi.polimi.it/handle/10589/26741) Sorgen> del PM nel Bacino Padano Aerosol secondario inorganico Black Carbon Aerosol organico -‐Combus>one di legna Aerosol organico -‐ Traffico Aerosol organico ossidato (secondario) 9% 17% 18% 5% Il PM1 è dominato dall’aerosol secondario inorganico e aerosol secondario organico. 51% San Pietro Capofiume (Autunno 2011*) Da# da Gilardoni et al. 2014 Sorgen> del PM nel Bacino Padano Aerosol secondario inorganico Aerosol organico -‐Combus>one di legna Black Carbon 9% Aerosol organico -‐ Traffico Aerosol organico ossidato (secondario) 7% 17% 18% 5% 10% 25% 9% 51% San Pietro Capofiume (Autunno 2011*) Da# da Gilardoni et al. 2014 49% Bologna (Autunno 2012) Il PM1 è dominato dall’aerosol secondario inorganico e aerosol secondario organico. Nel sito urbano osserviamo ancora un contributo dominante dell’aerosol secondario (anche di origine rurale). Sorgen> del PM a Milano Aerosol secondario inorganico Black Carbon Aerosol organico -‐Combus>one di legna Aerosol organico -‐ Traffico 5% 8% 18% Aerosol organico ossidato (secondario) 11% 18% 51% Bologna (Inverno 2014) 14% 8% 16% 52% Milano (Inverno 2014) Solo i centri urbani? PM10 = 17 µg m-‐3 PM10 = 84 µg m-‐3 Febbraio 2009 Da# PM ARPA Lombardia Immagini gen#le concessione di h4p://www.milanocam.it/ -3 PM2.5 (µg m ) Concentrazione PM2.5 in un sito di fondo rurale (Ispra) 50 Linee guida OMS 25 µg m-‐3 0 1/1/07 3/1/07 5/1/07 7/1/07 9/1/07 11/1/07 Media annuale PM2.5 Ispra 26 µg m-‐3 Media annuale PM2.5 Milano 33 µg m-‐3 Gilardoni et al., 2011 Atmospheric Chemistry and Physics Concentrazione PM2.5 in un sito di fondo rurale (Ispra) Analisi delle sorgen> del PM + Analisi della provenienza delle masse d’aria = Mappa delle sorgen> del PM Mappa delle sorgen> dell’aerosol organico da traffico nel sito Ispra La mappa mostra che il sito di fondo rurale è influenzato dalle emissioni da traffico non solo locali, ma anche provenien> dall’area urbana di Milano e a sud-‐est di Milano. Gilardoni et al., 2011 Atmospheric Chemistry and Physics Nel sito di fondo urbano…. • • • • Circa il 50% del PM1 in aree urbane è aerosol secondario inorganico. La formazione di aerosol secondario inorganico richiede ammoniaca. In Pianura padana più del 90% dell’ammoniaca è prodoKa in aree rurali. Le emissioni dell’area rurale influenzano il livello di polveri so6li osservato nelle aree urbane. 11% 14% 8% 16% 52% Milano (Inverno 2014) Nel sito di fondo urbano…. Circa il 50% del PM1 in aree urbane è aerosol secondario inorganico. La formazione di aerosol secondario inorganico richiede ammoniaca. In Pianura padana più del 90% dell’ammoniaca è prodoKa in aree rurali. Le emissioni dell’area rurale influenzano il livello di polveri so6li osservato nelle aree urbane. Concentrazione PM • • • • 11% Aree di traffico 14% 8% 16% Fondo Urbano Fondo rurale 52% Milano (Inverno 2014) Cosa è stato faKo? Alcuni inquinan> si sciolgono nelle gocce di nebbia (l’aerosol secondario inorganico). Raccogliendo l’acqua delle nebbie ed analizzando la concentrazione di ques> inquinan> possiamo risalire alla qualità dell’aria. Cosa è stato faKo? Alcuni inquinan> si sciolgono nelle gocce di nebbia (l’aerosol secondario inorganico). Raccogliendo l’acqua delle nebbie ed analizzando la concentrazione di ques> inquinan> possiamo risalire alla qualità dell’aria. Dopo anni possiamo ricostruire l’andamento temporale delle concentrazioni degli inquinan>. Tempo -3 Aerosol Secondario Inorganico (µg m ) Cosa è stato faKo? 40 200000 20 100000 0 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 0 2010 Composizione delle nebbie in Pianura Padana dal 1993 al 2011 e andamento delle emissioni (Giulianelli et al., 2014) Emissioni precursori (Mg) 300000 -3 Aerosol Secondario Inorganico (µg m ) Cosa è stato faKo? I da> mostrano una diminuzione del contenuto di solfato e nitrato di ammonio nelle nebbie dovuto alla riduzione delle emissioni dei precursori gassosi, sopraKuKo SO2. 40 200000 20 100000 0 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 0 2010 Composizione delle nebbie in Pianura Padana dal 1993 al 2011 e andamento delle emissioni (Giulianelli et al., 2014) Emissioni precursori (Mg) 300000 Cosa succede ora? • La riduzione di solfato e nitrato di ammonio è stata supportata dall’entrata in vigore del Protocollo di Gothenburg (1999) e dalla dire6va Na>onal Emission Ceilings (NEC 2001/81/CE) che regolano le emissioni di di SO2, NH3, NOx. • La dire6va NEC è in fase di revisione. La dire6va definirà nuovi e più stringen> valori limite per le emissioni di SO2, NH3, NOx. In aggiunta la dire6va definirà valori limite per le emissioni di PM2.5 primario e black carbon. • Iden>ficare e quan>ficare i precursori dell’aerosol organico secondario è ancora una sfida aperta. Conclusioni • Quale metrica u>lizzare? La concentrazioni in massa delle polveri so6li è aKualmente il miglior indicatore della pericolosità per la salute. • E’ un problema solo dei centri urbani? La composizione delle polveri so6li nelle area urbane e nelle aree rurali della pianura padana sono tra loro fortemente simili. • Quali sono le sorgen> delle polveri so6li? Traffico, riscaldamento domes>co sono le principali sorgen> dell’aerosol primario. La riduzione della concentrazione di PM2.5 richiede la riduzione delle emissioni dei precursori dell’aerosol secondario (SO2, NOx, NH3 e precursori aerosol organico secondario) Ringraziamen> Commissione Europea per il progeKo EUCAARI (036833-‐2) Regione Emilia Romagna per il progeKo SUPERSITO (DRG no. 428/10). Commissione Europea per il progeKo ACCENT (265119) Commissione Europea per il progeKo SEFIRA () ISAC –CNR: L. Giulianelli, M. Paglione, C. Carbone, M. Rinaldi, L. Tarozzi, S. Decesari, C. Lanconelli, M. C. Facchini, S. Fuzzi JRC – EC: F. Cavalli, F. Dentener, B. Larsen, J. P. Putaud, E. Vigna> ARPA Lombardia: V. Gianelle, C. Colombi ARPA ER: V. Poluzzi, S. Ferrari EMPA: S. Henne Finnish Meteorological Ins>tute: S. Carbone, R. Hillamo Lund University: J. Genberg, K. Stenstrom NILU: M. Karl Aerodyne: P. Massoli SCRIPPS: L. M. Russell Protocollo di Gothenburg • Il protocollo prevedeva la riduzione entro il 2010 delle emissioni di zolfo (63%), ossidi di azoto (41%), compos> organici vola>li (40%), e ammoniaca (17%), rispeKo alle emissioni del 1990. • Il protocollo è stato revisionato nel 2012 con nuovi obie6vi di riduzione entro il 2020: 59% per lo zolfo, 42% per gli ossidi di azoto, 28% per i compos> organici vola>li, 6% per l’ammoniaca, e 22% per le par>celle. Queste riduzioni si riferiscono all’anno 2005 • Lo scopo del documento nel1999 era la riduzione delle specie responsabili di acidificazione, eutrofizzazione, ozono troposferico. Con la revisione del 2012 entrano tra gli obie6vi le polveri so6li NECD – Na>onal Emission Ceiling Direc>ve • La dire6va Europea definisce valori massimi delle emissioni di quaKro classi di inquinan> che dovevano essere raggiun> entro il 2010 (ossidi di zolfo, ossidi di azoto, compos> organici vola>li, e ammoniaca). • La dire6va varrà revisionata allo scopo di porre limi> più stringen> alle emissioni e includere anche le polveri so6li. Austria Denmark Finland France Germany Greece Italy Poland Portugal Spain Sweden UK NOx 43 5 22 33 27 27 23 22 226 6 4 25 VOC 217 1 210 223 6 229 27 218 22 26 226 237 SO2 252 273 239 223 215 249 256 232 267 240 253 230 NH3 25 0.4 21 217 0.4 212 210 242 248 10 29 24 Emissioni degli sta> membri nel 2010 rispeKo ai limi> previs> dalla NECD (h4p://www.airclim.org/ direc#ve-‐na#onal-‐ emission-‐ceilings-‐nec) EEA report 2014 • EEA-‐33 emissions of NH3 have declined by 25% between the years 1990 and 2011. Agriculture was responsible for 94% of NH3 emissions in 2011. • The reduc>on in emissions within the agricultural sector is primarily due to a reduc>on in livestock numbers (especially caKle) since 1990, changes in the handling and management of organic manures and from the decreased use of nitrogenous fer>lisers. The reduc>ons achieved in the agricultural sector have been marginally offset by the increase in annual emissions over this period in the road-‐transport sector, and to a lesser extent the 'Solvent and product use' and 'Non-‐road transport' sectors.
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