Variazioni stagionali della distribuzione dimensionale di elementi e ioni in Pianura Padana
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- Fulvio Ottaviano Boni
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1 Variazioni stagionali della distribuzione dimensionale di elementi e ioni in Pianura Padana S. Canepari, M.L. Astolfi, D. Frasca, M. Marcoccia, E. Rantica, C. Perrino C.N.R. - ISTITUTO sull INQUINAMENTO ATMOSFERICO
2 AREA DI STUDIO E PERIODO DI MONITORAGGIO Due campagne intensive di un mese ogni anno (gennaio-febbraio e giugno-luglio): SITO C: dal 2008 al 2014 SITO A: dal 2011 al 2014 SITO B: dal 2011 al 2012 Ciascuna campagna e ciascun sito: PM 10 e PM 2.5 su base giornaliera Impattore a 10 stadi su base quindicinale Oltre 2000 campioni analizzati (. buona rappresentatività temporale..)
3 METODICA ANALITICA Estrazione in soluzione tampone Filtrazione residuo Digestione acida a microonde soluzione IC anioni analisi IC cationi analisi ICP-OES ICP-MS analisi NO 3-, SO 4=, Cl - Na +, Ca ++, Mg ++, NH 4 + As, Cd, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, S, Sb, Ti, V, Zn Estratto Relazioni con biodisponibilità e mobilità Aumento della selettività degli elementi come traccianti di sorgente Filtrazione ICP-OES ICP-MS analisi As, Cd, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, S Sb, Ti, V, Zn Residuo mineralizzato S. Canepari et. al; Talanta, 69 (2006) 581 e 588 S. Canepari et al; Atmos. Environ, 43 (2009) 4766 S. Canepari et al; Talanta, 82 (2010) 834
4 FRAZIONAMENTO CHIMICO E DIMENSIONALE Valori medi estate/inverno; anni 2011 e 2012 (4 campagne): Distribuzione chimica e dimensionale caratteristica di ciascun elemento Differenze tra i siti trascurabili S. Canepari et al., Environ. Sci. Poll. Res. 21 (2014)
5 VARIAZIONI STAGIONALI - PM 140 PM 10 SITE A Variazioni stagionali molto rilevanti µg Nm SITE B SITE C Variazione delle condizioni meteoclimatiche (stabilità atmosferica, temperatura, umidità) Presenza di sorgenti stagionali (riscaldamento domestico) 20 0 OCTOBER SEPTEMBER 2012 PM SITE A 120 SITE B Grande omogeneità spaziale ( buona rappresentatività delle misure..) µg Nm SITE C C. Perrino et al., Environ. Sci. Poll. Res. 21 (2014) OCTOBER SEPTEMBER 2012
6 VARIAZIONI STAGIONALI - ELEMENTI Sorgenti stagionali o variazione delle condizioni meteoclimatiche? Cd: aumento invernale Piccole variazioni della distribuzione dimensionale e di solubilità (As e Tl) Li: Variazioni complesse Aumento invernale frazione solubile (fine) Aumento estivo frazione residua (coarse; Cu, Mn, Se, Sb, Co, Fe, Rb) Pb: aumento invernale notevole aumento invernale della frazione fine insolubile (Sn e Ni)
7 DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE - PM INVERNO 2012 Elevata omogeneità spaziale (. distribuzioni dimensionali caratteristiche di un area piuttosto vasta.) Differente distribuzione nelle stagioni estiva ed invernale CONCENTRAZIONE (µg/m 3 ) STAZIONE A STAZIONE B STAZIONE C MASSA PM < >18 DIMENSIONE PARTICELLE (µm) ESTATE 2012
8 DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE Elementi Selettività frazionamento chimico Elevata omogeneità spaziale dei traccianti di sorgente
9 DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE Sali inorganici secondari Valutato le distribuzioni dimensionali medie Dati normalizzati rispetto alla quantità totale (somma degli stadi) relativa alla stagione di maggiore concentrazione Eventi di trasporto? Ammonio: Associato prevalentemente al nitrato in inverno e al solfato in estate Nitrato: Volatilità NH 4 NO 3 nei mesi estivi Formazione di NaNO 3 in estate Solfato: Formazione per via fotochimica nei mesi estivi
10 DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE Aerosol marino Cloruro: Inverno bimodale: frazione grossolana come Mg 2+ e Na + ; frazione fine secondaria Estate volatilizzazione di NH 4 Cl e deplezione nell aerosol marino ad opera di HNO 3 Sodio e magnesio: Variazioni stagionali minime
11 DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE Elementi
12 DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE Combustione biomassa
13 DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE Road dust Differenze stagionali delle concentrazioni molto limitate Cu, Fe e (Sb) - frazione residua: contributo dell abrasione dei freni al road dust S. Canepari et al., Atmos. Environ. 42 (2008) 8161 In inverno: spostamento verso dimensioni inferiori (invecchiamento?)
14 DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE Contributi industriali (locali?) Se e Tl Se e Tl non sembrano influenzati dalla combustione delle biomasse Differenze stagionali di concentrazione totale limitate Spostamento verso classi dimensionali maggiori in inverno (invecchiamento?)
15 DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE Contributi industriali (di fondo?) Fe, Zn, Ti Fe, Ti e Zn nella frazione estratta si trovano nelle polveri fine (processi combustivi) Differenze stagionali di concentrazione rilevanti Notevole accrescimento dimensionale in inverno (invecchiamento prolungato?)
16 CONCLUSIONI La combustione di biomasse fornisce un contributo decisamente significativo alla maggior parte delle concentrazioni elementari (compresi elementi che vengono considerati come traccianti del contributo primario da sorgenti industriali) La sensibilità dei diversi contributi di sorgente al PM rispetto alla variazione stagionale delle condizioni climatiche è molto variabile I contributi al PM da sorgenti primarie sembrano risentire in modo abbastanza limitato della stabilità atmosferica L analisi dimensionale può aiutare a discriminare i contributi industriali locali e di fondo?
17 Grazie per l attenzione
18 RINGRAZIAMENTI Maria Catrambone Stefano Dalla Torre Tiziana Sargolini Francesca Marcovecchio Carmela Farao Moreno Maretto Mariano Puente Garcia.
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