2. Definizione degli scenari emissivi per l Emilia - Romagna e il Bacino Padano Adriatico

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1 2. Definizione degli scenari emissivi per l Emilia - Romagna e il Bacino Padano Adriatico 2.1 Lo scenario emissivo BASE per il Nord Italia e l Emilia - Romagna I dati di emissione utilizzati come dati in ingresso per le simulazioni modellistiche condotte sull intero Nord Italia (dominio BPA, vedi Figura 2 pag.7) sono stati derivati dall inventario nazionale italiano CORINAIR opportunamente adattato per poter essere utilizzato nell ambito del progetto nazionale CTN_ACE I dati di partenza, sono costituiti dalle emissioni annuali su base provinciale, derivate dalla disaggregazione con approccio top-down dell inventario nazionale, descritta nel rapporto monografico pubblicato da APAT-CTN_ACE (Liburdi et al., 2004), e dalle emissioni su grigliato EMEP per le celle situate fuori dal confine nazionale. Entrambi i dati si riferiscono alle emissioni dell anno Utilizzando variabili proxy (es. superficie relativa a particolari tipologie di uso del suolo o la lunghezza di strade, autostrade, ferrovie, metanodotti, coste, ecc) le emissioni annuali per gli inquinanti COVNM, CO, NO X, NH 3, SO 2, PM10 sono state determinate per ciascuna cella. Per ciascuna delle attività emissive presenti sono stati ricostruiti i profili di modulazione temporale, distinti in annuale, settimanale e giornaliero per poter modulare rispettivamente l andamento delle emissioni al variare del mese dell anno, del giorno della settimana e delle ore durante il giorno. Analogamente per ogni macrosettore sono stati ricostruiti i profili di speciazione chimica delle emissioni di NMVOC (AET/ENV/R/0545,2002) e del particolato e di distribuzione granulometrica del particolato (Speciate 3.2 dell US-EPA, Speciazione chimica del particolato atmosferico fine realizzato della Galileo Ambiente s.n.c per conto di ARPA Lombardia). La speciazione chimica del PM10 è fornita per le frazioni granulometriche fine (0-2.5 µm) e coarse (2.5-10µm). Per una descrizione più dettagliata consultare (Deserti, Lollobrigida, Angelino, et al. 2004). Per generare i file di input emissivi necessari al modello CHIMERE, ARPA-SIM ha realizzato un opportuna interfaccia che aggrega le 199 specie in cui sono stati suddivisi i NMVOC nelle 9 specie organiche usate dallo schema chimico MELCHIOR applicando coefficienti che dipendono dal peso molecolare e dalla reattività chimica (Middleton et al 1990). Le emissioni di NO x date in massa equivalente di NO 2 sono state ripartite in 90% di NO, 9.2% di NO 2 e 0.8% di HONO. La frazione più grossolana (10-40µm ) è stata stimata per ogni macrosettore rispettando le stesse proporzioni fra PM10 e PTS presenti nell inventario della Regione Lombardia relativo al 2001 (versione ottobre 2004). In Tabella 3 per ogni settore sono riportati le emissioni antropogeniche in Mg/anno (= t/anno). Le centrali elettriche presenti nel dominio sono state trattate come sorgenti puntuali. Quando le caratteristiche dei camini (altezza e diametro del camino, velocità e temperatura di uscita dei fumi) non erano disponibili sono usati valori di letteratura. 11

2 Tabella 3 - Emissioni sul dominio BPA (Mg/anno) suddivise per macrosettore settore CO NMVOC NH 3 NO X PM SO 2 1.prod.elettrica combust.civile combust.industriale processi produttivi prod.e distrib. combust.fossili solventi trasporto strada altri trasporti smaltimento rifiuti agricoltura totale Lo scenario emissivo BASE per l Emilia - Romagna Per lo scenario base relativo al territorio regionale (dominio ER, vedi Figura 2 pag.7) sono stati utilizzati i dati dell inventario regionale delle emissioni (anno di riferimento 2003) che è stato realizzato per quanto possibile 1, secondo un approccio bottom-up reperendo ed elaborando dati di dettaglio su singole sorgenti (es. dati rilevati o simulati sulla principale rete stradale, dati sulle emissioni da attività produttive e di servizio). Gli inquinanti considerati sono: ossidi di azoto (NO x ), composti organici volatili non metanici (NMVOC), monossido di carbonio (CO), ossidi di zolfo (SO x ), polveri totali sospese (PTS), polveri sottili (PM10) e ammoniaca (NH 3 ). Una volta realizzate le stime al livello di dettaglio territoriale massimo possibile, si è proceduto alla loro attribuzione al territorio sia per comune, sia su celle del grigliato con passo di griglia 5 km (vedi figure). L attribuzione è avvenuta in maniera diretta (sorgenti puntuali, attraverso le coordinate spaziali) o attraverso l utilizzo di variabili correlate alle emissioni la cui distribuzione spaziale è nota ad un livello di dettaglio maggiore (variabili proxy). Figura 3 Esempi di attribuzione delle emissioni al territorio, su base comunale (a sinistra) e su grigliato (a destra). Nella Tabella 4 si riportano i dati delle emissioni per macrosettore CORINAIR, mentre la Figura 4 mostra la distribuzione percentuale delle emissioni dei principali inquinanti per macrosettore. 1 Per alcuni settori (porti e aeroporti, uso solventi, coltivazioni con e senza fertilizzanti) sono stati utilizzati i dati di fonte APAT (Liburdi et al., 2004) 12

3 Tabella 4 - Emissioni per macrosettore Corinair emissioni [Mg/anno] codice macrosettore NO x CO NMVOC SO x PM10 NH 3 M1 Combustione-Energia M2 Combustione non ind.le M3-4-6 Attività Produttive M5 Estr/distr combustibili M7 Trasporti stradali M8 Altri trasporti M9 Rifiuti M10 Agricoltura M11 Natura totale NH3 PM10 SOx NMVOC CO NOx 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Combustione-Energia Combustione non ind.le Attività Produttive Estr/distr comb Trasporti stradali Altri trasporti Rifiuti Agricoltura Natura Figura 4 Distribuzione percentuale delle emissioni dei principali inquinanti per macrosettore 13

4 Tabella 5 Sorgenti puntuali nelle simulazioni a 5 km (dominio ER). PC PR RE MO BO FE RA FC RN fuori regione Figura 5 - Impianti trattati come sorgenti puntuali nelle simulazioni a 5 km I grandi impianti presenti nel territorio regionale (centrali elettriche, inceneritori e impianti industriali di notevoli dimensioni, Tabella 5 e Figura 5) sono stati trattati come sorgenti puntuali, con il modulo per il calcolo dell altezza efficace (vedi par.1.4 pag.6). Le emissioni industriali sono state assegnate al 30% al primo livello emissivo (vicino alla superficie) e al 70% al secondo livello emissivo (100 m circa). 2.3 Gli scenari emissivi CLE2010 e CLE2020 per il BPA Questi scenari emissivi, ai quali ci si riferisce di solito come current legislation (da cui l acronimo CLE) o anche business as usual o baseline, prendono in considerazione gli effetti della normativa che controlla le emissioni di inquinanti nella prospettiva di uno sviluppo economico futuro. I due scenari stimano per il 2010 e per il 2020 gli impatti della normativa in vigore a quella data (ad esempio quella relativa alle emissioni degli autoveicoli, delle centrali per la produzione di energia o dei grandi impianti industriali di combustione, la qualità dei combustibili, il contenuto di composti organici dei vari prodotti, i limiti di emissione per i principali inquinanti) sulle emissioni in termini di riduzione delle emissioni stesse. Tali stime sono diverse per ciascuno dei 25 Stati membri dell Unione Europea. Inoltre gli scenari tengono conto delle proiezioni di sviluppo economico per quegli anni (si vedano al proposito i rapporti CAFE, 2005). Gli scenari emissivi CLE riferiti agli anni 2010 e 2020 utilizzati per questo studio sono stati costruiti sulla base dello scenario di riferimento o base relativo al 2000 per il Nord Italia (Figura 6, Figura 8, Tabella 6). Per calcolare gli scenari CLE 2010 e 2020 sul Nord Italia le emissioni per ogni inquinante e per ogni macrosettore sono state variate rispettando le stesse proporzioni delle variazioni stimate da EMEP (Co-operative programme for monitoring and evaluation of the long range transmission of air Pollutants in Europe) per l Italia. Le emissioni italiane al 2000, 2010 ed al 2020 utilizzate per calcolare le variazioni emissive sono state scaricate dal web EMEP nel mese di aprile I dati utilizzati e relativi ai tre scenari emissivi (2000, 2010 e 2002) sono riportati in appendice (pag.59). Si noti che a quella data il riferimento per tutti e tre gli scenari emissivi EMEP era Vestreng, Lo scenario EMEP 2000 è stato successivamente revisionato nel corso del 2006 (Vestreng, 2006). In questa ultima revisione le emissioni italiane al 2000 presentano lievi variazioni rispetto alla stima 14

5 precedente, pertanto anche gli scenari emissivi al 2010 e 2020 per il Nord Italia, presenterebbero alcune differenze se venissero ricalcolati in base alla più recente revisione delle emissioni nazionali italiane al La metodologia utilizzata da EMEP per la costruzione degli scenari emissivi utilizzati in questo rapporto è descritta in Vestreng (2003), nel quale tuttavia si rimanda per i dettagli al rapporto non pubblicato del CIAM 2003 (citazione letterale Vestreng, V.(2003) pagina 24 Projections for 2010 constitutes this year mainly Current Legislation Projections (CLE) provided from CIAM (CIAM, 2003). Only where no data was provided from CIAM, reported projections or latest year available emission data was used. ) Per una descrizione generale della metodologia utilizzata nella costruzione degli scenari emissivi conviene quindi fare riferimento alla bibliografia relativa al programma CAFE (Clean Air For Europe) dell Unione Europea, che rappresenta un perfezionamento di quanto svolto in precedenza da EMEP. 15

6 Figura 6 - Emissioni annuali in ton/km 2 di NOx (a sinistra) e di PM10 (a destra) stimate nel caso base (in alto), nello scenario CLE2010 (al centro) e nello scenario CLE2020. (in basso). 2.4 Lo scenario emissivo EMRZERO In questo scenario sono state azzerate le emissioni di tutti gli inquinati emessi nei vari macrosettori nel territorio della regione Emilia Romagna, lasciando inalterate le emissioni nella restante parte del dominio (Figura 7). Dal punto di vista emissivo la regione Emilia - Romagna contribuisce alle emissioni nel dominio per circa il 12% - 17% delle emissioni totali a seconda del tipo di inquinante (vedi Tabella 6). 2.5 Lo scenario emissivo EMR1 Lo scenario EMR1 (Figura 7, Tabella 6, Figura 8) è stato costruito applicando, al solo territorio della regione Emilia - Romagna, delle riduzioni delle emissioni conseguenti ad azioni aggiuntive 16

7 rispetto a quelle previste dal CLE2010. Anche questo scenario, pur essendo tecnicamente fattibile, è da ritenersi teorico in relazione alla prossimità dell anno di riferimento (2010). In particolare le azioni ipotizzate nei settori trasporti su strada, produzione di energia elettrica e combustione civile sono le seguenti. Settore Traffico: 1) Si è fatta l ipotesi che il parco circolante in Emilia - Romagna sia totalmente composto da veicoli che adottano le migliori tecnologie dal punto di vista delle emissioni in atmosfera (tutti Euro5); sono state escluse da quest ipotesi le emissioni sulle arterie autostradali a cui è stata applicata unicamente la riduzione CLE ) Si è quindi ipotizzata un ulteriore riduzione delle emissioni da traffico (pari al 2%) come conseguenza dell insieme delle azioni di promozione e sostegno del trasporto pubblico sia sulla scala urbana (azioni previste nell ambito dell accordo regionale sulla qualità dell aria) sia con riferimento alla mobilità extraurbana ed intercomunale a seguito della progressiva attuazione delle previsioni del Piano regionale integrato dei trasporti (P.R.I.T.,1998) che, fondandosi su una forte integrazione fra il trasporto su gomma e su rotaia, prevede un graduale aumento dell utilizzo delle linee ferroviarie per gli spostamenti di passeggeri e merci. Settore Energia: Le azioni prospettate sono: 1) completamento della trasformazione delle centrali esistenti con impianti a metano realizzati con le tecnologie turbo ad alta efficienza. Quest azione si traduce nel quasi totale annullamento delle emissioni di SO 2 prodotte dal settore di produzione dell energia. 2) nessuna installazione di nuove centrali in Emilia - Romagna. Settore Civile: Il piano energetico prevede interventi di risparmio energetico ed uso efficiente dell energia nel settore civile con interventi quali contenimento dei consumi energetici degli edifici, riqualificazione e certificazione degli edifici pubblici, miglioramento del rendimento energetico degli impianti di climatizzazione, miglioramento dell efficienza energetica dell illuminazione pubblica, compresa la diffusione di sistemi di telegestione. Sulla base di questi obiettivi di risparmio energetico si è ipotizzata una riduzione del 15% delle emissioni del settore civile per tutti gli inquinanti. Recenti studi hanno messo in evidenza come l utilizzo della legna per il riscaldamento domestico sia una pratica che si sta progressivamente diffondendo come alternativa al consumo di combustibili fossili, per motivi anche economici. L uso della biomassa risulta assolutamente positivo per la lotta alle emissioni serra, ma l utilizzo domestico presenta criticità nell emissione di altri inquinanti quali le polveri sottili e i NMVOC. Le stime condotte nell ambito dell inventario regionale attribuiscono a questa fonte una quota pari a circa il 15% delle emissioni complessive di PM10. Fra gli interventi prospettati nello scenario EMR1 vi è l abolizione dell uso della legna ad uso domestico in pianura e una sua riduzione pari al 50% in territorio collinare (altitudine compresa fra i 200 e i 600 m). Nessuna riduzione è stata applicata nel territorio di montagna (altitudine superiore a 600m). 17

8 Figura 7 - Emissioni annuali in ton/km2 di NOx (a sinistra) e di PM10 (a destra) nello scenario base ER (in alto), EMRZERO (al centro) e EMR1 (in basso) 18

9 Tabella 6 Riduzioni emissive antropogeniche applicate in ciascun scenario scenario emissivo dominio di applicazione delle riduzioni emissioni rispetto allo scenario base CO PM10 NO x VOC NH 3 SO x CLE2010 Nord Italia -6% -34% -28% -34% -1% -54% CLE2020 Nord Italia -18% -47% -51% -46% -7% -63% EMR1 Emilia - Romagna -37% -52% -38% -40% -1% -52% Nord Italia (esclusa ER) -6% -34% -28% -34% -1% -54% EMRZERO Emilia - Romagna -100% -100% -100% -100% -100% -100% Nord Italia (esclusa ER) -0% -0% -0% -0% -0% -0% Nord Italia (inclusa ER) -12% -12% -14% -12% -17% -13% Figura 8 - Emissioni totali associate a ciascuno scenario emissivo, fatte 100 le emissioni di ciascun inquinante del relativo scenario base. Gli scenari CLE2010 e CLE2020 sono rapportati all intero bacino padano adriatico (dominio BPA), lo scenario EMR1 è rapportato al dominio ER. 2.6 Le emissioni biogeniche Le emissioni biogeniche di terpene e isoprene in CHIMERE sono calcolate usando i potenziali di produzione biogenici dipendenti dal tipo di suolo (Günther, 1997) combinati con grandezze meteorologiche quali la temperatura ed insolazione. Durante i mesi estivi (maggio-agosto) le emissioni naturali di NO dovute ai processi di ossidazione e riduzione di ammoniaca usata nei fertilizzanti sono considerate. (documentazione al sito 19