ESPOSIZIONE UMANA IN AMBITO URBANO

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1 Progetto UPUPA Ultrafine Particles in Urban Piacenza Area Piacenza, 22 Gennaio 214 ESPOSIZIONE UMANA IN AMBITO URBANO Giovanni Lonati Senem Ozgen Giovanna Ripamonti Stefano Signorini

2 Obiettivi Valutazione, tramite strumentazione portatile, delle concentrazioni di particolato a cui si è esposti muovendosi nell area cittadina: Percorsi eseguiti con differenti modalità di trasporto; o Confronto tra i diversi mezzi di locomozione. Percorsi pedonali; o Valutazione della variabilità spaziale delle concentrazioni di particolato. Percorsi eseguiti in diversi periodi dell anno; o Valutazione della variabilità temporale delle concentrazioni di particolato. 2

3 Strumentazione utilizzata Optical Particle Counter (Contec Engineering PersonalDustMonit, Italy): Intervallo dimensionale: 3 nm 1 μm; 8 classi dimensionali; o Misura del particolato fine e grossolano. Principio fisico: Laser-Scattering, energia riflessa dalla particella è proporzionale alla sua dimensione 3

4 Strumentazione utilizzata Condensation Particle Counter (TSI P-Trak Ultrafine Particle Counter 8525, USA): Intervallo dimensionale: 2 nm 1 μm; 1 classe dimensionale; o Misura del particolato ultrafine. Principio fisico: saturazione campione d aria con vapore d alcool e successiva condensazione (raffreddamento) dell alcool sulle particelle, contatore laser. 4

5 Strumentazione utilizzata Micro-Aethalometer (AethLabs microaeth AE51, USA): Intervallo dimensionale: 1. μg/m 3 ; o Misura della concentrazione di aerosol Black Carbon. Principio fisico: Attenuazione di un raggio di luce trasmessa attraverso le particelle aerosol continuamente raccolte su un filtro. 5

6 Strumentazione utilizzata Concentrazioni in numero [pp/cm 3 ] Ultrafine Fine P TRAK Ultrafine Particle Counter 8525 Grossolana PersonalDustMonit Diametro particelle [nm] 6

7 Campagna mezzi di trasporto Periodi: 1 Settimana a Luglio 211; 1 Settimana a Settembre 211; 1 Settimana a Dicembre 212. Mezzi di trasporto indagati: Bicicletta; Autobus; Automobile. Modalità di campionamento: Misure lungo un percorso ripetuto consecutivamente con i tre mezzi di trasporto; Due ripetizioni giornaliere durante le ore di punta del traffico: Mattino: dalle 8: alle 9:3; Sera: dalle 17: alle 18:3. 7

8 Metodo: percorso bicicletta ed automobile Viale Dante Alighieri 8

9 Metodo: percorso autobus TEMPI: linee circolari 16 e 17 9

10 Risultati: confronto tra mezzi di trasporto PARTICOLATO FINE (,3 1 μm) Confronto tra PersonalDustMonit, strumento portatile utilizzato con i diversi mezzi di trasporto, e TSI 333 (Optical Particle Sizer), strumento posizionato sopra la cabina ARPA di Giordani-Farnese. Possibilità di sottostimare gli effettivi livelli di esposizione umana al particolato. Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) Campagne di misura estive (solo Luglio) BICI BUS AUTO TSI 333 MOBILE FISSO MOBILE FISSO MOBILE FISSO 1

11 Risultati: confronto tra mezzi di trasporto PARTICOLATO ULTRAFINE Picchi istantanei molto elevati interessano soprattutto automobile e bicicletta ( pp/cm 3 ); Livelli medi più alti (circa doppi) ed aumento della variabilità della concentrazioni in numero da estate a autunno; Automobile: comportamento peggiore a causa infiltrazione ed accumulo nell abitacolo di emissioni da veicoli; Importante aumento dell esposizione in bicicletta da estate a autunno (+2%). Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) MATTINO ESTIVO SERA ESTIVA Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) MATTINO SERA BICI BUS AUTO BICI BUS AUTO BICI BUS AUTO BICI BUS AUTO 11

12 Risultati: confronto tra mezzi di trasporto BLACK CARBON Ripartizione dei livelli di esposizione tra i vari mezzi analoga al particolato ultrafine; Concentrazioni molto simili tra estate e autunno MATTINO ESTIVO SERA ESTIVA MATTINO SERA BC ( µg/m 3 ) BC ( µg/m 3 ) BICI BUS AUTO BICI BUS AUTO BICI BUS AUTO BICI BUS AUTO 12

13 Risultati: confronto tra mezzi di trasporto PARTICOLATO FINE (,3 1 μm) Picchi istantanei elevati interessano caratterizzano tutti i mezzi di trasporto (15 3 pp/cm 3 ) in entrambe le stagioni; Aumento complessivo delle concentrazioni medie da estate a autunno meno marcato rispetto alle ultrafini (+4%); Esposizione mediamente peggiore viaggiando in autobus; Esposizione in bicicletta raddoppia da estate a autunno. Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) MATTINO ESTIVO SERA ESTIVA Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) MATTINO SERA BICI BUS AUTO BICI BUS AUTO BICI BUS AUTO BICI BUS AUTO 13

14 Risultati: confronto tra mezzi di trasporto PARTICOLATO FINE (,3 1 μm) BUS: maggiori presenze di particelle di dimensioni,5 1,5 μm Infiltrazione nella cabina di emissioni dal motore diesel del mezzo stesso Particolato trascinato dal movimento delle persone nel bus AUTOMOBILE: minori presenze di particelle grossolane (dp > 2,5 μm) Rimozione nel sistema di ventilazione dell aria Percorsi estivi 14

15 Risultati: confronto tra mezzi di trasporto Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) Letteratura Piacenza Particolato Ultrafine (Estate) Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) Letteratura Piacenza Particolato Ultrafine (Autunno) (1) BICI BUS AUTO BICI BUS AUTO Rapporto Automobile/Bicicletta (R) Riferimento R PIACENZA (estate) PIACENZA (inverno) Panis et al. 21 (Bruxelles) 1.5 Boogaard et al. 29 (Olanda) 1. Briggs et al. 28 (Londra) 1.3 Influenza di diversi fattori: Tipologia di strade; Volume di traffico; Meteorologia; Modalità di campionamento; Sistema di ventilazione del veicolo. Riferimento (1): L.D. Knibbs et al. 211 A review of commuter exposure to ultrafine particles and its health effects, Atmospheric Environment 45 15

16 Risultati: confronto percorsi in automobile PARTICELLE ULTRAFINI Effetto sistema di ventilazione: in letteratura generalmente associato alla diminuzione delle particelle ultrafini o Aerazione normale; o Aria condizionata. Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) Aerazione normale MATTINO Aria condizionata SERA Aerazione normale Aria condizionata Concentrazioni in numero (pp/cm 3 ) AUTUNNO AERAZIONE NORMALE ARIA CONDIZIONATA MATTINO SERA Concentrazioni in numero lievemente inferiori con aria condizionata (-15%): Possibile spunto per approfondimento ricerca. 16

17 Risultati: confronto percorsi in bicicletta Tipologie di sedi stradali percorse con la bicicletta: Pista ciclabile non separata dalla carreggiata (Stradone Farnese, ); Area pedonale/ciclabile (); Pista ciclabile separata dalla carreggiata (Via IV Novembre). 17

18 Risultati: confronto percorsi in bicicletta PARTICOLATO ULTRAFINE Concentrazioni autunnali mediamente pari a 2,5 volte quelle estive; Concentrazioni medie quasi dimezzate su percorso verde () e ciclabile separata (Via IV Novembre); Minore variabilità dei valori nel percorso verde con picchi massimi inferiori; Possibilità di ridurre l esposizione alle ultrafini scegliendo percorsi separati dal traffico veicolare. SERA MATTINO Concentrazione in numero ( pp/cm 3 ) SERA ESTIVA MATTINO ESTIVO Concentrazione in numero ( pp/cm 3 ) Via IV Novembre Via IV Novembre Via IV Novembre Via IV Novembre 18

19 Risultati: confronto percorsi in bicicletta BLACK CARBON Particelle ultrafini e Black Carbon traccianti delle emissioni da traffico veicolare: concentrazioni più elevate in prossimità di Ripartizione dei livelli di esposizione tra i vari mezzi di trasporto analoga al particolato ultrafine; flussi di autoveicoli SERA MATTINO 2 SERA ESTIVA MATTINO ESTIVO BC (µg/m 3 ) 15 1 BC (µg/m 3 ) Via IV Novembre Via IV Novembre Via IV Novembre Via IV Novembre

20 Risultati: confronto percorsi in bicicletta PARTICOLATO FINE (,3 1 μm) Concentrazioni medie raddoppiano nel passaggio da estate a autunno; Livelli simili per tutte le tipologie di ciclabili; Maggiore omogeneità spaziale della frazione fine del particolato. Importante contributo della formazione secondaria del particolato (origine da particelle ultrafini) Concentrazione in numero ( pp/cm 3 ) 3 SERA MATTINO SERA ESTIVA MATTINO ESTIVO Concentrazione in numero ( pp/cm 3 ) Via IV Novembre Via IV Novembre Via IV Novembre Via IV Novembre 2

21 Risultati: campagna percorsi pedonali Periodo: 1 Set. a Luglio 11; 1 Set. a Settembre 11; 1 Set. a Dicembre 12. Percorso: Strade trafficate fuori dal centro storico; Strade trafficate nel centro storico; Strade poco trafficate; Zone a traffico limitato; Zone pedonali; Aree verdi. 21

22 Risultati: campagna percorsi pedonali PARTICOLATO ULTRAFINE Importante aumento livelli esposizione da estate a autunno (+175%); Aumento variabilità livelli esposizione in particolare nelle aree esposte al traffico Stazione FS Via Benedettine Via Roma Via Giuseppe Mazzini Zona pedonale Via La Primogenita Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) Percorsi estivi Percorsi autunnali Stazione FS Via Benedettine Via Roma Via Giuseppe Mazzini Zona pedonale Via La Primogenita Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) AREE MAGGIORMENTE TRAFFICATE (Stazione, Via Roma, Via Borghetto,, Via D. Alighieri, Via La Primogenita) Possibilità di ridurre l esposizione alle ultrafini scegliendo percorsi separati dal traffico veicolare. 22

23 Risultati: campagna percorsi pedonali PARTICOLATO FINE (,3 1 μm) Livelli emissivi simili per le diverse tipologie di area percorse; o Maggiore omogeneità spaziale della frazione fine del particolato; Elevata variabilità temporale anche per le zone meno trafficate. Percorsi estivi Percorsi autunnali Concentrazioni in numero (pp/cm 3 ) Stazione FS Via Benedettine Via Roma Via Giuseppe Zona pedonale Stradone Farnese Pubblico Passeggio Via Dante Alighieri Via La Primogenita Stazione FS Via Benedettine Via Roma Via Giuseppe Zona pedonale Stradone Farnese Pubblico Passeggio Via Dante Alighieri Via La Primogenita Concentrazione in numero (pp/cm 3 ) 23

24 Conclusioni In autunno-inverno si registrano esposizioni personali sensibilmente più elevate rispetto alla stagione estiva, in tutte le forme di mobilità (auto, bus, bici, percorso pedonale) e per tutte le componenti monitorate (particelle fini e ultrafini, black carbon); Il black carbon risulta un tracciante del traffico veicolare più efficiente rispetto alla frazione fine del particolato, perché meglio correlato ai flussi di traffico ed al numero di particelle ultrafini; La mappatura di black carbon e dell ultrafine può essere un efficiente strumento di identificazione di zone più o meno influenzate dal traffico; Lungo i percorsi pedonali, la variabilità spaziale della frazione ultrafine del particolato risulta molto elevata e quindi difficilmente rappresentabile da monitor fissi; Tra le forme di mobilità, l utilizzo dell auto tende a determinare la maggiore esposizione alle polveri ultrafini, mentre in bus si registrano le esposizioni più elevate al particolato fine. 24