PARTICOLATO SOSPESO PARTICULATE MATTER AEROSOL Particolato particolato sospeso

PARTICOLATO SOSPESO

PARTICULATE MATTER – AEROSOL Particolato, particolato sospeso, pulviscolo atmosferico, polveri sottili, polveri totali sospese (PTS), sono termini che identificano comunemente l'insieme eterogeneo delle sostanze sospese in aria (fibre, particelle carboniose, minerali, inquinanti liquidi o solidi, componente biologica).

In general, the smaller and lighter a particle is, the longer it will stay in the air. Larger particles (greater than 10 µm in diameter) tend to settle to the ground by gravity in a matter of hours. Particles of 10 µm have a half-life of c. 1 week. The smallest particles (less than 1 micrometer) can stay in the atmosphere for weeks and are mostly removed by precipitation.

In the raindrops, the particles can dissolve, more or less readily, in function of their chemical nature, p. H of the rain, air temperature etc. The raindrops can thus be enriched in some ions and hydrophilic substances. Important: in a single rain event, the rain of the first minutes is always more «dirty» than that at the end…

CLASSIFICAZIONE QUALITATIVA SABBIE: particelle solide di diametro > 500 µm. POLVERI: particelle solide di diametro variabile tra 0, 25 e 500 µm. FOSCHIE: goccioline di liquido sospese di diametro < 2 µm. FUMI: particelle solide disperse di diametro < 2 µm, trasportate da prodotti della combustione. AEROSOL: particelle liquide o solide sospese di diametro < di 1 µm; sono dispersioni di tipo colloidale.

DIAMETRO AERODINAMICO EQUIVALENTE Diametro di una particella sferica avente densità unitaria (1 g/cm 3) e medesimo comportamento aerodinamico (in particolare velocità di sedimentazione e capacità di diffondere entro filtri di determinate dimensioni) nelle stesse condizioni di temperatura, pressione e umidità relativa. .

Particolato grossolano particolato sedimentabile di dimensioni superiori ai 10 µm Particolato fine - PM 10, particelle con diametro inferiore a 10 µm - PM 2, 5, particelle con dimensioni minori a 2, 5 µm Particolato ultrafine - PM 1, 0 con diametro inferiore a 1 µm - PM 0, 1, con diametro inferiore a 0, 1 µm Nanopolveri (nm)

PARTICOLATO PRIMARIO viene direttamente emesso in forma solida e/o liquida. PARTICOLATO SECONDARIO si forma in atmosfera a seguito di altri processi: • COMPOSTI OSSIDATI di gas primari - SOx ed NOx vengono ossidati nei corrispondenti acidi H 2 SO 4 ed HNO 3, con elevata reattività con composti minerali. • MATERIA ORGANICA OSSIDATA - Composti Organici Volatili (COV, in inglese: VOC) in atmosfera vengono facilmente ossidati, con modifica delle loro caratteristiche.

Sources of atmospheric particulate matter NATURAL SOURCES – A large fraction (c. 90%) of particulates circulating into the atmosphere is of natural origin, deriving from volcanoes, dust storms, forest and grassland fires, living vegetation, sea spray and soil erosion. LIVING VEGETATION – es. spores, pollen grains, fragments derived from wind abrasion of the enormous surface formed by vascular plants with their canopies, released substances.

SALT SPRAY from the oceans is the overwhelmingly most common form of particulate in the atmosphere. Consisting of Na. Cl, it can also contains Mg, S, Ca, K, I, and organic compounds (es. sulphur-compounds derived from the realese of phytoplankton). It derives from the sea spray vaporized by the wild. The sea aerosol does not absorb sun light.

SOIL EROSION

SOIL EROSION

Un recente studio apparso sul Geophysical research letters ha analizzato i dati forniti dalla sonda Nasa Calipso. Per la prima volta è stata quantificata e mappata in tre dimensioni la 'nube' di polvere e sabbia che ogni anno migra dall'Africa verso il Sudamerica. Ogni anno i venti e quindi le correnti di alta quota strappano 182 milioni di tonnellate di sabbia e polvere al più grande deserto del mondo: 27 milioni di esse, ogni anno, si depositano nel bacino delle Amazzoni. La polvere sahariana è ricca di fosforo, una sostanza nutriente indispensabile alle piante. Il rifornimento proveniente dal Sahara aiuta la foresta pluviale a integrare il fosforo che si perde e non è assorbito a causa delle piogge torrenziali.

Gli aerosol atmosferici originati dalla sospensione di minerali costituenti il suolo e quindi derivanti dalla crosta terrestre, sono spesso ossidi minerali, carbonati, solfati e silicati (POLVERI MINERALI). Tali polveri assorbono la luce solare e pertanto giocano un ruolo importante anche nei cambiamenti climatici.

Inutile sottolineare che la copertura vegetale contiene fortemente l’erosione eolica dei substrati: la sua rimozione determina un forte rischio erosivo.

Sources of atmospheric particulate matter Anthropogenic aerosols — those made by human activities — currently account for about 10 percent of the total mass of aerosols in our atmosphere. ANTHROPOGENIC SOURCES are: • the burning processes (e. g. fossil fuels in vehicles, power plants, and blast furnaces); • wear and tear of mechanisms in movement; • various industrial processes, such as cement production, mining, agricultural work; • Resuspension of dust particles due to vehicle traffic.

FONTI antropiche in FVG: le solite stime Traffico veicolare: 28%; Industria: 12, 4% (combustione) + 6, 4% (processi vari); Riscaldamento domestico: 44, 5%; Trasporto marino, fluviale ed aereo: 4% Agricoltura, da fertilizzanti azotati (NH 3, N 2 O, NOX): 2%; Produzione di energia: 3%. Le percentuali sono su dati regionali del 2005.

I particolati di origine antropica si caratterizzano per composizioni molto eterogenee ma particolari. Così quello che deriva da fenomeni di usura meccanica rifletterà la composizione spesso molto particolare dei materiali che si sono usurati, per es. : • il copolimero stirene-butadiene dei nostri pneumatici; • il conglomerato bituminoso dell’asfalto delle nostre strade; • le leghe speciali «drogate» di acciai duri per meccanismi in movimento; • le pastiglie dei freni delle nostre vetture.

Le particelle da processi di combustione saranno composte sia da derivati combusti che da frazioni incombuste, e saranno particolarmente ricche in Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA, in inglese: PAHs) e classi di composti organici analoghi (es. molecule clorurate per la presenza di Cl nei combustibili quando non nell’aria di combustione).

Particulate matter emissions are highly regulated in most industrialized countries. Due to environmental concerns, most industries are required to operate some kind of dust collection system to control particulate emissions. These systems include inertial collectors (cyclone collectors), fabric filter collectors (bag-houses), wet scrubbers, and electrostatic precipitators.

PM effects from the Earth’s point of view Atmospheric aerosols affect the climate of the Earth by changing the amount of incoming solar radiation and outgoing terrestrial long wave radiation retained in the Earth's system. The aerosol climate effects are the biggest source of uncertainty in future climate predictions. The Intergovernmental Panel on Climate Change, Third Assessment Report, says: While the radiative forcing due to greenhouses gases may be determined to a reasonably high degree of accuracy. . . the uncertainties relating to aerosol radiative forcings remain large, and rely to a large extent on the estimates from global modelling studies that are difficult to verify at the present time.

Effects on the human health Increased levels of fine particles in the air as a result of anthropogenic particulate air pollution «is consistently and independently related to the most serious effects for human health» . The large number of deaths and other health problems associated with particulate pollution was first demonstrated in the early 1970 s and has been reproduced many times since. The effects of inhaling particulate matter that have been widely studied in humans and animals now include asthma, lung cancer, cardiovascular issues, respiratory diseases, birth defects, and premature death.

PM pollution is estimated to cause 22, 000 -52, 000 deaths per year in the United States (from 2000) and 200, 000 deaths per year in Europe. The size of the particle is a main determinant of where in the respiratory tract the particle will come to rest when inhaled. Larger particles are generally filtered in the nose and throat via cilia and mucus, but particulate matter smaller than about 10 micrometers, referred to as PM 10, can penetrate the deepest part of the lungs such as the bronchioles or alveoli, causing health problems.

The 10 micrometer size does not represent a strict boundary between respirable and non-respirable particles, but has been agreed upon for monitoring of airborne particulate matter by most regulatory agencies. Similarly, particles smaller than 2. 5 micrometers, PM 2. 5, tend to penetrate into the gas exchange regions of the lung, and very small particles (< 100 nanometers) may pass through the lungs to affect other organs.

The composition of the particles has rarely been studied in detail, due to the scarcity of information. Intuitively, a K silicate grain is less dangerous than a Cd containing fine particle, but the coat formed by condensed substances on the surface of the particle may be detrimental. Any information regarding DPM and the atmosphere, flora, height, and distance from major sources would be useful to determine health effects.

Dir. 1999/30/CE; D. M. 2 -4 -2002 n. 60

Monitoraggio Livello al di sotto del quale le misurazioni possono essere combinate con le tecniche di modellazione. Livello al di sotto del quale è possibile ricorrere solo alle tecniche di modellazione o di stima oggettiva.

Anthropogenic sources may generate quite different aerosols also in terms of element composition.

IDENTIFICAZIONE E MISURA QUANTITATIVA La quantità totale di polveri sospese è in genere misurata in maniera quantitativa (peso/superficie, mg/m-2; peso/volume, mg/m 3). Le particelle sospese possono essere: • campionate passivamente per caduta gravimetrica; • campionate attivamente medianti filtri di determinate dimensioni attraversati da un flusso di aria e in questo caso anche identificate in base al loro massimo diametro aerodinamico equivalente (dae); • analizzate quantitativamente in termini di composizione elementare (succede di rado).

Particolato totale WET & DRY SAMPLER BULK DEPOSIMETER BERGERHOFF SAMPLER

PM 10 CASCADE IMPACTOR CONTAINS EIGHT TO TEN STAGES (IN EACH STAGE IS PLACED A PARTICULATE FILTER) PLUS AN AFTER FILTER. 8 STAGE CASCADE IMPACTOR PRINCIPLE OF FUNCTIONING

PM 10 OFFICIAL METHOD: EN 12341 -2014 - SAMPLING WITH REFERENCE CERTIFIED SAMPLER FOR 24 HOURS ON PRE-WEIGHED / CONDITIONED FILTER - POST CONDITIONING AND WEIGHING OUTDOOR SAMPLER INDOOR SAMPLER

CONTINUOUS MEASUREMENTS PM 10 BETA RAY/LIGHT SCATTERING ABSORPTION ANALYZERS THERMO SHARP 5030 THE ANALYZER TAKE CONTINUOUS HIGH RESOLUTION MEASUREMENTS OF AIRBORNE PARTICULATE WITH LONG AND SHORT-TERM PRECISION. THIS NON-STEPWISE HYBRID AMBIENT MONITOR UTILIZES A COMBINATION OF BETA ATTENUATION AND LIGHT SCATTERING TECHNOLOGY TO MEASURE PM 10, PM 2. 5 OR PM 1. 0 MASS CONCENTRATIONS

SHARP 5030 PM 10 FUNCTIONAL LAYOUT

PM 10 TO MONITOR METALS IN ATMOSPHERIC PM, THE XACT 625 USES AN AUTOMATED MOVEABLE FILTER TAPE SYSTEM, IN WHICH SAMPLE AIR IS DRAWN THROUGH A SMALL SPOT ON THE TAPE, COLLECTING AND CONCENTRATING PM 10 ONTO THAT SPOT. THE TAPE THEN ADVANCES, PLACING THE COLLECTED SAMPLE SPOT IN THE X-RAY EXCITATION AND ANALYSIS SECTION OF THE INSTRUMENT AND INITIATING SAMPLING ONTO A PREVIOUSLY UNEXPOSED SPOT ON THE TAPE. THE SEQUENCE OF SAMPLING AND ANALYSIS CAN CONTINUE AUTOMATICALLY, LIMITED ONLY BY THE SUPPLY OF FILTER TAPE. THE DURATION OF SAMPLE COLLECTION AT EACH SPOT CAN BE SET AT A CONSTANT INTERVAL, OR VARIED TO MAINTAIN DETECTION PERFORMANCE IN THE FACE OF VARYING ATMOSPHERIC PM 10 LEVELS. THE XACT 625 SAMPLES AMBIENT AIR AT A CONSTANT FLOW RATE OF 16. 7 LITERS PER MINUTE (L/MIN), I. E. , 1 CUBIC METER PER HOUR (M 3 /HR). THE XACT 625’S SAMPLE INLET IS DESIGNED TO PROVIDE UNIFORM SAMPLE DEPOSITION, AND THE INSTRUMENT ANALYZES APPROXIMATELY 90% OF THE SAMPLE SPOT AREA TO MINIMIZE EFFECTS OF SAMPLE INHOMOGENEITY

Il PM 10 fa parte di quella classe di inquinanti aventi emivita lunga (1 settimana), e con una distribuzione spaziale che può superare le decine di chilometri. • Contributo transfrontaliero = da altri stati. • Contributo transregionale = da altre regioni.

Contributo transfrontaliero (Concentrazione media annuale del PM 10)

Contributo transregionale (Concentrazione media annuale del PM 10) Italia Vs FVG • Estremità occidentale del FVG il contributo transregionale è dell’ordine dell’ 80%. • alle estremità orientali del FVG il contributo transregionale è dell'ordine del 30 -40%. FVG Vs Italia Dati ottenuti dall’ENEA mediante l’uso della modellistica MINNI.

Rete regionale di monitoraggio (22 stazioni su 42 misurano il PM 10) Stazioni fisse per il monitoraggio in continuo Rete regionale di riferimento

EMISSIONI DI PM 10 – 2000: le solite stime

Emissioni comunali di PM 10: le solite stime….

Zonizzazione Criteri Le zone sono state individuate mediante la stima delle concentrazioni di PM 10 su tutta la regione. Sono stati usati: • centraline della Rete di rilevamento; • specifiche campagne di rilevamento; • simulazione modellistica; • inventario delle emissioni in atmosfera (INEMAR); • dati meteoclimatici a scala nazionale e macroregionale.

Sono state individuate quelle aree nelle quali il livello dei PM 10 può superare il valore limite delle soglie di allarme. .

• Per quanto riguarda le particelle sospese con diametro inferiore ai 10 micron (PM 10), i dati mostrano in Regione una situazione da tenere sotto controllo. In particolare si osservano dei superamenti nel massimo numero consentito per le concentrazioni giornaliere. • Negli anni 2005 -2006 -2007, il valore limite annuale di PM 10 per la protezione della salute umana, (40 μg/m 3), è stato rispettato su tutto il territorio regionale.

Area goriziana . Corrispondente al comune di Gorizia e ai Comuni in provincia di Udine e Gorizia, soggetti ad una climatologia avversa alla dispersione degli inquinanti e da superamenti causati in prevalenza da emissioni locali. Campagne di misura del PM 10 in specifici siti: • 21/10/03 - 3/2/04, per cattivi odori attribuibili alle fonderie Lisarna poste in territorio sloveno. • 23/06/04 - 9/1/05, per cattivi odori ed inquinamento urbano. In tutte e due i casi gli inquinanti ricercati, (metalli pesanti), sono stati rilevati nell’atmosfera con valori al di sotto del limite imposto dalla legge.

Area monfalconese Corrispondente al Comune di Monfalcone, nel quale i presunti superamenti sono causati prevalentemente da emissioni locali. Campagne di misura del PM 10 nel rione di Panzano: Per cattivi odori, nebbie oleose e bruciori alle prime vie respiratorie. • sett. 2004 -giu. 2005: idrocarburi volatili. • sett 2004 -dic. 2004: polveri totali. • 17/6/04 -23/10/05: PM 10. I limiti non sono stati superati.

Area triestina Provincia di Trieste, nei quali i superamenti sono causati prevalentemente da industria + traffico + riscaldamento domestic + da altre regioni (15% delle immissioni totali). Via Carpineto: Via Svevo: Muggia: 85 sup. nel 2006. 44 sup. nel 2007. 83 sup. nel 2006. 50 sup. nel 2007. 37 sup. nel 2007.

Area udinese . Corrispondente al Comune di Udine e i Comuni in Provincia di Udine, sono soggetti ad una climatologia avversa alla dispersione degli inquinanti + traffico e riscaldamento domestico + fenomeni di trasporto dal vicino Veneto (40% delle immissioni totali). Via Manzoni: Piazzale Osoppo: 40 sup. nel 2007 44 sup. nel 2007

Area pordenonese . Comprendente i Comuni di Pordenone, Porcia e Cordenons, soggetti ad una climatologia avversa alla dispersione degli inquinanti + traffico + riscaldamento domestico + trasporto dal Veneto (45% delle immissioni totali). Viale Marconi, PN: Porcia: Sacile: 84 sup. nel 2006 58 sup. nel 2007 78 sup. nel 2006 60 sup. nel 2007 39 sup. nel 2007

Proiezione al 2015 in Friuli Venezia Giulia dello scenario immissivo PM 10 Dalle misure previste dal Piano si prevede una riduzione delle emissioni a livello regionale sia a medio che a lungo termine di PM 10 Emergono però, per le previsioni proiettate al 2015, delle possibili criticità per la situazione delle polveri nella zona di Trieste (con riferimento alla stazione di via Svevo) e nel pordenonese.

Numero di giorni con [PM 10] media giornaliera superiore a 50 μg /m 3, che si potrebbero registrare nel 2015 in caso di condizioni meteorologiche avverse anche a seguito delle previste riduzioni nelle emissioni.

Il grafico evidenzia le emissioni totali e per macrosettore, paragonando le emissioni previste dall’applicazione delle misure di Piano (scenario di miglioramento) con quelle previste dal semplice scenario di riferimento.