Traffico e inquinamento dell aria. Ing. Stefano Caserini LEAP D.I.C.A., Politecnico di Milano

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1 Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bergamo Seminario: Traffico veicolare e inquinamento dell aria Bergamo, 9 giugno 2014 Traffico e inquinamento dell aria Ing. Stefano Caserini LEAP D.I.C.A., Politecnico di Milano Stefano.Caserini@polimi.it

2 Indice Le emissioni dai trasporti su strada: metodologie di stima e dati disponibili. Traffico veicolare e inquinamento dell aria: contributi al fondo e ai picchi di inquinamento, strategie di riduzione nel breve e lungo periodo Cambiamenti climatici e trasporti, emissioni di CO 2 e carbon footprint dei mezzi di trasporto. Strategie di mobilità sostenibile (pedonalità, mobilità ciclistica, car pooling, car sharing). 2

3 SCALA DEI PROBLEMI DI INQUINAMENTO ATMOSFERICO SCALA SPAZIALE TIPO DI PROBLEMA Scale spaziali e temporali Globale Continentale, regionale Regionale, locale Incremento di CO 2,CH 4, N 2 O(effetto serra) CFC ( buco ozono) Incremento SO 2, NOx (precipitazioni acide, inquinamento Transfrontaliero) Microinquinanti (metalli pesanti, organici persistenti) 1000 km, anni decenni e secoli > 100 km, mesi - anni km, ore-giorni Locale Alterazioni acute qualità dell aria (area urbana, industriale) < 10 km, ore-minuti 3

4 Fenomeni a scala locale e/o microscala (< 1 km) Aree urbane e/o industriali, traffico Inquinanti Primari: emessi come tali dalle sorgenti SO 2 NO x (NO+NO 2 ) COV (idrocarburi) CO materiale particolato (PTS, PM10, PM2,5) PTS polveri totali sospese PM10 polveri con diametro inferiore a 10 µm PM2,5 polveri con diametro inferiore a 2,5µm Polveri con diam. < 10 µm particelle inalabili

5 Fenomeni a scala locale e/o microscala (< 1 km) Aree urbane e/o industriali e traffico Inquinanti Secondari: risultanti da processi di trasformazione inquinanti primari in atmosfera O 3 NO 2 organici reattivi Smog fotochimico particolato fine (PM 10, PM 2,5 ) meccanismi fotochimici complessi e tipici del sito (insolazione, tipologia emissioni) NO + COV + O 2 NO 2 + O 3 + organici reattivi PRIMARI SECONDARI (Smog fotochimico)

6 PM10 : polveri con diametro minore di 10 micron Il particolato fine (PM10 o PM2.5) è un inquinante fortemente correlato alla mortalità e ad altri effetti sanitari OMS (Organizzazione Mondiale della Sanità): C è una chiara associazione fra l esposizione ad alcuni inquinanti (polveri fini, benzene, ozono) e gli effetti sulla salute

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8 L inquinamento dell aria è un problema recente? L'inquinamento dell'aria ad opera dell'uomo nasce dai fuochi accesi per la cottura del cibo e la protezione dal freddo nelle capanne L aria di Roma era pesante di smog non solo quando scoppiavano incendi, ma anche in tempi normali. Seneca la descrive come un insieme di odori e di nuvole di fumo che provoca un senso di fastidio e di torpore e rendeva difficile la respirazione (Seneca, Ad Lucilium, 104, 6) Orazio accenna al fumus, alla cappa di fumo che già al suo tempo incombeva sulla città, in un carme in cui invita Mecenate a lasciare Roma e raggiungerlo nella sua modesta casa (Orazio, Carmina; III, 29, 9-12)

9 Intorno al 1285 l'inquinamento dell'aria a causa della combustione del carbone a Londra, di cui sono in particolare accusati i fabbri ferrai, è argomento di tale serietà da determinare la nomina da parte del re Edoardo I di una commissione per studiare e controllare. All'inglese John Evelyn, con il trattamento Fumifugium, si può fare risalire la nascita della scienza dell'inquinamento dell'atmosfera; nel periodo , i suoi studi consentono interessanti conclusioni sugli effetti delle emissioni industriali sulla salute e le piante, lo scambio di inquinanti tra Francia e Inghilterra, la dislocazione delle industrie inquinanti, l'uso di camini alti, ecc.

10 Londra, Dicembre 1952 Inquinamento da emissioni dal riscaldamento degli edifici Nebbia persistente Sinergia di effetti degli inquinanti: anidride solforosa (SO 2 ) + polveri Andamento concentrazione SO 2 e numero di morti

11 L inquinamento dell aria NON è un problema recente L inquinamento dell aria sta aumentando o diminuendo? L inquinamento dell aria è ancora un problema?

12 Concentrazioni di SO2 in atmosfera (ug/m Anni Torino - media inverno Torino - media 5 inverni Milano - media annua Milano - media 5 anni Concentrazioni di SO2 nel periodo , a Milano e Torino. Per Milano, dati di Via Juvara, media annua e media di 5 anni vicini; per Torino, stazione Consolata, media del periodo invernale (mesi di dicembre, gennaio e febbraio) e media di 5 periodi invernali vicini.

13 Concentrazioni di polveri totali e PM10 in atmosfera (ug/m3) PTS Torino - media annua PTS Torino - media 5 anni PM10 Torino - media annua (stima) PM10 Torino - media 5 anni (stima) Anni Concentrazioni di PTS e PM10 nel periodo , a Torino (Via della Consolata), media annua e media di 5 anni vicini. I dati di PM10 nel periodo sono stimati come il 70% del dato di PTS.

14 Concentrazioni di CO in atmosfera (mg/m Torino - media annua Torino - media 5 anni Milano - media annua Milano - media 5 anni Anni Concentrazioni di CO nel periodo , a Milano (Via Juvara) e Torino (Via della Consolata), media annua e media di 5 anni vicini.

15 Concentrazioni medie di PTS e PM10 (stima) nei mesi invernali a Milano nel periodo (media stazioni via F. Sforza e piazza della Scala) e (media 4 stazioni urbane). 300 Concentrazioni di PTS e PM10 (ug/m novembe dicembre gennaio febbraio marzo PTS PM (stima) PM Fonte: S.Caserini, Aria Pulita, 2013 (Fonte S.Caserini dati: ArpaPiemonte - Bergamo, 9 giugno e Arpa 2014 Lombardia)

16 Da cosa dipende l inquinamento dell aria? Emissioni Meteorologia e trasporto di masse d aria Reazioni chimiche di formazione secondaria

17 C è una consolidata evidenza scientifica che l inquinamento urbano legato ai trasporti sia un fattore significativo di rischio per la salute Principali fattori che determinano gli effetti sulla salute legati al traffico : Tipi di veicoli (cilindrata, tecnologia, età, sistemi di controllo, manutenzioni e controlli...) Tipo di traffico (velocità, accelerazioni, code ) Tipo di guida... Vicinanza degli assi viari...

18 IL BACINO PADANO MODIS il 17 marzo 2005 (Text and image courtesy S.Caserini of NASA's - Bergamo, MODIS Land 9 giugno Rapid 2014 Response Team) 18

19 Dispersione degli inquinanti (situazione ciclonica, con aria fredda in quota, quindi rimescolamento) Accumulo di inquinanti (situazione anticiclonica, alta pressione, aria calda in quota)

20 Valori climatologici medi di alcune città europee. Fonte:NILU National Institute of Public Health and Environment (Bilthoven, Netherlands) RIVM Norvegian Institute for Air Researc (Kjeller, Norway) AIR QUALITY IN MAJOR EUROPEAN CITY (1995) Part II: City Report Forms Città Torino Lubiana Milano Bucarest Napoli Zagrabia Zurigo Madrid Oslo Mosca Budapest Monaco Barcellona Tolosa Periodo Valori medi annuali Nazione Italia Slovenia Italia Romania Italia Croazia Svizzera Spagna Norvegia Russia Ungheria Germania Spagna Francia T C Precipitaz. mm Velocità Vento m/s Città Francoforte Roma Vienna Stoccolma Atene Genova Anversa Helsinki Londra Palermo Parigi Birmingha m Berlino Goteborg Lilla Amsterdam Copenagen Periodo Valori medi annuali Nazione Germania Italia Austria Svezia Grecia Italia Belgio Finlandia Gran Bretagna Italia Francia Gran Bretagna Germania Svezia Francia Olanda Danimarca T C Precipitaz. mm Velocità Vento m/s

21 Particolato primario / secondario Particolato primario (emesso direttamente) Particolato secondario (da precursori)

22 Componente primaria e secondaria nel PM2.5 nella stazione di fondo urbana - Milano via Messina (Inverno ) Fonte: Giugliano et al., 2005

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24 Esposizione Esposizione: assunzione di inquinanti da parte dell organismo umano L esposizione dipende dall effettiva permanenza nei punti contaminati

25 Concentrazioni di inquinanti nell aria zone esposte al traffico 2. zone di fondo urbane 3. zone periferiche 1 4. zone rurali Fondo urbano 3 4 Agglomerato urbano Fondo regionale Fondo naturale

26 Nelle strade c è l effetto canyon e l inquinamento è un po maggiore CO fondo urbano Agglomerato urbano Fondo naturale Fondo regionale

27 Con blocco dei veicoli inquinanti tradizionali (es. CO) CO fondo urbano Agglomerato urbano Fondo naturale Fondo regionale

28 NO 2 e Black Carbon senza blocco del traffico NO 2 e black carbon fondo urbano Agglomerato urbano Fondo regionale Fondo naturale

29 Per altri inquinanti l effetto del blocco del traffico è meno accentuato NO 2 e black carbon fondo urbano Agglomerato urbano Fondo naturale Fondo regionale

30 Per alcuni inquinanti il fondo è più importante PM10 fondo urbano Agglomerato urbano Fondo regionale Fondo naturale

31 Con blocco dei veicoli PM10 PM10 fondo urbano Agglomerato urbano Fondo regionale Fondo naturale

32 Per dettagli sull esposizioni alle polveri fini e ultrafini nelle aree urbane Progetto di ricerca UPUPA Ultrafine Particles in Urban Piacenza Area Misura dell'esposizione umana alle polveri ultrafini nell'area di Piacenza

33 Domanda più frequente: quanto contano le diverse sorgenti emissive? Esempio: quale è il contributo del traffico all inquinamento? Per dare risposte sensate è necessario chiarire di cosa si sta parlando: Emissioni concentrazioni esposizione Quale inquinante (PM10 / PM2.5 / precursori) Dove (Europa / Italia / Lombardia / aree critiche / Bergamo) Quando (anno / semestre invernale / gennaio) Incertezza delle metodologie di stima

34 1-Produzione energia e trasform. combustibili 2-Combustione non industriale Inventari delle emissioni Esempio: Lombardia, anno 2010, SO 2 NOx COV CH 4 CO CO 2 N 2 O NH 3 PM2.5 PM10 PTS t/anno t/anno t/anno t/anno t/anno kt/anno t/anno t/anno t/anno t/anno t/anno Combustione nell'industria Processi produttivi Estrazione e distribuzione combustibili Uso di solventi 0, Trasporto su strada Altre sorgenti mobili e macchinari 9-Trattamento e smaltimento rifiuti , Agricoltura Altre sorgenti e assorbimenti ,7 7, Totale

35 Inventari delle emissioni Esempio: Lombardia, anno 2010, SO2 NOx COV CO PM10 0% 20% 40% 60% 80% 100% 1-Produzione energia e trasform. combustibili 3-Combustione nell'industria 5-Estrazione e distribuzione combustibili 7-Trasporto su strada 9-Trattamento e smaltimento rifiuti 11-Altre sorgenti e assorbimenti 2-Combustione non industriale 4-Processi produttivi 6-Uso di solventi 8-Altre sorgenti mobili e macchinari 10-Agricoltura

36 Sorgenti critiche

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38 La fiction delle speranze a buon mercato

39 Report dell 8 maggio 2011 (vedi Replicato il 26/5/2014!

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