Monitoraggio dell area circostante l impianto di termovalorizzazione rifiuti FEA di Granarolo Emilia Via del Frullo

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1 Sezione provinciale di Bologna Provincia di Bologna Comune di Granarolo Comune di Castenaso ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITÁ DI BOLOGNA Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali Monitoraggio dell area circostante l impianto di termovalorizzazione rifiuti FEA di Granarolo Emilia Via del Frullo Parte 1 Report relativo a : Qualità dell aria: parametri chimico-fisici Emissioni in atmosfera Sistema Acqua Suolo - Pianta Bologna Dicembre 200

2 Hanno collaborato alla stesura del presente rapporto, che cosituisce la parte I della relazione conclusiva del programma di monitoraggio ambientale: 1. Qualità dell aria: parametri chimico-fisici Arpa Emilia-Romagna Sezione Provinciale di Bologna: Eccellenza Ecosistemi Urbani e Industriali: Vanes Poluzzi, Maurizio Busetto, Isabella Ricciardelli, Claudio Maccone, Linda Passoni Area Analitica Ambiente: Daniela Lucchini, Ermanno Errani, Marina Ridolfi, Silvano Ruiba, Sara Tamburini, Pier Paolo Franceschi Sezione Provinciale di Ravenna: Eccellenza Microinquinanti Organici Ivan Scaroni, Castellari Gabriele 2. Emissioni in atmosfera Gruppo CSA (Istituto di Ricerca) di Rimini. FEA Frullo Energia Ambiente 3. Sistema Acqua, Suolo, Pianta Università di Bologna: Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali (Centro sperimentale per lo studio e l analisi del suolo) Gilmo Vianello, Nicola Gaspari, Carlo Gessa, Massimo Gherardi, Samantha Lorito, Stefano Piana, Linda Pieri, Paola Rossi, Andrea Simoni, Francesca Ventura, Francesca Veronesi, Livia Vittori Antisari, Nicoletta Zamboni. 1

3 INDICE 1 Introduzione Obiettivi dello studio Descrizione del nuovo impianto di termovalorizzazione Autorizzazione all esercizio del nuovo impianto di termovalorizzazione Tempi e modalità del monitoraggio ai sensi del protocollo d intesa 7 2 Risultati Qualità dell aria Risultati della campagna estiva (12-26 luglio) Aerosol: PTS, PM10, PM Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) Metalli Biossido di Azoto (NO 2 ) ed Acido Cloridrico (HCl) Meteorologia Risultati della campagna autunnale (28 ottobre-13 novembre) Aerosol: PTS, PM10, PM Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) Metalli Biossido di Azoto (NO2) e Acido Cloridrico (HCl) Meteorologia Risultati della campagna invernale (28 gennaio-12 febbraio 2006) di monitoraggio della qualità dell aria Aerosol: PTS, PM10, PM Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) Metalli Biossido di Azoto (NO 2 ) e Acido Cloridrico (HCl) Diossine e Furani Meteorologia Rapporti delle specie molecolari sul totale di IPA (Campagne autunnale ed invernale) Valutazioni conclusive 50 3 Risultati emissioni in atmosfera Sistema di rilevazione in continuo Campionamento e analisi alle emissioni convogliate 52 4 Confronto qualità dell aria emissioni in atmosfera 57 5 Risultati Sistema Acqua, Suolo, Pianta Ruolo dei metalli pesanti nella qualità dell ambiente e nella salute umana 61 2

4 5.2 Riferimenti Normativi Strumentazione e metodologia Strumentazione Calibrazione e ripetibilità Metodologia Monitoraggio di inquinanti inorganici nelle acque meteoriche, di lavaggio fogliare e di falda superficiale Localizzazione e campionamento Materiali e metodi Risultati Monitoraggio di inquinanti inorganici presenti nei vegetali Localizzazione e campionamento Materiali e metodi Risultati Monitoraggio di inquinanti inorganici ed organici presenti nei suoli Localizzazione e campionamento Materiali e metodi Risultati Considerazioni finali Le matrici di frequenza e cumulativa Valutazione del grado di sensibilità dei siti 107 Allegato 1 Qualità dell aria: Campagna Estiva 110 Allegato 2 Qualità dell aria: Campagna Autunnale 126 Allegato 3 Qualità dell aria:campagna Invernale 142 Allegato 4 Emissioni in atmosfera (analisi periodiche): Campagna Estiva 160 Allegato 5 Emissioni in atmosfera (analisi periodiche):campagna Autunnale 180 Allegato 6 Emissioni in atmosfera (analisi periodiche):campagna Invernale 200 Allegato 7 Supplemento agli allegati 4, 5 e Allegato 8 Emissioni in atmosfera (analisi in continuo): Campagna Estiva 261 Allegato 9 Emissioni in atmosfera (analisi in continuo): Campagna Autunnale 263 Allegato 10 Emissioni in atmosfera (analisi in continuo): Campagna Invernale 265 Allegato 11 Sistema acqua suolo pianta 267 3

5 1 Introduzione 1.1 Obiettivi dello studio Lo studio, oggetto del presente rapporto, relativo all impatto ambientale del sito impiantistico del Frullo a Granarolo Emilia, è stato definito nell ambito del Secondo protocollo d intesa tra la Provincia di Bologna, i Comuni di Castenaso e Granarolo dell Emilia, Arpa di Bologna, AUSL di Bologna, Università di Bologna e FEA S.r.L., ai fini di effettuare il monitoraggio ambientale dell area circostante l impianto di termovalorizzazione dei rifiuti di via del Frullo a Granarolo Emilia. Le attività e gli obiettivi previsti dal protocollo d intesa di cui sopra sono i seguenti: 1. Garantire il controllo dello stato delle matrici ambientali dell area circostante l impianto di termovalorizzazione di rifiuti posto in via del Frullo in Comune di Granarolo dell Emilia; 2. Monitorare, al contempo, lo stato di salute della popolazione residente nei Comuni di Castenaso e Granarolo dell Emilia con particolare riferimento alle patologie correlabili a fattori di inquinamento atmosferico. A tal fine si è proseguito il percorso avviato con il programma di monitoraggio attuato nel 2000, relativamente a tutte le matrici ambientali interessate (aria, acqua, suolo) nonché agli studi epidemiologici già effettuati. Il presente studio ha inoltre come finalità l approfondimento delle conoscenze delle matrici ambientali interessate ed essere così propedeutico alla successiva definizione di un piano di monitoraggio permanente dell area di influenza dell inceneritore, che dovrà essere predisposto a cura del proponente e da redigersi in attuazione delle prescrizioni autorizzatorie secondo l approccio della tutela e prevenzione integrata dell inquinamento. Oggetti dello studio sono quindi le indagini relative alla comprensione dello stato delle seguenti matrici ambientali: qualità dell aria ambiente, emissioni in atmosfera dell impianto di termovalorizzazione, sistema acqua, suolo, pianta. Lo studio verrà poi completato con una caratterizzazione tossicologica della qualità dell aria, con un indagine sulla valutazione e stima del rischio cancerogeno ed un analisi di tipo epidemiologico sulla popolazione dell area considerata. I risultati di queste ricerche verranno inserite nel rapporto parte 2. Il programma di monitoraggio ha interessato l area circostante il termovalorizzatore ed ha garantito, così come richiesto dal Protocollo d intesa: - n. 2 siti di indagine riconducibili alla massima influenza dell impianto di termovalorizzazione e n. 1 sito di minima influenza di tutte le sorgenti inquinanti 4

6 presenti nell area, localizzati utilizzando i risultati ottenuti dalla prima campagna di monitoraggio ambientale; - n. 2 siti di indagine nei Comuni di Castenaso (Villanova di Castenaso) e Granarolo dell Emilia (Quarto Inferiore) Il sistema acqua, suolo, pianta è stato ulteriormente indagato in altri siti per la cui localizzazione si rimanda alla figura 2. La realizzazione del programma di monitoraggio è stata ripartita come segue fra le parti interessate: Arpa, Sezione Provinciale di Bologna, si è occupata della progettazione, realizzazione e fase analitica dell indagine sulla qualità dell aria, della caratterizzazione tossicologica, nonché del coordinamento tecnico del programma di monitoraggio. Compito di Arpa è inoltre predisporre la sintesi conclusiva del programma di monitoraggio ambientale, in collaborazione con gli altri soggetti del presente elenco; AUSL di Bologna, si è occupata dell indagine epidemiologica descrittiva sullo stato di salute della popolazione dei Comuni di Castenaso e di Granarolo Emilia; Università di Bologna, Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali (Centro sperimentale per lo studio e l analisi del suolo), si è occupata del monitoraggio della qualità del sistema acqua suolo-pianta; Università di Bologna, Dipartimento di Patologia sperimentale, facoltà di Medicina e Chirurgia, per la valutazione e la stima del rischio cancerogeno. CSA, Istituto di ricerca di Rimini, ha svolto le attività di campionamento e di analisi delle emissioni, nonché il prelievo dei campioni effettuati per le qualità dell aria. La Provincia di Bologna e i Comuni di Granarolo dell Emilia e Castenaso hanno collaborato alla ricerca fornendo i dati di interesse in loro possesso e supporto alla logistica delle attività di monitoraggio. Il presente rapporto costituisce la parte 1 della sintesi conclusiva dello studio e contiene i risultati relativi a : - Qualità dell aria: parametri chimico- fisici - Emissioni in atmosfera - Sistema acqua- suolo- pianta. 1.2 Descrizione del nuovo impianto di termovalorizzazione Il termovalorizzatore del Frullo è un impianto per lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani della città di Bologna e dei Comuni limitrofi, finalizzato alla produzione di energia elettrica. Il nuovo impianto di termovalorizzazione è attivo dal mese di Novembre 2004 ed è stato affiancato, per alcuni mesi, dall impianto vecchio : il funzionamento contemporaneo dei due impianti ha permesso di completare la fase di messa a punto e di sperimentazione del nuovo impianto. Da aprile 2005 è in funzione solamente l impianto nuovo. L impianto è costituito da due linee parallele indipendenti e complessivamente è in grado di trattare a regime nominale tonnellate al giorno di rifiuti solidi 5

7 urbani in funzione della variabilità del potere calorifico, mentre la massima produzione d energia elettrica è di 22 MWh/h ed il calore massimo disponibile per il teleriscaldamento è di 24 Gcal/h (27,9 MWh). In impianto confluiscono gli automezzi di raccolta (i "camion del rusco") che dopo aver svuotato i circa cassonetti nel territorio provinciale, vanno a rovesciare il loro carico nella fossa rifiuti di capacità di 5400 mc. Da qui i rifiuti passano nella camera di combustione dove si incendiano per autocombustione per effetto dell alto potere calorifico e dell alta temperatura presente: non è quindi necessario l apporto di combustibili di origine fossile. I gas che si sprigionano sono inviati nella camera di post-combustione dove viene completata la reazione di ossidazione attraverso l immissione dei fumi di ricircolo e dell aria secondaria. Il calore sviluppato dalla combustione del rifiuto alimenta un impianto di cogenerazione, composto da una turbina a 2 stadi collegata ad un generatore elettrico per la produzione combinata di elettricità e calore. A valle del generatore di vapore inizia la sezione di trattamento e depurazione dei gas articolata in tre stadi. Dopo una umidificazione ed una separazione delle polveri più grossolane nella torre di raffreddamento si incontra il primo stadio di abbattimento a secco costituito da un sistema di iniezione reattivi e di un successivo filtro a maniche per il completamento della reazione e per l'abbattimento del particolato solido. Il secondo stadio è realizzato attraverso una torre di lavaggio ad umido che costituisce un ulteriore elemento di sicurezza e finitura del processo di depurazione dei fumi. Il terzo stadio del trattamento, prima dell'immissione dei fumi in atmosfera, è realizzato con un catalizzatore Denox Dediox che opera con iniezione di soluzione di ammoniaca a monte del catalizzatore e che serve per la riduzione delle diossine e degli ossidi di azoto. Il processo si completa con un impianto di depurazione dei reflui di tipo chimico fisico dove sono trattate tutte le acque prodotte oltre che quelle di lavaggio dei pavimenti e meteoriche dei piazzali (prima pioggia). 1.3 Autorizzazione all esercizio del nuovo impianto di termovalorizzazione Il sito impiantistico di trattamento di rifiuti urbani, speciali non pericolosi e pericolosi (rifiuti sanitari contagiosi), mediante incenerimento, sito in via del Frullo 5 in Comune di Granarolo Emilia, è stato autorizzato dalla Provincia di Bologna, ai sensi del D. Lgs. 22/97 e succ. modifiche ed integrazioni, L.R. 27/94 e succ. modifiche (L.R. 3/99), DM 503/97, DPR 254/2003, in data 10 agosto Dal punto di vista ambientale l autorizzazione richiede il rispetto di alcune prescrizioni: 6

8 1. La capacità di smaltimento annua dell impianto è di tonn/anno, di cui 3500 per i rifiuti speciali sanitari pericolosi, a rischio infettivo ed i rifiuti chemioterapici antiblastici. 2. Il controllo del processo di incenerimento rifiuti prevede il controllo di tutti gli effluenti, quali: Emissioni dalla ciminiera: l impianto nuovo dovrà rispettare i seguenti limiti di emissione, riferiti ad una portata di Nmc/h: (-. * +,,,!!" #$ %&& %&&! %&& %&& &&& %&& %&& ''#'" %& %& () %& %&!"! # $ $ Tab.1: Limiti di emissione in atmosfera Polveri dalla linea di depurazione dei gas di combustione; Scorie di combustione; Fanghi filtropressati da impianto di depurazione fisico-chimico; Acque trattate dall impianto di depurazione fisico-chimico. 1.4 Tempi e modalità del monitoraggio ai sensi del protocollo d intesa Il monitoraggio della qualità dell aria è stato effettuato in tre campagne nei seguenti periodi: 7

9 1. Estivo (dal al ); 2. Autunnale (dal al ); 3. Invernale (dal al ). Per il monitoraggio della qualità dell aria sono state scelte 5 stazioni di misura poste sia nei due centri abitati di Villanova di Castenaso e di Quarto inferiore che in zone rurali nei dintorni del termovalorizzatore. Nella descrizione e nella mappa di seguito riportata vengono evidenziate l ubicazione delle stazioni di misura: Punto A: Villanova di Castenaso area industriale Sig. Piletti Punto B: Quarto Inferiore - area dell asilo Punto C: Castenaso Via Frullo 31 area agricola sig. Zanarini Punto D: Castenaso via San Donato 2/2 ara cortiliva abitazione sig. Rappini Punto E: Bologna, via Quarto di Sopra 6, Chiesa di Quarto Superiore D B E C A = Inceneritore Fig. 1: Ubicazione siti di monitoraggio della qualità dell aria Gli inquinanti di tipo chimico, di seguito riportati, che si è scelto di monitorare nella qualità dell aria e i cui risultati sono riportati in questo report sono quelli di maggiore interesse sanitario ed ambientale, sebbene non siano esclusivamente riconducibili alle emissioni del termovalorizzatore, in quanto associabili anche ad altre fonti quali il traffico veicolare, le industrie, l agricoltura e il riscaldamento civile. 8

10 Inquinanti monitorati: Aerosol: Massa di: PTS (Particolato Sospeso Totale), PM10 (Materiale Particolato inferiore ai 10 Lm di diametro aerodinamico), PM2.5 (Materiale Particolato inferiore ai 2.5 Lm di diametro aerodinamico); Su PTS si sono ricercati i seguenti metalli mediante tecniche spettrofotometriche : Piombo (Pb), Nichel (Ni), Cromo esavalente (Cr VI), Cromo totale (Cr), Cobalto (Co), Manganese (Mn), Zinco (Zn), Rame (Cu), Vanadio (V), Cadmio (Cd), Mercurio (Hg), Antimonio (Sb), Arsenico (As); Su PM10 e PM2.5 si sono ricercati i seguenti Idrocarburi Policiclici Aromatici mediante HPLC e rilevazione per fluorescenza: Benzo(a)pirene, fluorantene, benzo(a)antracene, benzo(b)fluorantene, benzo(k)fluorantene, dibenzo(a, h)antracene, benzo(g,h,i)perilene, indeno(1,2,3- c,d)pirene; Nella sola campagna invernale sono eseguite anche le analisi di PCDD e PCDF nelle due postazioni C ed E mediante GC-MS; Gas: Biossido di azoto (NO 2 ) mediante campionamento passivo ed analisi in cromatografia ionica; Acido cloridrico (HCl) mediante campionamento passivo ed analisi in cromatografia ionica. Per quanto riguarda il monitoraggio delle emissioni al flusso convogliato sono stati effettuati i seguenti campionamenti: -campagna estiva: periodo campagna autunnale: periodo campagna invernale: periodo Durante tali campagne le emissioni in atmosfera dell impianto sono state monitorate nei seguenti modi: analisi in continuo attraverso il sistema di rilevamento delle emissioni in continuo al camino; la centralina, una per ogni linea di termovalorizzazione è di fornitura della società ABB S.p.A. di Sesto San Giovanni (MI). Il sistema è certificato TUV (l organo certificatore tedesco) in accordo all allegato VI alla parte V del decreto legislativo 152/2006 (ex decreto ministero dell ambiente 21/12/95). analisi periodiche attraverso 2 campionamenti con successiva analisi per ogni linea di termovalorizzazione e per ogni campagna per un totale di 12 prelievi e successive analisi svolte dall Istituto di Ricerca Gruppo CSA S.p.A. di Rimini, laboratorio accreditato SINAL al n I metodi utilizzati relativi al prelievo, la preparazione del campione e le analisi sono quelli indicati dalle normative in vigore ovvero: norme UNI, metodi EPA - UNICHIM e Decreto Ministeriale 25/08/

11 Relativamente al monitoraggio in continuo si riportano di seguito i parametri analizzati ed la relativa tecnologia adottata: Tecnologia FT-IR: CO (monossido di carbonio); CO 2 (anidride carbonica); HCl (acido cloridrico); HF (acido fluoridrico); SOx (biossido di zolfo); NOx (ossidi di azoto); NH 3 ( ammoniaca ); tenore di vapor d acqua; Altre tecnologie: FID); tenore volumetrico di ossigeno (cella all ossido di zirconio); COT (carbonio organico totale con ionizzazione di fiamma MOD. Multi- PTS (diffrazione ottica); temperatura, trasmettitore a due fili; pressione, trasduttore di pressione assoluta a due fili; tenore di vapor d acqua e portata volumetrica (principio meccanico). Il sistema di rilevamento in continuo, per ogni linea, è composto da quattro sezioni: - sezione di prelievo e trasporto del campione di gas alla cabina; - sezione in cabina analisi in cui sono montati gli analizzatori e il quadro di acquisizione segnali; - sezione al camino per le misure di portata, temperatura, polveri e pressione; - sezione in sala controllo in cui è presente il sistema di supervisione, elaborazione e controllo emissioni, secondo quanto prescritto ora dal D.Lgs.133/05 (in vigore dal 28/02/06, mentre durante le campagne è stato seguito il DM 503/97, allora in vigore). Nei periodi del monitoraggio sono stati previsti diversi e diversificati campionamenti per le matrici individuate nel sistema suolo-acqua-vegetali ed in particolare: I: periodo primaverile Collocazione di cinque piezometri ad una profondità massima di circa 200 cm; prelievo dei vegetali fogliari da piante arboree sempreverdi (1 campione per 12 stazioni), dei muschi (1 campione per 12 stazioni), del cotico erboso (1 campione per 12 stazioni), dell orizzonte superficiale del suolo (1 campione per 12 stazioni); II: periodo estivo Prelievo delle acque meteoriche e di falda (1 campione per 5 stazioni); prelievo dei vegetali fogliari da piante arboree di latifoglie (1 campione per 12 stazioni); III: periodo autunnale Prelievo delle acque meteoriche e di falda (1 campione per 5 stazioni); prelievo dei vegetali fogliari da piante arboree di latifoglie (1 campione per 12 stazioni); 10

12 IV: periodo invernale Prelievo delle acque meteoriche (1 campione per 5 stazioni) e di falda (2 campioni per 5 stazioni); prelievo dei vegetali fogliari da piante arboree sempreverdi (1 campione per 13 stazioni), dei muschi (1 campione per 13 stazioni), del cotico erboso (1 campione per 13 stazioni), degli orizzonti superficiali del suolo (1 campione per 13 stazioni). Come ulteriore confronto sono stati prelevati campioni di acqua di falda presso l Azienda Agraria della Facoltà di Agraria sita in Cadriano contemporaneamente agli ultimi 3 campionamenti delle falde nei 5 siti scelti per il monitoraggio delle acque di falda e dell aria. Il monitoraggio delle acque piovane è stato effettuato in continuo utilizzando la stazione metereologica collocata all interno della Facoltà di Agraria (Bologna CAAB); a confronto, sono state contemporaneamente prelevate le acque meteoriche provenienti dalla stazione meteorologica di Cadriano (CAD), ubicata presso l Azienda Agraria dell Università. Come ulteriore controllo nell ultimo periodo della campagna di monitoraggio sono stati messi in opera cinque pluviografi, in corrispondenza dei 5 piezometri già presenti. Il monitoraggio relativo alla valutazione del contenuto in metalli pesanti e microelementi nel sistema acqua-suolo-pianta è stato eseguito in quattro campagne (primaverile, estiva, autunnale del 2005 ed invernale del 2006). Le postazioni di misura dove si è svolto il monitoraggio nel sistema acqua-suolopianta sono 12, fra le quali vi sono anche le 5 postazioni della qualità dell aria. Tali postazioni sono: 1- Scuola materna (Corrispondente al Sito B Aria) 2- Podere Casino Prop. Rappini (Corrispondente al Sito D Aria) 3- Podere via del Frullo Prop. Zanarini (Corrispondente al Sito C Aria) 4- Podere Quarto Superiore Prop. Fedi (Corrispondente al Sito E Aria) 5- Zona industriale Villanova Prop.Piletti (Corrispondente al sito A Aria) 6- Villa Clelia 7- Villa Comelli 8- Podere Calabria 9- Villa Marana 10- Via Marano, Villa Silvani 12- Ex-vivaio di Castenaso Nella figura 2 viene mostrata l esatta ubicazione delle 12 postazioni del monitoraggio. 11

13 = Inceneritore Fig. 2. Ubicazione postazioni di monitoraggio sistema acqua suolo pianta Nel periodo invernale 2006 è stata inoltre acquisita una tredicesima stazione di monitoraggio, posta in località Vedrana di Budrio (BO), alla distanza di circa 11 Km dal termovalorizzatore in direzione nord-est. In quest ultima stazione e nelle cinque coincidenti con il monitoraggio della qualità dell aria i campioni di suolo sono stati sottoposti, oltre che alle normali analisi di metalli pesanti e microelementi anche alla determinazione del contenuto in PCDD e PCDF. La figura 3 rappresenta la localizzazione georeferenziata su fotografia aerea delle 12 stazioni già descritte in figura 2 limitrofe al termovalorizzatore, a distanze ed a orientamento diverso all interno di un raggio di tre chilometri. 12

14 Fig. 3: Localizzazione georeferenziata su fotografia aerea delle 12 stazioni. In figura 4 vengono schematizzate le differenti tipologie di campionamento. Fig. 4: Rappresentazione schematica delle differenti tipologie di acque, vegetali e suoli campionati in ciascuna delle stazioni di controllo del termovalorizzatore. 13

15 2 Risultati Qualità dell aria 2.1 Risultati della campagna estiva (12-26 luglio) Aerosol: PTS, PM10, PM2.5 In questo paragrafo vengono riportati i risultati relativi al particolato totale (PTS), al particolato con diametro aerodinamico inferiore a 10 Lm (PM10) e inferiore a 2.5 Lm (PM2.5) rilevati nelle 5 postazioni di monitoraggio, nelle stazioni urbane di porta San Felice (Comune di Bologna) e De Amicis (Imola) e nelle stazioni di fondo di Monte Cuccolino e San Pietro Capofiume, sia come valori giornalieri che come media sul periodo di monitoraggio. Queste ultime quattro stazioni vengono riportate al fine di effettuare confronti con valori rilevati in area urbana ed extraurbana postazione A postazione C postazione E Monte Cuccolino postazione B postazione D San Felice PTS (g/m^3) /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/2005 giorno / mese / anno 20/07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/2005 Fig 5. Valori giornalieri PTS campagna estiva Il grafico di Figura 5 evidenzia come quasi tutti i giorni le concentrazioni di PTS in San Felice siano superiori a quelle misurate in tutte le postazioni di monitoraggio dell area circostante il termovalorizzatore. 14

16 60 postazione A postazione B postazione C postazione D postazione E San Felice Monte Cuccolino Imola (De Amicis) PM10 (g/m^3) /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/2005 giorno / mese / anno 21/07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/2005 Fig 6. Valori giornalieri PM10 campagna estiva Il grafico di figura 6 evidenzia che: -durante il periodo di monitoraggio nella sola postazione D è stato superato per due volte il limite normativo per la concentrazione giornaliera di PM10 di 50 Lg/m 3, evidenziato dalla linea rossa; -nella postazione D si sono registrati valori più elevati di PM10 rispetto a tutti gli altri punti di misura durante la prima settimana di monitoraggio, mentre durante la seconda settimana tali valori risultano paragonabili fra loro; -quasi tutti i giorni le concentrazioni di PM10 misurate nelle postazioni di monitoraggio dell area circostante il termovalorizzatore, risultano superiori a quelle rilevate a Monte Cuccolino. 15

17 35 30 postazione A postazione C postazione E San Pietro Capofiume postazione B postazione D San Felice 25 PM2.5 (g/m^3) /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/2005 giorno / mese / anno Fig 7. Valori giornalieri PM2.5 campagna estiva Il grafico di figura 7 evidenzia che: - nella postazione C si è rilevato il massimo giornaliero (il 17) di concentrazione di PM2.5 durante il periodo di monitoraggio, massimo che non coincide con quello di PM 10, il quale risultava essere il i valori di PM2.5 risultano comunque confrontabili in tutti i punti di misura, compreso San Felice. In tabella 2 vengono riportati i valori medi di tutte le frazioni di particolato rilevati durante il periodo di monitoraggio nelle 5 postazioni, in San Felice, a Monte Cuccolino, a San Pietro Capofiume e a Imola (De Amicis). Monte Cuccolino non è dotato di campionatore per il PM2.5, San Pietro Capofiume è dotato solo di quest ultimo campionatore. 16

18 , / $ 0 0 % 0 ) ' " ( '), Dalla tabella 2 si evince che: Tab. 2. Valori medi nel periodo di monitoraggio del particolato -Tutte le 5 postazioni del termovalorizzatore mostrano valori di PTS confrontabili tra loro e con quelli rilevati a Monte Cuccolino; tali valori risultano sensibilmente più bassi degli osservati a San Felice; -Per quanto riguarda PM10 le 5 postazioni presentano concentrazioni paragonabili tra loro e con San Felice, di poco più elevate rispetto a quanto rilevato nell area urbana di Imola. Monte Cuccolino mostra invece un valore sensibilmente inferiore. -PM2.5 presenta valori di concentrazioni molto simili tra tutti i siti considerati, compreso San Pietro Capofiume; ciò è una dimostrazione che le concentrazioni della frazione fine del particolato sono sostanzialmente omogenee su tutto il territorio; -Infine, fra le postazioni del termovalorizzatore, i siti D ed A presentano valori leggermente superiori per tutte le frazioni di particolato Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) Sul PM10 e sul PM2.5 si è eseguita la determinazione degli Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA). In tabella 3 viene riportata la concentrazione media giornaliera (*) del benzo(a)pirene misurata sul PM10 e sul PM2.5 durante la campagna estiva; i valori di tutte le specie molecolari rilevate sono riportate in allegato 1. 17

19 , / 1/ / 3 5 6,.,.2 ) ' ,.% ",.$ 8,.$ 9//,.$ 7 % 2 2 2: Tab. 3. Valori medi di benzo(a)pirene rilevati durante la campagna estiva I valori di benzo(a)pirene rilevati nelle postazioni di monitoraggio del termovalorizzatore sono sempre molto vicini al limite di rilevabilità del metodo (0.02 ng/m 3 ). Per tale inquinante la normativa vigente stabilisce, come obbiettivo di qualità, il valore di 1 ng/m 3 inteso come media annua; i dati rilevati nei 14 giorni di durata della campagna presentano quindi una media nettamente inferiore a tale valore. Le concentrazioni rilevate nelle 5 postazioni, così come quelle rilevate a San Pietro Capofiume, risultano leggermente inferiori a quelli di San Felice, Giardini Margherita e Rizzoli che sono comunque vicini anch esse al limite di rilevabilità del metodo. Nei grafici 8 e 9 vengono riportati gli andamenti temporali di benzo(a)pirene su PM 2.5 e PM 10, confrontati anche con i valori delle tre stazioni della rete fissa dell area urbana di Bologna: Giardini Margherita, Rizzoli e San Felice, ricordando che in queste stazioni i valori di IPA vengono analizzati su PTS. 18

20 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 San Felice Margherita Rizzoli San Pietro Capofiume Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 0,07 ng/m^3 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 Mar 12/07/05 Mer 13/07/05 Gio 14/07/05 Ven 15/07/05 Sab 16/07/05 Dom 17/07/05 Lun 18/07/05 Mar 19/07/05 Giorni Mer 20/07/05 Gio 21/07/05 Ven 22/07/05 Sab 23/07/05 Dom 24/07/05 Lun 25/07/05 Mar 26/07/05 Fig. 8: Valori di benzo(a)pirene su PM 2.5 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 San Felice Margherita Rizzoli Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 0,07 ng/m^3 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 Mar 12/07/05 Mer 13/07/05 Gio 14/07/05 Ven 15/07/05 Sab 16/07/05 Dom 17/07/05 Lun 18/07/05 Mar 19/07/05 Giorni Mer 20/07/05 Gio 21/07/05 Ven 22/07/05 Sab 23/07/05 Dom 24/07/05 Lun 25/07/05 Mar 26/07/05 Fig. 9: Valori di benzo(a)pirene su PM 10 In tabella 4 viene riportata la concentrazione media giornaliera (*) degli IPA totali misurata sul PM10 e sul PM

21 , / () 5 6,. () 5 6,.% ) % %: 1 %: %: % %: ' %: % + % %; ",.$ 8,.$ % % 9//,.$ %<; Tab. 4. Valori medi IPA totali rilevati durante la campagna estiva Per quanto concerne gli IPA totali, tutte le postazioni (eccetto la D) presentano valori confrontabili con quelli rilevati ai Giardini Margherita ma nettamente inferiori a quelli osservati nelle centraline di San Felice e Rizzoli. Tra le 5 postazioni, il sito D presenta valori di pochissimo inferiori a tutti gli altri. Nei grafici 10 e 11 vengono riportati gli andamenti temporali di IPA totali su PM 2.5 e PM 10, confrontati anche con i valori delle tre stazioni della rete fissa dell area urbana di Bologna: Giardini Margherita, Rizzoli e San Felice, ricordando che in queste stazioni i valori di IPA vengono analizzati su PTS. 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 San Felice Margherita Rizzoli Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 0,9 ng/m^3 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Mar 12/07/05 Mer 13/07/05 Gio 14/07/05 Ven 15/07/05 Sab 16/07/05 Dom 17/07/05 Lun 18/07/05 Mar 19/07/05 Giorni Mer 20/07/05 Gio 21/07/05 Ven 22/07/05 Sab 23/07/05 Dom 24/07/05 Lun 25/07/05 Mar 26/07/05 Fig. 10: Valori di IPA totali su PM

22 San Felice 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 Margherita Rizzoli Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 0,9 ng/m^3 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Mar 12/07/05 Mer 13/07/05 Gio 14/07/05 Ven 15/07/05 Sab 16/07/05 Dom 17/07/05 Lun 18/07/05 Mar 19/07/05 Giorni Mer 20/07/05 Gio 21/07/05 Ven 22/07/05 Sab 23/07/05 Dom 24/07/05 Lun 25/07/05 Mar 26/07/05 Fig.11: Valori di IPA totali su PM Metalli Sul PTS si è eseguita la determinazione dei metalli; in tabella 5 vengono riportati i valori medi (*) sul periodo di monitoraggio della concentrazione dei metalli espressa in ng/m 3., / = $ :# >.! = ), ) 14 7 < 10 < 10 < 0, ,5 < 1 6 0, < 10 < 10 < 0, <4 0,5 < 1 4 0,6 9 5 < 10 < 10 < 0, ,6 < 1 4 0,6 ' 12 6 < 10 < 10 < 0, ,5 < 1 4 0, < 10 < 10 < 0, <4 0,4 < 1 5 < 0,6 " < 10 / / / / / / 0,4 < 1 / 0, < 10 / / / / / / 0,3 < 1 / 0,5 Tab. 5. Valori medi di metalli rilevati durante la campagna estiva I valori di metalli rilevati risultano bassi e confrontabili in tutte le 5 postazioni, a Monte Cuccolino e a San Felice, ad esclusione del Ni che presenta concentrazioni nettamente superiori nell area urbana di Bologna. Nei grafici di figura 16 vengono mostrate le concentrazioni percentuali di ciascun metallo sul totale, in ciascuna postazione del termovalorizzatore, durante la campagna estiva. 21

23 , /) 13% 13% %& %'$&, /+ 10% 10% 60%, /1 11% 10% %& %& %& %(((& 70% 69% %(& %& ) %&, /' 10% 15% 10% 14% $ %& * %& %& 61% 64% %& $ %& + %+ &, /, %,& Fig. 16: Composizione percentuale di tutti i metalli nelle 5 postazioni del termovalorizzatore nella campagna estiva Dai grafici può notare come le specie di metalli che spiccano maggiormente sugli altri siano lo zinco, il rame e il manganese in tutte le postazioni del termovalorizzatore Biossido di Azoto (NO 2 ) ed Acido Cloridrico (HCl) In tabella 6 si riportano i valori medi (*) sul periodo di monitoraggio di NO 2 e HCl., / 0! 0 ) -. /0 1 1 /0 2 /0 ' " Tab. 6. Valori medi di NO 2 e HCl rilevati durante la campagna estiva I punti A ed E mostrano, tra le postazioni prossime al termovalorizzatore, i valori massimi di NO 2, mentre per quanto riguarda HCl, la concentrazione maggiore si è misurata nella postazione E. Le postazioni del termovalorizzatore mostrano valori sensibilmente più bassi di San Felice, rappresentativa dell area urbana bolognese, mentre rispetto alla postazione di 22

24 Monte Cuccolino, i valori risultano superiori o, nel solo caso del sito D, pressoché simili Meteorologia La figura 17 riporta i principali parametri meteo che influiscono sulla dispersione degli inquinanti: precipitazioni, altezza di rimescolamento massimo e vento medio. In figura 18 si riporta la rosa dei venti che individua la velocità e la direzione di provenienza dei venti stimata nel periodo di monitoraggio. Fig. 17: Parametri meteorologici durante la campagna estiva (*) Il calcolo delle medie riportate nelle tabelle 3, 4, 5 e 6 è stato effettuato utilizzando la metà del limite di rilevabilità del metodo, quando il dato misurato risultava inferiore ad esso. 23

25 Fig. 18: Rosa dei venti campagna estiva Le precipitazioni, superiori ad alcuni mm/giorno hanno l effetto principale di abbattimento della concentrazione del particolato sospeso in atmosfera. Dalle figure 5, 6 e 7 si riscontra infatti, nel giorno 19 luglio, dove si è verificato un evento precipitativo consistente, un netto decremento delle polveri sospese. L altezza massima dello strato di rimescolamento indica la possibilità di dispersione verticale di un inquinante in atmosfera, pertanto più tale parametro è elevato, più è elevata la massa di aria nella quale il singolo inquinante si disperde. Ciò comporta che, a parità di massa di inquinante emesso, vengono normalmente registrate concentrazioni minori quando l altezza di rimescolamento è più elevata. Durante il periodo estivo i valori di tale parametro risultano sistematicamente elevati, in quanto quasi sempre maggiori di 2000 m, come evidenziato in figura 17. La velocità del vento favorisce la dispersione degli inquinanti; in situazioni di calma di vento gli inquinanti tendono infatti a non disperdersi rimanendo più vicini alla fonte di emissione pertanto, in queste condizioni, si registrano normalmente, a parità di massa di inquinante emesso, delle concentrazioni più elevate. Nel periodo estivo in oggetto i valori di velocità del vento si sono mantenuti stabili con scarse oscillazioni tra i vari giorni; inoltre non si sono evidenziati particolari valori elevati o di estrema calma di vento. La direzione principale del vento, come dimostrato dalla rosa dei venti (figura 18) evidenzia una prevalenza delle direzioni dal quadrante sud-occidentale, gli inquinanti 24

26 pertanto tendono a diffondersi in direzione Nord-Est. L area di indagine si viene quindi a trovare, mediamente, sottovento rispetto all area urbana di Bologna. 2.2 Risultati della campagna autunnale (28 ottobre-13 novembre) Aerosol: PTS, PM10, PM2.5. In questo paragrafo vengono riportati i risultati relativi al particolato totale (PTS), con diametro aerodinamico inferiore a 10 Lm (PM10) e inferiore a 2.5 Lm (PM2.5) rilevati nelle 5 postazioni di monitoraggio, nella stazione urbana di porta San Felice (Comune di Bologna) e nella stazione di fondo di Monte Cuccolino, sia come valori giornalieri che come media sul periodo di monitoraggio. Queste ultime due stazioni vengono riportate al fine di effettuare confronti con valori rilevati in area urbana ed extraurbana. PTS (g/m^3) postazione A postazione B postazione C postazione D postazione E San Felice Monte Cuccolino 28/10/ /10/ /10/ /10/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/2005 giorno / mese / anno Fig. 19: Valori giornalieri PTS campagna autunnale Come nel periodo estivo anche durante la campagna autunnale i valori di PTS (mostrati in figura 19) risultano, ad eccezione degli ultimi giorni, minori nelle postazioni del termovalorizzatore rispetto alla postazione urbana di San Felice. 25

27 postazione A postazione C postazione E Monte Cuccolino postazione B postazione D San Felice Imola (De Amicis) g/m^ /10/05 29/10/05 30/10/05 31/10/05 01/11/05 02/11/05 03/11/05 04/11/05 05/11/05 06/11/05 giorno / mese / anno 07/11/05 08/11/05 09/11/05 10/11/05 Fig. 20: Valori giornalieri PM10 campagna autunnale 11/11/05 12/11/05 13/11/05 Il grafico di Figura 20 evidenzia che: -in tutte le postazioni del termovalorizzatore e nelle aree urbane di Bologna ed Imola si sono registrati superamenti del limite giornaliero di PM10 (50 Lg/m 3 ); -le concentrazioni di PM10 registrate nelle postazioni del termovalorizzatore e in San Felice sono confrontabili fra loro per tutto il periodo di monitoraggio e presentano lo stesso andamento temporale; Imola presenta valori di poco più bassi che tendono ad allinearsi durante gli eventi di instabilità meteorologica; -i valori osservati nelle 5 postazioni e nelle 2 aree urbane risultano sistematicamente superiori a Monte Cuccolino per tutto il periodo di monitoraggio. 26

28 90 80 postazione A postazione C postazione E San Pietro Capofiume postazione B postazione D San Felice PM2.5 (g/m^3) /10/ /10/ /10/ /10/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/2005 giorno / mese / anno Fig. 21: Valori giornalieri PM2.5 campagna autunnale Il grafico di figura 21 evidenzia che i valori di PM2.5 risultano confrontabili in tutte le postazioni per tutto il periodo di campionamento ad eccezione di San Pietro Capofiume che durante la prima parte della campagna mostra valori sensibilmente più bassi. Inoltre solo la postazione E si discosta dall andamento generale presentando valori leggermente superiori nella seconda settimana del monitoraggio. In tabella 7 vengono riportati i valori medi di tutte le frazioni di particolato rilevati durante il periodo di monitoraggio nelle 5 postazioni, in San Felice, Monte Cuccolino e San Pietro Capofiume. Monte Cuccolino non è dotato di campionatore per il PM2.5, San Pietro Capofiume non è invece dotato di campionatore per il PM 10 e PTS., / $ 0 0 % 0 ) ' " ( '), Tab. 7. Valori medi nel periodo di monitoraggio del particolato 27

29 Dalla tabella 7 si evince che: -Le 5 postazioni del termovalorizzatore mostrano valori di PTS sensibilmente inferiori a quanto rilevato nella stazione urbana di San Felice e sostanzialmente simili a quelli rilevati a Monte Cuccolino; -Le postazioni D ed E, rispetto alle alte postazioni del termovalorizzatore presentano valori leggermente superiori di PM10. Le altre postazioni presentano invece valori paragonabili con quelli rilevati a San Felice. L area urbana di Imola mostra concentrazioni di poco inferiori, mentre a Monte Cuccolino si hanno valori notevolmente inferiori a tutti gli altri. -PM2,5 presenta concentrazioni paragonabili tra San Felice e le 5 postazioni del termovalorizzatore, mentre a San Pietro Capofiume gli osservati risultano nettamente inferiori Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) In tabella 8 viene riportata la concentrazione media giornaliera del solo benzo(a)pirene misurata sul PM10 e sul PM2.5 durante la campagna di monitoraggio autunnale., / 1/ 3 5 6,. 1/ 3 5 6,.2 ) 2; 2? 1 2 2? 2; 2? ' 2 2? ,.% ",.$ 8,.$ 9//,.$ %? %< %: %; Tab. 8: Valori medi di benzo(a)pirene rilevati durante la campagna autunnale I valori registrati alle postazioni del termovalorizzatore risultano nettamente inferiori a quelli misurati a San Felice e Rizzoli, e inferiori a quelli misurati nella stazioni di San Pietro Capofiume e Giardini Margherita. La postazione E evidenzia, fra le 5 postazioni del termovalorizzatore, i valori di Benzo(a)Pirene più elevati e confrontabili con quelli dei Giardini Margherita. 28

30 Tutte le altre stazioni presentano valori molto simili fra loro. Nei grafici 22 e 23 vengono riportati gli andamenti temporali di benzo(a)pirene su PM 2.5 e PM 10, confrontati anche con i valori delle tre stazioni della rete fissa dell area urbana di Bologna: Giardini Margherita, Rizzoli e San Felice. Si evidenzia, rispetto al periodo estivo un aumento dei valori nella postazione E rispetto alle altre del termovalorizzatore. 0,8 San Felice Margherita Rizzoli San Pietro Capofiume Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 0,7 0,6 0,5 ng/m^3 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Ven Sab Dom Lun Mar Mer Gio Ven Sab Dom Lun Mar Mer Gio Ven Sab Dom 28/10/200529/10/200530/10/200531/10/200501/11/200502/11/200503/11/200504/11/200505/11/200506/11/200507/11/200508/11/200509/11/200510/11/200511/11/200512/11/200513/11/2005 Gioni Fig. 22: Valori di benzo(a)pirene su PM 2.5 0,80 0,70 0,60 0,50 ng/m^3 0,40 San Felice Margherita Rizzoli Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 0,30 0,20 0,10 0,00 Ven Sab Dom Lun Mar Mer Gio Ven Sab Dom Lun Mar Mer Gio Ven Sab Dom 28/10/200529/10/ /10/ /10/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/2005 Giorni 29

31 Fig. 23: Valori di benzo(a)pirene su PM 10 In tabella 9 viene riportata la concentrazione media giornaliera degli IPA totali misurata sul PM10 e sul PM2.5 durante la campagna di monitoraggio autunnale., / () 5 6,. () 5 6,.% ) %< %; 1 % % % %;? ' % % + %:: %< ",.$ 8,.$ %? %;: 9//,.$ %:: Tab. 9: Valori medi di IPA totali rilevati durante la campagna autunnale Come per il Benzo(a)pirene, anche per gli IPA i valori registrati alle postazioni del termovalorizzatore risultano nettamente inferiori a quelle misurate a San Felice, Rizzoli e Giardini Margherita. La postazione E evidenzia, anche per gli IPA totali, come già visto per il benzo(a)pirene, i valori più elevati. Nei grafici 24 e 25 vengono riportati gli andamenti temporali di IPA totali su PM2.5 e PM10, confrontati anche con i valori delle tre stazioni della rete fissa dell area urbana di Bologna: Giardini Margherita, Rizzoli e San Felice. 30

32 8,00 7,00 6,00 San Felice Margherita Rizzoli Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 5,00 ng/m^3 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Ven Sab Dom Lun Mar Mer Gio Ven Sab Dom Lun Mar Mer Gio Ven Sab Dom 28/10/200529/10/200530/10/200531/10/200501/11/200502/11/200503/11/200504/11/200505/11/200506/11/200507/11/200508/11/200509/11/200510/11/200511/11/200512/11/200513/11/2005 Gioni Fig. 24: Valori IPA su PM San Felice Margherita Rizzoli Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 5 ng/m^ Ven Sab Dom Lun Mar Mer Gio Ven Sab Dom Lun Mar Mer Gio Ven Sab Dom 28/10/200529/10/200530/10/200531/10/200501/11/200502/11/200503/11/200504/11/200505/11/200506/11/200507/11/200508/11/200509/11/200510/11/200511/11/200512/11/200513/11/2005 Gioni Fig. 25: Valori IPA su PM Metalli Si riportano in tabella 10 i valori medi (*), sul periodo di monitoraggio, della concentrazione dei metalli determinati su PTS espressi in ng/m 3. 31

33 , / = $ :# >.! = ), ) 12 7 < 10 < 10 < 0, < 4 0,5 < 1 6 < 0, < 10 < 10 < 0, < 4 0,5 < 1 4 0, < 10 < 10 < 0, < 4 0,5 < 1 4 0,7 ' 17 9 < 10 < 10 < 0, < 4 0,7 < 1 6 0, < 10 < 10 < 0, ,8 < 1 6 1,0 " < 10 / / / / / / 0,9 < 1 / 1, < 10 / / / / / / 0,6 < 1 / 0,8 Tab. 10. Valori medi di metalli rilevati durante la campagna autunnale. La postazione E presenta valori leggermente più alti rispetto alle altre 4 postazioni per quanto concerne Pb, Ni, Cu, V, Cd, As. San Felice mostra valori nettamente maggiori per Pb, Ni e As. Monte Cuccolino presenta dei valori confrontabili con le postazioni del termovalorizzatore. Da sottolineare il valore nettamente più basso per il Mn nella postazione B rispetto alle altre. Nei grafici di figura 26 vengono mostrate le concentrazioni percentuali di ciascun metallo sul totale, in ciascuna postazione del termovalorizzatore, durante la campagna autunnale., /+ 44% 13% 26%, /) 53% 13% 23% 9%, /1 29% %& %'$& %& %& %& %(((& %(& 52% %& ) %& $ %&, /' 13% 12% * %& 25% 15% %& %& 44% 60% $ %& + %+ &, /, %,& Fig. 26: Composizione percentuale di tutti i metalli nelle 5 postazioni del termovalorizzatore nella campagna autunnale Anche nella campagna autunnale la specie che presenta concentrazioni maggiori è lo zinco, seguito con valori inferiori dal rame e dal manganese. 32

34 2.2.4 Biossido di Azoto (NO2) e Acido Cloridrico (HCl) In tabella 11 si riportano i valori medi (*) di NO2 e HCl calcolati durante il periodo autunnale di monitoraggio., / 0! 0 ) -. /0 1 3 /0-0 /0 ' -- / /0 " Tab. 11. Valori medi di NO 2 e HCl rilevati durante la campagna autunnale La postazione B presenta una concentrazione di NO 2 superiore rispetto alle altre postazioni del termovalorizzatore e rispetto alla stazione di Monte Cuccolino, tale valore risulta comunque leggermente inferiore rispetto alla stazione di Posta San Felice. Tutte le postazioni, eccetto la B, mostrano valori sostanzialmente simili tra loro e prossimi a quelli rilevati a Monte Cuccolino. Il valore di concentrazione di HCl è inferiore al limite di rilevabilità del metodo in tutti i punti Meteorologia In figura 27 si riportano gli stessi parametri meteorologici analizzati anche per la campagna estiva (altezza massima di rimescolamento, precipitazioni e vento medio), mentre in figura 28 si riporta la rosa dei venti. (*) Il calcolo delle medie riportate nelle tabelle 8, 9, 10 e 11 è stato effettuato utilizzando la metà del limite di rilevabilità del metodo, quando il dato misurato risultava inferiore ad esso. 33

35 Fig. 27. Parametri meteorologici durante la campagna autunnale Fig. 28: Rosa dei venti campagna autunnale L altezza massima di rimescolamento risulta nettamente inferiore durante il periodo autunnale rispetto a quello estivo. Come accennato nel paragrafo questa condizione comporta, a parità di emissioni, maggiori concentrazioni di inquinanti che, 34

36 non riuscendo a disperdersi in verticale, hanno a disposizione una minore massa d aria in cui diluirsi. Le precipitazioni rilevate nei giorni 5 e 6 novembre unitamente all aumento dell altezza dello strato di rimescolamento e del vento medio, spiegano l abbattimento delle concentrazioni di particolato sospeso in atmosfera registrate nei giorni 6 e 7 novembre. Il periodo autunnale inoltre è stato caratterizzato mediamente da basse velocità dei venti, condizione questa che tende a favorire l accumulo di inquinanti impedendone la dispersione. La rosa dei venti evidenzia una prevalenza delle direzioni dai quadranti occidentali, con una piccola componente anche da nord. Anche per questa campagna quindi l area di indagine si viene spesso a trovare sottovento all area urbana di Bologna. 2.3 Risultati della campagna invernale (28 gennaio-12 febbraio 2006) di monitoraggio della qualità dell aria Aerosol: PTS, PM10, PM2.5 PTS (g/m^3) Postazione A Postazione C Postazione E Monte Cuccolino Postazione B Postazione D San Felice 0 28/01/06 29/01/06 30/01/06 31/01/06 01/02/06 02/02/06 03/02/06 04/02/06 05/02/06 06/02/06 07/02/06 08/02/06 09/02/06 10/02/06 11/02/06 12/02/06 giorno / mese / anno Fig.29: Valori giornalieri PTS campagna invernale Il grafico di figura 29 mostra come i valori di PTS siano quasi sempre inferiori nelle postazioni del termovalorizzatore rispetto alla postazione di San Felice. 35

37 Interessante notare che nei primi 4 giorni di monitoraggio si evidenziano valori più elevati a Monte Cuccolino Postazione A Postazione C Postazione E Monte Cuccolino Postazione B Postazione D San Felice Imola (Via De Amicis) ,g/m^ /01/06 29/01/06 30/01/06 31/01/06 01/02/06 02/02/06 03/02/06 04/02/06 05/02/06 06/02/06 07/02/06 08/02/06 09/02/06 10/02/06 11/02/06 12/02/06 giorno / mese / anno Fig.30: Valori giornalieri PM10 campagna invernale Dal grafico di figura 30 si evidenzia: -in tutte le postazioni del termovalorizzatore, in San Felice, ad Imola e a Monte Cuccolino si sono registrati superamenti del limite giornaliero di PM10 (50 Lg/m 3 ); -le concentrazioni di PM10 registrate nelle postazioni del termovalorizzatore, ad esclusione della postazione E, sono confrontabili fra loro e alle aree urbane di Bologna ed Imola per tutto il periodo di monitoraggio; inoltre presentano lo stesso andamento temporale; -la postazione E mostra valori quasi sempre sistematicamente superiori alle altre; -i valori registrati nelle 5 postazioni e nelle aree urbane di Bologna ed Imola risultano nettamente superiori a Monte Cuccolino per tutto il periodo di monitoraggio. 36

38 Postazione A Postazione C Postazione E San Pietro Capofiume Postazione B Postazione D San Felice PM2,5 (g/m^3) /01/06 29/01/06 30/01/06 31/01/06 01/02/06 02/02/06 03/02/06 04/02/06 05/02/06 06/02/06 07/02/06 08/02/06 09/02/06 10/02/06 11/02/06 12/02/06 giorno / mese / anno Fig.31: Valori giornalieri PM2.5 campagna invernale Il grafico di figura 31 evidenzia che i valori di PM2,5 risultano confrontabili in tutte le postazioni per tutto il periodo di campionamento; solo la postazione E si discosta presentando valori quasi sempre superiori., / $ 0 0 % 0 ) ' " ( '), Dalla tabella 12 si evince che: Tab. 12: Valori medi nel periodo di monitoraggio del particolato -Tutte le 5 postazioni del termovalorizzatore presentano valori di PTS nettamente inferiori rispetto alla stazione urbana di San Felice; 37

39 -PM10 presenta concentrazioni paragonabili tra le postazioni A, B, C, D del termovalorizzatore e San Felice mentre è notevolmente inferiore nella stazione di Monte Cuccolino. Le concentrazioni rilevate ad Imola, sebbene ancora di poco inferiori alle postazioni dell area dell inceneritore (esclusa la postazione E) e dell area urbana di Bologna, non evidenziano più le sensibili differenze riscontrate nei periodi autunnale ed estivo. Il colmamento di tali differenze è probabilmente da ricercarsi nel maggior peso dei fenomeni di scala vasta (bacino padano-adriatico) durante il periodo invernale rispetto alla maggior influenza dei fenomeni di scala locale durante i periodi più miti. -Le postazioni A, B, C, D e San Felice presentano valori confrontabili tra loro di PM2.5; San Pietro Capofiume mostra concentrazioni di poco più basse. -La postazione E del termovalorizzatore presenta valori sensibilmente superiori sia di PM10 che di PM2.5, anche rispetto a San Felice Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) In tabella 13 viene riportata la concentrazione media giornaliera degli IPA totali misurata sul PM10 e sul PM2.5 durante la campagna di monitoraggio invernale., / 1/ / 3 5 6,.,.2 ) %; %?: 1 % %; %;; %; ' %; %; + %; % 34.,.% ",.$ 8,.$ 9//,.$ % %? %<< % Tab. 13. Valori medi di benzo(a)pirene rilevati durante la campagna invernale I valori registrati nella postazione E risultano nettamente superiori sia a quelli misurati nelle postazioni del termovalorizzatore sia nelle postazioni di Bologna e San Pietro Capofiume. La postazione B mostra un massimo relativo rispetto al contenuto di PM10, che risulta simile a San Felice. Nei grafici 32 e 33 vengono riportati gli andamenti temporali di benzo(a)pirene su PM2.5 e PM10, confrontati anche con i valori delle tre stazioni della rete fissa 38

40 dell area urbana di Bologna: Giardini Margherita, Rizzoli e San Felice. Si evidenzia un ulteriore rilevante aumento rispetto al periodo autunnale dei valori nella postazione E, la quale risulta sistematicamente più elevata di tutte le altre stazioni, comprese quelle dell area urbana. 5,00 4,50 4,00 San Felice Rizzoli Postazione A Postazione C Postazione E Margherita san Pietro Capofiume Postazione B Postazione D 3,50 3,00 ng/m^3 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Sab 28/01/06 Dom 29/01/06 Lun 30/01/06 Mar 31/01/06 Mer 01/02/06 Gio 02/02/06 Ven 03/02/06 Sab 04/02/06 Giorni Dom 05/02/06 Lun 06/02/06 Mar 07/02/06 Mer 08/02/06 Gio 09/02/06 Ven 10/02/06 Sab 11/02/06 Dom 12/02/06 Fig. 32: Valori di benzo(a)pirene su PM 2.5 5,00 4,50 4,00 3,50 San Felice Margherita Rizzoli Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 3,00 ng/m^3 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Sab 28/01/06 Dom 29/01/06 Lun 30/01/06 Mar 31/01/06 Mer 01/02/06 Gio 02/02/06 Ven 03/02/06 Sab 04/02/06 Dom 05/02/06 Lun 06/02/06 Mar 07/02/06 Mer 08/02/06 Gio 09/02/06 Ven 10/02/06 Sab 11/02/06 Dom 12/02/06 Giorni Fig. 33: Valori di benzo(a)pirene su PM 10 39

41 , / () 5 6,. () 5 6,.% )?%; <% 1 ;%; <%:?%: <%: '?%<?%: +?%? <%; ",.$ 8,.$ % ;% 9//,.$ % Tab. 14: Valori medi IPA totali rilevati durante la campagna invernale Anche per gli IPA totali come per il benzo(a)pirene, le maggiori concentrazioni si incontrano nella postazione E. Per le altre postazioni del termovalorizzatore i valori di IPA sono confrontabili con quelli ritrovati ai Giardini Margherita e inferiori a quelli rilevati a San Felice e in Via Rizzoli. Nei grafici 34 e 35 vengono riportati gli andamenti temporali di IPA totali su PM2.5 e PM10, confrontati anche con i valori delle tre stazioni della rete fissa dell area urbana di Bologna: Giardini Margherita, Rizzoli e San Felice. 30,00 25,00 San Felice Margherita Rizzoli Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 20,00 ng/m^3 15,00 10,00 5,00 0,00 Sab 28/01/06 Dom 29/01/06 Lun 30/01/06 Mar 31/01/06 Mer 01/02/06 Gio 02/02/06 Ven 03/02/06 Sab 04/02/06 Giorni Dom 05/02/06 Lun 06/02/06 Mar 07/02/06 Mer 08/02/06 Gio 09/02/06 Ven 10/02/06 Sab 11/02/06 Dom 12/02/06 Fig. 34: Valori di IPA totali su PM

42 San Felice 35,00 30,00 25,00 Margherita Rizzoli Postazione A Postazione B Postazione C Postazione D Postazione E 20,00 ng/m^3 15,00 10,00 5,00 0,00 Sab 28/01/06 Dom 29/01/06 Lun 30/01/06 Mar 31/01/06 Mer 01/02/06 Gio 02/02/06 Ven 03/02/06 Sab 04/02/06 Giorni Dom 05/02/06 Lun 06/02/06 Mar 07/02/06 Mer 08/02/06 Gio 09/02/06 Ven 10/02/06 Sab 11/02/06 Dom 12/02/06 Fig. 35: Valori di IPA totali su PM Metalli Si riportano in tabella 15 i valori medi (*), sul periodo di monitoraggio, della concentrazione dei metalli determinati su PTS espressi in ng/m 3., / :# = $ >.! = ), ) 20 8 < 10 < 10 < 0, ,7 < 1 6 1, < 10 < 10 0, < 4 0,7 < 1 8 1, < 10 < 10 0, < 4 0,7 < 1 6 1,5 ' 20 9 < 10 < 10 1, < 4 0,7 < 1 7 1, < 10 < 10 < 0, < 4 0,8 < 1 7 1,4 " / / / / / / 1,0 < 1 / 1, < 10 / / / / / / 0,9 < 1 / 1,2 Tab.15 : Valori medi di metalli rilevati durante la campagna invernale. La postazione E presenta valori leggermente più alti rispetto alle altre 4 postazioni per quanto concerne Zn. San Felice e Monte Cuccolino mostrano valori nettamente maggiori per Pb, Ni e Cd. Nei grafici di figura 36 vengono mostrate le concentrazioni percentuali di ciascun metallo sul totale, in ciascuna postazione del termovalorizzatore, durante la campagna invernale. (*) Il calcolo delle medie riportate nella tabella 15 è stato effettuato utilizzando la metà del limite di rilevabilità del metodo, quando il dato misurato risultava inferiore ad esso. 41

43 , /) 18% %& %'$&, /+ 45% 14% 23% 34% 27% 35%, /1 20% 22% %& %& %& %(((& %(& %& ) %&, /' $ %& 38% 21% 18% 38% 17% 23% * %& %& %& $ %& + %+ &, /, %,& Fig.36: Composizione percentuale di tutti i metalli nelle 5 postazioni del termovalorizzatore nella campagna invernale Dai grafici si nota come sia diminuita la percentuale dello zinco sul totale dei metalli ritrovati rispetto alle precedenti due campagne e come tale valore si avvicini a quelli ritrovati per il rame e il manganese Biossido di Azoto (NO 2 ) e Acido Cloridrico (HCl) In tabella 16 si riportano i valori medi (*) di NO 2 e HCl calcolati durante il periodo invernale di monitoraggio., / 0! 0 ).3 /0 1-4 /0 0 /0 ' -4 / /0 " Tab. 16: Valori medi di NO2 e HCl rilevati durante la campagna invernale 42

44 Le postazioni E e C presentano i valori di concentrazione di NO 2 più alti rispetto alle altre postazioni ma comunque al di sotto dei valori ritrovati nelle stazioni di San Felice e Monte Cuccolino. La concentrazione di HCl risulta inferiore al limite di rilevabilità del metodo in tutti i punti Diossine e Furani Durante la campagna invernale, nelle due postazioni C ed E, sono state effettuate anche le misure di PCDD e PCDF in aria. Per diossine s intendono una serie di 210 composti aromatici, triciclici e planari, con grado di clorurazione variabile da 1 a 8, aventi caratteristiche chimico-fisiche molto simili, quali idrofobicità, persistenza e bioaccumulo. Tra i composti appartenenti a questa classe, gli isomeri o i congeneri aventi da quattro a otto atomi di cloro ed almeno le posizioni 2,3,7,8 clorosostituite (17 congeneri), hanno evidenziato una attività cancerogena simile a quella causata dalla 2,3,7,8 tetracloro dibenzo diossina (TCDD) che, come riportato dallo IARC (International Agency for Research on Cancer), risulta essere un cancerogeno di Classe 1 (cancerogeni per l uomo). Data la numerosità dei congeneri e i loro differenti modi di trasformazione attraverso i vari livelli trofici, è difficile fare una valutazione del rischio per l uomo e per le altre specie animali esposti a queste miscele nell ambiente; per risolvere il problema è stato introdotto il concetto di toxic equivalent factor (TEF) che facilita la valutazione del rischio e la sua gestione in quanto riporta ad un unico numero il valore di tossicità di miscele complesse. Per ognuno dei 17 congeneri è stato ottenuto un valore di TEF che indica il rapporto tra la tossicità dell isomero e quella della 2,3,7,8 TCDD. Per esempio un TEF di 0,1 dato ad un certo congenere, significa che la sua tossicità è pari ad un decimo di quella della TetraCloroDibenzoDiossina. Ciò vuol dire ancora, che il congenere avente un TEF uguale a 0,1 è come se fosse presente ad una concentrazione dieci volte inferiore. I valori di TEF moltiplicati per i dati di concentrazione ottenuti dall analisi sono poi usati per calcolare gli equivalenti di tossicità I-TE contenuti nei campioni analizzati. Questo è il modo di esprimere la concentrazione complessiva di diossine in una qualunque matrice, così come viene espressa nella normativa vigente. I-TE = [PCDDi x TEFi] + [PCDFi x TEFi ] I campionamenti effettuati sono stati quattro tra il 28 Gennaio e il 13 febbraio, ciascuno con durata dai 3 ai 5 giorni, nelle 2 postazioni di monitoraggio (C e E). I valori trovati di diossine e furani (PCDD/PCDF) vengono espressi in termini di Tossicità Equivalente (I-TE). 43

45 /4, /, /+ %%<%?$'' 7%: 7% %%%<%?'' 7%: 7% %%%%<%?!:'' 7%: 7% %%%:%<%?!:'' 7%: 7% %%%<%?%;!:'' 7%: 7% %%%%:%<%?!<'' :;% :% '' :?%?: <% %%<%?$'" %< % %%%<%?'" :%: %? %%%<%?'" :?% % %%%%<%?!:'" <?%;; <%; %%%:%<%?!:'" <<%: % %%%:%<%?!:'"?% :%; %%%<%?%;!:'" % %; %%%%:%<%?!<'" % %? %%%%<%?%;!<'" % % '" % %? $ 4 <%<??%? $ 4(@$+ <%: % Tab. 17: Concentrazione media TCDD/PCDF rilevati nel periodo 28 Gennaio 1 Febbraio /4, /, /+ %%<%?$'' 7%? 7%? %%%<%?'' 7%? 7%? %%%%<%?!:'' 7%? 7%? %%%:%<%?!:'' 7%? % %%%<%?%;!:'' 7%? % %%%%:%<%?!<'' % <:%: '' :;% %? %%<%?$'" <%? ;% %%%<%?'" %<: <%? %%%<%?'" %<?% %%%%<%?!:'" :%; %:? %%%:%<%?!:'" 7%? %? %%%:%<%?!:'" :%?%:? %%%<%?%;!:'" %? % %%%%:%<%?!<'" % <% %%%%<%?%;!<'" <%;? % '" ;%?; <%; $ 4 ;<%:?% $ 4(@$+ ;%;?<%;? Tab. 18: Concentrazione media TCDD/PCDF rilevati nel periodo 2 4 Febbraio /4, /, /+ %%<%?$'' 7%? 7%: %%%<%?'' 7%? 7%: %%%%<%?!:'' 7%? 7%: %%%:%<%?!:'' 7%? 7%: %%%<%?%;!:'' 7%? <%; %%%%:%<%?!<'' ;;% :% '' ;%: %:< %%<%?$'" %? ;%;< %%%<%?'" :%: %? %%%<%?'" ;% %; %%%%<%?!:'"?% %< %%%:%<%?!:'" % <%? %%%:%<%?!:'"?%?%< %%%<%?%;!:'" %; % %%%%:%<%?!<'"??% :%< %%%%<%?%;!<'" %< % '" ;;% %< $ 4 ;:% :%: $ 4(@$+ ;%? %?< Tab. 19: Concentrazione media TCDD/PCDF rilevati nel periodo 5-8 Febbraio /4, /, /+ %%<%?$'' 7% 7% %%%<%?'' %<; 7% %%%%<%?!:'' 7% 7% %%%:%<%?!:'' 7% 7% %%%<%?%;!:'' 7% 7% %%%%:%<%?!<''?<%? ;:%?? ''?%< % %%<%?$'" % % %%%<%?'"?%?%? %%%<%?'" %? % %%%%<%?!:'" %; % %%%:%<%?!:'" %: % %%%:%<%?!:'" ;%:?%: %%%<%?%;!:'" %?%: %%%%:%<%?!<'" :%?? %: %%%%<%?%;!<'" %; ;% '" %: %? $ 4 <%?%: $ 4(@$+ %<? % Tab. 20: Concentrazione media TCDD/PCDF rilevati nel periodo 9 13 Febbraio 44

46 Per un confronto, vengono riportate in tabella 21 i valori di concentrazione di diossine e furani in aria in 11 paesi europei ( espressi in fg I-TEQ/m 3 ). ))= 4(@$+B A= 9. %:@% 1 :?@; <@< ( ;@: // 3 9A <@ :@ Tab. 21: Concentrazione media TCDD/PCDF rilevati in 11 paesi europei I valori rilevati nelle postazioni C ed E vengono a trovarsi nel range dei siti urbani evidenziati in tabella 21; inoltre, non si manifestano particolari differenze tra i due siti di monitoraggio Meteorologia In figura 37 si riportano gli stessi parametri meteorologici analizzati anche per le campagne estiva ed autunnale (altezza massima di rimescolamento, precipitazioni e vento medio), mentre in figura 38 si riporta la rosa dei venti. 45

47 Fig. 37: parametri meteorologici durante la campagna invernale Fig: 38. Rosa dei venti campagna invernale 46

48 L altezza massima di rimescolamento presenta dei valori relativamente bassi durante i primi 5 giorni del periodo, per poi alzarsi durante il periodo centrale della campagna e ritornare ad un minimo il giorno 9, corrispondente questo ad un massimo di valori di particolato. Le precipitazioni rilevate nei primi giorni, spiegano probabilmente i valori relativamente bassi delle concentrazioni di particolato sospeso in atmosfera registrate nei giorni 30 e 31 gennaio.. La campagna invernale è stata poi caratterizzata mediamente da basse velocità dei venti, condizione questa che tende a favorire l accumulo di inquinanti impedendone la dispersione. La rosa dei venti evidenzia una prevalenza delle direzioni da Ovest-Sud-Ovest, manifestando anche in questo caso una situazione dell area di indagine sottovento all area urbana di Bologna. 47

49 2.4 Rapporti delle specie molecolari sul totale di IPA (Campagne autunnale ed invernale) Di seguito viene riportata la tabella 22 in cui sono mostrati i valori dei rapporti fra la concentrazione di ogni singola specie molecolare di IPA e il valore totale di IPA, su PM2,5 (inteso come somma di tutte le specie rilevate). Tale analisi viene effettuata per le campagne autunnale ed invernale, mentre non si considera la campagna estiva, poiché in questa i valori risultano spesso troppo bassi, frequentemente al di sotto dei limiti di rilevabilità del metodo. Al fine di effettuare un confronto si riportano anche i dati ottenuti nelle stazioni fisse dell area urbana di Bologna. In rosso vengono evidenziati i valori completamente diversi del fluorantene per quanto riguarda le 3 stazioni di Bologna, rispetto ai valori sensibilmente più bassi trovati nelle 5 postazioni del termovalorizzatore. Tale andamento si mostra sia nella campagna autunnale che in quella invernale. 3 ).. 3 ( :, / 4. =/ =/ =4. =/ C4. =/ 3 =/ %8 1/ %8% ( %%@ 3 %3 ) ' " // ) ' " // Tab. 22: Rapporti fra le singole specie e gli IPA totali Interessante è inoltre il valore risultante alla stazione di San Pietro Capofiume del rapporto di fluorantene per la campagna autunnale, il quale risulta di 0.10, valore sostanzialmente simile a quelli ottenuti nelle 5 postazioni prossime al termovalorizzatore. Nelle figure 39, 40 e 41 riportate di seguito vengono portati in grafico i valori della campagna autunnale della tabella precedente. Con tali grafici si possono meglio notare le differenze fra le postazioni del termovalorizzatore, la postazione rurale di 48

50 San Pietro Capofiume e le postazioni urbane di Bologna e sono evidenti i rapporti fra le singole specie molecolari di IPA in ciascuna stazione di monitoraggio., /), /1 8% 8%, / 8%, /' 9%, /+ 9% 4. =/ =/ =4. =/ C4. =/ 3 =/ %8 1/ %8%3 ( %%@%3 Fig. 39: Percentuali di fluorantene negli IPA delle postazioni del termovalorizzatore % Fig. 40: Percentuali di fluorantene negli IPA della stazione di San Pietro Capofiume. 49

51 " 36% 8 31% 9// 4. =/ =/ =4. =/ C4. =/ 3 =/ %8 1/ %8%3 ( %%@%3 30% Fig. 41: Percentuali di fluorantene negli IPA delle stazioni dell area urbana di Bologna. Dai grafici delle figure 39, 40 e 41 si evince principalmente il diverso comportamento del Fluorantene (colore azzurro) nelle diverse stazioni di monitoraggio. Si nota infatti che la sua percentuale sul totale di IPA nelle postazioni del termovalorizzatore (figura 39) non spicca sulle altre specie, stesso comportamento ritrovato anche nella postazione rurale di San Pietro Capofiume (figura 40). Diversamente avviene nelle postazioni urbane di Bologna dove è evidente una maggiore percentuale del Fluorantene rispetto alle altre specie di IPA analizzate (figura 41). 2.5 Valutazioni conclusive Dai risultati ottenuti dalle campagne di monitoraggio della qualità dell aria si possono trarre alcune valutazioni, le quali dovranno comunque essere oggetto di maggior approfondimento nella relazione conclusiva di tutto il progetto. In tale relazione tutte le matrici indagate dovranno infatti essere analizzate assieme al fine di evidenziare correlazioni, comportamenti, sinergie o anomalie. 1. I valori di particolato rilevato, PM10 e PM2.5, evidenziano come l area del termovalorizzatore risulti, sebbene con alcune piccole differenze, simile all area urbana di San Felice; le concentrazioni di PTS risultano invece sempre superiori a San Felice. L area urbana di Imola, molto minore di quella di Bologna, mostra valori di PM 10 di poco inferiori. Tale comportamento è probabilmente legato alla minore pressione a scala locale dell insieme delle fonti di emissione. Interessante è infatti notare che durante l inverno le differenze evidenziate nei periodi estivi ed autunnali diminuiscono in quanto prevalgono i fenomeni a scala vasta. 50

52 2. Le concentrazioni di IPA totali mostrano come le postazioni del termovalorizzatore siano tendenzialmente meno ricche di tali composti rispetto alla postazione urbana di via Rizzoli e di San Felice; i valori delle 5 postazioni risultano spesso confrontabili con quelli dei Giardini Margherita. Anche per quanto riguarda le concentrazioni di benzo(a)pirene, i valori rilevati nelle 5 postazioni del termovalorizzatore risultano sempre più bassi rispetto alle 3 dell area urbana di Bologna e a San Pietro Capofiume, ad eccezione del periodo estivo dove i valori, rispetto a quest ultima stazione, risultano sostanzialmente identici in quanto inferiori ai limiti di rilevabilità del metodo. 3. I dati dei metalli delle 5 postazioni mostrano, rispetto all area urbana di Bologna, valori quasi sempre più bassi per tutte le postazioni. 4. Il biossido di azoto mostra valori sistematicamente più bassi nell area del termovalorizzatore rispetto all area urbana. 5. L acido cloridrico risulta quasi sempre inferiore al limite di rilevabilità ad eccezione della campagna estiva che presenta valori di poco superiori nelle postazioni D ed E. 6. I valori delle diossine non presentano criticità particolari, essendo in linea con quanto riportato in letteratura per i siti di aree urbane italiani. 7. Da sottolineare l anomalia della postazione E che presenta valori eccezionalmente alti soprattutto, ma non solo nella campagna invernale, per quanto riguarda IPA, PM10, PM2,5 e Zn. Questa anomalia sarà da approfondire con ulteriori studi in quanto non è da escludere una possibile origine di scala locale, quale un emissione del riscaldamento civile o attività di combustione di legno all aperto o altro che potrebbe spiegare i valori alti degli inquinanti sopra riportati. 8. I rapporti delle varie specie molecolari di IPA forniscono un dato interessante legato al rapporto tra fluorantene e tutte le altre specie molecolari. Le postazioni dell aera urbana sembrano infatti essere molto più concentrate di fluorantene rispetto alla zona del termovalorizzatore ed alla zona rurale di san Pietro Capofiume. I valori molto diversi tra le 5 postazioni A, B, C, D, E e le tre dell area urbana di Bologna porta a pensare ad un origine di tipo diverso di tale specie. Tuttavia il numero di dati ancora piuttosto basso non permette un analisi approfondita e suggerisce di proseguire le analisi anche in questa direzione. 51

53 3 Risultati emissioni in atmosfera 3.1 Sistema di rilevazione in continuo Durante le tre campagne il nuovo impianto è stato esercito al carico termico nominale ed ha avuto un assetto di marcia rappresentativo del valore atteso annuale. Di seguito si riportano, nella tabella 23, i valori di concentrazione medi registrati durante le campagne dal sistema di rilevamento in continuo delle emissioni al camino. Secondo l autorizzazione all esercizio dell impianto devono essere misurate e registrate in continuo nell effluente gassoso le concentrazioni delle seguenti sostanze inquinanti: HCl (acido cloridrico), CO (monossido di carbonio), NO X (ossidi di azoto), SOx (ossidi di zolfo), COT (carbonio organico totale), polveri totali e HF (acido fluoridrico). I valori sono espressi come medie giornaliere e, per confronto, sono riportati in tabella anche i valori limite giornalieri previsti dal Decreto Legislativo 133 dell 11 Maggio 2005 e quelli previsti dall autorizzazione della Provincia di Bologna all esercizio dell impianto. A D,. *. // * ', - - -! $ $ $ $ $ $ $ !" $ %8-9$ *+5:&; Tab. 23: Sintesi dei risultati delle analisi alle emissioni in atmosfera (Fonte dati: FEA) I valori rilevati si mantengono tutti al di sotto del limite imposto dall autorizzazione all esercizio (più restrittivo rispetto al limite richiesti dal D. Lgs. 133/05). 3.2 Campionamento e analisi alle emissioni convogliate Per ciascuna campagna di monitoraggio (estiva, autunnale, invernale) sono state effettuati 2 campionamenti con successiva analisi per ogni linea del termovalorizzatore per un totale di 12 campionamenti. Le sostanze inquinanti monitorate sono: Materiale particellare, PM10, PM2,5, sostanze organiche espresse in carbonio, composti inorganici del cloro espressi in HCl, composti inorganici del fluoro espressi in HF, composti inorganici del bromo espressi in HBr, ossidi di zolfo, ossidi di azoto, metalli, IPA (su fumi, su PM10, su PM2,5), PCB e PCN, Diossine e Furani. 52

54 Per il materiale particellare (compresi PM10 e PM2,5), i composti inorganici (del cloro, fluoro e bromo), gli ossidi (di zolfo e azoto) e i metalli, la durata del campionamento è di 1 ora. Per IPA, diossine e furani, PCB-PCN e sostanze organiche espresse in carbonio la durata del campionamento è di 8 ore. I valori di concentrazione del materiale particellare, PM10, PM2,5, HCl, HF, HBr, ossidi di zolfo, ossidi di azoto, Diossine e Furani ( Tabelle 24, 25, 26 e 29) fanno riferimento ai dati riportati negli allegati 4, 5 e 6. I valori di concentrazione di metalli e IPA (su fumi) riportati nelle tabelle 27 e 28 fanno riferimento all allegato 7. Di seguito vengono riportati i valori di concentrazione del materiale particellare, del PM10 e del PM2,5 considerati come media fra i 4 valori ottenuti (due linee nei due campionamenti) in ciascuna campagna. 3.E A D * *,.. // ', $6. %; %? %?.5.5 $6. %< % %: 2 $6. % % % Tab. 24: Sintesi dei risultati delle analisi alle emissioni in atmosfera (Fonte dati: CSA) 2 1,8 1,6 1,4 3 % 78% di PTS 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 29% di PTS 43% di PTS 0 +, ).. ( Fig. 42: Risultati delle analisi alle emissioni in atmosfera 53

55 Dalla tabella 24 e dal grafico di figura 42 si evince che il materiale particolato rilevato al camino è costituito da PM2,5 per valori variabili dal 29% nella campagna estiva al 78% nella campagna invernale. I valori di polveri totali sospese, le uniche normate per quanto riguarda le emissioni al camino, si mantengono comunque notevolmente al di sotto dei limiti. Di seguito vengono riportati i valori di concentrazione degli acidi cloridrico, fluoridrico e bromidrico considerati come media fra i 4 valori ottenuti (due linee nei due campionamenti) in ciascuna campagna. A D,. *. // * ', $! $6. % %: %: $!" $6. % %: % 0 0 $!1 $6. %; 7*292 7* Tab.25: Sintesi dei risultati delle analisi alle emissioni in atmosfera (Fonte dati: CSA) 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 3,,3,,! 3, 4.,3,,!" 3, =,3,,!1 +, ).. ( Fig. 43: Risultati delle analisi alle emissioni in atmosfera Gli acidi fluoridrico e cloridrico si mantengono nettamente al di sotto dei limiti stabiliti sia dal decreto 133 sia dall autorizzazione all impianto. L acido bromidrico, che non ha limiti alle emissioni, è spesso inferiore al limite di rilevabilità del metodo. 54

56 Di seguito vengono riportati i valori di concentrazione del monossido di carbonio, degli ossidi di solfo e degli ossidi di azoto considerati come media fra i 4 valori ottenuti (due linee nei due campionamenti) in ciascuna campagna. A D,. *. // * ', $6. ;%?%; ;%? $6. %? %; % $6. <% % %?? Tab. 26: Sintesi dei risultati delle analisi alle emissioni in atmosfera (Fonte dati: CSA) ,,=,,/4,3,,,,/,3,, , ).. ( Fig. 44: Risultati delle analisi alle emissioni in atmosfera Di seguito vengono riportati i valori di concentrazione dei metalli espressi come da richiesta dell autorizzazione e considerati come media fra i 4 valori ottenuti (due linee nei due campionamenti) in ciascuna campagna. 55

57 A D,. *. // * ',! $6. % % % #$ $6. %; % % & $6. % % % ; Tab. 27: Sintesi dei risultati delle analisi alle emissioni in atmosfera (Fonte dati: CSA) Come si può notare, tutti gli ossidi e i metalli risultano sempre al di sotto del limite di emissione richiesto. Nella tabella e nei grafici a torta di figura 45 vengono mostrate le composizioni percentuali dei metalli rilevati alle emissioni. Si nota l elevata percentuale dello zinco rispetto agli altri, tra cui spicca anche il mercurio.! = ), ((( (. = $ > +, 1% 11% 0,2% 3% 8% 8% \ \ 1% 1% 2% 2% \ \ 0,1% 63% ).. 0,1% 11% 0,2% 5% 2% 2% \ 0,2% 1% 2% 4% 2% 0,2% \ \ 71% ( 0,5% 27% 1% 4% 2% 2% \ \ 3% 2% 6% 5% 0,2% 1% \ 48% 3+, 3).. 3(,.3,.,.3,! ),.3, = ),,.3, ),,.3,, ( 9,.3,. 8,.3,,.3, $,.3, $ ((( =,.3,,,.3, =,.3, =,.3, >,.3, > Fig. 45: Composizione percentuale dei metalli rilevati alle emissioni Nella tabella 28 vengono mostrati i valori di IPA rilevati ai fumi delle emissioni delle due linee del termovalorizzatore, per ciascuna delle tre campagne. I valori riportati sono le medie, per singola linea e per campagna, delle 11 specie molecolari di IPA 56

58 richieste dal Dlgs 133/05: Benzo(a)antracene, Benzo(b)fluorantene, Benzo(k)fluorantene, Dibenzo(a,e)pirene, Dibenzo(a,i)pirene, Indeno(1,2,3- c,d)pirene, Dibenzo(a,h)antracene, Benzo(j)fluorantene, Benzo(a)pirene, Dibenzo(a,h)pirene, Dibenzo(a,l)pirene. I valori di concentrazione riscontrati inferiori ai limiti di rilevabilità concorrono all espressione della somma di IPA, nella misura di LR/2, come indicato da Rapporti ISTISAN 04/15 edito dall Istituto Superiore della Sanità. A D,. *. // * ', * * * * * * () $6.? < <?? 5#555 5#555 Tab. 28: Sintesi dei risultati delle analisi alle emissioni in atmosfera (Fonte dati: CSA) Nella tabella seguente vengono riportati i valori di diossine e furani in termini di Tossicità Equivalente, riscontrati nelle due linee di emissione, nelle tre campagne di monitoraggio. A D,. *. // * ', * * * * * * ''#'" $6. <+= Tab.29: Sintesi dei risultati delle analisi alle emissioni in atmosfera (Fonte dati: CSA) Anche per le diossine e furani i valori di tossicità si mantengono altamente al di sotto del limite autorizzato. 4 Confronto qualità dell aria emissioni in atmosfera A fronte dei risultati ottenuti, è stato possibile effettuare un confronto, per ora solo qualitativo, fra i valori di concentrazione di alcuni inquinanti ricavati in qualità dell aria, sia nelle postazioni prossime al termovalorizzatore, sia nelle postazioni dell area urbana e rurale di Bologna, e i risultati alle emissioni convogliate del termovalorizzatore. Il confronto è stato effettuato solo su alcuni inquinanti quali: IPA, diossine e metalli. () 1/ = 1/ C 1/ '=/ %8 ( 1/ %8% 1/ 3 " %%%@%3 3 +,,,.". <F :F :F <F F F?F F +,,,. :F F F?F <F ;F F +,,,.% F?F?F <F F, /)?F F :F F <F?F F F " ;F F F F ;F :F F F 57

59 ."...% 4. =/ =/ =4. =/ C4. =/ 3 =/ %8 1/ %8%3 ( %%@%3, /) " Fig. 46: Confronto composizioni percentuali degli IPA rilevati alle emissioni e in qualità dell aria- durante le campagne autunnali Nella tabella e nei grafici a torta di figura 46 sono mostrate le composizioni percentuali delle 8 specie (Benzo(a)pirene, fluorantene, benzo(a)antracene, benzo(b)fluorantene,benzo(k)fluorantene,dibenzo(a,h)antracene, benzo(g,h,i)perilene, indeno(1,2,3-c,d)pirene) sul valore totale di IPA ottenuto (nella sola stagione autunnale) alle emissioni convogliate del termovalorizzatore e in qualità dell aria. In particolare si è voluto evidenziare il comportamento del fluorantene rispetto alle altre 58

60 specie di IPA monitorate. Già in precedenza è stato evidenziato che il fluorantene nelle postazioni del termovalorizzatore mostra un comportamento simile alla postazione rurale di San Pietro Capofiume, mentre è diverso nelle postazioni dell area urbana di Bologna. Da questi grafici si può notare come la percentuale di fluorantene sul valore totale di IPA alle emissioni convogliate è più simile alla percentuale di fluorantene ritrovato nell area urbana di Bologna rispetto ai risultati ottenuti nelle postazioni del termovalorizzatore.! = ), ((( (. = $ > +,,+, 1% 11% 0,2% 3% 8% 8% \ \ 1% 1% 2% 2% \ \ 0,1% 63% +,,).. 0,1% 11% 0,2% 5% 2% 2% \ 0,2% 1% 2% 4% 2% 0,2% \ \ 71% +,,( 0,5% 27% 1% 4% 2% 2% \ \ 3% 2% 6% 5% 0,2% 1% \ 48% B.2)+, 0,2% 2% 0,3% 11% 13% 3% 6% 65% B.2)).. 0,3% 2% 1% 12% 24% 4% 7% 50% B.2)( 0,4% 3% 1% 0,4% 18% 23% 4% 10% 39% = Dato percentuale non riportato in quanto il valor medio risulta inferiore a LR. = Dato non rilevato 3+, +,, 3).. +,, 3( +,, 3+, B. DG 3).. B. DG 3( B. DG,.3,.,.3,! ),.3, = ),,.3, ),,.3, (((, ( =,.3, 9,.3,.,,.3, 8,.3, =,.3, =,.3,,.3, $,.3, $ >,.3, > Fig. 47: Confronto composizioni percentuali dei metalli rilevati alle emissioni e in qualità dell aria Nella tabella e nei grafici di figura 47 sono messe a confronto le percentuali di ciascun metallo sul totale di metalli rilevati alle emissioni convogliate e in qualità dell aria nelle postazioni del termovalorizzatore nella campagna invernale. Si nota che, sia alle emissioni che in atmosfera, c è una netta abbondanza dello zinco rispetto agli altri metalli; tuttavia la composizione degli altri metalli risulta diversa 59

61 passando dalle emissioni alla qualità dell aria. Infatti alle emissioni risulta prevalente il mercurio, mentre in qualità dell aria prevalgono rame e manganese. '''" +,,, /, / %+& %& = 7%'>& = 7%'>& = 7%'>& = 7%'& %8& %+<& %<& %<& = 7%'><& = 7%'><& = 7%'><& = 7%'><& = 7%'<& = 7%'<& %8<& , /, /+ 3( +,, %%<%?$ =/,, $'' %%%%<%?+,=/,,!'' %%%<%?%;+,=/,,!'' =/,, '' %%%<%? =/4. '" %%%%<%?+,=/4.!'" %%%:%<%?+,=/4.!'" %%%%:%<%?+3 =/4.!3'" %%%<%? =/,, '' %%%:%<%?+,=/,,!'' %%%%:%<%?+3 =/,,!3'' %%<%?$ =/4. $'" %%%<%? =/4. '" %%%:%<%?+,=/4.!'" %%%<%?%;+,=/4.!'" %%%%<%?%;+3 =/4.!3'" =/4. '" Fig. 48: Confronto composizioni percentuali delle diossine rilevati alle emissioni e in qualità dell aria 60

62 Nella tabella e nei grafici a torta di figura 48 sono messe a confronto le composizioni percentuali delle diverse specie di diossine e furani alle e missioni e in qualità dell aria. Si può notare che sia nelle postazioni del termovalorizzatore che alle emissioni le specie che maggiormente sono presenti sono l octaclorodibenzodiossina (OCDD), l epatclorodibenzodiossina (HpCDD) e l eptaclorodibenzofurano (HpCDF) e l octaclorodibenzofurano (OCDF). Tuttavia, le percentuali di tali specie risultano diverse passando dalle emissioni alla qualità dell aria: nelle postazioni del termovalorizzatore infatti prevale l OCDD (24% e 37 %), mentre alle emissioni prevalgono, in uguale percentuale, l HpCDF e l OCDF ( 15% e 15%). 5 Risultati Sistema Acqua, Suolo, Pianta 5.1 Ruolo dei metalli pesanti nella qualità dell ambiente e nella salute umana I metalli pesanti sono componenti naturali della crosta terrestre e non possono essere degradati o distrutti. In piccola misura entrano nel nostro corpo con il cibo, l'acqua e l'aria. Come elementi in tracce, alcuni metalli pesanti sono essenziali per mantenere il metabolismo umano, concentrazioni più alte possono portare ad accumuli e a sintomi di avvelenamento. Esso potrebbe derivare, per esempio, da contaminazione dell'acqua potabile, da alte concentrazioni nell'aria ambiente vicino alle fonti di emissione, o assunzione tramite il ciclo alimentare. I metalli pesanti sono pericolosi perché tendono a bioaccumularsi; l'aumento della concentrazione di un prodotto chimico in un organismo biologico col tempo, confrontata alla concentrazione del prodotto chimico nell'ambiente viene definita bioaccumulazione. I residui si accumulano negli esseri viventi ogni volta che sono assimilati ed immagazzinati più velocemente di quanto sono metabolizzati o espulsi. 8$, *% & ( ?????? ?????? ??? 02??? $* ( < 77-2??? 22??? ????????? 201??? Tab.30: Principali fonti di emissione in atmosfera di metalli pesanti in Europa (tonn/anno) Gli elementi scelti nel progetto sono quelli che maggiormente vengono emessi in atmosfera da diverse fonti antropiche e possono essere: elementi in traccia essenziali per gli esseri viventi (Zn, Se, Mn, Cu, Cr, Mo, F, I, Co ) che sono potenzialmente 61

63 tossici se sovradosati ; elementi di cui non non si conosce chiaramente il ruolo fisiologico nell'uomo (B, V, Ni, Si ), potenzialmente tossici in dosi elevate e/o in cronica assunzione parenterale; elementi considerati attualmente come esclusivamente tossici (Al, As, Ba,Pb, Sr, Ti ). Gli elementi che fanno parte del gruppo del platino (Pt, Rh e Pd) sono stati inseriti nel progetto in quanto l'utilizzo di marmitte catalitiche ha incrementato significativamente la loro concentrazione nell'ambiente lungo le arterie viarie principali. 5.2 Riferimenti Normativi I valori di concentrazione rilevati nel presente monitoraggio sono stati confrontati con i limiti di legge esistenti, distinti per matrice ambientale analizzata. Quando questa corrispondenza non è presente, sono stati presi a riferimento i limiti di legge più affini o valori disponibili in bibliografia. Il Decreto Ministeriale 25 ottobre 1999 n. 471 ha posto limiti per alcuni elementi considerati inquinanti nel suolo a seconda della sua destinazione d uso. A partire dal 29 aprile 2006 il DM 471/99 è stato abrogato con l approvazione del vigente Decreto Legislativo 3 marzo 2006 n. 152 recante Norme in materia di difesa del suolo e lotta alla desertificazione, di tutela delle acque dall inquinamento e gestione delle risorse idriche ; la tabella 1 dell allegato 5 di tale decreto fornisce le concentrazioni soglia di contaminazione nel suolo riferite alla specifica destinazione d uso. Le vigenti concentrazioni soglia sono le medesime della tabella 1 del D.M. 471/99 (tabella 2). Il DM 471/99 costituisce anche il riferimento normativo per le acque di falda, poiché al comma 3 dell allegato fornisce i valori di concentrazione limite accettabili per le acque sotterranee. La tabella 31 riporta i limiti di concentrazione per gli elementi che presentano valori legislativi soglia e per facilità di comprensione e paragone con i risultati analitici del monitoraggio si è eseguita la conversione di tali limiti in mg/l. Analogamente al suolo, anche per le acque sotterranee dal 29 aprile è vigente il D. Lgs. 152/2006 che ha ripreso le medesime concentrazioni soglia nella tabella 2 dell allegato 5. 62

64 * ) $ , < % +=& > 5?3 > 5?0 Tab. 31: Valori di concentrazione limite accettabili di elementi e composti inquinanti nel suolo e sottosuolo riferiti alla specifica destinazione d uso dei siti da bonificare (D.M. 471/99, ora D.Lgs. 152/06, allegato 5, tabella 1) 63

65 ,3,,0*,3,,* $ < * ) $ Tab. 32: Valori di concentrazione limite accettabili in metalli pesanti e microelementi nelle acque sotterranee (D.M. 471/99, ora D. Lgs 152/06, allegato 5, tabella 2) Per quanto concerne le acque meteoriche al momento non esistono norme o regolamenti specifici; tuttavia, come riportato anche in studi analoghi, risulta accettabile assimilare il concetto di acque di pioggia a quello di acque reflue urbane che recapitano sul suolo. In questo senso i risultati analitici sono stati confrontati con i limiti previsti per le acque reflue urbane ed industriali nella tabella 4 allegato 5 del Decreto Legislativo n. 152 dell 11 maggio 1999 Testo coordinato per la tutela delle acque dall inquinamento. Il recente D. Lgs. 152/2006, pur abrogando il D. Lgs. 152/99, ne ha tuttavia ripreso i medesimi limiti indicati nella tabella 4 allegato 5. Detti limiti, previsti per lo scarico di acque reflue sul suolo, sono riportati in tabella

66 * 53 < - < - * 5-5 ) $ 5- $. 5, 53 Tab. 33: Valori di concentrazione limite accettabile in metalli pesanti e microelementi per lo scarico di acque reflue urbane sul suolo (D.M. 471/99, ora D. Lgs 152/06, allegato 5, tabella 4) I valori di concentrazione in metalli pesanti e microelementi riscontrati per le acque di lavaggio fogliare di latifoglie e conifere e per i muschi invece sono stati confrontati con quelli disponibili in bibliografia, non esistendo riferimenti di legge specifici. Per quanto riguarda le matrici vegetali, sono stati infatti presi in considerazione valori di concentrazione individuati dall Unione Europea nell ambito di uno studio integrato mirato a valutare l inquinamento dei suoli da metalli pesanti. A tale proposito in tabella 34 vengono riportati i valori comuni nelle piante ed i valori critici per la loro crescita individuati nel lavoro Soil pollution by heavy metals (PE-SO 89.5a, Strasbourg 24 April 1989). I valori riportati sono solo indicativi poiché variano con il tipo di suolo e di pianta e le concentrazioni critiche variano secondo l organo e l età della pianta.. +,3,, H,3,, H /5? 3?5 55?53 5?-5 /5?? - ).?3 3?-5 /5?53 53? * 5?3-5?.5? 3 5?-5 + /53?3-5?.5, 3?35 35?-55 Tab. 34: Valori di concentrazione comune e critica di alcuni metalli pesanti per la crescita delle piante 65

67 5.3 Strumentazione e metodologia Strumentazione I metalli pesanti, macro e microelementi analizzati nei campioni prelevati come da protocollo dai diversi comparti del sistema acqua-suolo-pianta, sono stati analizzati presso il laboratorio del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali dell'università di Bologna, mediante spettrometria in emissione al plasma, ICP-OES (Inductive Coupled Plasma Optical Emission Spestroscopy) della Spectro (Circular Optical System CIR.O.S. CCD ). La configurazione strumentale della spettrometria di emissione al plasma della Spectro, consente di determinare gli elementi simultaneamente, di operare in un ampio spettro di lavoro ( nm) con elevata sensibilità, oltre che semplicità e rapidità di analisi. Lo strumento è dotato di torcia assiale fissa, gruppo ottico isolato dall'atmosfera esterna, che permette di coprire lo spettro compreso fra 125 e 200 nm per la quantificazione di alcuni elementi fra cui Al, S, P. Lo strumento può essere accoppiato, a seconda della matrice in cui è disciolto il campione, con la camera di nebulizzazione ciclonica modello "Lichte modificata", che permette una maggiore sensibilità strumentale alle basse concentrazioni in quanto il nebulizzato che giunge in torcia è in quantità superiore rispetto ad altri modelli di nebulizzatore. L utilizzo dell acido fluoridrico per la mineralizzazione dei campioni prevede l accoppiamento della camera di Scott in teflon con torcia in teflon ed allumina. Prima dell'analisi dei campioni viene eseguito il riprofilaggio del gruppo ottico; infatti a causa di cambiamenti dipendenti dal fattore tempo, la posizione del picco spettrale può variare e quindi la procedura del riprofilaggio assicura che siano assegnate corrette lunghezze d onda alle intensità misurate. Questa procedura è assolutamente necessaria per eseguire analisi di elementi in tracce; inoltre, vengono ottimizzate le condizioni operative dello strumento, quali centratura ed ottimizzazione della distanza della torcia rispetto all'interfaccia ottico, nonché ottimizzazione del flusso di nebulizzazione con soluzione di Mn 1 mg/l. Un ulteriore controllo di routine viene effettuato con l adozione di matrici di campioni standard a certificazione ISO, con cui viene calibrato lo strumento; in tal senso si rimanda ad ogni capitolo di analisi delle diverse matrici (acqua, vegetali e suolo) Calibrazione e ripetibilità La valutazione delle concentrazioni medie dei differenti elementi nei campioni e delle diverse matrici utilizzate ha permesso di effettuare la calibrazione dello strumento in un range di concentrazione vicino al valore medio presente nei campioni, abbassando i limiti di rilevabilità (DL). Le soluzioni multistandard utilizzate per la costruzione delle rette di calibrazione (CPI International - Amsterdam) riproducono l'effetto matrice presente nei campioni e ne permettono la parziale riduzione. Il DL è la concentrazione che viene ottenuta quando il segnale misurato differisce significativamente dal "background"; il limite di rilevabilità così determinato è spesso chiamato teorico o strumentale, infatti i calcoli del limite di rilevabilità teorico sono basati su un background di breve periodo, quindi possono essere troppo 66

68 ottimistici per riflettere il limite di rilevabilità reale. Il limite di rilevabilità pratico molto spesso quindi differisce da quello teorico, in quanto è possibile che si verifichino perdita del backgraund, errori casuali durante la standardizzazione, effetti memoria e altro. Il termine "limite di determinazione" viene usato per descrivere il limite più basso a cui è possibile effettuare analisi affidabili, pertanto il limite di rilevabilità strumentale (DL) differisce spesso dal limite di determinazione per un fattore compreso fra 2 e 5 (definito come intervallo di confidenza). Infine sono state individuate le linee di emissione più adatte alle esigenze applicative; sono state prese in considerazione le lunghezze d'onda raccomandate da organismi di ricerca internazionali (EPA - Environmental Protection Agency - e APHA - American Public Health Association) e dalla casa costruttrice dello strumento (Spectro). Lo strumento lavora con emissioni ottiche, quindi per ogni analita possono essere utilizzate più lunghezze d onda; per effettuare le quantificazioni previste vengono selezionate le lunghezze d onda che rappresentano un buon compromesso tra la sensibilità massima e la possibilità di determinare un ampio intervallo di concentrazioni. Sono stati analizzati gli spettri relativi a ciascun elemento e scelte le rispettive linee di emissione in base alla sensibilità di rilevazione ed alle interferenze spettrali eventualmente presenti. Quando necessario e, soprattutto, possibile è stata mantenuta una seconda linea di emissione per elemento, in modo da avere un autocontrollo sul dato. I diversi metodi utilizzati per acque, vegetali e suoli sono stati creati e calibrati. La calibrazione consiste nel misurare con lo strumento campioni con concentrazioni conosciute in modo da poter determinare la relazione tra concentrazione ed intensità del picco di emissione. Questi punti devono essere usati anche per riconoscere e correggere qualsiasi interferenza tra gli elementi. I campioni preparati ed utilizzati per la calibrazione vengono utilizzati anche per la standardizzazione. La stabilità dello strumento durante la lettura dei campioni è stata regolarmente controllata tramite la misura di uno degli standard utilizzati nella calibrazione, come previsto dalle metodiche EPA. La ripetibilità dei risultati strumentali, che sono già il valore medio di tre repliche, viene controllata, calcolando il coefficiente di variazione fra i risultati dell'analisi di 2 o 3 ripetizioni dello stesso campione. L accuratezza dei risultati ottenuti è stata verificata mediante analisi di campioni standard certificati di suolo e vegetali (BCR- Certified Reference Material). I dati ottenuti dalle analisi dei diversi campioni sono stati convertiti, elaborati e ulteriormente controllate le scansioni per verificare l'eventuale presenza di interferenze di matrice o spettrali Metodologia Per le acque, sia piovane, sia di falda che derivanti dal lavaggio dei vegetali, la determinazione dei microelementi ed elementi in traccia è stata effettuata mediante spettrometria in emissione al plasma utilizzando uno strumento ICP-OES (Inductive Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy) della Spectro (Circular Optical System CIR.O.S. CCD ). Per i vegetali, i campioni di cotico erboso sono stati puliti, pesati e posti in stufa a 70 C fino al raggiungimento di un peso costante, quindi finemente macinati. 67

69 Il materiale fogliare proveniente da piante arboree (aghifoglie e latifoglie) è stato in parte pesato, seccato tal quale e finemente macinato, mentre un aliquota di materiale è stata lavata con acqua acidulata per simulare una possibile pioggia acida, dilavare l eventuale particolato presente sulle parti vegetali in esame ed analizzare gli elementi presenti nelle acque di lavaggio. I muschi, dopo essere stati seccati a temperatura ambiente, sono stati trattati in modo da evitare qualsiasi contaminazione con i residui di terreno. Infatti la parte apicale è stata tagliata con forbici in acciaio, separata e macinata per ottenere una maggiore uniformità del campione. La mineralizzazione dei campioni dei tessuti vegetali è avvenuta in forno a microonde (Milistone 1200) con una miscela ossidante di HNO 3 e H 2 O 2. La determinazione degli elementi è avvenuta in spettrometria in emissione al plasma (ICP-OES). Per i suoli, si è proceduto alla loro essiccazione all aria, successiva macinazione e setacciatura con vaglio a 2 mm (terra fine). Un aliquota di terra fine è stata finemente macinata in mortaio d agata per una maggiore uniformità del campione ed una frazione pesata di esso è stata mineralizzata in forno a microonde in Aqua Regia. La determinazione dei diversi elementi è stata eseguita in spettrometria in emissione al plasma (ICP-OES). Gli elementi presi in considerazione sono quelli relativi al D.M. 471/99, per il quale si rimanda al capitolo precedente; le basse concentrazioni richieste dal D.M. 471/99 relativamente ad alcuni elementi quali Antimonio (Sb), Arsenico (As), Mercurio (Hg), Selenio (Se), Stagno (Sn) e Tallio (Tl) sono molto vicine ai limiti di rilevabilità strumentale (DL); si è quindi ritenuto opportuno confrontare le determinazioni eseguite con l ICP-OES con quelle di uno spettrometro in emissione al plasma accoppiato con la tecnica degli idruri che permette di abbassare i limiti di rilevabilità strumentale; quest ultima determinazione è stata eseguita presso la Facoltà di Agraria dell Università di Padova. Nei cinque siti scelti per la valutazione della qualità dell aria e nel sito esterno all area di indagine i campioni di suolo sono stati raccolti in flaconi di vetro e protetti dalla radiazioni luminose con involucro in alluminio per la determinazione di diossine e furani. 5.4 Monitoraggio di inquinanti inorganici nelle acque meteoriche, di lavaggio fogliare e di falda superficiale Nel corso della realizzazione del progetto sono stati prelevati campioni di acqua piovana da 2 stazioni meteorologiche dotate di pluviometro per un periodo di circa 10 mesi, campioni acquosi ottenuti dal lavaggio del materiale vegetale prelevato da piante presenti nei siti di monitoraggio e campioni di acque di pioggia e di falda presso 5 siti, scelti fra i 12 individuati per la realizzazione del progetto. Nel periodo compreso fra marzo 2005 e gennaio 2006 sono stati effettuati i campionamenti nel corso delle quattro campagne stagionali previste Localizzazione e campionamento Acque meteoriche. Sono state prelevate dai pluviometri di due stazioni agrometeorologiche, site presso: Azienda Agraria di Cariano (Granarolo), di proprietà dell'università di Bologna e presso la Facoltà di Agraria situata a Bologna in via Fanin. 68

70 Nella stazione di Cadriano sono stati raccolti oltre 100 campioni in riferimento ai diversi eventi piovosi che si sono venuti a verificare tra l aprile 2005 ed il febbraio Nello stesso periodo sono stati raccolti circa 30 campioni dal pluviografo sito all'interno della Facoltà di Agraria; questi campioni sono stati prelevati a cadenza quindicinale o superiore a seconda della frequenza degli eventi piovosi. Ambedue le stazioni agro-meteorologiche forniscono in automatico i dati dei principali fattori meteorologici, in particolare precipitazione, temperatura, direzione e velocità del vento e radiazione solare. Dal momento che le particelle inquinanti emesse in atmosfera vengono trasportate dalle correnti dell aria sono stati posizionati altri pluviometri in funzione della direzione prevalente dei venti. All'interno dell'area di tre chilometri di raggio, avente come centro di riferimento il termovalorizzatore di via del Frullo nel periodo invernale 2006 sono stati installati 5 pluviometri nei seguenti siti: sito 2 - Podere Casino-Rappini, sito 3 - Podere Zanarini, sito 5 - Zona industriale di Villanova; sito 10 - Via Marano e sito 12 exvivaio di Castenaso; i pluviografi sono stati collocati in corrispondenza dei cinque piezometri, di cui si dirà in seguito. La figura 49 mostra gli andamenti delle principali grandezze agro-meteorologiche rilevate nella stazione della Facoltà di Agraria (Bologna CAAB) nel periodo maggio aprile La figura 50 mostra la quantità di pioggia quindicinale raccolta nei siti monitorati a partire dalla campagna invernale e fino all'aprile L'elaborazione dei dati di pioggia, registrati dalla stazione agro-meteorologica e dai pluviometri posizionati nei vari siti di campionamento, non evidenzia una particolare tendenza nella variabilità spaziale. La differenza tra la quantità di pioggia registrata nei diversi siti non supera i pochi millimetri, la massima misurata è stata di 10 mm, per l'evento verificatosi il 27/2/06, tra i siti 5 e 12. Acque di lavaggio fogliare. I campioni vegetali raccolti nei 12 siti di monitoraggio sono stati sottoposti ad una procedura di lavaggio con l'obiettivo di simulare l'effetto dilavante della pioggia, che porta al suolo il materiale depositatosi sulle foglie. I campioni vegetali, prelevati e conservati in sacchetti di polietilene a 4 C, sono stati suddivisi in due aliquote, una delle quali è stata essiccata in stufa ventilata per l analisi degli elementi totali contenuti nei tessuti; un altra, pari a 100 g, è stata lavata con 500 ml di soluzione acidulata (HCl 0,01 M). Il lavaggio è stato effettuato in modo tale da simulare l'effetto della pioggia, spruzzando a poco a poco la soluzione su tutto il campione. I 500 ml utilizzati sono stati posti in stufa ventilata per concentrarli fino ad un volume finale di 100 ml. I campioni così trattati vengono filtrati, acidificati (HNO 3 1 ml: 100mL di campione) e stoccati a 4 C. 69

71 Stazione Agrometeorologica di Bologna CAAB Temperatura media mensile Velocità del vento media mensile C m/s Umidità relativa media mensile Precipitazione mensile % mm/mese Fig. 49: Andamento dei parametri meteorologiche rilevate nella stazione Agrometeorologica di Bologna CAAB riferite al periodo maggio aprile 2006 mm Piogge siti Sito 2 Sito 3 sito 5 Sito 10 Sito 12 31/1 1 21/2 2 27/2 3 13/3 4 27/3 5 10/4 6 Fig. 50: Quantità di pioggia nei siti monitorati, nel periodo gennaio - aprile 2006 Il lavaggio è stato effettuato sui vegetali ad ogni campagna di monitoraggio secondo la cadenza: Primavera 2005 (marzo): materiale da aghifoglie - Estate 2005 (luglio): materiale da latifoglie - Autunno 2005 (novembre): materiale da latifoglie - Inverno 2006 (gennaio): materiale da aghifoglie. In questo modo si sono ottenuti un totale di 48 campioni di acque provenienti dai lavaggi dei vegetali campionati. Nella campagna invernale 2006 si è trattato con questa metodologia anche il campione di materiale vegetale raccolto nel tredicesimo sito, posto al di fuori del raggio di 3,2 km dal termovalorizzatore, considerato come "bianco". 70

72 Acque di falda superficiale. I campioni di acque di falda sono stati raccolti in 5 dei 12 siti individuati per la campagna di monitoraggio. I siti prescelti sono risultati: sito 2 - Podere Casino-Rappini, sito 3 - Podere Zanarini, sito 5 - Zona industriale di Villanova; sito 10 - Via Marano e sito 12 exvivaio di Castenaso. Sono stati inoltre prelevati campioni di acque di falda dalla stazione agrometeorologica sita presso l'azienda Agraria dell Università di Bologna sita in Cadriano (Granarolo). Cadr iano data Sito 2 data 23/1/06 12/2/06 4/3/06 24/3/06 13/4/06 3/5/06 23/5/ /1/06 12/2/06 4/3/06 24/3/06 13/4/06 3/5/06 23/5/06 0 Profondità di Falda (cm) Profondità di Falda (cm) Sito 3 data 23/1/06 12/2/06 4/3/06 24/3/06 13/4/06 3/5/06 23/5/06 0 sito 5 data 23/1/06 12/2/06 4/3/06 24/3/06 13/4/06 3/5/06 23/5/06 0 Profondità di Falda (cm) Profondità di Falda (cm) Si to 10 data Sito 12 data 23/1/06 12/2/06 4/3/06 24/3/06 13/4/06 3/5/06 23/5/ /1/06 12/2/06 4/3/06 24/3/06 13/4/06 3/5/06 23/5/06 0 Profondità di Falda (cm) Profondità di Falda (cm) Fig. 51: Profondità della falda (in cm dal piano di campagna) nei siti monitorati, nel periodo gennaio - aprile 2006 I freatimetri, che raggiungono una profondità di circa 280 cm, hanno consentito il prelievo di campioni di acqua di falda, in tutti i siti, per valutare una eventuale contaminazione delle acque sotterranee. Le strumentazioni installate potranno essere utilizzate per costituire una rete permanente di monitoraggio anche per gli anni successivi, così da fornire una banca dati costantemente aggiornata sulla concentrazione sia dei metalli pesanti sia di altri microelementi nelle acque sotterranee. 71

73 La figura 51 mostra la variazione della profondità della falda (in cm dal piano di campagna) nel periodo gennaio-maggio Materiali e metodi I campioni di matrice acquosa sono stati filtrati con Wathman 42, acidificati con Acido Nitrico Suprapuro, reagente ad elevato grado di purezza (HNO 3 65% - Merck) con un rapporto di 1ml di HNO 3 : 100 ml di campione, come previsto dalle metodiche ministeriali. I campioni sono stati conservati alla temperatura di 4 C; tali trattamenti e modalità di conservazione consentono lo stoccaggio per la determinazione dei metalli per un periodo fino a 6 mesi (MiPAF, 2001). Tutti i campioni di acqua prelevati, di pioggia e falda e di lavaggio dei vegetali, sono stati analizzati presso il laboratorio del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agroambientali dell'università di Bologna, mediante spettrometria in emissione al plasma. In particolare sono stati utilizzati degli accorgimenti per abbassare i limiti di rilevabilità strumentale e di analisi. Lo spettrometro ad emissione al plasma ICP- OES (Inductive Coupled Plasma Optical Emission Spestroscopy) della Spectro (Circular Optical System CIR.O.S.CCD) è stato accoppiato con camera di nebulizzazione ciclonica modello "Lichte modificata", che permette una migliore risposta alle basse concentrazioni in quanto il nebulizzato che giunge in torcia è in quantità superiore rispetto ad altri modelli di nebulizzatore. La risposta strumentale, dopo aver effettuato la curva di taratura per ogni elemento analizzato, viene controllata con un campione standard certificato (Community Bureau of Reference - BCR - CRM 609) che contiene alcuni degli elementi ricercati nei campioni di acqua sottoposte ad analisi in quantità note e certificate. La bassa concentrazione di elementi e l importante effetto matrice presente nei campioni di acqua campionati, valutato, inoltre, il limite di rilevabilità strumentale si è deciso, per convenzione di considerare ripetibili i risultati che superano di almeno cinque volte tale valore (DL). La tabella 6 mostra gli intervalli di valori di rilevabilità raggiunti (DL, mg L -1 ) relativi alle calibrazioni effettuate ed i valori limite stabiliti dalla legge (mg L -1 ). Per alcuni elementi come mercurio e selenio il limite di determinazione (5 DL) risulta maggiore del limite di legge (D. Lgs. 152/99 oggi D. Lgs. 152/2006). La sensibilità necessaria per quantificare questi elementi nel rispetto dei limiti potrebbe essere raggiunta con una differente configurazione dello strumento, mediante l'applicazione di una tecnologia di introduzione del campione che ne consenta la concentrazione o la purificazione (per esempio: ultrasuoni, formazione di idruri). 72

74 A D,. '* ) $ $A? 5555?555 ), $A? 5550?5550 $A? 5555?55553 $ A? 55555?5555 $ A? $A? 550.?55-- $A? 5555-?55550 $A? 55550?55550 $A? 5555.? ) $A? 5555?55551! $ A? 555- " < $A? 5555.?55553 $ $A? ?5555 $A? 55553?55554 * $A? 55550?55552 = $A? 555-3?5550 $A? 5553?555-0 $A? 555-0? ) $A? 555-0?555-1 = $A? 555-2?5551 $A? 555--?5551 $ $A? 555?55-5 $ + $A? 5555-?555- $ + $A? 555-1?555- $A? 55553?55551 >, $A? 5555-?55550 Tab 35 : Intervallo dei limiti di rilevabilità strumentale raggiunti durante le diverse calibrazioni del metodo messo a punto per l analisi dei campioni acquosi Risultati I valori delle concentrazioni di tutti gli elementi analizzati nelle acque meteoriche delle due stazioni CAAB e CAD e dei siti, delle acque di falda e di quelle ottenute dal lavaggio dei vegetali sono riportate nell allegato. Acque meteoriche. La figura 52 mette a confronto la concentrazione di alcuni elementi (Cr, Cd, Mn, Ni, Cu, Pb e Zn) riscontrati nelle acque piovane delle due stazioni meteorologiche di Cadriano (CAD) e della Facoltà di Agraria (CAAB); inoltre viene riportato in rosso (D.L.) il limite previsto dalla Tabella 33 per lo scarico su suolo nel D. Lgs. 152/99 oggi D.Lgs. 152/2006. La concentrazione degli elementi presenti nelle acque meteoriche raccolte nelle stazioni di CAAB e di Cadriano (CAD) è in molti casi differente e si può evidenziare come il contenuto di questi elementi sia più basso nelle piogge raccolte nella stazione CAAB rispetto a quanto riscontrato nei campioni raccolti a Cadriano (CAD). Questo potrebbe trovare ragione nella localizzazione della stazione di Cadriano che, se pur ubicata in area agricola, ricade all interno di una zona artigianale-industriale. Si può notare comunque che il valore limite di legge relativo alle concentrazioni di elementi presenti nelle acque che vengono recapitate sul suolo (D. Lgs. 152/06) viene superato solo per alcuni elementi ed in molti casi solo per alcuni eventi meteorici. 73

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76 Fig. 52: Concentrazioni di metalli pesanti (Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn) nelle acque di pioggia delle due stazioni meteorologiche del CAAB e di Cadriano nel perodio maggio 2005/febbraio