Distribuzione dimensionale del materiale particellare in un area urbana

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Lucio Casali
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1 I Nuovi Limiti per il Materiale Particellare Sospeso: Problematiche e Prospettive Istituto Superiore di Sanità, 13 maggio 21 Distribuzione dimensionale del materiale particellare in un area urbana Maurizio Manigrasso DIPIA-ISPESL, Via Urbana 167, 184 Roma. maurizio.manigrasso@ispesl.it

Strumentazione FAI SWAM 5a Dual Channel Monitor: Concentrazione in massa di PM1,

Risoluzione temporale: 8 ore TSI Aerodynamic Particle Sizer 3321 (APS): conteggio e

5 e 2 µm (diametro aerodinamico), in 5 canali dimensionali.

TSI Scanning Mobility Particle sizer 3936 (SMPS): conteggio e classificazione

2 Strumentazione FAI SWAM 5a Dual Channel Monitor: Concentrazione in massa di PM1, PM2.5 and PM1 (attenuazione β). Risoluzione temporale: 8 ore TSI Aerodynamic Particle Sizer 3321 (APS): conteggio e classificazione dimensionale fra.5 e 2 µm (diametro aerodinamico), in 5 canali dimensionali. Misure effettuate con risoluzione di 5 minuti. TSI Scanning Mobility Particle sizer 3936 (SMPS): conteggio e classificazione dimensionale (diametro di mobilità elettrica) nm. Electrostatic Classifier 38, Differential Mobility Analyzers 381 (12-66 nm), 385 ( nm), Ultrafine water-based condensation particle counter Misure effettuate con risoluzione di 5 minuti

3 Strumentazione TSI Fast Mobility Particle Sizer 391 FAI PBL Mixing Monitor: conteggio e classificazione dimensionale (diametro di mobilità elettrica) 6 52 nm. Risoluzione temporale: 1 secondo. Rupprecht & Patashnick 84N Ambient Particulate Nitrate Monitor: Nitrato particellare (PM2.5). Risoluzione temporale: 1 minuti.

4 Strumentazione URG 9-D Aerosol Ion Monitor : frazione ionica del PM2.5 Risoluzione temporale: 1 ora. FAI PBL Mixing Monitor: misura su campioni di particolato della radioattività β dei prodotti di decadimento a vita breve Radon indicatore delle proprietà di rimescolamento verticale della bassa troposfera. Risoluzione temporale: 1 ora.

5 Strumentazione Differential Optical Absorption Spectroscopy DOAS system (mod. AR 5, Opsis, Sweden) presso la sede ISPESL in via Urbana - Roma. Acido Nitroso Cammino ottico 25 m

Penetrazione del particolato nell apparato respiratorio F. inalabile (inalata attraverso naso bocca) F. extratoracica (non penetra oltre la laringe) F.

6 Penetrazione del particolato nell apparato respiratorio F. inalabile (inalata attraverso naso bocca) F. extratoracica (non penetra oltre la laringe) F. toracica PM1 (penetra oltre la laringe) F. tracheobronchiale (penetra oltre la laringe, non giunge alle vie respiratorie non ciliate) F. respirabile, PM2.5 (penetra nelle vie respiratorie non ciliate)

7 Le componenti coarse e fine del PM Solfato da aree remote con elevate emissioni di SO 2 Trasporto di sabbia dal aree desertiche. Da Seinfeld JH, Pandis SN. Atmospheric Chemistry and Physics From Air Pollution to Climate Change, November 1997

8 Andamenti dei modi fine e coarse ( µm m & 2 3µm) / a.u µm µm 1 a.u

9 Andamenti dei modi fine e coarse / OPC µm OPC 2-3 µm a.u. 4 8 a.u Natural Radioactivity 25 counts/min /12/8 7/12/8 8/12/8 9/12/8 1/12/8 11/12/8 12/12/8

10 Un episodio di inquinamento particellare coarse Fonte Nuova Febbraio 29 3, 25, PM1 PM2.5 PM1 2, PM (µg/m 3 ) 15, 1, 5,, 31/1/9 1/2/9 2/2/9 3/2/9 4/2/9 5/2/9 Day (dd/mm/yy)

11 Andamenti dei modi coarse e fine e della radioattività naturale Particles (mg m -3 ),5,45,4,35,3,25,2,15,1 1.3 µm 2.45 µm 4.6 µm.58 µm,1,9,8,7,6,5,4,3,2 Particles (mg m -3 ),5,1 25 Counts/min Natural radioactivity 31/1/29 1/2/29 2/2/29 3/2/29 4/2/29 Day (dd/mm/yy)

12 I modi coarse, fine e PM2.5.5,, PM1 Particles (mg m -3 ),5,45,4,35,3,25,2,15,1 1.3 µm 2.45 µm 4.6 µm.58 µm,1,9,8,7,6,5,4,3,2 Particles (mg m -3 ),5,1 12, PM (µg m -3 ) 1, 8, 6, 4, 93 µg m -3 9 µg m -3 PM PM1 2,, 31/1/9 1/2/9 2/2/9 3/2/9 4/2/9 Day (dd/mm/yy)

13 Rapporto PM1/PM2.5 in massa ed in numero 1 mass concentration ratio Number concentration ratio 8 PM1/PM2.5 (%) /1/29 1/2/29 2/2/29 3/2/29 4/2/29 5/2/29 Day (dd/mm/yy)

14 Distribuzione dimensionale dell aerosol,5,45 Fontenuova (Rome) Particles mg m -3,4,35,3,25,2,15 PM2.5 2/2/29 18: 3/2/29 12: 3/2/29 18: 4/2/29 :,1, Particles mg m -3,1,9,8,7,6,5,4,3,2,1 PM1 2/2/9, : 2/2/9, 2: 2/2/9, 4: 2/2/9, 6: 2/2/9, 8: Aerodynamic diameter (µm)

15 Un episodio di inquinamento particellare fine [mg/m 3 ] [counts/min] [µg/m 3 ] µm 4.6 µm Natural Radioactivity 1/3 11/3 12/3 13/3 14/3 15/3 16/3 17/3 18/3 19/3 2/3 21/3 Secondary pollutant (Nitrate) 1/3 11/3 12/3 13/3 14/3 15/3 16/3 17/3 18/3 19/3 2/3 21/3 Roma, Marzo 27 Aerosol coarse e fine Radioattività naturale Nitrato particellare (PM2 (PM2.5)

16 Un episodio di inquinamento particellare fine PM2.5 PM1 radioattività naturale velocità del vento PM (µg m -3 ) PM2.5 PM1 2 [counts/min] Natural Radioactivity Wind speed (m s -1 ) 8 1/3 11/3 12/3 13/3 14/3 15/3 16/3 17/3 18/3 19/3 2/3 21/ /3 11/3 12/3 13/3 14/3 15/3 16/3 17/3 18/3 19/3 2/3 21/3 22/3

17 Distribuzione dimensionale dell aerosol e composizione chimica µm PM2.5 Ammonium PM2.5 Sulphate Ammonium, sulphate (µg m-3) 1 1 Particles (cm-3) /4 23/4 24/4 25/4 26/4 27/4 28/4 29/4 3/4 1/5 2/5 3/5 4/5 5/5 6/5 7/5 8/5 9/5 1/5 11/5 35 PBL 3 Day (dd/mm) Counts/min /4/9 23/4/9 24/4/9 25/4/9 26/4/9 27/4/9 28/4/9 29/4/9 3/4/9 1/5/9 2/5/9 3/5/9 4/5/9 5/5/9 6/5/9 7/5/9 8/5/9 9/5/9 1/5/9 Day (dd/mm/yy)

18 Distribuzione dimensionale dell aerosol e composizione chimica April 27th,29 12: April 25th, 29 12:.8 Particles (cm -3 ) Aerodynamic diameter (µm)

19 Distribuzione dimensionale dell aerosol e composizione chimica.8.6 PM2.5 Ca (µg m -3 ) /4 26/4 27/4 28/4 29/4 3/4 Day (dd/mm)

20 Distribuzione dimensionale dell aerosol e composizione chimica.15 3 PM2.5 sodium PM2.5 chloride PM2.5 magnesium.1 2 Mg (µg m -3 ).5 1 Na, Cl (µg m -3 ) µm 2.45 µm.5 Particles (cm -3 ) 22/4 23/4 24/4 25/4 26/4 27/4 28/4 29/4 3/4 1/5 2/5 3/5 4/5 5/5 6/5 7/5 8/5 9/5 1/5 11/5 Day (dd/mm)

21 Distribuzione dimensionale dell aerosol dn/dlog Dp (# cm -3 ) Winter Summer DM/dlog Dp (µg m -3 ) Winter Summer PM1 PM Aerodynamic Diameter (nm)

22 Concentrazione numerica delle particelle (2-88 nm), NOx,, IPA in fase particellare #/cm3 (2-88 nm #/cm3 (2-88 nm Hourly averages Particles 2-88 nm 45 7 NOx /6 4/7 4/8 4/9 4/1 4/11 4/12 4/13 4/14 4/ Hourly averages Day 45 8 Particles 2-88 nm 4 7 PAH /6 4/7 4/8 4/9 4/1 4/11 4/12 4/13 4/14 4/15 Day NOx (ppb) PAH (ng/m3

23 7 6 5 CO (ppm) /5/8 12/5/8 Particelle ultrafini e CO Particelle ultrafini e CO 11/5/8 1/5/8 9/5/8 8/5/8 7/5/8 6/5/8 5/5/8 4/5/8 3/5/8 2/5/8 1/5/8 3/4/8 29/4/8 28/4/ Particles ( nm) Day Particles cm -3 CO

24 Particelle ultrafini e radioattività naturale PUF Particles (cm -3 ) /1 17/1 18/1 19/1 2/1 21/1 22/1 35 Natural rdioactivity (counts min -1 ) PBL 16/1 17/1 18/1 19/1 2/1 21/1

25 Particelle ultrafini contributo fotochimico Σ 3-1 nm HNO Particles (cm -3 ) HNO2 (µg m -3 ) /5 4/5 5/5 Day (dd/mm/yy)

26 Particelle ultrafini contributo fotochimico dn/dlog D [cm -3 ] : 13: 14: Mobility diameter [nm]

27 Misure ad elevata risoluzione temporale s nm 8 5 min nm 1s 1.8 nm 14 Somma(6-523 nm) cm s 45 nm Particles 1 nm, 45 nm (cm-3) hh.mm

28 Misure ad elevata risoluzione temporale s time resolution 5 min time resolution Mean geometrical diameter (nm) : 21: 22: 23: : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: Jan 17 th, 21 Jan 18 th Time (hh.mm)

29 Misure ad elevata risoluzione temporale s time resolution 5 min time resolution Mean geometrical diameter (nm) :22 4:23 4:24 4:25 4:26 4:27 4:28 4:29 4:3 4:31 4:32 4:33 Time (hh.mm)

30 Hanno partecipato a questo studio Antonio Febo, Pasquale Avino, Carla Fanizza,Valerio Ciambottini, Fabio Guglielmi, Roberto Schirò, Maurizio Manigrasso Il Gruppo di Ricerca Pasquale Avino Carla Fanizza Maurizio Manigrasso Claudio Vernale Roberto Schirò Le nostre collaborazioni Stefano Casciardi (DIL-ISPESL) Antonio Febo (CNR) Valerio Ciambottini (FAI Instruments) Fabio Guglielmi (FAI Instruments) Mario V. Russo (Università del Molise) Geraldo Capannesi (ENEA) Alberto Rosada (ENEA) Giorgio Buonanno (Università di Cassino) Giuseppe Viviano (ISS) Gaetano Settimo (ISS) Achille Marconi (ISS) Enrico Veschetti (ISS)

31 Grazie per la gentile attenzione

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