unità operative UNIPG L. Barcherini, S. Ortu (borsisti) tesi di Laurea Ragni, G. Sapora, M. Terzi

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1 1 david cappelletti DipartimentodiIngegneria Civileed ed Ambientale Università di Perugia

2 unità operative 2 UNIPG L. Barcherini, S. Ortu (borsisti) D. Cappelletti, F. Marmottini, B. Moroni, F. Scardazza (D.I.C.A.) ICA) tesi di Laurea A. Francia, M. Frasconi, V. Gagliardini, G. Gifuni,A.Mazzitelli, C. Ragni, G. Sapora, M. Terzi ARPA M. Angelucci, C. Austeri, G. Bellocchio, E, Bubu, G. Caiello, M. Castellani, M. Galletti, R. Guerrini, L. Mascelloni, M. Pompei, M. Vecchiocattivi

3 motivazioni i i 3 perchè si affianca uno studio sperimentale alla attività istituzionale di ARPA? strumentazione avanzata dedicata analisi chimica estensiva valutazione statistica dei risultati previsto nei piani di risanamento ambientale efficienza della rete di monitoraggio situazione attuale rispetto al futuro (normativa)

4 problema scientifico 4 ultrafini PM10 PM2.5 numero solfati,nitrati, ammonio carbonio organico (IPA,...) carbonio elementare metalli pesanti grossolane vapori metallici carbonio organico acido solforico, fini materiale crostale polline sale marino massa diametro, μm

5 marker chimici e sorgenti 5 Metalli (crostali, pesanti) Industria, Traffico, Suolo Ioni inorganici (PM secondario) Agricoltura Zootecnia Industria Riscaldamento Traffico 2-5% NH % crost. pesanti 0.5-1% nitrati 5-10% 30-60% C (OC,EC) solfati 5-15% (IPA< 0.1 %) Carbonio (elementare. organico) Industria Traffico Biomasse Attività biogenica

6 trasporto e dispersione 6 P. Lenschow et al, Atm.Env. (2001)

7 il progetto fase fase fase 3 CITTA DI CASTELLO sito urbano FONTIVEGGE (PGF) sito urbano MONTI MARTANI (MAR) sito di fondo regionale 1050 m s.l.m. ORVIETO sito urbano VERGA (TRV) sito urbano ARPA (TR) sito urbano GUBBIO (GUB) sito industriale CORTONESE (PGC) sito di fondo urbano FOLIGNO sito urbano SPOLETO (SPO) sito industriale ZONA FIORI (TRF) sito di fondo urbano NARNI SCALO (NAR) sito industriale

8 prassi 8 campionamento rete ARPA (LVS PM 10, PM 2.5 ) concentrazione di numero di particelle (OPC) campionamenti dedicati SEM (PC, PM 2.5 ) campionatori multistadio (HVS) caratterizzazione ed analisi Lab ARPA Lab UNIPG IPA (GCMS) inorganici (CI), metalli (ICP-AES), morfolgia e singola particella (SEM-EDX) EDX)

9 analisi statistica multivariata 9 Frazione grossolana, metalli crostali: traffico veicolare (risollevamento risollevamento) Frazione fine Pb, V, IPA: traffico veicolare (emissione diretta)

10 microscopia elettronica (SEM) 10 dati geochimici sulla singola paricella

11 Martani 11

12 trasporto da Sud e da Est 12 PM 10 PM PM 10 Est Europe (6 d) 10 Saharan (12 d) mean 15.6 μg m -3 average 46.3 μg m -3 mean 26.3 μg m -3 STD 9.4 μg m - 3 STD 14.3 μg m - 3 STD 5.0 μg m - 3 PM 10 /PM 25 0,73 PM PM 2.5 /PM 10 0,80 (STD 0,06) 2.5 /PM 10 0,495 3 Feb may May 25 August Jul September

13 stima intrusioni Sahariane 13 n. g.sahara 12 monti Martani ΔPM 10 = 24 ± 13 µg/m 3 media Umbria (suolo) ΔPM 10 = 20 ± 16 µg/m 3 Roma 2001 (Gobbi et al. 2007) ΔPM 10 = µg/m 3 South. Spain (Rodriguez et al.2001) ΔPM = µg/m media annua ΔPM ~1µg/m 10 3 Roma (~100 Shr days) ΔPM 10 ~ 3-5 µg/m 3

14 risultati: PM (gravimetria) PM confronto HVS 20 0 TRV TRLG NAR MAR SPO GUB PGC PGF FOL distribuzione del PM (rete ARPA, 2009) distribuzione del PM (rete ARPA, 2009) elevata dispersione per i siti più antropizzati

15 PM2.1 PM2.5 vs PM10 LEGENDA: 1 I 15 Fon 2 ICor 3 I Gub 4 I Ver Terni inverno 5 I Fio 6 I Nar 4 7 I Sop 39 8 I Mar 9 I Bru 5 10 P Fon 1 13 PVer 14 P Fio P Nar Fontivegge 16 P Spo 17 E Fon E Ver E Fio 9 22 E Nar E Spo 35 slope= EMar 25 A Fon R-sqr= A Cor A Gub A Ver Gubbio PM 25 /PM ~ A Fio AN Nar A Spo 32 A Gub col 33 A Gub bar 34 I Fon '10 35 I Fol 0 36 P Fol E Fol 38 E Orv 39 I Ver' P Cor E Cor P Gub EG Gub PM10

16 contesto europeo 16 sevettijarvi(fin) PM2.5 [µg/m mc] Verga Fiori inverno Y=0,85x Fontivegge inverno Y=0,57x skreadalen(n) birkenes(n) chaumont(ch waasmunster(b) zuerich(ch) Basel (CH) gent(b) bologna (I) barcelona(e) bern(ch) Fontivegge Cortonese Verga fiori PM10 [µg/mc] Van Dingenen et al., Atm. Env. 28 (2004) 2561

17 la frazione (più) fine: PM Estate Inverno PM1 (μg/m 3 ) Milano Genova Firenze Cortonese Fiorii R.Vecchi et al., Atm.Env 42 (2008) 2240.

18 PM secondario (SO + 4=,NO 3-,NH 4+,..) 18 INVERNO PRIMAVERA ESTATE AUTUNNO 10 μg/m3 costante nello spazio e nel tempo valori medi in linea con la Toscana (~10 μg/m3) contributi singoli molto variabili (e diversi dalla Toscana) Agricoltura Zootecnia Industria Riscaldamento Traffico

19 potassio: combustione biomasse 19 Variabilità spaziale e temporale: fonti locali e contributi solo invernali

20 ferro e calcio: industria e traffico 20

21 cromo e piombo: industria e traffico 21

22 TR e PG 22 Pb, V e IPA Zn, Cr, Cu, Ni frazione <0.4 micron (ovunque) frazione micron (TR)

23 Narni. Gubbio, Spoleto 23 Pb, V e IPA Zn, Cr, Cu, Ni frazione <0.4 micron (ovunque) frazione micron (Narni)

24 IPA: combustioni 24 inceneritori/industria traffico

25 Fase 3 25 Foligno, Orvieto, Città di Castello (Terni, Perugia) levoglucosano, black carbon (BC), diossine inverno 2010 TERNI BC~15% del PM 10 MARTANI BC~2% del PM 10 stima BC(traffico) su PM25 ~ 10 μg/m3 levoglucosano (LEV) + potassio (K) LEV inv = 340 ng m -3 K inv = 75 ng m -3 LEV inv/pri ~ 15 K inv/pri ~ 3 LEV/K + ~ 5 (lett. 5-20) PM2.5/LEV ~ (lett) stima biomasse su PM25 ~ 3-8 μg/m3

26 26 sviluppi futuri rete monitoraggio (zonizzazione, criticità, PM siti di fondo (trasporto, dust, ozono, ) PM 2.5 ) modellistica (caratterizzazione sorgenti, previsioni, )