per lo studio delle sorgenti emissive di microinquinanti organici e di metalli Alessandra Nocioni Arpa Puglia

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1 Rilevazioni ventoselettive in aria ambiente per lo studio delle sorgenti emissive di microinquinanti organici e di metalli Alessandra Nocioni Arpa Puglia

2 Rilevazioni vento-selettive in aria ambiente per lo studio delle sorgenti emissive di microinquinanti organici e di metalli A. Nocioni 4,*, L. Angiuli 2, R. Barnaba 4, P. Caprioli 4, C. Colucci 3, D. Calabrò 3, A.M. D Agnano 4,, V. Esposito 3, S. Ficocelli 3, R. Giua 2, A, Maffei 3, M. Manca 4, M. Menegotto 3, V. Musolino 4,, R. Paolillo 4, V. Rosito 3, M. Spartera 3, G. Assennato 1 1 Direzione Generale Arpa Puglia, Bari, Direzione Scientifica Arpa Puglia, Bari, DAP Arpa Puglia, Taranto, DAP Arpa Puglia, Brindisi, * Tel: 0831/536849, a.nocioni@arpa.puglia.it

3 AREA INDUSTRIALE DI BRINDISI CTE: ENEL, Edipower, Enipower Petrolchimico: POLIMERI, BASELL Altri impianti: AGUSTA W., SANOFI A., AVIO, SFIR, EXXON MOBIL, SFIR, ecc. ZONA INDUSTRIALE Centrale Edipower di Brindisi

4 Il caso Taranto CTE: Edison, Enipower SIDERURGICO: ILVA RAFFINERIA: ENI Altri impianti: inceneritori, cementifici, discariche Camino ILVA E312 Inceneritore AMIU di Taranto

5 CAMPAGNE "WIND-SELECT DIFFERENZIARE CONTRIBUTO INDUSTRIALE da quello URBANO IDENTIFICARE I COSTITUENTI della frazione delle polveri aerodisperse e della fase gassosa come base indispensabile per l attribuzione di inquinanti alle fonti emissive laddove vi sono evidenti criticità (Diossine, IPA, Metalli, PM10, PM2.5) SOURCE APPORTIONMENT

6 IL CAMPIONATORE WIND SELECT cattura su diversi supporti di campionamento (PUF+filtro, flusso di campionamento 4 m 3 /h) per circa 15 gg, i microinquinanti organici provenienti da due differenti settori di vento ed in condizioni di calma di vento. È dotato di sensore di direzione del vento e di tre cartucce composte ognuna da filtro piano di fibra di quarzo pre-pulito e marcato con 13 C12 PCDD/Fs e 13 C12 IPA per materiale particellare e due cilindri adsorbenti in schiuma di poliuretano (PUF) per separare i volumi di aria campionata in 1) sottovento, 2) sopravento, e 3) calma di vento (0,5 m/s) con angoli di direzione programmabili

7 anemometro Cartucce di campionamento IL CAMPIONATORE WIND SELECT PER MICROINQUINANTI ORGANICI

8 QUALITA DELL ARIA Campagne ventoselettive misura di IPA, Diossine, PCB SITO DI CAMPIONAMENTO Periodo di campionamento TARANTO Via Lago di Bolsena agosto 2008 TARANTO Quartiere Tamburi 25 febbraio - 2 marzo 2009 TARANTO Statte c/otecnomec 25 febbraio - 2 marzo 2009 TARANTO Masseria Carmine 11 novembre - I dicembre 2009 BRINDISI-Via Arno 3 21 novembre 2008 TORCHIAROLO Don Minzoni 29 ottobre-21 novembre 2008 BRINDISI-Via Arno (metalli) 15 giugno 23 luglio 2009 TORCHIAROLO Don Minzoni marzo 2009 MELPIGNANO Via Annunziata 29 Aprile 12 Maggio 2009 MELPIGNANO Via Annunziata maggio 2009 BARI Via Massaua 9 21 aprile 2010 BARI Ex ENAIP (metalli) 17 novembre 6 dicembre 2010

9 Il caso Torchiarolo sito industriale suburbano Rilevazioni nella stagione estiva ed invernale Studio dei contributi delle emissioni da combustioni di biomasse per riscaldamento domestico e delle emissioni industriali SETTORI DI VENTO

10 POSIZIONE DEL SITO DI CAMPIONAMENTO - TORCHIAROLO Camino della centrale ENEL di Cerano Situazione di particolare criticità per il PM10 a Torchiarolo, con specificità del sito di monitoraggio RRQA in P.za Don Minzoni gestito da ARPA Puglia 5000 abitanti-orografia pianeggiante a pochi Km dalla (camino 200 metri) 2400 MWt CTE di ENEL a carbone (circa 6 milioni tonn/anno) Avvio studi e campagne di misura da parte di ARPA Puglia

11 TORCHIAROLO - INVERNO Torchiarolo, Via Brindisi (rispetto all'enel) SETTORI Periodo IPA totali Benzo(a)pirene PCB totali PCB WHO-TE PCDD/Fs V camp. ng/m 3 ng/m 3 fg/m 3 fg TE/m 3 fg I-TE/m 3 m 3 SOTTOVENTO 16-27/03/09 0,1314 0, ,0 5,62 3,51 449,11 SOPRAVENTO 16-27/03/09 89,31 0, ,4 4,90 3,64 222,53 CALMA DI VENTO 16-27/03/09 42,75 0, ,7 0,51 10,50 517,84 Valori di riferimento Rapporto Sopra/Sottovento Periodo di PCB PCB PCDD/ IPA B(a)p campionamento tot. WHO-TE Fs Marzo ,7 133,3 0,6 0,9 1,0 1. Concentrazioni simili di PCDD/F e di PCB diossina simili nei 2 settori 2. evidente direzionalità nella provenienza degli IPA totali, compreso il Benzo(a)Pirene, dal settore sopravento alla CTE (area urbana) 3. Rapporto delle concentrazioni di IPA sopravento/sottovento: 680! 4. BaP è più elevato nel settore di campionamento che comprende l area urbana di Torchiarolo rispetto al settore sottovento alla CTE ENEL 5. Alte concentrazioni in condizioni di calma di vento: presenza di sorgenti locali di tipo diffuso, a breve distanza dal sito di rilevazione

12 MONITORAGGIO VENTO SELETTIVO TARANTO /9 Site 1: Via Lago di Bolsena (11 29 agosto 2008) Site 2: Tamburi Chiesa (25 febbraio/5 marzo 2009) Site 3: Tecnomec (25 febbraio/5 marzo 2009) Figura: Siti di monitoraggio

13 Microinquinanti organici - Taranto SITO 1 IPA totali * Benzo(a)pirene PCB totali ** PCB WHO-TE PCDD/Fs V camp. Periodo ng/m3 ng/m3 ng/m3 fg TE/m3 fg I-TE/m3 m3 Taranto - Via SOTTOVENTO 11-29/08/08 Lago di Bolsena (rispetto all'area industriale) SOPRAVENTO 11-29/08/ CALMA DI VENTO *** 11-29/08/ SITO 2 Taranto - Tamburi Chiesa (rispetto all'area industriale) Periodo IPA totali * Benzo(a)pirene PCB totali ** PCB WHO-TE PCDD/Fs V camp. ng/m3 ng/m3 ng/m3 fg TE/m3 fg I-TE/m3 m3 SOTTOVENTO 23/02-05/03/ SOPRAVENTO 23/02-05/03/ CALMA DI VENTO *** 23/02-05/03/ Periodo IPA totali * Benzo(a)pirene PCB totali ** PCB WHO-TE PCDD/Fs V camp. SITO 3 Taranto - Tecnomec SOTTOVENTO 23/02/09-05/03/09 SOPRAVENTO 23/02/09-05/03/09 ng/m3 ng/m3 ng/m3 fg TE/m3 fg I-TE/m3 m CALMA DI VENTO *** 23/02/09-05/03/ Periodo IPA totali * Benzo(a)pirene PCB totali ** PCB WHO-TE PCDD/Fs V camp. ng/m3 ng/m3 ng/m3 fg TE/m3 fg I-TE/m3 m3 Statte - Masseria Carmine SOTTOVENTO ( deg) SOPRAVENTO ( deg) dal 11/11/2009 al 1/12/09 dal 11/11/2009 al 1/12/ CALMA DI VENTO *** dal 11/11/2009 al 1/12/ * Naftalene, Acenaftilene, Acenaftene, Fluorene, Fenantrene, Antracene, Fluorantene, Pirene, Ciclopentadiene, Benzo(a)antracene, Crisene, 5-metilcrisene, Benzo(k)+(j)fluorantene, Benzo(b)fluorantene, Benzo(a)pirene, Indeno(123-cd) pirene, Dibenzo(ah)antracene, Benzo(ghi)perilene, Dibenzo(al)pirene, Dibenzo(ae)pirene, Dibenzo(ai)pirene, Dibenzo(ah)pirene ** Somma Mono-Deca Clorobifenili *** Venti inferiori a 0,5 km/h

14 Rapporti sottovento/sopravento Sito/Periodo di campionamento IPA B(a)p PCB tot. PCB WHO-TE PCDD/Fs BOLSENA Ago TAMBURI TECNOMEC CARMINE 23 Feb. 5 Mar Feb. 5 Mar Nov. 01 Dic I rapporti SOTTOVENTO/SOPRAVENTO una netta direzionalità di provenienza di IPA compreso il B(a)P (oltre che degli altri microinquinanti organici) e individuano chiaramente nell area industriale un evidente fonte di inquinamento atmosferico

15 RAPPORTI CONCENTRAZIONI DIOSSINE 25 DOWNWIND/UPWIND RATIO WIND-SELECTIVE SAMPLING RESULTS 0 SITE 1 SITE 2 SITE 3 Brindisi PCDD/F ng I-TE /Nm

16 TARANTO - DIOSSINE

17 ULTERIORI CAMPAGNE VENTO SELETTIVE 3 CAMPIONATORI WINDSELECT, COLLOCATI IN 2 SITI DAL 2 AL 16 MAGGIO 2011 Ditta PEYRANI Sud (microinquinanti organici e metalli pesanti) Cimitero (microinq. organici)

18 SITO PEYRANI SETTORI DI CAMPIONAMENTO SOTTOVENTO SOPRAVENTO

19 SITO CIMITERO SETTORI DI CAMPIONAMENTO Figura 5 - Sito di monitoraggio (WSA2) Cimitero Figura 6 - Sito WSB - Cimitero di Taranto SOTTOVENTO SOPRAVENTO

20 Rapporti concentrazioni sottovento/sopravento RISULTATI WS A TARANTO MICROINQUINANTI ORGANICI Taranto - Ditta PEYRANI (rispetto all'area industriale) SETTORE SOTTOVENTO ( deg) SOPRAVENTO ( deg) CALMA DI VENTO *** Periodo IPA totali * Benzo(a)pirene PCB totali ** PCB WHO-TE PCDD/Fs PCDD/Fs V camp. ng/mc ng/mc fg/mc fg TE/mc fg I-TE/mc fg /mc mc 02-16/05/ ,6 13,08 44, , /05/ , ,5 13,05 13,21 500, /05/ , ,3 17,40 61, ,9 213 * Naftalene, Acenaftilene, Acenaftene, Fluorene, Fenantrene, Antracene, Fluorantene, Pirene, Ciclopentadiene, Benzo(a)antracene, Crisene, 5-metilcrisene, Benzo(k)+(j)fluorantene, Benzo(b)fluorantene, Benzo(a)pirene, Indeno(123-cd) pirene, Dibenzo(ah)antracene, Benzo(ghi)perilene, Dibenzo(al)pirene, Dibenzo(ae)pirene, Dibenzo(ai)pirene, Dibenzo(ah)pirene ** Somma Mono-Deca Clorobifenili *** Venti inferiori a 0,5 m/s Taranto - CIMITERO (rispetto all'area industriale) SETTORE SOTTOVENTO ( deg) SOPRAVENTO ( deg) CALMA DI VENTO *** Periodo IPA totali * Benzo(a)pirene PCB totali ** PCB WHO-TE PCDD/Fs PCDD/Fs V camp. ng/mc ng/mc fg/mc fg TE/mc fg I-TE/mc fg /mc mc 02-16/05/ ,1 8,85 37, , /05/ , ,7 11,48 26, , /05/ , ,5 13,86 78, ,3 235 * Naftalene, Acenaftilene, Acenaftene, Fluorene, Fenantrene, Antracene, Fluorantene, Pirene, Ciclopentadiene, Benzo(a)antracene, Crisene, 5-metilcrisene, Benzo(k)+(j)fluorantene, Benzo(b)fluorantene, Benzo(a)pirene, Indeno(123-cd) pirene, Dibenzo(ah)antracene, Benzo(ghi)perilene, Dibenzo(al)pirene, Dibenzo(ae)pirene, Dibenzo(ai)pirene, Dibenzo(ah)pirene ** Somma Mono-Deca Clorobifenili *** Venti inferiori a 0,5 m/s sito/periodo di campionamento IPA B(a)P PCB tot. PCB WHO-TE PCDD/Fs PCDD/Fs (I-TE) PEYRANI maggio CIMITERO maggio

21 MONITORAGGI VENTO SELETTIVI NEL PORTO DI BRINDISI SOPRAVENTO SOTTOVENTO

22 MONITORAGGI WS NEL PORTO DI BARI

23 Ws - PORTI DI BARI E DI BRINDISI Brindisi, Via Arno PCB WHO- IPA totali * Benzo(a)pirene PCB totali ** SETTORI Periodo TE PCDD/Fs V camp. ng/m 3 ng/m 3 fg/nm 3 fg TE/Nm 3 fg I-TE/Nm 3 m 3 SOTTOVENTO ALL'AREA INDUSTRIALE (5-120) SOTTOVENTO ALL'AREA 03-21/11/08 URBANA (121-4) CALMA DI VENTO ***** SOTTOVENTO AL PORTO ( ) Bari, Via Massaua SOTTOVENTO ALL'AREA URBANA ( ) CALMA DI VENTO E ALTRI SETTORI ( e )***** 09-21/04/ IPA e PCB sito di Bari: concentrazioni più elevate in condizioni di calma di vento e, in seconda analisi, valori più elevati per la cartuccia sottovento all area urbana rispetto a quella sottovento all area portuale. B(a)P a Bari: le concentrazioni provenienti dall area urbana sono risultate 3 volte quelle dal settore sottovento al porto. A Bari il contributo maggiore per gli IPA proviene dall area urbana, a Brindisi viceversa dall area portuale-industriale. Sia Bari che a Brindisi nella situazione di calma di vento si osservano le concentrazioni più alte di IPA rispetto altri due campioni, a significare verosimilmente l'influenza di sorgenti diverse o non direzionali.

24 QUALITA DELL ARIA Campagne ventoselettive misura di PM10 PM2.5 METALLI Brindisi, Taranto, Modugno, Torchiarolo Campionamenti vento-selettivi in aria ambiente, con specifici impattori, per determinare le concentrazioni delle frazioni di materiale particolato PM10 e PM2.5 provenienti da due settori e il relativo contenuto di metalli al fine di identificare la provenienza degli inquinanti da determinati settori : 1.Brindisi: area industriale limitrofa alla città (ASI) 2.Torchiarolo (BR): sito industriale suburbano a pochi Km a Sud Est rispetto ad CTE a carbone 3.Modugno (BA): nella zona industriale/commerciale 4.Taranto: sito industriale (PEYRANI)

25 WS PER METALLI

26 WS PER METALLI FILTRI 10<PM<2.5 CARTUCCIA FILTRI PM>10 FILTRO PM2.5

27 CAMPAGNA BRINDISI PORTO - PM10/PM2.5 Sottovento Z.I. BR (Cartuccia 1) Sopravento Z.I. BR (Cartuccia 2) Calma ug/m3 ug/m3 ug/m3 FRAZIONE PM PM2, PM10-PM2, PM10 Non vi è netta differenza tra sottovento e sopravento per le polveri fini Il PM10 risulta più elevato nella cartuccia sottovento alla zona industriale rispetto a quella sopravento (sorgente principale: traffico veicolare). I valori in assoluto più alti sono quelli relativi alla cartuccia di calma di vento. nella cartuccia sottovento alla Zona Ind.le la frazione del PM2.5 incide per il 67,2%, mentre in quella sopravento la percentuale sale al 77,0%. non si registrano significative differenze del PM2.5 campionato sotto e sopravento, mentre aumenta in maniera evidente il contributo della frazione PM10-PM2.5 nella cartuccia sottovento. La distribuzione PM10-PM2.5 nella cartuccia di calma risulta essere molto simile a quella trovata nella cartuccia sottovento.

28 unità di misura METALLI WS BRINDISI (giugno 2010) filtro WS1 WS2 WS3 filtro WS5 WS6 WS8 filtro WS9 WS10 WS11 protocollo protocollo protocollo COMPOSIZIONE DEL PM10 volume, m volume, m volume, m ng di metallo su ug di PM10 campionato per normalizzare rispetto alla quantità effetivamente campionata ng/m 3 PM>10 PM10-PM2,5 PM2,5 PM10 ng/ug Be Be V V Cr Cr Mn Mn Fe Fe Co Co Ni Ni Cu Cu Zn Zn As As Se Se Mo Mo Ag Ag Cd Cd Sb Sb Hg Hg Tl Tl Pb Pb Sottovento Sopravento Calma Sottovento Sopravento Calma Sottovento Sopravento Calma ug/m ug/m ug/m3 PM10 evidente direzionalità per i metalli (V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Mo e Zn) dal settore SOTTOVENTO alla Z.Ind.le rispetto al SOPRAVENTO (area urbana); la direzionalità si conserva allo stesso modo per gli stessi metalli nella frazione PM2.5. Il Pb risulta in concentrazioni leggermente più elevate nel settore che comprende l area urbana. La calma di vento presenta valori sempre intermedi. Buon accordo tra i rapporti delle frazioni PM10/PM2.5 nei due settori

29 RISULTATI CAMPIONAMENTI WS PER METALLI TARANTO - PEYRANI (mag. 2011) CONCENTRAZIONE DI METALLI NELLA FRAZIONE PM10- PM2.5 Sb As Be Cd Co Cr tot Fe Hg Mn Ni Pb Cu Se Tl V CARTUCCIA ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 SOTTOVENTO <1 <1 <1 <1 <1 < < <1 <1 2 SOPRAVENTO <1 <1 <1 <1 <1 <1 305 < <1 <1 1 CALMA <1 <1 1 3 < <1 3 CONCENTRAZIONE DI METALLI NELLA FRAZIONE PM2.5 Sb As Be Cd Co Cr tot Fe Hg Mn Ni Pb Cu Se Tl V CARTUCCIA ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 ng/m 3 SOTTOVENTO <1 <1 <1 <1 < < <1 <1 <1 SOPRAVENTO <1 <1 <1 <1 < < <1 <1 2 CALMA <1 <1 <1 <1 < < <1 3 Le maggiori concentrazioni di polveri fini (<2.5 µm) provenivano dal settore sopravento allo stabilimento ILVA, in cui si trovano i siti di stoccaggio delle materie prime della cementeria. Dal settore sottovento proveniva però una maggior quantità di Fe e Mn, che sono ancora maggiori nella frazione di calma, mostrando una contaminazione diffusa di tali componenti metalliche.

30 CONCLUSIONI Le campagne di monitoraggio vento-selettive hanno mostrato una considerevole utilità nel correlare le concentrazioni di IPA (BaP) in aria ambiente con le specifiche fonti emissive. Le emissioni del polo siderurgico a Taranto contribuiscono in modo rilevante alle concentrazioni di PCDD/F, IPA compreso BaP in aria ambiente (anche in funzione di DV e VV) nell area urbana limitrofa a quella industriale. Metalli - Taranto: dal settore sottovento al siderurgico proviene la maggior quantità di Fe e Mn, che sono ancora più elevate nella frazione di calma, mostrando una contaminazione diffusa di tali inquinanti. POP - aree portuali: a Bari il contributo maggiore agli IPA proviene dall area urbana rispetto alla portuale, invece a Brindisi dall area portuale-industriale; Metalli Torchiarolo: non vi è direzionalità nella provenienza dei metalli dalla CTE (mentre si è osservata evidente provenienza di IPA dall area urbana) Metalli Brindisi: per V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Mo e Zn è stata osservara provenienza dal settore SOTTOVENTO alla Z.Ind.le rispetto all area urbana. L identificazione dei componenti della frazione fine delle polveri aerodisperse è alla base della loro attribuzione alle fonti emissive ( source apportionment ) ed è elemento imprescindibile nelle aree dove le criticità sono costituite dal PM10 e dal PM2.5 e/o da elevate concentrazioni di micro-inquinanti inquinanti organici ed inorganici.

31 Bibliography [1]Relationship between the incidence of cancer and the presence of metallurgic factory in Taranto, Italy the Health 2011; 2(2):64-65 [2]Health risks of persistent organic pollutants from long-range transboundary air pollution, World Health Organization 2003; [3] UNI EN Standard method for the measurement of the concentration of benzo[a]pyrene in ambient air. [4] Collins J.F., J.P. Brown, G.V., A.G. Salmon, Potency equivalent factors for some polycyclic aromatic hydrocarbons and polycyclic aromatic hydrocarbons derivatives. Regul. Toxicol. Pharmacol. 28:45 [5]OEHHA. Benzo(a)pyrene as a toxic air contaminant. Air Toxicology & Epidemiology Sect, Berkeley, [6]IARC: Monitoring human exposure to carcinogenic and mutagenic agents, 1984, IARC, Lione, [7]. Italian Institute of Statistics. ( Accessed on May 31, [8]. Salute e lavoro, baratto assurdo. L amara lezione di Taranto, Repubblica. ( h t t p : / / ww w. r e p u b b l i c a. i t / a m b i e n t e / / 0 1 / 1 0 / n e w s /inchiesta_scelta_taranto /?ref=hrer2-1). Accessed on 10 January,2011. [9]. La Puglia dei veleni. L E spresso, 30 March, [10]. Gazzetta del Mezzogiorno 2 November, 2008 ( [11]. Regione, sì alla legge antidiossina: Così Taranto sarà meno inquinata. La Repubblica. 17 December, [12]. ISTISAN RAPPORTI, Volume 07/50. ( [13]. INAIL ( I risultati delle rilevazioni sono resi pubblici sul sito Ringraziamenti Si ringrazia il dott. Antonio Fornaro - Sales & Support di LabService Analytica S.r.l. per il supporto fornito nel corso dei campionamenti.