Campagna di Misura di O 3 -PM 10 OGA SAN COLOMBANO

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1 Campagna di Misura di O 3 -PM 1 OGA SAN COLOMBANO 22/7/211 al 14/9/211

2 Campagna di Misura di O 3 - PM 1 OGA SAN COLOMBANO Gestione e Manutenzione Tecnica dello strumento gravimetrico Luca Vergani Anna De Martini Laura Carroccio Giuseppe De Stefani Rosario Cosenza Nicola Gentile Fabio Raddrizzani Francesco Ledda Romeo Ferrari Relazione redatta da Dott.ssa Anna De Martini Dott. Vorne Gianelle. Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 1

3 Premessa Nel presente lavoro si discutono i risultati relativi alla prima campagna di monitoraggio del PM 1 e dell ozono a Oga San Colombano, comune di Valdisotto, del Progetto SHARE-Stelvio contributo ARPA Lombardia. Campagna di Misura di O 3 - PM 1 OGA SAN COLOMBANO Introduzione Materiali e metodi Sito di misura pag. 4 La misura del PM pag. 9 Analisi XRF pag. 9 La misura dell ozono..... pag.1 Emissioni sul territorio.... pag.1 Situazione Meteorologica nel periodo di misura.... pag.13 Risultati Andamento del PM1 nel periodo di misura.. pag.2 Confronto delle misure di PM1 con i dati rilevati in altri siti.. pag.21 Andamento del O 3 nel periodo di misura.. Pag.28 Confronto delle misure di O 3 con i dati rilevati in altri siti. pag.29 Conclusioni Ringraziamenti... Pag.33 Allegato Dati Pag.34 Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 2

4 Introduzione La campagna di misura sull alpeggio di Oga San Colombano è stata condotta dai Dipartimenti di Lecco, Sondrio e Milano dell ARPA Lombardia. Lo scopo della campagna è stato il monitoraggio della qualità dell aria in area montana, in particolare quello di valutare possibili episodi di trasporto di inquinanti su breve o su lunghe distanze, piuttosto che l influenza delle attività antropiche nel fondo valle. Il sito di misura è stato attrezzato con la seguente strumentazione per il rilevamento di: Ozono (O3) PM1 Inoltre, si è voluto approfondire l aspetto della composizione del particolato, studiando la speciazione del PM1 sui campioni raccolti. I dati meteorologici sono stati rilevati nelle immediate vicinanze, in una stazione meteo del Centro Nivometeorologico di ARPA Lombardia. Materiali e Metodi Sito di Misura La località di Oga, comune di Valdisotto, è un paese di montagna in mezzo ad ampi boschi di conifere e contornato dalle più belle vette delle Alpi centrali (Ortles, Gran Zebrù, Tresero, Thurwieser, Cevedale, San Matteo, Confinale, Reit, Cima Piazzi,...), a pochi chilometri da Bormio. Il sito di monitoraggio è situato sull alpeggio di Oga San Colombano, a 225 m di altitudine, raggiungibile dal forte di Oga attraverso una strada sterrata, che sale in mezzo ai boschi di larici e abeti. Oga San Colombano Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 3

5 (immagine dal sito Sito di misura: Comune di Valdisotto Superficie: km² Popolazione : 358 abitanti (1/1/211 - ISTAT) Densità : ab./km² Altitudine: 1141 m s.l.m. (min. 994 m - max m s.l.m.) Postazione degli strumenti

6 La misura del PM 1 Per la campagna di misura, condotta dall ARPA Dipartimento di Lecco, è stato utilizzato uno strumento gravimetrico per la misura del PM 1 o particolato fine, che risponde ai criteri del D.lgs. 155/21. Lo strumento sequenziale impiegato è il modello Skypost-PM prodotto dalla TCR Tecora, dotato di testata di prelievo EPA in configurazione PM 1 che richiede un flusso di campionamento di 1 m³/h. La testa di prelievo del campionatore corrisponde al modello SA246b. Le caratteristiche principali sono: - flusso nominale impostato a 1 m³ /h; - controllo elettronico ed automatico del flusso nominalmente entro il 2%; il sistema, se non è in grado di mantenere il flusso entro tale limite, è programmato per la continuazione del campionamento sul filtro successivo; - sensori di temperatura dell aria in ambiente Ta, al contatore volumetrico (gas-meter) Tg e del filtro Tf; - sensori di pressione atmosferica Pa e di pressione a valle del filtro Pf; - caduta massima di pressione DP impostata nominalmente a 5 kpa; il sistema, se non è in grado di mantenere la caduta di pressione entro tale limite, è programmato per la continuazione del campionamento sul filtro successivo; - sistema di caricamento pneumatico con capacità fino a 16 filtri; i filtri sono montati su cassette individuali in teflon a loro volta contenute in un caricatore cilindrico. Il volume effettivo Veff (a Ta e Pa) e il volume a condizioni standard Vst (a 25 C e 11.3 Pa), non sono misure dirette, ma sono calcolati normalizzando il volume Vg (a Tg e Pa) misurato dal contatore volumetrico per pressione e temperatura medie. La pressione al gas-meter viene assunta pari a Pa (a meno del.2%). I flussi medi, effettivo e normalizzato, sono calcolati a partire dai rispettivi volumi. Sulla stampante del sistema, al termine del campionamento di ciascun filtro, vengono riportati: - inizio, fine e tempo effettivo di campionamento; - eventuali allarmi di flusso, o altre anomalie; - flussi medi e deviazione percentuale; - volumi Vg, Vs e Veff; - temperature Tg media, e Ta minima, media e massima; - pressioni Pa media e DP massima. Nella campagna di misura il sistema ha campionato su filtri in teflon. La scelta del sito di campionamento viene effettuata seguendo i criteri descritti nell Allegato III del D. Lgs 155 del 13 agosto 21, concernente l ubicazione dei punti di misura fissi. Analisi XRF I campioni di PM1 raccolti sono stati analizzati mediante spettrometria a raggi X di fluorescenza a dispersione di energia per determinare la concentrazione dei seguenti elementi: alluminio(al), silicio (Si), zolfo (S), potassio (K), calcio (Ca), titanio (Ti), cloro (C), vanadio (V), cromo (Cr), manganese (Mn), ferro (Fe), nichel (Ni), rame (Cu), zinco (Zn), bromo (Br), piombo (Pb), rubidio (Rb), stronzio (Sr), stagno (Sn), bario (Ba). La tecnica XRF è una tecnica non distruttiva del campione e che per la polvere raccolta su filtro non richiede alcuna preparazione. Il sistema analitico utilizzato (mod. Epsilon 5 della Panalytical) produce un fascio di raggi X prodotto da un tubo x al gadolinio; a differenza della tecnica XRF tradizionale, il fascio primario del tubo va a colpire un target di metallo scelto dall operatore. Il campione viene investito dalla radiazione X prodotta per fluorescenza e/o diffusa dal target stesso. Questa radiazione produce a sua volta nel campione radiazione di fluorescenza con energie caratteristiche degli elementi presenti nel campione; disponendo ortogonalmente tra loro il tubo X, il target, il campione ed il rilevatore, il rilevatore raccoglie essenzialmente la radiazione prodotta e/o diffusa dal solo campione riducendo al minimo possibili il fondo nello spettro X migliorando significativamente il potere risolutivo e i limiti di rilevabilità del sistema rispetto alla tecnica XRF tradizionale. Ciascun campione è stato Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 9

7 analizzato in 5 diverse condizioni, variando tensione e potenza del tubo X, target e parametri dell elettronica del rilevatore, al fine di ottimizzare per ciascuna condizione la rilevazione di un sottogruppo di elementi. La misura dell O 3 Per la campagna di misura dell ozono è stato utilizzato un analizzatore che risponde ai criteri del D.lgs. 155/21, il cui principio di funzionamento è basato sulla proprietà delle molecole di ozono di assorbire radiazione UV con lunghezza d onda pari a 254 nm, prodotta da una lampada a vapori di mercurio. La radiazione emessa passa attraverso una camera di misura, che viene riempita alternativamente dal campione di aria così come prelevato o dal campione precedentemente fatto passare attraverso un convertitore catalitico (scrubber), che trasforma tutto l ozono in ossigeno. La radiazione UV nel primo caso viene assorbita dall ozono, pertanto subisce una diminuzione di intensità (I), nel secondo rimane inalterata (I O ). Il rapporto tra le due intensità permette di risalire alla concentrazione di ozono attraverso la legge di Lambert-Beer: dove K = coefficiente di assorbimento l = lunghezza della camera di misura I = I O exp (-K l C) C = concentrazione di ozono Emissioni sul territorio Per la stima delle principali sorgenti emissive sul territorio comunale di Valdisotto è stato utilizzato l inventario regionale delle emissioni, INEMAR 28 (Inventario Emissioni Aria). In questa relazione vengono commentati soltanto i dati relativi al PM1 e ai precursori dell ozono. Maggiori informazioni e una descrizione più dettagliata in merito all inventario regionale sono disponibili sul sito web Dai dati dell inventario risulta che le principali fonti di emissione per il particolato fine (PM 1 ) all interno del comune sono: la combustione non industriale (principalmente riscaldamento), circa 11 t/anno, cioè il 71% delle emissioni totali, di cui la combustione di legna e similari, risulta essere la sorgente che emette maggiormente PM1 (~7%), sia nel comune di Valdisotto che considerando l intera provincia di Sondrio. il trasporto su strada, circa 3 t/anno cioè quasi il 18% delle emissioni totali. Le sorgenti emissive più significative per i precursori di ozono sono quelle dovute al comparto altre sorgenti ed assorbimenti, cioè principalmente emissioni biogeniche, ma anche da incendi e da lampi, che pesano per il 65%, seguite dalle emissioni dovute al trasporto su strada (11%). Per un confronto, si riportano i valori assoluti e percentuali delle stime relative al PM1 e precursori dell ozono emessi dai diversi tipi di sorgente nel comune di Valdisotto e nell intera provincia di Sondrio. Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 1

8 Comune di Valdisotto INEMAR_ Emissioni relative all'anno 28 (versione difinitiva) PM1 Fonti emissive - macrosettore Tipo di Combustibile t/anno Combustione non industriale gasolio.261 legna e similari gas petrolio liquido (GPL).2 gas naturale (metano).19 Combustione nell'industria gas petrolio liquido (GPL). legna e similari.646 gasolio.1 olio combustibile.44 totale t/anno % Processi produttivi senza combustibile % Estrazione e distribuzione combustibili senza combustibile. - - Uso di solventi senza combustibile. - - Trasporto su strada benzina senza piombo.118 gas petrolio liquido (GPL). senza combustibile % gas naturale (metano). gasolio per autotrasporto (diesel) 1.32 Altre sorgenti mobili e macchinari senza combustibile.691 gasolio per autotrasporto (diesel) % Trattamento e smaltimento rifiuti benzina senza piombo.2 rifiuti solidi urbani.3 senza combustibile.1.6.% Agricoltura residui agricoli % Altre sorgenti e assorbimenti senza combustibile % Totale %.691 % di influenza 4.5% Comune di Valdisotto INEMAR_ Emissioni relative all'anno 28 (versione difinitiva) Fonti emissive - macrosettore Precursori Tipo di Combustibile t/anno Combustione non industriale gasolio 4.49 legna e similari gas petrolio liquido (GPL).586 gas naturale (metano) Combustione nell'industria gas petrolio liquido (GPL).17 legna e similari 5.22 gasolio.15 olio combustibile.22 Processi produttivi senza combustibile % Estrazione e distribuzione combustibili senza combustibile. - - Uso di solventi senza combustibile % Trasporto su strada benzina senza piombo gas petrolio liquido (GPL).541 senza combustibile % gas naturale (metano).61 gasolio per autotrasporto (diesel) Altre sorgenti mobili e macchinari senza combustibile gasolio per autotrasporto (diesel) % Trattamento e smaltimento rifiuti benzina senza piombo. rifiuti solidi urbani. senza combustibile % Agricoltura residui agricoli % Altre sorgenti e assorbimenti senza combustibile % Totale % Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 11 O3 totale t/anno % di influenza % %

9 Emissioni in prov. di Sondrio nel 28 - dati finali (Fonte: INEMAR ARPA LOMBARDIA) Fonti emissive di PM1 - Provincia di Sondrio fonte: INEMAR 28 (versione definitiva) Combustione non industriale, 77.4% Produzione energia e trasformazione combustibili,.2% Altre sorgenti e assorbimenti, 3.4% Agricoltura, 1.1% Trasporto su strada, 1.8% Altre sorgenti mobili e macchinari, 3.8% Processi produttivi,.5% Combustione nell'industria, 3.% Fonti emissive di Precursori Ozono - Provincia di Sondrio fonte: INEMAR 28 (versione definitiva) Estrazione e distribuzione combustibili,.5% Processi produttivi,.5% Combustione nell'industria, 1.3% Combustione non industriale, 15.2% Uso di solventi, 7.4% Trasporto su strada, 11.1% Altre sorgenti mobili e macchinari, 5.3% Trattamento e smaltimento rifiuti,.1% Agricoltura, 7.3% Produzione energia e trasformazione combustibili,.5% Altre sorgenti e assorbimenti, 51.3% Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 12

10 Provincia di Sondrio PM1 Precursori Ozono t/anno t/anno Produzione energia e trasformazione combustibili Combustione non industriale Combustione nell'industria Processi produttivi Estrazione e distribuzione combustibili Uso di solventi Trasporto su strada Altre sorgenti mobili e macchinari Trattamento e smaltimento rifiuti.4 23 Agricoltura Altre sorgenti e assorbimenti Totale Situazione meteorologica nel periodo di misura Dal punto di vista meteorologico, il periodo di monitoraggio è stato caratterizzato sostanzialmente da stabilità atmosferica. La temperatura media del periodo, rilevata con la strumentazione posizionata presso la stazione di monitoraggio del Centro Nivometeorologico di Bormio, posizionata poco lontano dal sito di monitoraggio, è stata di 1. C, passando da un massimo di 21 C (del 22 agosto) ad un minimo di.4 C (del 24 luglio). Il giorno più soleggiato è stato il 12 agosto, in cui la massima radiazione solare ha raggiunto i 12 W/m 2, che corrisponde a una giornata con cielo terso. L umidità relativa media su tutto il periodo è stata del 66%, mentre la pressione è stata di 773 hpa. Il periodo complessivamente è stato poco piovoso, infatti le precipitazioni hanno raggiunto 219 mm di cumulata su tutto il periodo. Dall analisi delle direzioni del vento, si osserva che la direzione prevalente è SO e che ci sono fenomeni di brezza: dalle 7 alle 17 le direzioni principali sono E, NE e NO, mentre di notte SO e O. Si riportano in grafici gli andamenti relativi ai principali parametri meteorologici rilevati ad Oga. Seguono i grafici: precipitazioni (cumulata giornaliera) e pressione (media giornaliera) radiazione solare (massima giornaliera) e temperatura (media giornaliera) velocità del vento (media giornaliera) e umidità relativa (media giornaliera) rosa delle direzioni del vento Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 13

11 Andamenti dei principali parametri meteorologici 8 precipitazione pressione Pressione (hpa) /7 27/7 1/8 6/8 11/8 16/8 21/8 26/8 31/8 5/9 1/ Pioggia (mm) 1 9 velocità del vento umidità relativa Umidità relativa (%) /7 27/7 1/8 6/8 11/8 16/8 21/8 26/8 31/8 5/9 1/ Velocità del vento (m/s) Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 14

12 Temperatura ( C) 3 temperatura radiazione solare /7 27/7 1/8 6/8 11/8 16/8 21/8 26/8 31/8 5/9 1/ Radiazione solare (W/m 2 ) Calma: 3% Rosa della direzione dei venti - Oga dal 21 luglio al 14 settembre 211 N 25 O 2 NO NE E SO SE S Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 15

13 Rosa della velocità del vento- Oga dal 21 luglio al 14 settembre 211 O NO N NE E vel. media (m/s) SO SE S Frequenza (n. di casi) Distribuzioni orarie della velocità del vento - Oga dal 21 luglio al 14 settembre Tempo (ore) Classi (m/s) ND Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 16

14 25 Distribuzione di frequenza della velocità del vento-oga dal 21 luglio al 14 settembre 211 Frequenza (%) Classi di velocità (estr. sup. - m/s) Frequenza (n. di casi) Rose orarie della direzione del vento-oga dal 21 luglio al 14 settembre Tempo (ore) ND calma NO O SO S SE E NE N 24 Rose giornaliere della direzione vento - Oga dal 21 luglio al 14 settembre 211 ND calma Frequenza (n. di casi) lug 25- lug 29- lug 2- ago 6- ago 1- ago 14- ago 18- ago 22- ago Tempo (giorni) 26- ago 3- ago 3- set 7- set 11- set 15- set NO O SO S SE E NE N Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 17

15 Risultati Andamento del PM 1 nel periodo di misura La misura di PM 1 è stata effettuata con un campionatore sequenziale e successiva pesata gravimetrica; questo tipo di strumento è programmato per fornire dati giornalieri: l evoluzione giornaliera dell inquinante è ottenuta mediando i valori delle concentrazioni dalle ore. alle ore 23:55 dello stesso giorno. Durante il periodo di misura, non è mai stato superato il limite giornaliero di 5 µg/m 3 (DLgs. 155/21). 7 Andamento temporale delle concentrazioni di PM1 a Oga San Colombano 6 5 OGA limite di protezione della salute umana µg/m /7 27/7 1/8 6/8 1/8 14/8 19/8 24/8 29/8 3/9 8/9 13/9 Confronto delle misure di PM1 con i dati rilevati in altri siti Il dato di PM 1 rilevato dal gravimetrico è stato messo a confronto con quello registrato nel medesimo periodo dalla strumentazione presente nelle più vicine centraline della rete fissa della rete di monitoraggio della qualità dell aria dell Arpa. Oga San Colombano rete Tipo zona Dec. 21/752/CE Tipo stazione Decisione 21/752/CE Quota s.l.m. (metri) Periodo di misura PUB rurale Fondo /7/11 al 14/9/11 Bormio PUB urbana Fondo 1225 Stazione Fissa Sondrio Mazzini PUB urbana Traffico 37 Stazione Fissa Morbegno PUB urbana Fondo 252 Stazione Fissa Verzedo PUB rurale Fondo 97 22/7/11 al 7/8/11 Aquilone PUB rurale Fondo /7/11 al 7/8/11 Toia PUB rurale Fondo /7/11 al 7/8/11 Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 18

16 rete: PUB = pubblica Tipo zona Decisione 21/752/CE: - URBANA: centro urbano di consistenza rilevante per le emissioni atmosferiche, con più di 3-5 abitanti - SUBURBANA: periferia di una città o area urbanizzata residenziale posta fuori dall area urbana principale - RURALE: all esterno di una città, ad una distanza di almeno 3 km; un piccolo centro urbano con meno di 3-5 abitanti è da ritenersi tale tipo stazione Decisione 21/752/CE: - TRAFFICO: se la fonte principale di inquinamento è costituita dal traffico (se si trova all interno di Zone a Traffico Limitato, è indicato tra parentesi ZTL) - INDUSTRIALE: se la fonte principale di inquinamento è costituita dall'industria - FONDO: misura il livello di inquinamento determinato dall insieme delle sorgenti di emissione non localizzate nelle immediate vicinanze della stazione; può essere localizzata indifferentemente in area urbana, suburbana o rurale. Nella seguente tabella si riportano alcuni dati relativi alle caratteristiche del sito di campionamento e altri dati statistici riferiti al PM 1, relativi al periodo della campagna di misura: % rendimento media delle concentrazioni medie orarie; valore massimo giornaliero; numero giorni in cui sono stati superati i livelli di attenzione Inquinante PM 1 : 22/7/11 al 14/9/11 giorni di campionamento: 55 Oga San Colombano % Rend. Media (µg/m 3 ) Deviazione Standard (µg/m 3 ) Max Media 24 h (µg/m 3 ) Nr. giorni superamento Valore limite Bormio Sondrio Mazzini Morbegno Confronto con stazioni fisse Concetrazione media giornaliera PM1 Oga Bormio Sondrio Mazzini Morbegno µg/m /7 27/7 1/8 6/8 11/8 16/8 21/8 26/8 31/8 5/9 1/9 Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 19

17 Inoltre, durante il periodo di monitoraggio a Oga San Colombano, era in corso il monitoraggio di PM1 per il progetto Val Pola, nelle località di Verzedo, Aquilone e Tola. La seguente tabella e grafico riassumono il confronto dei dati: Inquinante PM 1 : 22/7/11 al 7/8/11 giorni di campionamento: 17 Oga San Colombano % Rend. Media (µg/m 3 ) Deviazione Standard (µg/m 3 ) Max Media 24 h (µg/m 3 ) Nr. giorni superamento Valore limite Bormio Sondrio Mazzini Morbegno Verzedo* Aquilone* Tola* Confronto con stazioni fisse e mobili Concetrazione media giornaliera PM1 Oga Bormio VERZEDO AQUILONE TOLA mazzini /7/11 23/7/11 24/7/11 25/7/11 26/7/11 27/7/11 28/7/11 29/7/11 3/7/11 31/7/11 1/8/11 2/8/11 3/8/11 4/8/11 5/8/11 6/8/11 7/8/11 µg/m3 I grafici e le tabelle mostrano come le concentrazioni misurate sull alpeggio di Oga San Colombano siano confrontabili, in valore ed in andamento, con quelle di Bormio, Tola, Aquilone e Verzedo, ma risultano leggermente più basse di quelle misurate a Sondrio Mazzini e a Morbegno. Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 2

18 PM1 e meteo V max Pioggia T medie Pm C _ mm lug 24-lug 26-lug 28-lug 3-lug 1-ago 3-ago 5-ago 7-ago 9-ago 11-ago 13-ago 15-ago 17-ago 19-ago 21-ago 23-ago 25-ago 27-ago 29-ago 31-ago 2-set 4-set 6-set 8-set 1-set 12-set 14-set µg/m 3 - m/s Valutando l influenza della situazione meteo, emerge che si ha una diminuzione delle concentrazioni in corrispondenza di piogge abbondanti. Nella seguente figura si riportano le concentrazioni medie degli elementi misurati durante la campagna di monitoraggio. Sono stati omessi gli elementi con concentrazione al di sotto del limite di rilevabilità. L unico elemento normato è il nichel, con un limite annuale delle concentrazioni pari a.2 µg/m 3 (D.Lgs 155/21), che nel periodo di misura in esame ha una concentrazione di.1 µg/m 3. conc. (µg/m3 ) 1,,5,25,125,63,31,16,8,4,2,1, Concentrazioni medie degli elementi 22 luglio-14 settembre 211 Al Si S Cl K Ca Ti Cr Mn Fe Ni Cu Zn Sr Ba Elementi N.B. La scala è logaritmica per maggiore chiarezza grafica Per valutare l origine antropica o naturale (terrigena) di alcuni elementi, si è utilizzato il Fattore di Arricchimento (FA) che esprime quanto un elemento risulta arricchito rispetto alla sua naturale concentrazione nel terreno. Il FA è stato calcolato usando come riferimento il Si (avente come unica sorgente il terreno), utilizzando il profilo di un suolo di un bosco e tenendo conto del contributo del Na e del Mg con un fattore moltiplicativo pari a Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 21

19 Al Si S Cl K Ca Ti Mn Fe Ni Cu Zn Ba FA Il fattore di arricchimento medio FA maggiore di 1.5 indica probabili sorgenti antropiche. Si evidenzia che: alluminio, calcio, titanio e ferro risultano essere di origine terrigena. zolfo, cloro, rame, zinco e bario sono di origine anche antropogenica potassio, manganese e nichel potrebbero avere sia natura terrigena che antropogenica Inoltre, per verificare l esistenza di un comportamento comune tra i vari elementi, è stata applicata l analisi a Cluster con indice di similarità il coefficiente di Pearson Dendogramma concetrazioni elementi PM1 R (Pearson) TERRIGENI.95 1 Mg Al Mn Sr Si nk* Ter Ti Fe K Ca PM1 S nter Ni K* Cl Cr Zn Ba Cu dove K* e nk* rispettivamente la componente non terrigena e terrigena del potassio nter e Ter rispettivamente la componente non terrigena e terrigena del PM1 Si osserva che Mn correla con gli elementi terrigeni, pertanto si suppone sia tale. K totale correla con gli altri terrigeni. K * è correlato, anche se debolmente, alla parte non terrigena del PM1 e allo zolfo. Questo emerge anche dai confronti dei trend: Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 22

20 µg/m Trend componenti non terrigene di PM1 e potassio 22/7 27/7 1/8 6/8 11/8 16/8 21/8 26/8 31/8 5/9 1/9 PM1 non terrigeno K* µg/m3 µg/m Trend la componente non terrigena del potassio e lo zolfo. 22/7 27/7 1/8 6/8 11/8 16/8 21/8 26/8 31/8 5/9 1/9 S K* µg/m3 S correla bene con la parte non terrigena del PM1 (R=.8): µg/m Trend componente non terrigena PM1 e zolfo 22/7 27/7 1/8 6/8 11/8 16/8 21/8 26/8 31/8 5/9 1/ µg/m3 PM1 non terrrigeno S Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 23

21 Per quanto riguarda la componente terrigena, si è osservato un aumento di questa parte del PM1, nei giorni 2-25 agosto a Oga, in concomitanza di un innalzamento delle concentrazioni di PM1 in tutte le stazioni di monitoraggio della qualità dell aria ARPA sull arco alpino (Varese, Moggio, Darfo, Sondrio, Bormio e Oga). Ciò è stato rilevato anche dalle analisi effettuate presso un altra stazione della rete di qualità dell aria in provincia di Sondrio (Sondrio Paribelli), come mostra la seguente figura: µg/m Confronto dei trend delle componenti terrigene Paribelli Oga 23/7/11 3/7/11 6/8/11 13/8/11 2/8/11 27/8/11 3/9/11 1/9/11 Conoscendo la componente terrigena del PM1, ipotizzando che tutto lo zolfo sia solfato d ammonio, e tenendo presente la massa delle molecole degli ossidi degli elementi che si trovano nel particolato, si riesce a stimare la parte unknown del PM1, che chiuderebbe il bilancio di massa, che dovrebbe essere essenzialmente OC/EC e nitrato d ammonio. unknown = PM1 (PM1 TERRIGENO + KOH + (NH 4 ) 2 SO 4 ) 35 µg/m unknown componente del PM1 nota PM /7 27/7 1/8 6/8 11/8 16/8 21/8 26/8 31/8 5/9 1/9 Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 24

22 Andamento del O 3 nel periodo di misura Il periodo critico per l ozono è la stagione estiva, in quanto la radiazione solare e l alta temperatura favoriscono la formazione di questo inquinante primario che viene prodotto attraverso reazioni fotochimiche che coinvolgono gli ossidi di azoto (NO X ) e i composti organici volatili (COV). Generalmente le concentrazioni dell ozono sono più elevate nelle aree rurali rispetto a quelle urbanizzate, valori maggiori si registrano sottovento alle grandi città, anche a decine di Km di distanza. Le concentrazioni di ozono misurate sull alpeggio di Oga San Colombano non superano mai la soglia di informazione pari a 18 µg/m 3 (D. Lgs 155/21). 16 Ozono: andamento delle concentrazioni medie Oga S. Colombano orarie - 21 lug 14 set O3 (µg/m 3 ) lug 31-lug 1-ago 2-ago 3-ago 9-s et Tempo (ore) 16 Oga S. Colombano - 21 lug 14 set 211 Ozono: andamento delle concentrazioni medie g iornaliere O3 (µg/m 3 ) media min max 21-lug 31-lug 1-ago 2-ago 3-ago 9-s et Tempo (giorni) Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 25

23 Confronto delle misure di O 3 con i dati rilevati in altri siti Il dato di O 3 rilevato a Oga è stato messo a confronto con quello registrato nel medesimo periodo dalla strumentazione presente nelle più vicine centraline della rete fissa della rete di monitoraggio della qualità dell aria dell Arpa. Oga San Colombano rete Tipo zona Dec. 21/752/CE Tipo stazione Decisione 21/752/CE Quota s.l.m. (metri) Periodo di misura PUB Rurale Fondo /7/11 al 14/9/11 Bormio PUB Urbana Fondo 1225 Stazione Fissa Sondrio Paribelli PUB Urbana Fondo 37 Stazione Fissa La tabella sottostante riassume i dati di confronto: Oga San Colombano % Rend. Media (µg/m 3 ) Deviazione Standard (µg/m 3 ) Max Media 24 h (µg/m 3 ) Nr. giorni superamento Soglia di informazione Bormio Sondrio Paribelli Viene riportato in seguito il numero di superi del limite di protezione della salute umana, gli indicatori AOT4 e SOMO35 (sum of means over 35) per l ozono. Quest ultimo, la cui valutazione non costituisce un obbligo di legge, è stato applicato dal programma CAFE per il calcolo degli effetti sanitari attribuibili all ozono. SOMO35 è la somma, calcolata per tutti i giorni dell anno, delle eccedenze, al di sopra del valore di cut-off di 35 ppb, del massimo giornaliero delle medie su 8 ore. I dati di AOT4 sono dei valori stimati attraverso la normalizzazione rispetto al numero di dati effettivamente misurati. Oga San Colombano media 8h >12 µg/m 3 (max 25 gg/anno) SOMO35 (µg/m 3 giorno) AOT4 normalizzato sul rendimento (mg/m 3 h) Bormio 31 1 Sondrio Paribelli In tutti e tre i siti, i limiti non sono superati. Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 26

24 La figura seguente, evidenzia come il giorno tipo relativo alle concentrazioni di O 3 di Oga San Colombano risulti essere diverso da quello delle stazioni di confronto: il caratteristico andamento a campana, che si osserva per Bormio e Sondrio Paribelli, è sostituito a Oga da un trend quasi piatto, tipico dei siti di montagna. 12 Giorno Tipo 1 8 µg/m ore del giorno oga bormio sondrio paribelli Le figure successive mostrano il confronto orario tra le concentrazioni di Oga e quelle di Bormio e Sondrio Paribelli. In tutto il periodo di misura le concentrazioni di O 3 rilevate ad Oga sono state superiori a quelle degli altri siti, come mostra la media sul periodo (rispettivamente 89 µg/m 3, 47 µg/m 3, 53 µg/m 3 ). D altra parte con l avvento di un periodo di stabilità atmosferica, dal 14 al 24 agosto, ed un aumento della temperatura sia in quota che a fondovalle (media oraria massima della temperatura ad Oga: 21 C, a Bormio: 31 C, a Sondrio Paribelli: 34 C), le concentrazioni misurate a Sondrio Paribelli sono risultate superiori a quelle di Oga Confronto concentrazioni Ozono Oga San Colombano luglio 211 Sondrio Paribelli Oga Bormio µg/m lug 23-lug 25-lug 27-lug 29-lug 31-lug Tempo (ore) Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 27

25 18 16 Confronto concentrazioni Ozono Oga San Colombano 1-15 agosto 211 S ondrio P aribelli Oga B ormio µg/m ago 3-ago 5-ago 7-ago 9-ago 11-ago 13-ago 15-ago Tempo (ore) Confronto concentrazioni Ozono Oga San Colombano agosto 211 S ondrio P aribelli Oga B ormio µg/m ago 18-ago 2-ago 22-ago 24-ago 26-ago 28-ago 3-ago 1-s et Tempo (ore) Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 28

26 18 16 Confronto concentrazioni Ozono Oga San Colombano 1-14 settembre 211 S ondrio P aribelli Oga B ormio µg/m s et 3-s et 5-s et 7-s et 9-s et 11-s et 13-s et Tempo (ore) La seguente rosa d inquinamento non evidenzia un trasporto di O 3 da una specifica direzione del vento. Le concentrazioni rilevate sembrerebbero più dipendenti da condizioni locali o comunque le condizioni dell atmosfera che influenzano la formazione e il trasporto dell ozono risultano essere diversi a Oga San Colombano rispetto al fondovalle. Rosa d'inquinamento O 3 dal 21 luglio al 14 settembre 211 concentrazioni per stazione N 12 NO NE oga bormio O E sondrio paribelli SO SE S Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 29

27 Conclusioni Dalla campagna di monitoraggio di PM1 presso l alpeggio di Oga San Colombano, a 225 m, si osservano concentrazioni molto basse, confrontabili con quelle rilevate a fondovalle a Bormio e nelle tre località del monitoraggio della Valpola (Tola, Aquilone e Verzedo), mentre risultano essere inferiori a quelle misurate a Sondrio Paribelli e Morbegno. Con l analisi in XRF, si sono determinate le concentrazioni degli elementi. Si osservano delle correlazioni tra le componenti non terrigene del PM1, del potassio e lo zolfo. Questo potrebbe indicare la presenza di una componente di biomassa o secondaria, che non è stata oggetto di indagine in questa campagna di monitoraggio. In particolare si possono individuare tre tipi di episodi: Prevalenza della componente terrigena nel PM1 (dal 2 al 25 agosto) Aumento dello zolfo, ma non della parte non-terrigena del potassio, che lascia ipotizzare la formazione di particolato secondario (3 agosto, 31 agosto e 11 settembre) Aumento della parte non-terrigena del potassio, ma non dello zolfo, che lascia ipotizzare la presenza di combustione da biomassa locale (dal 3 al 4 settembre) Le concentrazioni di ozono rilevate sull alpeggio di Oga sono generalmente superiori a quelle delle centraline fisse in provincia di Sondrio. Il giorno tipo dell ozono, non mostra il tipico andamento a campana che misuriamo a fondovalle, ma un trend quasi piatto, tipico dei siti di montagna. Non si ha evidenza di un trasporto di O 3 da una specifica direzione del vento. Le concentrazioni rilevate sembrerebbero più dipendenti da condizioni locali o comunque le condizioni dell atmosfera che influenzano la formazione e il trasporto dell ozono risultano essere diversi a Oga San Colombano rispetto al fondovalle. Ringraziamenti Si ringrazia il personale del Centro Nivometeorologico di ARPA Lombardia per la preziosa collaborazione apportata durante la campagna di monitoraggio. Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 3

28 Allegato 1 Dati INQUINANTE : PM 1 UNITA DI MISURA : µg/m 3 VALORI DELLE CONCENTRAZIONI MEDIE GIORNALIERE Data Concentrazioni PM1 Oga San colombano [µg/m 3 ] 22/7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/211 12/8/211 13/8/211 14/8/211 15/8/211 16/8/211 17/8/211 18/8/211 19/8/211 2/8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /8/ /9/ /9/ /9/ /9/ /9/ /9/ /9/ /9/ /9/ /9/ /9/ /9/ /9/ /9/211 8 Campagna di misura di Ozono e PM 1 Oga San Colombano 31

29 INQUINANTE : O 3 UNITA DI MISURA : µg/m 3 VALORI DELLE CONCENTRAZIONI MEDIE ORARIE luglio agosto settembre