Reggio Emilia - Progetto PolveRe

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Progetto PolveRe - 2^ fase

Caratterizzazione chimico-fisica del particolato atmosferico nelle classi dimensionali tra 10 e 0,4 µm (2^fase)

PREMESSA
Nel maggio del 2004, ha avuto inizio la seconda fase del progetto di caratterizzazione del particolato urbano, coordinata dalla sezione provinciale Arpa di Reggio Emilia e che ha visto impegnate altre sezioni di Arpa e l´Università degli Studi di Bologna (Istituto "Ciamician"). Il campionamento, della durata di una settimana mediante impattore a cascata di tipo Andersen ad alto volume, è avvenuto a Bologna in area urbana dal giugno 2004 al mese di maggio 2005. Sul particolato raccolto si è proceduto alla determinazione di metalli (sezione Arpa di Ferrara), IPA (sezione Arpa di Ravenna), anioni e cationi (Istituto "Ciamician" e sezione Arpa di Forlì-Cesena) nonché alla valutazione del rischio mutageno associabile alle varie frazioni granulometriche (sezione Arpa di Parma).

Impattore Andersen ad alto volume

Impattore Andersen ad alto volume

Parallelamente si è proceduto a:

determinare il carbonio organico ed elementare (Istituto "Ciamician");
predisporre un piano di campionamento emissioni significative di impianti produttivi e impianti di combustione per la determinazione al microscopio elettronico a scansione delle classi granulometriche delle polveri emesse (sezione Arpa di Reggio Emilia);
determinare l´influenza dello spray marino sul PM10 rilevato nelle centraline soggette a tale fenomeno (sezione Arpa di Rimini, Epidemiologia Ambientale);
comparare i dati ottenuti dal campionamento settimanale con i dati rilevati dalla rete di monitoraggio (Epidemiologia Ambientale);
verificare la possibilità di estendere i risultati del progetto ad altre aree della Regione (Epidemiologia Ambientale).

Campionamento e caratterizzazione del materiale particellare aerodisperso
Il corpo centrale del progetto è costituito dal campionamento del materiale particellare aerodisperso e dalla sua caratterizzazione chimico-fisica.
Il campionamento frazionato del PM10 è avvenuto per 12 mesi consecutivi presso il Dipartimento di Fisica dell´Università degli Studi di Bologna. I prelievi settimanali sono stati condotti in continuo, a parte brevi intervalli dedicati alla manutenzione e taratura del campionatore.
Dei 39 campioni ottenuti (ciascuno composto da 6 filtri corrispondenti a ciascuna frazione granulometrica), solo 12 sono stati sottoposti ad analisi per quantificare Metalli, Anioni e Cationi, IPA nonchè utilizzati per lo studio della mutagenicità delle polveri. La scelta dei campioni è avvenuta a posteriori, mese per mese, sulla base delle condizioni meteoreologiche del periodo.
I dati ottenuti confermano che:

le concentrazioni maggiori di materiale particellare sono registrate in autunno e in inverno mentre si nota una netta diminuzione in primavera ed in estate;
il PM1 rappresenta nel sito in esame il 55% del PM10 raccolto.

Dall´analisi dei metalli si notano tre tipi di "comportamento" in base alla loro ripartizione nelle singole frazioni granulometriche: alcuni metalli mostrano concentrazioni maggiori nelle frazioni con diametro aerodinamico (da) <0.49µm (Arsenico, Cadmio e Piombo), altri invece con da maggiori (Manganese, Rame e Ferro), altri ancora sono presenti con contributi importanti sia nelle frazioni fini che in quelle grossolane (Vanadio, Cromo, Nichel, Stagno e Cobalto). Si è inoltre ritenuto interessante confrontare i valori medi registrati per Piombo, Arsenico , Cadmio e Nichel con i valori limite o obiettivo fissati dalle normative (rispettivamente DM n.60 del 02/04/02 e direttiva Europea 2004/107/CE del 15/12/04). (tab.1)

	Dipartimento di Fisica PM10 (ng/m3)	Valore Obiettivo Direttiva 2004/107/CE (ng/m3)
Arsenico	1,4	6
Cadmio	0,61	5
Nichel	4,0	20
	Dipartimento di Fisica PM10 (ng/m3)	Valore limite DM n. 60 02/04/02 (ng /m3)
Piombo	18	500

Gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) sono risultati associati in modo prevalente (74 %) alla frazione con da < 0.49 µm e, se si considera il materiale particellare con da < 1 µm, questo contribuisce per circa il 90% alla concentrazione degli IPA rilevati nel PM10.

Infine i dati dell´analisi di IPA, anioni e cationi e rapporto tra carbonio organico e carbonio elementare osservato, testimoniano l´importanza della componente secondaria nell´aerosol analizzato e la rilevanza di sorgenti di natura antropica sulla qualità del particolato.
Per quanto concerne i test di mutagenicità, tutti i campioni, ad eccezione di uno, sono risultati negativi.

Indagini su emissioni significative
Nel rimandare alla relazione conclusiva del progetto, si ritiene qui interessante citare che dall´osservazione al SEM del materiale particellare proveniente da impianti termici o produttivi si evidenzia come il contributo antropico incida prevalentemente sulle frazioni fini e come già a un primo confronto delle immagini ottenute risulti evidente la differente concentrazione di polveri emesse a seconda del combustibile utilizzato.

Emissione di caldaia a gasolio

Emissione di caldaia a metano

Emissione di caldaia a sughero

Per quanto riguarda l´indagine sulle emissioni da traffico veicolare, si è preferito procedere mediante ricerca bibliografica: numerosi e interessanti studi confermano che l´emissione di particelle dipende principalmente dal livello tecnologico del mezzo, dal tipo di combustibile, dal percorso e ciclo di guida.

Il progetto viene completato dall´ampia sezione curata dai colleghi dell´Epidemiologia Ambientale nella quale si affronta il tema dell´influenza degli eventi atmosferici sulle concentrazioni di PM10, con particolare riguardo agli eventi di bora, e si offrono alcune osservazioni in merito alla comparabilità dei dati forniti da differenti strumenti di misura del PM presenti nelle centraline della rete di monitoraggio della Regione Emilia Romagna e sul confronto di tali dati con quelli rilevati nel sito di campionamento.
Risulta così che nei giorni di bora le concentrazioni di polveri, registrate dalle centraline interessate da tale fenomeno, aumentano: l´osservazione al SEM dei filtri raccolti mostra la presenza di cristalli di sale e di silice.

Immagine al microscopio elettronico di filtri per la rilevazione del particolato nell´area di Rimini

Risulta anche che le concentrazioni di polveri fini nei giorni di bora chiara sono leggermente più elevate di quelle dei giorni di bora scura, a conferma dell´importanza delle precipitazioni nell´abbattimento delle polveri fini.
Passando poi ai dati forniti dalla rete di monitoraggio della qualità dell´aria, viene riscontrato, coerentemente con quanto riportato in letteratura, una non trascurabile influenza della tipologia di campionatore, sia in termini di livelli che di correlazioni tra gli andamenti; in particolare, i più coerenti nelle rilevazioni sono risultati i campionatori di tipo ADAM ed MP101M.
Si è infine cercato di correlare il sito di campionamento con le centraline della rete di monitoraggio della qualità dell´aria al fine di verificare quali realtà regionali potessero essere rappresentare correttamente dallo studio condotto a Bologna. Oltre alle centraline dell´area urbana di Bologna, è stato verificato che diverse centraline della rete non risultano statisticamente differenti dal sito di campionamento consentendo di affermare che lo studio condotto è rappresentativo di zone urbane soggette a elevato traffico.

a cura di

Renna E., Biancolini V., Paoli F.
ARPA Emilia-Romagna
Sezione provinciale Reggio Emilia
Stracquadanio M.
Università degli Studi di Bologna
Dipartimento di Chimica "G. Ciamician"

Gli autori delle relazioni
Biancolini V.
ARPA Emilia-Romagna
Sezione provinciale Reggio Emilia
Bocchi C., Cassoni F.
ARPA Emilia-Romagna
Sezione provinciale Parma
Gambini M., Scotto F., Zauli S.
ARPA Emilia-Romagna
Epidemiologia Ambientale - Modena
Paniello D., Scaroni I.
ARPA Emilia-Romagna
Sezione provinciale Ravenna
Stracquadanio M., Tositti L.
Università degli Studi di Bologna
Dipartimento di Chimica "G. Ciamician"

Contributi
Ascanelli M.
ARPA Emilia-Romagna
Sezione provinciale Ferrara
Ballabeni M., Pecchini G.
ARPA Emilia-Romagna
Sezione provinciale Reggio Emilia
Maltoni R., Mariotti C.
ARPA Emilia-Romagna
Sezione provinciale Forlì-Cesena
Poluzzi V.
ARPA Emilia-Romagna
Sezione provinciale Bologna
Rossi M.
ARPA Emilia-Romagna
Sezione provinciale Rimini
Foresti E., Lesci G., Parmeggiani S., Roveri N., Tamburini S.
Università degli Studi di Bologna
Dipartimento di Chimica "G. Ciamician"