Francesco Lollobrigida Roberta De Maria

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1 Studio delle sorgenti di inquinamento atmosferico e delle componenti primaria e secondaria del PM2.5 nel territorio circostante una centrale termoelettrica di nuova generazione Francesco Lollobrigida Roberta De Maria

2 Il gruppo di lavoro Lo studio è stato effettuato nel biennio su incarico del Comune di Collegno e ha visto la collaborazione di tre Strutture di Arpa Piemonte: Dipartimento di Torino : Francesco Lollobrigida, Antonella Pannocchia, Fabio Pittarello, Annalisa Bruno Dipartimento Tematico Sistemi Previsionali: Roberta De Maria, Anna Maria Gaffodio, Valeria Garbero, Francesca Bissardella, Stefania Ghigo Area Funzionale Tecnica : Stefano Buratto

3 La centrale Torino Nord La quantificazione dell impatto sulla qualità dell aria di un impianto industriale nelle reali condizioni di esercizio è una delle problematiche ambientali più sentite da cittadini e amministrazioni locali, anche nel caso di impianti già sottoposti a istruttoria di V.I.A., come l impianto Torino Nord Si tratta di una centrale termoelettrica a ciclo combinato cogenerativo entrata in esercizio alla fine del 2011 e dotata di bruciatori alimentati a gas naturale del tipo very low NOx e di sistema SCR (Selective Catalytic Reduction) di abbattimento degli ossidi di azoto Ha un limite prescritto di concentrazione di NO x in emissione di 10 mg/nmc L impianto - che in assetto cogenerativo ha una potenzialità di 350 MW elettrici e 220 MW termici - si inserisce nel sistema di teleriscaldamento della città di Torino

4 La centrale Torino Nord L impianto si trova all estremità settentrionale della città di Torino, in un area ai confini dei Comuni di Collegno e Venaria Reale nella quale sono presenti numerose fonti di pressione ambientale

5 Metodologia e obiettivi dello studio Lo studio si è proposto di rispondere a tre domande : 1. Dopo l entrata in esercizio della centrale la qualità dell aria nell intorno ha subito modifiche significative dovute all impianto? 2. Qual è la percentuale di particolato PM2.5 che può essere ridotta con azioni di risanamento a livello locale? 3. Quali sono le fonti di emissione locali che contribuiscono maggiormente alle concentrazioni in aria di particolato e ossidi di azoto? Lo studio è stato realizzato mediante l utilizzo integrato di misure in campo analisi di laboratorio della composizione del PM2.5 modelli statistici modellistica meteodispersiva a scala locale Savonera (µg/m³) PM10 (anno 2012 corso-operam) - verifica Savonera rispetto intervallo previsionale IP-95%=[LPL, UPL] PM10 Savonera 2012 UPL-95% LPL-95% Borgaro (µg/m³)

6 Confronto qualità aria ante e post operam - 1 Sono state effettuate con una stazione mobile di rilevamento quattro campagne di monitoraggio della qualità dell aria ante operam (108 giorni) e quattro post operam (109 giorni) In entrambi i casi le campagne sono state distribuite sulle quattro stagioni in modo da garantire la rappresentatività della base dati Il sito di monitoraggio è ubicato nella frazione Savonera del Comune di Collegno che in base allo Studio di Impatto Ambientale costituisce l area a carattere residenziale di potenziale massima ricaduta delle emissioni della centrale Torino Nord nel Comune di Collegno è interessata in misura minima agli effetti benefici previsti dalla V.I.A. ( spegnimento della vecchia centrale Vallette e eliminazione di impianti di riscaldamento civile in conseguenza dell estensione della rete di teleriscaldamento)

7 Confronto qualità aria ante e post operam - 2 La stazione mobile rileva tutti gli inquinanti per i quali la normativa stabilisce dei valori di riferimento in aria ambiente Per il confronto ante e post operam sono stati presi in considerazione i tre inquinanti più critici dell area per i quali si può ipotizzare che una sorgente di combustione come la centrale Torino Nord possa fornire un contributo aggiuntivo, vale a dire PM10, PM2.5 e biossido di azoto Il sito si trova in area residenziale a circa 1,5 km in linea d aria dall impianto

8 La metodologia di confronto deve necessariamente tener conto delle diverse condizioni meteorologiche ante e post operam Per il confronto a livello di medie annuali si è verificato se la posizione del sito di Savonera - nella scala che va dalla stazione con la concentrazione media annuale minore a quella con la concentrazione media annuale maggiore fosse mutata nel periodo post operam rispetto a quello ante operam Nel caso di PM10 e biossido di azoto non si sono osservate variazioni Nel caso del PM2.5 si è osservato un miglioramento della posizione del sito nel post operam Confronto qualità aria ante e post operam - 3 Concentrazione PM10 (microg/mc) Concentrazione PM10 (microg/mc) limite per la protezione della salute: 40 µg/m³ (media annuale) Ceresole Reale Susa PM10 : Confronto medie quattro campagne - medie annuali (2011) Druento limite per la protezione della salute: 40 µg/m³ (media annuale) Ceresole Reale Susa Pinerolo Ivrea Media annuale di Savonera stimata dal confronto con Borgaro Mobilab-Collegno media 4 campagne 2011 media annuale 2011 PM10 : Confronto medie quattro campagne - medie annuali (2012) Druento Pinerolo Collegno Ivrea Borgaro T.se TO-Lingotto Media annuale di Savonera stimata dal confronto con Borgaro Mobilab-Collegno media 4 campagne 2012 media annuale 2012 TO-Rubino TO-Lingotto TO-Rubino Borgaro T.se TO-Consolata Settimo T.se TO-Rivoli TO-Consolata TO-Grassi Carmagnola PM10 ante operam PM10 post operam Questa stazione NON era attiva nell ante operam

9 Confronto qualità aria ante e post operam - 4 La metodologia utilizzata per le medie giornaliere prevede di utilizzare una stazione di riferimento ubicata in un area non interessata dalle ricadute dell impianto ma sufficientemente vicina al sito di Savonera da risentire delle stesse condizioni meteorologiche verifica della significatività del modello di regressione lineare tra le medie giornaliere ante operam del punto di massima ricaduta (Y) e quelle del punto di riferimento (), implementazione, per mezzo dell analisi dei residui, delle curve previsionali di livello di probabilità del 95% a partire dai dati ante operam; analisi dei dati giornalieri post operam, sulla base dell ipotesi conservativa secondo cui le situazioni in cui più del 5% delle coppie di medie giornaliere post operam si collocano al di fuori dell intervallo previsionale sono da considerarsi non conformi al modello 100 PM10 (2011 ante-operam) - Correlazione Savonera con Borgaro 100 PM10 (2011 ante-operam) - Correlazione Savonera con Lingotto NO2 (anno 2012 corso-operam) - verifica Savonera rispetto intervallo previsionale IP-95%=[LPL, UPL] MM Savonera (PM10) MM Savonera (PM10) Borgaro (PM10) y = 0.815x R = 0.95 PM10 (2011 ante-operam) - Correlazione Savonera con Druento y = 0.987x R = Druento (PM10) MM Savonera (PM10) y = 0.69x R = Lingotto (PM10) CLUSTER ANALYSIS gerarchica PM10 PM10_LINGOTT PM10_BORGARO PM10_SAVONER PM10_DRUENTO Distances Savonera (µg/m³) 120 raggruppamento dati di 100 febbraio NO2 Savonera 2012 UPL-95% LPL-95% Borgaro (µg/m³)

10 La grande maggioranza delle giornate non mostrano variazioni rispetto al periodo precedente l avvio della centrale Tutte le giornate con i valori peggiorativi più alti per PM10 e NO 2 sono relative a un episodio di elevata stabilità atmosferica con temperature rigide e neve al suolo del febbraio 2012 Nel corso dell episodio per circa il 90% del tempo il sito di Savonera è stato sopravento all impianto Nel giorno 7 febbraio il più critico in assoluto per PM10 e NO 2 dell intero post operam il sito di Savonera non è mai stato sottovento all impianto Confronto qualità aria ante e post operam - 5 Savonera (µg/m³) PM10 PM Inquinante NO 2 PM10 (anno 2012 corso-operam) - verifica Savonera rispetto intervallo previsionale IP-95%=[LPL, UPL] PM10 Savonera 2012 UPL-95% LPL-95% Numero giorni "né migliorativi né peggiorativi" Borgaro (µg/m³) Numero giorni "migliorativi" Numero giorni "peggiorativi" 6 8 2

11 Composizione del PM2.5-1 La componente del PM2.5 aggredibile a livello locale è quella primaria, in quanto quella secondaria è originata da fenomeni per loro natura di ampia scala spaziale e temporale Il problema di determinare quale percentuale di PM2.5 può essere ridotta con azioni di risanamento pianificate al solo livello locale è quindi riconducibile alla quantificazione della componente primaria del particolato La percentuale di componente primaria può quindi essere considerata con buon approssimazione un limite superiore degli interventi a livello locale per l abbattimento del PM2.5 Si è scelto di lavorare sui campioni di PM2.5 e non di PM10 in quanto La normativa vigente prevede che l analisi della composizione venga effettuata sul PM2.5 Nel sito di Savonera il PM2.5 costituisce in media circa l 80% del PM10

12 Sono stati determinati su 40 campioni ante operam e 40 post operam selezionati in modo da garantire la rappresentatività dei due periodi - i componenti elencati in tabella Composizione del PM2.5-2 A partire dai dati di OC e EC sono state stimate le componenti organiche primaria e secondaria del PM2.5 mediante il cosiddetto EC tracer method basato sul rapporto (OC/EC) primario Sono stati utilizzati due valori di tale rapporto, uno (1.8) calcolato sulla base dei dati del sito di Savonera, l altro (0.67) ricavato da uno studio in galleria stradale nella città di Milano (stima del limite inferiore del rapporto (OC/EC) primario Sostanza Nitrato Solfato Ammonio Cloruro Calcio Magnesio Sodio Potassio Primario Secondario Carbonio elementare Carbonio organico

13 Composizione del PM2.5-3 Sia nell ante che nel post operam la frazione secondaria costituisce una percentuale della massa del PM2.5 dell ordine del 50-70%. L analisi di dettaglio dei dati mostra inoltre che sia nell ante operam che nel post operam tale percentuale è risultata più alta nei mesi freddi dell anno Poiché la concentrazione media di PM2.5 nell area urbana torinese è dell ordine di 50 µg/m 3 nel semestre freddo e di 15 µg/m 3 in quello caldo, il periodo in cui occorre attuare azioni più incisive è anche quello in cui le azioni locali sono meno efficaci Componente secondario SOA Nitrato Solfato Ammonio TOTALE % con OC/Ec pri calc. sul sito Ante operam % con OC/Ec pri = % con OC/Ec pri calc. sul sito Post operam % con OC/Ec pri =

14 Contributo delle sorgenti locali agli inquinanti primari - 1 Gli inquinanti considerati nella valutazione dell impatto delle principali sorgenti emissive sull area circostante l impianto Torino Nord sono gli NO x e il PM10 di origine primaria A partire dalle informazioni presenti nell Inventario delle Emissioni di Regione Piemonte (IREA 2008) sono stati individuati i comparti emissivi che contribuiscono in modo più significativo alle emissioni di questi inquinanti: il riscaldamento domestico e il traffico rappresentano rispettivamente l 85% degli NO x e il 96% del PM10 immessi in atmosfera nei territori comunali circostanti l impianto da sorgenti diffuse La valutazione del contributo, in termini di concentrazioni in atmosfera di ossidi di azoto e particolato PM10 primario, è stata condotta mediante l utilizzo di un sistema modellistico meteo-dispersivo basato su un codice lagrangiano a particelle L area di studio ha estensione di 14 x 14 km 2 e risoluzione spaziale di 250 m L analisi è stata condotta sul periodo dal 1 dicembre 2010 al 28 febbraio 2011, in corrispondenza del periodo ante operam e di una delle campagne di monitoraggio presso il sito di Savonera

15 Contributo delle sorgenti locali agli inquinanti primari - 2 RISCALDAMENTO Il dato comunale derivante dall IREA è stato spazializzato sulla base di informazioni sull uso del suolo e disaggregato temporalmente sulla base delle modulazioni temporali tipiche della zona Comune ALPIGNANO COLLEGNO DRUENTO GRUGLIASCO PIANEZZA RIVOLI TORINO VENARIA NO (t/anno) PM10 (t/anno) TRAFFICO I dati orari dei flussi veicolari stimati sul grafo provinciale(*), le informazioni sul parco veicolare circolante e sulla ripartizione in categorie di veicoli (auto, commerciali leggeri e pesanti, motoveicoli) sono stati utilizzati per il calcolo delle emissioni sul grafo nel dominio di calcolo (1989 archi totali). Le modulazioni temporali sono state assegnate ai tratti di strada urbana ed extraurbana a partire dalle informazioni 5T, mentre ai tratti autostradali a partire dai dati delle barriere di esazione (**) SORGENTI PUNTUALI I dati degli impianti attivi al 2010 più significativi presenti nel dominio sono ricavati dall IREA. Per la nuova centrale Torino Nord sono state usate le caratteristiche emissive dedotte dal Sistema di Monitoraggio in Continuo (SME) dell impianto, relative al periodo invernale (dicembre 2012). E stata inoltre valutata la differenza di impatto fra Torino Nord e l impianto precedentemente attivo. (*) (**) Dati 5T (Torino Tecnologie Telematiche Trasporti Traffico) forniti dalla Provincia di Torino Dati ATIVA

16 Contributo delle sorgenti locali agli inquinanti primari - 3 Contributo totale dei comparti emissivi Medie sul periodo NO x (µg/m³) PM10 (µg/m³) Max: 197 µg/m³ Max: 86 µg/m³

17 Contributo delle sorgenti locali agli inquinanti primari - 4 Centrale Torino Nord Centrale Torino Nord Centrale Le Vallette NO x (µg/m³) NO x (µg/m³) Torino Nord Torino Nord Le Vallette Max: 0.7 µg/m³ Max: - 8 µg/m³

18 Contributo delle sorgenti locali agli inquinanti primari - 5 Traffico urbano ed extraurbano OSSIDI DI AZOTO Contributo % fonti emissive Riscaldamento civile Traffico autostradale Sorgenti puntuali

19 Incidenza delle sorgenti sul dominio (emissioni) Contributo delle sorgenti locali agli inquinanti primari % NO x traffico 9% 1% PM10 urbano ed extraurbano traffico autostradale 17% 47% 34% 56% riscaldamento residenziale 22% impianti industriali Incidenza delle sorgenti sul punto di misura (concentrazioni) NO x 18% 30% 3% 49% 29% PM10 7% 0% 64% traffico autostradale traffico urbano ed extraurbano riscaldamento residenziale impianti industriali

20 Conclusioni - 1 In generale non sono emersi, a livello né di medie giornaliere né di medie annuali, elementi che evidenzino una variazione significativa della qualità dell aria ascrivibile alla centrale Torino Nord L analisi della composizione del PM2.5 mostra come le azioni di risanamento a scala locale possano nella migliore delle ipotesi incidere su un 30-50% della concentrazione totale di questo inquinante e siano meno efficaci nei mesi freddi, nei quali è più abbondante la componente secondaria Le simulazioni modellistiche hanno evidenziato come le sorgenti emissive più impattanti nell area siano quelle legate al traffico sia autostradale (in particolare nelle aree limitrofe alla tangenziale torinese) sia urbano ed extraurbano, per entrambi gli inquinanti considerati (NO x e PM10 primari).

21 Conclusioni - 2 I risultati sono confermati anche presso il sito di monitoraggio con prevalenza del contributo alle concentrazioni di NO x e PM10 primario dovuta al traffico autostradale (rispettivamente 49% e 64%) seguito da quello urbano ed extraurbano (30% e 29%) L impatto della centrale Torino Nord è risultato piuttosto modesto nel periodo simulato, con un bilancio positivo associato alla riduzione delle concentrazioni di NO x in aria a seguito dell accensione della nuova centrale termoelettrica e lo spegnimento di quella precedentemente in funzione I risultati dello studio sono scaricabili all indirizzo: