18 gennaio luglio 2007

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1 Progetto A.G.I.R.E. POR: Trasferimento di conoscenze e protocolli operativi finalizzati al controllo delle emissioni in atmosfera, al monitoraggio di qualità dell aria e alla modellistica di diffusione degli inquinanti per un impianto di termovalorizzazione dei rifiuti 18 gennaio luglio 2007 Gioia Tauro 5 luglio 2007

2 Introduzione alla modellistica della qualità dell aria Linda Passoni Arpa Emilia Romagna, Sezione Provinciale di Bologna Beneficiaria: ARPA CALABRIA Offerente: ARPA EMILIA - ROMAGNA

3 Campi di applicazione dei modelli di QA valutazione di QA in zone senza misure (valutazione preliminare, zonizzazione, relazioni QA) individuazione di zone critiche per collocazione centraline analisi di scenario (p.es.: misure di riduzione delle emissioni, rinnovo parco macchine, provvedimenti delle Amministrazioni) valutazioni di impatto ambientale (valutazione degli impatti di soluzioni alternative) previsioni di QA rilasci accidentali (gestione di emergenze)

4 Cosa è un modello per la qualità dell aria Uno strumento matematico/informatico che cerca di ricostruire il più fedelmente possibile la concentrazione dei vari inquinanti in un dominio di calcolo spazio-temporale di interesse, descrivendo i fenomeni fisico chimici (trasporto, diffusione, reazioni chimiche deposizioni) subiti dall inquinante in atmosfera, tramite equazioni o relazioni funzionali fra le grandezze fondamentali che descrivono tali fenomeni

5 Classificazione dei modelli QA modelli statistici modelli regressivi lineari modelli deterministici lagrangiani alberi di classificazione reti neurali analitici euleriani a particelle a traiettoria gaussiani modificati gaussiani a puff a box a griglia

6 La scelta del modello Elementi da considerare: scala spaziale (microscala, locale, regionale, mesoscala, globale) scala temporale (short-term/long-term) terreno piano/complesso, dominio urbano/rurale, siti costieri, valli, canyon urbani... inquinante inerte/reattivo, gas/aerosol deposizione sì/no complessità dei fenomeni meteo, presenza di calme di vento, brezze... sorgenti emissive da considerare (puntuali, lineari, areali) tempi di calcolo tempi di predisposizione degli input costi

7 Modelli gaussiani Integrazione dell equazione generale di trasporto e diffusione, in condizioni semplificate: C( x, y, z) = Q = emissione Q 2π Vσ y σ z e y z σ y σ z + C f il pennacchio (plume) viene trasportato nella direzione del vento (x) e diffuso nelle direzioni trasversali (y, z) C f σ y = = fondo f ( x, turbolenza), σ z = f ( x, turbolenza) condizioni meteo stazionarie e omogenee velocità del vento non nulla (V al denominatore) inquinante passivo, inerte nessuna rimozione terreno piatto

8 Modello gaussiano utilizzato nel progetto: ISC3 -ST (Industrial Source Complex Model Short Term) (US EPA, 1995)

9 Scaricabile gratuitamente dal sito: t.htm AERMOD - modello gaussiano modificato - (che può trattate anche orografia complessa ed è dotato di un proprio preprocessore meteo AERMET) 9 dicembre 2005 (Linea guida sui modelli QA di EPA)

10 SCOPI DI APPLICAZIONE DEL MODELLO ISC Valutazione in fase di progettazione di un impianto dell impatto ambientale sulla qualità dell aria nelle zone circostanti Valutazione degli effetti di piani di ristrutturazione di impianti industriali (modifiche sui parametri di esercizio sulle caratteristiche geometriche delle sorgenti etc.) Strumento di supporto per la progettazione di una rete di monitoraggio oppure a scopi di pianificazione territoriale con individuazione delle aree di ricaduta Metodo di studio per strategie di controllo o riduzione delle emissioni Stima del contributo di un insediamento industriale agli esistenti livelli di inquinamento

11 CARATTERISTICHE DEL MODELLO ISC Modello a pennacchio gaussiano stazionario permette di studiare emissioni da siti industriali Flessibile, economico, facile da usare Può essere applicato sia in ambiente urbano che rurale Permette di trattare emissioni da camino, areali, volumetriche Permette di lavorare con qualsiasi tipo di coordinate, anche in quelle locali Tiene conto dei processi di deposizione secca e umida, e del deposito per effetto gravitazionale per il particolato Contiene degli algoritmi per trattare l effetto WAKE (influenza dovuta alla presenza di edifici in prossimità della sorgente) I coefficienti di dispersione (σ y, σ z ) sono ricavati dalle curve di PASQUILL- GIFFORD e di BRIGGS Tiene conto dell altezza effettiva del pennacchio: H e = H f + h

12 PRINCIPALI LIMITI DEL MODELLO ISC È monoinquinante Tratta inquinanti inerti Le distanze dei recettori dalla sorgente devono essere comprese tra 100 m e 50 Km Terreno pianeggiante Non va bene in condizioni di calma, velocità del vento inferiore a 1 m/s È un modello stazionario pertanto va utilizzato in modo adeguato in condizioni in cui le variabili meteorologiche e le caratteristiche emissive non cambiano sensibilmente durante il periodo della simulazione L altezza dei recettori deve essere inferiore alla quota di emissione delle sorgenti

13 VERSIONI LONG TERM E SHORT TERM Esistono due versioni del modello ISC: La versione long-term ISC-LT La versione short-term ISC-ST La versione long-term può essere applicata per valutare la concentrazione media degli inquinanti durante un periodo climatologico (un semestre invernale, una stagione, un anno mediati su dati riferiti a più anni) La versione short-term (intervallo minimo di un ora) può essere applicata per valutare l impatto medio in funzione delle condizioni micrometeorologiche ad intervalli temporali di un ora. Le due versioni si differenziano, oltre che per gli scopi, anche per i tipi di dati di input richiesti e per i dati di output forniti

14 DATI INPUT EMISSIONI MODELLO ISC -ST DATI INPUT METEOROLOGICI (orari) DATI INPUT RECETTORI ISC-ST - CONCENTRAZIONI MEDIE - CONCENTRAZIONI PIU ALTE (orarie o giornaliere) - DEPOSIZIONI (secche/umide) Visualizzazione delle isoconcentrazioni nell area di studio tramite il sofware Golden Surfer 8

15 DATI INPUT EMISSIONI NOME - indicativo sorgente LOCAZIONE coordinate della sorgente HS altezza di emissione (m) DS diametro interno del camino (m) QS flusso di massa (g/s) TS temperatura fumi ( K) VS velocità di emissione gas (m/s) Dati ricavabili dall Autorizzato Dati ricavabili dallo SME (Sistema di Monitoraggio in continuo delle Emissioni) Possibilità di inserire un andamento orario delle emissioni

16 Esponente del profilo verticale del vento (default, dato non obbligatorio) Gradiente verticale di temperatura (K/m) (default, dato non obbligatorio) Velocità di frizione (m/s) (per deposizione secca o umida) Lunghezza di Monin-Obukhov (m) (per deposizione secca o umida) Rugosità (m) (per deposizione secca o umida) Codice precipitazione (00 45) (solo per deposizione umida) Intensità precipitazione (mm/hr) (solo per deposizione umida) DATI INPUT METEOROLOGICI 1 record: Codice della stazione di superficie., Anno dati, Codice della stazione in quota, Anno dati aa (anno) mm (mese) gg (giorno) hh (ora) Direzione del vento (direzione verso cui soffia il vento). Velocità del vento (m/s) Temperatura (K) Preprocessore Classe di stabilità (1 6) Altezza dello strato di rimescolameto urbano (m) Altezza dello strato di rimescolameto rurale (m) dr. Roberto Sozzi Centralina meteorologica meteorologico ARPA_PBL Arpa Lazio 2004

17 DATI INPUT RECETTORI Altezza Coordinate (UTM, polari, locali )

18 ESEMPI DI APPLICAZIONE DEL MODELLO NEL PROGETTO TMV di Gioia Tauro Dipartimento di Reggio Calabria Inceneritore di rifiuti speciali Ecologia Oggi di Lamezia Terme Dipartimento di Catanzaro Centrale Termoelettrica Edison di Altomonte Dipartimento di Cosenza F a s e 6. 2, B o l o g n a N o v e m b r e