Qualita dell aria come problema regionale

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1 Qualita dell aria come problema regionale Francesco Tampieri ISAC CNR, Bologna Qualita dell aria come problema regionale p. 1

2 Introduzione (1) qualita dell aria urbana come risultato della combinazione tra emissioni e meteorologia/climatologia a scala regionale/globale comprendere/modellare le interazioni in un sistema multifase e multiscala Il concetto di hot spot / megacity e il caso della Valle Padana Qualita dell aria come problema regionale p. 2

3 Uno schema Qualita dell aria come problema regionale p. 3

4 hot spots e megacities In northern Italy, smog collected at the base of the Alps in late December 2005, from MODIS northern Italy proved to be one of Europe s more polluted areas. Other pollution hot spots included southeastern England, Rotterdam, Antwerp, Germany s Ruhr Valley, and Moscow. Qualita dell aria come problema regionale p. 4

5 esportiamo l inquinamento Industrial haze flowing from the Po River Valley over the Adriatic Sea. Arrows in view (A) indicate the north-south line separating denser from less dense industrial aerosols on October 25, 1997 (11:58:07 GMT); the next day (October 26, 1997, 10:59:51 GMT) this line had swung around to an east-west position (arrows, B) as the haze drifted slowly south down the channel of the Adriatic Sea. Qualita dell aria come problema regionale p. 5

6 Sommario della presentazione Sintesi della presentazione: sorgenti evoluzione delle medie annuali di alcuni inquinanti per la citta di Milano; citta e campagna: alcuni dati di Torino; prodotti diretti di combustione e particelle: il ciclo diurno ed un caso di inquinamento acuto a Bologna; il problema della simulazione e della previsione della qualita dell aria a scala regionale. Qualita dell aria come problema regionale p. 6

7 Alcuni inquinanti nell atmosfera urbana Qualita dell aria come problema regionale p. 7

8 Effetti sulla salute Qualita dell aria come problema regionale p. 8

9 Sorgenti di inquinanti in Lombardia Qualita dell aria come problema regionale p. 9

10 e a Milano (provincia) Qualita dell aria come problema regionale p. 10

11 Sorgenti di inquinanti in varie citta Qualita dell aria come problema regionale p. 11

12 La distribuzione dimensionale delle particelle Distribuzione tipica di aerosol urbani in numero, superficie e volume, da Seinfeld and Pandis (1998) Qualita dell aria come problema regionale p. 12

13 Medie annuali a Milano (1) Concentrazioni medie annue di alcune specie gassose misurate nell area urbana milanese nel periodo Qualita dell aria come problema regionale p. 13

14 Medie annuali a Milano (2) Concentrazioni medie annue di materiale particolato misurate nell area urbana milanese nel periodo Qualita dell aria come problema regionale p. 14

15 SO2: riduzione legata al cambiamento dei combustibili da riscaldamento e autotrazione, deindustrializzazione NOx, particelle: riduzione fino a meta anni 90 e poi stabilizzazione, legata al miglioramento dei combustibili e delle tecnologie, controbilanciato dall incremento della richiesta di mobilita Qualita dell aria come problema regionale p. 15

16 Urbano vs. rurale: medie giornaliere a Torino PM10 misurate in Torino citta, in zona suburbana (Borgaro) ed in una postazione di background (La Mandria), gennaio Qualita dell aria come problema regionale p. 16

17 relativa uniformita spaziale e temporale nelle postazioni urbane stazioni suburbane e di fondo: valori inferiori alla citta, stesso andamento temporale Si nota che il limite di 50 µg/m 3 e rispettato solamente nella stazione di fondo durante il caso di inquinamento acuto, l area urbana supera il fondo di un fattore 2 o 3 Qualita dell aria come problema regionale p. 17

18 Cicli diurni a Bologna (1) CO, NO2 e PTS misurate in Bologna citta ; cicli diurni (giorni feriali, sabato, domenica) mediati per il Qualita dell aria come problema regionale p. 18

19 Cicli diurni a Bologna (2) Cicli diurni medi di diversi inquinanti, in una stazione di misura di parco, a Bologna, nel 1999 Qualita dell aria come problema regionale p. 19

20 ossido di carbonio e biossido di azoto: ciclo diurno legato al ciclo del traffico polveri: concentrazione pressoche uniforme durante tutta la giornata Notare la riduzione del picco mattutino di CO e NO2 nel weekend Confronto tra la stazione a bordo strada (Malpighi) e quella nel maggior parco cittadino (Margherita): per i gas: concentrazione a bordo strada approssimativamente doppia di quella nel parco per le particelle totali i valori sono uniformemente elevati e non presentano sostanzialmente un ciclo legato al traffico Qualita dell aria come problema regionale p. 20

21 Un episodio di inquinamento(1) CO e PM10 misurate in Bologna durante un episodio acuto di inquinamento, novembre Qualita dell aria come problema regionale p. 21

22 Un episodio di inquinamento (2) Alta pressione e venti deboli: la velocita media del vento e < 1 m/s il 23 e 24 ed il 27 novembre. la concentrazione di CO presenta un ampiezza dell oscillazione diurna maggiore della media durante l episodio di inquinamento; i valori minimi sono uniformemente bassi e consistenti con quelli medi annuali; la concentrazione di PM10 sale rapidamente e decade lentamente; anche qui non appare un evidente ciclo legato alle emissioni. Qualita dell aria come problema regionale p. 22

23 Ancora sull influenza della meteorologia Qualita dell aria come problema regionale p. 23

24 Simulare e prevedere Molto in generale, due diversi approcci (e quindi due tipi di modelli) modelli di dispersione + reazioni chimiche: cosa accade ad un inquinante specifico immesso nell atmosfera a prescindere modelli della composizione dell atmosfera: la qualita dell aria vista come un problema globale Qualita dell aria come problema regionale p. 24

25 Schema generale: Modulo meteorologico: * T, u, v, q; Interfaccia: * avvezione delle specie chimiche; * calcolo coefficienti delle reazioni fotochimiche; * flussi verticali (considerando emissioni puntuali e diffuse); * rimozione secca ed umida Meccanismo chimico. Qualita dell aria come problema regionale p. 25

26 Un modello a scala regionale Un esempio: BOLCHEM: modello ad area limitata per lo studio della qualita dell aria focalizzato sui processi fotochimici. Nasce dall accoppiamento di: BOLAM (BOlogna Limited Area Model): Modello meteorologico a mesoscala dell ISAC Processore chimico: al momento sono possibili due scelte: * SAPRC-90 (35 specie chimiche in fase gassosa con 131 reazioni descritte) * CB-IV (30 specie, 85 reazioni) Qualita dell aria come problema regionale p. 26

27 Lo schema di BOLCHEM Qualita dell aria come problema regionale p. 27

28 Ozono sull Italia: estate 1999 Qualita dell aria come problema regionale p. 28

29 Ozono in citta : estate Torino BOLAM BR mean BS mean BU mean TS mean Milano BOLAM BR mean BS mean BU mean TU mean O3 conc (microgr/m 3 ) O3 conc (microgr/m 3 ) /07 00:00 30/07 12:00 31/07 00:00 31/07 12:00 01/08 00:00 01/08 12:00 02/08 00:00 02/08 12:00 03/08 00:00 03/08 12: /07 00:00 30/07 12:00 31/07 00:00 31/07 12:00 01/08 00:00 01/08 12:00 02/08 00:00 02/08 12:00 03/08 00:00 03/08 12: Bologna BOLAM BU mean TU mean 300 O3 conc (microgr/m 3 ) /07 00:00 30/07 12:00 31/07 00:00 31/07 12:00 01/08 00:00 01/08 12:00 02/08 00:00 02/08 12:00 03/08 00:00 03/08 12:00 Qualita dell aria come problema regionale p. 29

30 Ozone forecast (GEMS RAQ) Qualita dell aria come problema regionale p. 30

31 Conclusioni CO, NOx direttamente influenzati dalle sorgenti: disomogeneita spaziali, non stazionarieta O3 influenzato dalle sorgenti; distribuzione a larga scala legata alle trasfromazioni ed al trasporto particelle: relativamente omogenee, lunghi tempi di decadimento L inquinamento e un problema a scala del bacino della Valle Padana. Le misure di mitigazione riguardano necessariamente sia le realta locali (limitazioni del traffico, per esempio) sia l intero bacino (modifica della modalita di trasporto: da trasporto su gomma a trasporto su ferrovia; problema energetico in generale). Qualita dell aria come problema regionale p. 31

32 References Seinfeld, J. H. and S. N. Pandis, 1998: Atmospheric chemistry and physics, John Wiley and Sons. 31-1