La concentrazione numerica di particelle ultrafini nell area metropolitana torinese Risultati anno 2013

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1 La concentrazione numerica di particelle ultrafini nell area metropolitana torinese Risultati anno 213 Milena Sacco, Francesco Lollobrigida, Antonella Pannocchia, Annalisa Bruno Arpa Piemonte

2 Progetto UFP - Introduzione avvio progetto di Arpa Piemonte e Provincia di Torino relativo al monitoraggio della concentrazione numerica di particelle ultrafini e della loro distribuzione dimensionale. Lo strumento è collocato sul grattacielo della Provincia di Torino ad un altezza di 5 m circa dal piano stradale. 213: lo strumento è collocato al suolo nella stazione di Torino- Lingotto OBIETTIVI DEL PROGETTO: costruire una prima base dati dei valori di concentrazione numerica di particelle ultrafini nell area urbana di Torino, sulla base di misure di lungo periodo rappresentative delle diverse condizioni meteorologiche e a diverse altezze dal suolo. confrontare la base dati con analoghe misure effettuate in altre aree urbane italiane e europee; analizzare la correlazione dei dati di concentrazione numerica rilevati con gli inquinanti atmosferici tradizionali e con i principali parametri meteorologici.

3 Progetto UFP - Introduzione Lo strumento utilizzato è l Ultrafine Particle Monitor modello 331 della TSI Incorporated, in grado di misurare la concentrazione numerica nell intervallo dimensionale 2 nm - 1 micron su 6 classi dimensionali (2-3 nm, 3-5 nm, 5-7 nm, 7-1 nm, 1-2 nm, 2-1 nm)

4 Progetto UFP Sito di misura stazione di fondo urbano di Torino - Lingotto

5 Risultati anno nm 1-2 nm 2-1 nm totale Anno nm 3-5 nm 5-7 nm Minima media giornaliera 16*1 6 2*1 6 87*1 6 63*1 6 64*1 6 12*1 6 7*1 6 Massima media 33*1 giornaliera 13*1 6 29*1 6 57*1 6 98*1 6 84*1 6 44*1 6 6 Media delle medie giornaliere 44*1 6 6*1 6 52*1 6 63*1 6 87*1 6 11*1 6 42*1 6 Giorni validi Percentuale giorni validi 97% 97% 97% 97% 97% 97% Media dei valori orari 44*1 6 6*1 6 52*1 6 63*1 6 87*1 6 11*1 6 42*1 6 Massima media oraria 12*1 6 35*1 6 75*1 6 91*1 6 61*1 6 26*1 6 Ore valide Percentuale ore valide 98% 98% 98% 98% 97% 97% Distribuzione percentuale rispetto al totale 1% 14% 12% 15% 21% 27% Il valore medio del periodo è 42*1 6 particelle/m 3 con massimi di 33 *1 6 particelle/m 3. Dati di letteratura: Barcellona (5-1 nm): 17 * 1 6 particelle/m 3 (Reche et al. 211) Lugano (7-1 nm): 15 * 1 6 particelle/m 3 (Reche et al. 211) Londra (7-1 nm): 12 * 1 6 particelle/m 3 (Reche et al. 211) Roma (7-1 nm): 25 * 1 6 particelle/m 3 (Marconi et al 27) Bologna ( nm): 9 *1 6 particelle/m 3 (Arpa Emilia Romagna 211) Piacenza Sesto Convegno (7nm Nazionale 1 µm): 5-11 sul particolato *1 atmosferico 6 particelle/m PM214 3, sito, traffico Genova ( maggio nm): *1 6 particelle/m 3 (Progetto Upupa, 214)

6 La frazione più rilevante di particelle è quella con diametro compreso tra i 2 e i 1 nm (circa il 27%), mentre la classe numericamente inferiore è quella più fine (2-3 nm), che rappresenta circa il 1% del totale. Complessivamente le particelle ultrafini (al di sotto dei 1 nm) rappresentano il 51 % del totale. Distribuzione dimensionale anno % 3% 25% 2% 15% 1% 5% % 2-3 nm 3-5 nm 5-7 nm 7-1 nm 1-2 nm 2-1 nm Distribuzione percentuale Anno 213 Distribuzione percentuale Gen-Mar, Ott-Dic Distribuzione percentuale Aprile-Settembre

7 Giorni medi nm 18* nm concentrazione numerica media (n particelle/m 3 ) concentrazione numerica media (n particelle/m 3 ) concentrazione numerica media (n particelle/m 3 ) ESTATE INVERNO 5-7 nm ESTATE INVERNO 1-2 nm concentrazione numerica media (n particelle/m 3 ) concentrazione numerica media (n particelle/m 3 ) concentrazione numerica media (n particelle/m 3 ) ESTATE INVERNO 7-1 nm ESTATE INVERNO 2-1 nm Giorni medi estivi ed invernali: particelle < 5 nm hanno mediamente valori molto simili, mentre a partire dalle dimensioni di 5 nm i valori si allontanano tra di loro finché i valori invernali arrivano ad essere più di 2 volte i valori estivi per le particelle maggiori di 2 nm ESTATE INVERNO ESTATE INVERNO

8 Andamento medie mensili 213 Andamento mensili Anno numero di particelle/m PM2.5 (µ/m3) Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre numero di particelle/m3 2-3 nm 3-5 nm 5-7 nm 7-1 nm 1-2 nm 2-1 nm Torino - Lingotto, PM2.5 - Basso Volume

9 Correlazione con parametri chimici al suolo: Periodo aprile-settembre R di Pearson 2-3 nm 3-5 nm 5-7 nm 7-1 nm 1-2 nm 2-1 nm Torino - Lingotto, PM1 - Beta Torino - Lingotto, PM1 - Basso Volume Torino - Lingotto, PM2.5 - Basso Volume Torino Lingotto, O3 Torino Lingotto, NO Torino Lingotto, NO2 Torino Lingotto, Benzene

10 Correlazione con parametri chimici al suolo: Periodo gen-mar, ott-dic R di Pearson 2-3 nm 3-5 nm 5-7 nm 7-1 nm 1-2 nm 2-1 nm Torino - Lingotto, PM1 - Beta Torino - Lingotto, PM1 - Basso Volume Torino - Lingotto, PM2.5 - Basso Volume Torino Lingotto, O3 Torino Lingotto, NO Torino Lingotto, NO2 Torino Lingotto, Benzene

11 Media dei valori orari del numero totale di particelle A 5 m A 5 m numero di particelle/m Al suolo Confronto misure in quota e al suolo

12 Distribuzione percentuale rispetto 3% Distribuzione percentuale rispetto al totale al totale 25% 2% 15% 1% 5% % 2-3 nm 3-5 nm 5-7 nm 7-1 nm 1-2 nm 2-1 nm

13 nm Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre numero di particelle/m 3

14 Dicembre Confronto dati meteo e numero di particelle > 2 nm ALTA PRESSIONE - ALTA UMIDITA' - ASSENZA DI PIOGGIA: FAVORITA LA FORMAZIONE DELLE PARTICELLE >2 NM numero di particelle/m Nella parte iniziale del mese si sono verificate delle condizioni di stabilità causate dalla presenza di strutture anticicloniche sull Europa centro-occidentale, l anticiclone delle Azzorre nella prima decade e quello africano nella seconda. Le condizioni di stabilità atmosferica avute nelle prime due decadi hanno favorito la formazione dei fenomeni nebbiosi nel mese di Dicembre, risultati superiori alla media sia per quanto riguarda le nebbie ordinarie (visibilità inferiore ad 1 km, 24 giorni di nebbia rispetto ai 2 attesi) che per le nebbie fitte (visibilità inferiore a 1 m, 8 giorni di nebbia fitta rispetto ai 4 della norma). ALTA UMIDITA' MA PRESENZA DI PIOGGIE ABBATTONO LE PARTICELLE > 2 nm 1/12/213 2/12/213 3/12/213 4/12/213 5/12/213 6/12/213 7/12/213 8/12/213 9/12/213 1/12/213 11/12/213 12/12/213 13/12/213 14/12/213 15/12/213 16/12/213 17/12/213 18/12/213 19/12/213 2/12/213 21/12/213 22/12/213 23/12/213 24/12/213 25/12/213 26/12/213 27/12/213 28/12/213 29/12/213 3/12/213 31/12/ UR (%), Livello pioggia (mm) TORINO VIA DELLA CONSOLATA, Livello pioggia - mm Neve Fresca ( cm ) 2-1 nm TORINO VIA DELLA CONSOLATA, Umidita' dell'aria - %

15 UFP Dicembre /12/213 2/12/213 3/12/213 4/12/213 5/12/213 6/12/213 7/12/213 8/12/213 9/12/213 1/12/213 11/12/213 12/12/213 13/12/213 14/12/213 15/12/213 16/12/213 17/12/213 18/12/213 19/12/213 2/12/213 21/12/213 22/12/213 23/12/213 24/12/213 25/12/213 26/12/213 27/12/213 28/12/213 29/12/213 3/12/213 31/12/ nm 3-5 nm 5-7 nm 7-1 nm 1-2 nm 2-1 nm Torino - Lingotto, PM1 - Basso Volume Torino - Lingotto, PM2.5 - Basso Volume numero di particelle/metro cubo

16 UFP Ottobre /1/213 2/1/213 3/1/213 4/1/213 5/1/213 6/1/213 7/1/213 8/1/213 9/1/213 1/1/213 11/1/213 12/1/213 13/1/213 14/1/213 15/1/213 16/1/213 17/1/213 18/1/213 19/1/213 2/1/213 21/1/213 22/1/213 23/1/213 24/1/213 25/1/213 26/1/213 27/1/213 28/1/213 29/1/213 3/1/213 31/1/213 numero di particelle/metro cubo PM microgrammi/metro cubo 2-3 nm 3-5 nm 5-7 nm 7-1 nm 1-2 nm 2-1 nm Torino - Lingotto, PM1 - Beta Torino - Lingotto, PM1 - Basso Volume

17 Nitrati Ammonio Concentrazione (µg/m 3 ) Concentrazione (µg/m 3 ) /1/213 15/1/213 16/1/213 17/1/213 18/1/213 19/1/213 2/1/213 21/1/213 22/1/213 14/1/213 15/1/213 16/1/213 17/1/213 18/1/213 19/1/213 2/1/213 21/1/213 22/1/213 TO-Lingotto TO-Rubino Beinasco TRM TO-Lingotto TO-Rubino Beinasco TRM Concentrazione (µg/m 3 ) /1/213 15/1/213 16/1/213 17/1/213 Solfati 18/1/213 19/1/213 2/1/213 21/1/213 TO-Lingotto TO-Rubino Beinasco TRM 22/1/213 In presenza di innalzamenti dell umidità dell aria (media giornaliera maggiore del 6 %, con rapporti massimo/minimo inferiori ad 1.3) ed in contemporanea presenza di cielo coperto aumenta la concentrazione di ammonio, nitrati e solfati. In questo caso la loro somma parte dal 23 % (17/1/13) ed arriva a costituire fino al 55 % del particolato PM1 nel giorno successivo al picco di PM (21/1/13). Il rapporto OC/EC passa da 3.7 (17/1/13) a 1.4 (2/1/13)

18 Riduzione dovuta alle precipitazioni 2-3 nm 3-5 nm 5-7 nm 7-1 nm 1-2 nm 2-1 nm -22% -3% -37% -46% -48% -51% Riduzione aumenta con l aumentare della dimensione delle particelle. Si sono considerati come giorni asciutti i giorni con precipitazioni <5 mm, assenza di neve e velocità vento <1.5 m/s

19 Conclusioni Complessivamente le particelle ultrafini (al di sotto dei 1 nm) rappresentano il 51 % del totale Vi è una buona correlazione di lungo periodo con le misure in massa di PM1-PM2.5 effettuate nelle stazioni al suolo, solo per le particelle > 2 nm L andamento temporale di lungo periodo presenta analogie con l andamento del PM1-PM2.5 solo per le particelle superiori ai 2 nm Incrementi notevoli nel numero di particelle si verificano in corrispondenza a periodi di almeno 2-3 giorni di stabilità atmosferica in condizioni di alta pressione, bassa T (giornate assolate invernali) oppure in presenza di giornate umide in condizioni di cielo coperto (giorni di nebbia) L umidità persistente durante tutta la giornata favorisce le reazioni acquose in fase eterogenea, dando origine a formazione secondaria di nitrato e solfato d ammonio