INFLUENZA DEL TRAFFICO NAVALE SULL INQUINAMENTO DI CITTA PORTUALI

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Filippo Cavaliere
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1 INFLUENZA DEL TRAFFICO NAVALE SULL INQUINAMENTO DI CITTA PORTUALI D. Contini Istituto di Scienze dell Atmosfera e del Clima ISAC-CNR, UOS di Lecce Str. Prv. Lecce-Monteroni km 1.2, 731 Lecce, Italy Il Sistema marino costiero Networking territoriale della conoscenza: un opportunità per la Regione Emilia-Romagna

Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 INTRODUZIONE Le attività marittime sono un volano per lo sviluppo socio-economico delle aree costiere, tuttavia sono anche una fonte di inquinamento

2 Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 INTRODUZIONE Le attività marittime sono un volano per lo sviluppo socio-economico delle aree costiere, tuttavia sono anche una fonte di inquinamento atmosferico con potenziali ripercussioni sulla salute delle comunità costiere e sul clima. I principali inquinanti emessi sono (Healy et al., Atmospheric Environment 43, 29, pp ): Ossidi di azoto globalmente circa 5-7 Tg/anno. Ossidi di zolfo globalmente circa Tg/anno. Particolato atmosferico globalmente circa Tg/anno. L area Adriatico/Ionica è soggetta ad un rilevante traffico navale sia turistico sia commerciale.

CONTRIBUTI AL PARTICOLATO ATMOSFERICO CONTESTO EUROPEO Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 La letteratura scientifica e la recente review (Viana et al.

3 CONTRIBUTI AL PARTICOLATO ATMOSFERICO CONTESTO EUROPEO Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 La letteratura scientifica e la recente review (Viana et al., Atmospheric Environment 9, 214) mostrano: Incremento dell impatto del traffico marittimo nell area Mediterranea rispetto al Nord Europa. Mancanza di dati nell area Adriatico/Ionica. E difficile confrontare risultati ottenuti con approcci diversi.

eu/section/poseidon Valutare l impatto all

marittime in quattro città portuali dell

comuni per l area Adriatico/Ionica relative

4 PROGETTO POSEIDON (ETC, MED ) Valutare l impatto all inquinamento atmosferico delle attività marittime in quattro città portuali dell area Adriatico/Ionica. Identificare eventuali policy gaps e supportare proposte di strategie integrate comuni per l area Adriatico/Ionica relative alla gestione sostenibile delle aree portuali. Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215

5 Emissions (Mg/y) EMISSIONI DA TRAFFICO NAVALE Relative cmissions (%) Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno ,3% 45,6% 89,3% Emissions year 21 69,9% 12,7% 37,7% 75,8% Il peso delle emissioni del traffico navale a livello comunale è comparabile con quello del traffico veicolare su strada nelle quattro aree analizzate. 73,9% 82,5% 83,4% 8% 47,7% Brindisi Venice Patras Rijeka NOx SO2 PM Emissioni annuali di NOx, SO 2, e PM 2.5 e percentuale associate alla fase di stazionamento. Comparazione delle emissioni relative del traffico navale (in blue) e del traffico veicolare (in rosso) per il PM 2.5. Municipality level - PM 2.5 water traffic road traffic Brindisi Venice Patras Rijeka Maritime transport Road traffic

Average daily emission (Kg) MISURA DELLE EMISSIONI DOAS REMOTE-SENSING Il Sistema marino

di un sistema DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) per misurare le emissioni

movimentazioni azimutali e zenitali utilizzate per scansioni di piani verticali.

6 Average daily emission (Kg) MISURA DELLE EMISSIONI DOAS REMOTE-SENSING Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 E stata applicata una metodologia remote-sensing, basata su di un sistema DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) per misurare le emissioni di NO 2 e SO 2 in prossimità dei camini delle navi utilizzando una testa (SODCAL) con movimentazioni azimutali e zenitali utilizzate per scansioni di piani verticali. 35 Comparison between measured (DOAS) and estimated emissions NO2 EMISSION_INVENTORY_214 SO2 DOAS_214

7 NOx, NO, NO 2 (mg/m 3 ) O 3 (mg / m 3 ) IMPATTI PLUME-LIKE SO 2 (mg / m 3 ) Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 PNC (# / cm 3 ) Departure Arrival 27/6/214 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: : PNC Hotelling PM2.5 Departure 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: : Departure Departure Arrival 27/6/214 Hotelling NOx NO NO2 27/6/214 Arrival Departure 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: : O3 Hotelling SO2 Departure PM 2.5 (mg / m 3 ) PM 2.5 e concentrazione numerica di particelle (PNC) risoluzione 1 minuto, gas risoluzione 5 minuti. Il contributo del traffico navale è composto da brevi picchi di concentrazione all arrivo ed alla partenza delle navi molto definiti su SO 2. I picchi sono chiaramente visibili anche sugli ossidi di azoto e sulle concentrazioni di particelle sia in numero sia in massa. In alcuni periodi si osserva un contributo dello stazionamento che risulta minimo su SO 2. Il traffico navale causa localmente, a breve distanza dalle sorgenti, una deplezione dell ozono.

8 METODOLOGIE PER LA VALUTAZIONE DELL IMPATTO DEL TRAFFICO NAVALE Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 BASSA RISOLUZIONE TEMPORALE Database di composizione chimica del particolato (metalli, ioni, componente carboniosa). Utilizzo del modello a recettore PMF3. (Positive Matrix Factorization). Stima dei profili e dei contributi delle diverse sorgenti. Le emissioni navali caratterizzate da V e Ni. ALTA RISOLUZIONE TEMPORALE I picchi di concentrazione dovuti al traffico navale sono identificati nei periodi sottovento alle emissioni. Il contributo primario è valutato con la formula: C DP C C D DSP F P PF C P = differenza tra le concentrazioni medie con e senza l influenza delle navi. D P Contributo primario ottenuto considerando il V come tracciante. Contributo secondario ottenuto dalla correlazione tra V e solfato. Cesari et al., 214, Science of The Total Environment 497, F P = frazione di casi influenzati nella direzione sottovento. C D = concentrazione media nel settore sottovento. Contini et al., 211, J. Environmental Management 92,

) BRINDISI Soluzione con 8 fattori/sorgenti Industriale - oil combustion (V, Ni) Crostale (Fe, Al, Mn) Combustione di biomasse (K + ) Traffico veicolare

9 SOURCE APPORTIONMENT PMF A BRINDISI Caratterizzazione chimica del PM 2.5 in un sito di fondo urbano a circa 1.2 km dal centro città e dal porto. Positive Matrix Factorization (PMF - EPA 3.) BRINDISI Soluzione con 8 fattori/sorgenti Industriale - oil combustion (V, Ni) Crostale (Fe, Al, Mn) Combustione di biomasse (K + ) Traffico veicolare Industriale_2 (Cr, Sb) Sea spray (Na +, Cl -, Mg 2+ ) Solfato secondario (SO 2-4, NH + 4 ) Crustal carbonates (WSIC, Ca 2+ ) Contribution to PM2.5 (%) Marine Carbonates Crustal Biomass Industrial Ind.- Oil comb. Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 Traffic 11% 2.8 % Ship Sulphate Not explained

Contributo (%) IMPATTO TRAFFICO NAVALE ALTA RISOLUZIONE TEMPORALE Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 L analisi dei dati ad alta risoluzione temporale, correlati con i passaggi di navi

10 Contributo (%) IMPATTO TRAFFICO NAVALE ALTA RISOLUZIONE TEMPORALE Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 L analisi dei dati ad alta risoluzione temporale, correlati con i passaggi di navi nel porto utilizzando medie a 3 minuti ha permesso di valutare il contributo primario del traffico navale alle concentrazioni di particolato atmosferico e di gas inquinanti. Brindisi N Brindisi - estate 214 PM1 PM2.5 PM1 PNC NO NO2 SO2 Contributi più alti sulle particelle di piccole dimensioni (ultrafini e nanoparticelle). Contributi maggiori per gli inquinanti gassosi rispetto al particolato.

Ship primary contribution (%) Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 Average ship traffic (ktons/day) TREND INTER-ANNUALI A VENEZIA La disponibilità di dati ad alta risoluzione

9 8 7 6 5 PM2.5 PNC ship traffic 45 4 35 3 25 Traffico navale passegger (tonnellaggio) 4 2 3 2 1 15 1 5 Contributo primario al PM 2.

11 Ship primary contribution (%) Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 Average ship traffic (ktons/day) TREND INTER-ANNUALI A VENEZIA La disponibilità di dati ad alta risoluzione temporale a Venezia nelle estati 27, 29 e 212 ha permesso di analizzare il trend dell impatto primario alle concentrazioni di PM 2.5 (Contini et al., 215, Atmospheric Environment 12, ) PM2.5 PNC ship traffic Traffico navale passegger (tonnellaggio) Contributo primario al PM 2.5 in % L effetto positivo è associabile all utilizzo di combustibile a basso tenore di zolfo (normative Europee ed accordi volontari Venice-Blue-Flag) che risulta avere un effetto di riduzione anche delle emissioni primarie di particolato.

12 CONCLUSIONI Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 215 E stata sviluppata una metodologia di misura remote-sensing (DOAS) delle emissioni di NO 2 e SO 2 da traffico navale. Sono state applicate due diverse metodologie di calcolo dell impatto del traffico navale alle concentrazioni di inquinanti atmosferici (a bassa ed alta risoluzione temporale). I due metodi hanno dato risultato congruenti quando applicati allo stesso sito. Il peso percentuale delle emissioni da traffico navale è comparabile con quello delle emissioni da traffico veicolare. L impatto del traffico marittimo è maggiore sulle concentrazioni di particelle di piccolo diametro ed è massimo per le particelle ultrafini e le nanoparticelle. Queste ultime sono quindi una metrica migliore per studiare l impatto di questo tipo di sorgente. L utilizzo di combustibile a basso tenore di zolfo ha un effetto di riduzione delle emissioni di particolato primario.

13 EGU General Assembly 215 Vienna, April 215

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