Inventari delle emissioni e valutazione degli effetti di alcuni interventi per la riduzione delle emissioni da traffico

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1 Inventari delle emissioni e valutazione degli effetti di alcuni interventi per la riduzione delle emissioni da traffico ARPA Ingegneria Ambientale Cristina Regazzi, Simonetta Tugnoli, Veronica Rumberti Bologna, 23 febbraio 2007

2 VALUTAZIONE E GESTIONE QUALITA DELL ARIA Determinanti/pressioni Inventario emissioni Mappe delle emissioni Scenari emissivi Piano di risanamento Stato di qualità dell aria Mappe di concentrazione Dati meteo modelli di Trasformazione e diffusione degli inquinanti Scenari previsionali (valutazione efficacia degli interventi)

3 Emissioni totali di NOx e PM10 del Nord Italia per macrosettore Per entrambi gli inquinanti la fonte che da il contributo maggiore è il trasporto stradale Per il PM10 un contributo significativo viene anche dalle attività produttive combustione energia riscaldamento attività produttive NOx (t/a) trasporti altri trasporti stradali PM10 (t/a) trattsmaltimento rifiuti agricoltura natura DATI APAT 2000 (Regioni Valle d'aosta, Piemonte, Lombarda,. Liguria, Emilia- Romagna, Veneto, Friuli, Trenino Alto Adige, Toscana, Umbria, Marche) combustione energia riscaldamento attività produttive trasporti stradali altri trasporti trattsmaltimento rifiuti agricoltura natura

4 Contributi emissivi delle regioni confinanti Piemonte Toscana Lombardia Marche Liguria Veneto Emilia Romagna [t/anno] NH3 NMVOC SOx NOx PM10 la zona geografica nella quale si trova l Emilia Emilia-Romagna è caratterizzata da una notevole pressione. Circa il 50% delle emissioni italiane (NOx( NOx, SOx,, NMVOC e PM10) si verificano in queste regioni (dati APAT 2000)

5 Gli inventari emissioni del bacino padano In relazione all ampia scala di incidenza dei fenomeni di inquinamento atmosferico la Regione Emilia-Romagna ha stipulato nel giugno 2006 una specifica convenzione per la realizzazione coordinata e coerente degli inventari regionali delle emissioni del bacino padano Obiettivo: garantire congruenza ed omogeneità nella metodologia e nelle informazioni raccolte nei rispettivi sistemi e realizzare economie di scala nei successivi sviluppi ed approfondimenti

6 INEMAR La convenzione, di durata triennale, prevede l utilizzo e lo sviluppo del software INEMAR 4.0, realizzato dalla Regione Lombardia e già in uso anche da parte del Piemonte per la gestione dei dati di inventario io INEMAR (INventario EMissioni ARia), è un database sviluppato in ambiente RDBMS Oracle che consta di diversi moduli e funzionalità che consentono la gestione dei dati generali e specifici sulle diverse d sorgenti e permettono di ottenere una stima delle emissioni differenziate per comune, inquinante, attività (classificazione SNAP 97) e combustibile. Anche l accordo tra le regioni del bacino padano del 7/2/07 per la prevenzione e la riduzione dell inquinamento atmosferico prevede la condivisione e il miglioramento dell inventario delle emissioni INEMAR a supporto dell elaborazione e della verifica dei piani e programmi degli Enti firmatari

7 Stime Inventario regionale I dati di emissione di livello regionale (anno 2003) utilizzati per le simulazioni modellistiche si riferiscono a 6 classi di inquinanti: NOx,, PM10, SO2, CO, NMVOC, NH3 e agli 11 Macrosettori Corinair. Le emissioni sono disaggregate a livello comunale e per maglie di 5x5km Sono attualmente in corso aggiornamenti ed affinamenti delle stime collegati all implementazione di Inemar Distribuzione % emissioni, anno % 80% 60% 40% 20% 0% NOx (%) CO (%) NMVOC (%) SOx (%) PM10 (%) NH3 (%) Combustione-Energia Combustione non ind.le Attività Produttive Estr/distr comb Trasporti stradali Altre sorgenti mobili Tratt/Smaltimento Rifiuti Agricoltura Natura

8 Emissioni e concentrazioni di polveri in aria I valori di concentrazione del PM10 rilevati dalle centraline dipendono da: particolato emesso direttamente dalle sorgenti di emissione (emissioni primarie): particolato di origine secondaria (si forma per condensazione di gas in atmosfera o per reazioni chimiche e fotochimiche) particolato da erosione e risollevamento particolato trasportato a lunga distanza. dipendono fortemente dai fenomeni di rimozione (vento, pioggia, deposizione secca, fenomeni di aggregazione ecc.) e dalle condizioni di diffusività dell atmosfera Gli interventi di risanamento devono essere indirizzati anche alla la riduzione dei precursori del particolato (NOx,, NH3, SOx,, COV) Sono necessari interventi permanenti di larga scala, ma anche ogni azione che porta alla riduzione delle emissioni a livello locale è utile

9 TRAFFICO VEICOLARE Fattori di emissione medi del PM10 FE PM10 (combustione+usura freni-pneumatici+abrasione) Euro 1 Conventional Euro 1 Conventional Euro 2 Euro 1 Conventional EURO 4 EURO 3 Euro 2 Euro 1 Conventional EURO 4 EURO 3 Euro 2 Euro 1 Conventional EURO 4 EURO 3 Euro 2 Euro 1 Conventional EURO 4 EURO 3 Euro 2 Euro 1 Conventional Euro 4 Euro 3 Euro 2 Euro 1 Conventional Euro 4 Euro 3 Euro 2 Euro 1 Conventional EURO 4 Euro 3 Euro 2 Euro 1 Conventional EURO 4 Euro 3 Euro 2 Euro 1 ECE Usura freni e pneumatici + abrasione strade Combustione I veicoli diesel Euro 3 ed euro 4 hanno emissioni simili a quelle dei benzina preeuro I FE del PM10 degli autoveicoli a benzina Euro sono estremamente bassi e composti quasi esclusivamente dalla componente non exhaust [mg/km]

10 PM10 I veicoli diesel euro 3 ed euro 4 hanno emissioni comparabili a quelle dei benzina preeuro le emissioni di PM10 degli autoveicoli a benzina Euro sono estremamente bassi e composti quasi esclusivamente dalla componente non exhaust I veicoli diesel + FAP hanno emissioni basse di PM10 L efficienza del filtro che si può istallare sul parco circolante ha una efficienza che varia dal 40 al 95% in funzione del tipo di filtro

11 Interventi di conversione Benzina>metano/GPL PM10 Le informazioni sui FE exhaust del PM10 di veicoli a benzina convertiti a gas sono scarse I pochi dati disponibili mostrano come le emissioni risultino dello stesso ordine di grandezza dei veicoli a benzina di partenza Nel caso di veicoli preeuro (ECE 15 04) i fattori di emissione exhaust del GPL (APAT( APAT CTN ACE, 2004 Manuale dei fattori di emissione nazionali ) risultano di poco superiori a quelli delle auto a benzina Le emissioni dei veicoli Euro risultano in entrambi i casi (benzina o gas) molto basse e composte prevalentemente dalle emissioni da usura e abrasione (98%) Euro 2 Euro1 preeuro FE PM10 [g/km] ciclo urbano 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 GPL/metano Benzina

12 Emissioni di Particolato La conversione a GPL o metano di veicoli a benzina non comporta significative riduzioni delle emissioni di PM 10 primario La presenza delle polveri da usura ed abrasione, infatti, fa si che le differenze nelle emissioni di PM10 fra veicoli a benzina, veicoli a gpl o metano e diesel con FAP siano trascurabili nel quadro complessivo delle emissioni dei d veicoli.ma La tossicità delle polveri dipende dalla distribuzione granulometrica e dalla composizione delle particelle: Le emissioni di polveri ultrafini da combustione, in termini di numero di particelle, sembrano essere comunque elevate La caratterizzazione dimensionale e speciazione chimica del particolato è fondamentale per valutare le differenze di tossicità delle polveri exhaust in funzione del combustibile e della tecnologia di combustione e di abbattimento adottate.

13 NOx Le emissioni di NOx degli autoveicoli a benzina preeuro (non catalizzati) sono elevati Negli autoveicoli di nuova generazione (catalizzati) le emissioni dei veicoli a gasolio sono sempre superiori a quelli a benzina g/km 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 FE NOx confronto autoveicoli benzina/gasolio ECE 15-04/ conventional Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 benzina gasolio

14 Interventi di conversione Benzina>metano/GPL - NOx I fattori di emissione degli ossidi di azoto dipendono dalla velocità: i fattori di emissione dei veicoli a metano sono comparabili a quelli dei veicoli a benzina FE NOx - benzina-metano 4,5 4 3,5 g/km 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Euro 1 Euro v Benzina ECE 15/04 Benzina Euro I Auto Metano Conventional Auto Metano Euro I

15 Interventi di conversione Benzina>metano/GPL veicoli preeuro - NOx La valutazione degli effetti della conversione può essere positiva o negativa in dipendenza della velocità media che si imposta per fare le stime. Le variazioni risultano comunque molto piccole rispetto ai valori complessivi in gioco Euro 2 Euro1 preeuro (ECE1504) Euro 2 Euro1 preeuro (ECE1504) FE medi NOx (g/km) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 FE NOx (g/km) ciclo urbano 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 metano/gpl benzina Metano/GPL benzina

16 In conclusione Gli interventi di conversione di veicoli a benzina a GPL e Metano non risultano apportare significativi miglioramenti rispetto alle emissioni di PM10 primario ed NOx La sostituzione del parco diesel con veicoli nuovi a benzina o a gas risulta invece efficace per la riduzione delle emissioni di PM10 e NOx un effetto sicuramente positivo della conversione è rappresentato dalla riduzione delle emissioni di COV (che sono anch essi precursori del PM secondario) Occorre evidenziare inoltre un effetto positivo per quanto riguarda le emissioni di CO2 dovute al minor contenuto di carbonio di GPL e metano rispetto alla benzina

17 Evoluzione del parco veicolare Il trend in crescita del parco veicolare diesel rappresenta un problema dal punto di vista delle emissioni di particolato n. autoveicoli (migliaia) RER - Immatricolazione autoveicoli per tipo di alimentazione (dati ACI) RER immatricolazione autoveicoli a gasolio-per classi di immatricolazione (dati ACI) Metano GPL Gasolio Benzina 700 n. autoveicoli (migliaia) /69 Euro III 94/12/ece Euro II 91/441/ece Euro I Convenzionali

18 Bilancio ambientale accordo di programma - INDICATORE 1 Stima delle emissioni di PM10 risparmiate grazie all esercizio ed utilizzo del TPL L indicatore è finalizzato a monitorare l efficacia nel tempo dell insieme delle azioni di promozione e sostegno del Trasporto Pubblico Locale (TPL). Si calcolano le emissioni prodotte per soddisfare la domanda di trasporto delle persone che viaggiano sul mezzo pubblico e le si confronta con quelle che verrebbero emesse in atmosfera se tale domanda venisse soddisfatta utilizzando il mezzo privato.

19 Stima delle emissioni di PM10 risparmiate grazie all esercizio ed utilizzo del TPL - Comune di Bologna La differenza fra le emissioni complessive così calcolate (le due barre nel diagramma seguente) rappresenta il risparmio di emissioni ottenuto grazie al servizio TPL, valore che dovrebbe via via aumentare all aumentare dell utilizzo del mezzo pubblico (che, a parità di mezzi pubblici circolanti e relative percorrenze, corrisponde ad un aumento del coefficiente di occupazione degli autobus). Il gap dovrebbe ulteriormente aumentare a seguito del progressivo rinnovo del parco veicoli pubblici Emissioni PM t/anno TPL Auto TPL Auto

20 Stima delle emissioni di PM10 risparmiate grazie all esercizio ed utilizzo del TPL - Comune di Bologna Si è stimato che il viaggio in autobus risulta meno impattante rispetto al viaggio in auto privata a partire da un certo valore del coefficiente medio di occupazione del mezzo pubblico; tale valore e è pari a circa 11 per l inquinante PM10 e a circa 18 per l NOx NOx. Viaggio in auto e in TPL - Differenza % delle emissioni al variare del coefficiente di occupazione medio del mezzo pubblico % coefficiente occupazione PM10 NOx

21 Stima delle emissioni di PM10 risparmiate grazie all esercizio ed utilizzo del TPL - Comune di Bologna Il metodo di calcolo dell indicatore è speditivo e presenta numerose approssimazioni, ma consente di ottenere una stima orientativa delle emissioni risparmiate grazie al servizio TPL. Un calcolo analitico presupporrebbe la conoscenza di una notevole quantità di dati specifici (sulle diverse linee e percorsi) Per popolare l indicatore ed ottenere una quantificazione delle riduzioni delle emissioni nel tempo a seguito delle azioni di incentivazione dell utilizzo del mezzo pubblico, è necessario disporre dei dati, aggiornati annualmente per i diversi bacini di d utenza, relativi a: coefficiente di occupazione medio dei mezzi pubblici, composizione delle flotte, lunghezza del viaggio medio numero dei viaggi

22 Bilancio ambientale accordo di programma - INDICATORE 4 Variazione di emissioni da TPL associate alla sostituzione dei mezzi L analisi del trend delle emissioni attribuibili al trasporto pubblico negli anni 2002, 2003, 2004 mette in evidenza la riduzione delle emissioni complessive attribuibili alla variazione del parco mezzi TPL, come conseguenza della progressiva introduzione di mezzi meno inquinanti (nel 2004 circa il 22% del parco mezzi circolante) [Mveicoli*km] [t/anno] veicoli km e parco mezzi TPL Emissioni PM Pre_euro-EuroI-EuroII Euro 3 En. Elettrica Metano GPL Ibrido diesel-elettrico Filobus euroiii preeuro-euroi-euroii metano gpl Ibrido-diesel-elettrico Filobus

23 Bilancio ambientale accordo di programma - INDICATORE 6 Riduzione percentuale delle emissioni in base ai flussi di traffico nel periodo di limitazione dei veicoli inquinanti (Comune Bologna) Accordo di Programma FASE I (20 ottobre 2005 al 6 gennaio 2006) limitazioni alla circolazione privata nelle aree urbane dei veicoli ad accensione comandata e ad accensione spontanea pre-euro Euro,, dei ciclomotori e dei motocicli a due tempi pre-euro Euro,, anche se provvisti di bollino blu (dal lunedì al venerdì dalle alle e dalle alle 19.30); FASE II (7 gennaio al 31 marzo 2006) limitazioni estese anche ai diesel Euro 1 e ai veicoli commerciali pesanti fino ad Euro II (dal lunedì al venerdì dalle alle 18.30).

24 Dati utilizzati (forniti dal Comune di Bologna- Settore mobilità urbana) Flussi veicolari nelle arterie soggette a rilievi di traffico (Rilevazioni effettuate mediante spire in prossimità degli impianti semaforici) i) Riduzione media percentuale del traffico nelle fasce orarie di validità v del provvedimento e del traffico medio giornaliero Curve di distribuzione giornaliere dei flussi di traffico (anno 2006) Altri dati Veicoli immatricolati a livello provinciale (ACI,2004) Percorrenze medie (APAT, 2000) Fattori di emissione : EEA EMEP/CORINAIR Emission Inventory guidebook, 2002 CEPMEIP - Co-ordinated ordinated European Programme on Particulate Matter Emission Inventories Emission factors for particulate matter TNO ( APAT CTN ACE, 2004 Manuale dei fattori di emissione nazionali ( TNO Emission inventory guidebook 2002 EMEP Corinair

25 Campione di strade monitorate Via Porrettana Via Andrea Costa, via Sabotino, Via E. Ponente, Via Zanardi, Via Corticella, Via Stalingrado, Via S. Donato, Via Dell Artigiano Via Masserenti, Via Emilia Levante, Via degli Orti, Via Toscana, Via S. Mamolo

26 Dati sui flussi di traffico Il totale veicoli circolanti (sono esclusi i mezzi a due ruote) intercettato nei punti campione nel giorno di riferimento, è di: veicoli totali nelle fasce di interdizione ( / ) veicoli totali nella fascia giornaliera ( ) Durante i periodi di limitazione sono state registrate le seguenti riduzioni medie del traffico: riduzione media del traffico nelle fasce orarie di validità del provvedimento: circa 3% riduzione media del traffico giornaliero (0-24): circa 3% (nel 2005) circa 4% (nel 2006).

27 Calcolo delle emissioni risparmiate Giovedì 6/10/5 -giornata senza limitazioni del traffico Sommatoria flussi punti campione Si è supposto che la riduzione del traffico (pari al 3% e al 4% nei due periodi considerati) sia dovuto esclusivamente alle categorie oggetto getto della limitazione (in modo proporzionale alla loro numerosità). Associando le percorrenze medie giornaliere in ambito urbano alle singole categorie veicolari ed utilizzando i relativi fattori di emissione, si sono stimate le emissioni mancate per effetto del provvedimento. o.

28 Riduzione percentuale delle emissioni (%) Stagione Riduzione percentuale delle emissioni in base ai flussi di traffico nel periodo di limitazione dei veicoli inquinanti (%) Comune Bologna Fase I Fase II PM10 2,1 6,5 NOx 2,4 5,8 NMVOC 6,1 7,2 SOx 1,5 4,2 NH3 0,17 0,28 CO 4,5 5,3 Le riduzioni delle emissioni di PM10 primario e di NOx vanno dal 2% della I fase del provvedimento al 6% circa della II fase. La riduzione è più elevata nella II fase, essendo interessate un numero maggiore di categorie veicolari alimentate a gasolio (oltre ai pre-euro anche le autovetture e i veicoli commerciali diesel Euro 1) che presentano fattori di emissione elevati per questi inquinanti.

29 INDICATORE 7 Riduzione delle emissioni in base ai flussi di traffico nei giorni di blocco della circolazione (t/giorno) (Comune Bologna) La II fase dell Accordo regionale sulla qualità dell aria prevedeva blocchi della circolazione il giovedì dalle 8.30 alle al verificarsi di condizioni di criticità a carico dell inquinante PM10 ( art. 7 comma 3 ( art. 7 comma 3 - Accordo di programma sulla Qualità dell aria ). 2006). Le valutazioni si riferiscono all insieme dei dati rilevati nelle principali arterie cittadine soggette a rilievi di traffico

30 Dati utilizzati (forniti dal Comune di Bologna- Settore mobilità urbana) riduzione media del traffico nelle fasce orarie di validità del provvedimento: circa 40% riduzione media del traffico giornaliero (0-24): circa 20% Giovedì Giovedì 6 ott 05 (nessuna ordinanza) Giovedì 2 mar 06 (blocco del traffico) curva di distribuzione dei flussi di traffico giornaliero in una giornata di blocco (2/3/06)

31 7 Calcolo delle emissioni risparmiate nelle strade monitorate Riduzione percentuale delle emissioni in base ai flussi di traffico nei giorni di blocco della circolazione (t/giorno) Comune Bologna Giovedì di blocco (anno 2006) PM10 0,05 NOx 0,61 NMVOC 1,19 SOx 0,007 NH3 0,01 CO 7,7 L indicatore, espresso in t/giorno, esprime la riduzione delle emissioni riferita unicamente alle arterie soggette ai rilievi

32 Conclusioni (indicatori 6 e 7) Per quanto riguarda le percorrenze medie giornaliere in ambito urbano delle diverse categorie veicolari sono stati utilizzati dati medi nazionali (Fonte APAT) La stima, sebbene affetta da incertezze a causa delle numerose approssimazioni utilizzate, risulta comunque utile alla valutazione comparativa degli effetti degli interventi adottati