Composizione chimica della polvere stradale Alessandra Pantaleo Giuseppe Fossati ARPA Lombardia Settore Monitoraggi Ambientali Modellistica qualità dell'aria e inventari inemar@arpalombardia.it
Risospensione o ri-trascinamento Risospensione o ri-trascinamento: Fenomeno legato probabilmente al processo di deposizione (assorbimento superficiale del materiale atmosferico) Creato dal risollevamento degli agenti inquinanti che possono essere dispersi nuovamente in aria ad opera dei diversi effetti meccanici (attività veicolare o velocità del vento) 2
Criticità nell individuazione di profili chimici universali per la polvere risospesa Nei siti urbani l identificazione chimica della polvere risospesa stradale presenta alcune difficoltà: identificazione della fonte di polvere da strada separata da altre fonti minerali o scarichi veicolari; la composizione chimica della polvere varia stagionalmente; La composizione chimica varia tra i diversi siti di prelievo. Ciò rende difficile la creazione di profili chimicamente dettagliati in maniera universale. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29626769 3
Silt loading Il termine «silt loading» (sl) si riferisce alla massa di limo (uguale o inferiore a 75 micrometri come diametro fisico) per unità di superficie di viaggio. SETACCIATURA Setaccio -il più piccolo è 75 μm Pesare ogni setaccio % Silt = (massa del campione/massa in tutti i setacci e campioni)/100 sl=% limo applicato al campione totale 4
Distribuzione granulometrica della polvere Analisi della polvere sia sul viale delle strade asfaltate sia sulla pista ciclabile e setacciatura (840 µm fino 6 µm)_ Tab. 2 e 3 La polvere di dimensione maggiore a 150 µm è presente nella maggior parte del vialetto meno nella pista ciclabile. Contenuto di silt invece ha un range di percentuale che va dal 13 al 20 % (strade secondarie anello centrale). Sono state riscontrate percentuali bassissime di particelle al di sotto di 6,2 µm. 5
Profilo chimico della polvere di strada in Cina Tutti i campioni di polvere proveniente dalle diverse strade (principale, secondaria, anello) sono stati combinati insieme per evidenziare il profilo chimico. Nel profilo chimico sono abbondanti gli elementi crostali (Si, Ca, Al, Fe, Mg, K e Ti). Tali elementi nella strada asfaltata sono più bassi rispetto al suolo. Al contrario OC, EC e Zn sono più alti nel suolo. 25,00 Profiles of road dust in urban area 20,00 Frazione 15,00 10,00 5,00 0,00 CHARACTERIZATION OF PAVED ROAD DUST IN URBAN AREA, Zhang et al. 6
I fattori di arricchimento Fattori di arricchimento(ef): Vengono calcolati per aiutare l'identificazione del contributo da altre fonti oltre alla crosta terrestre. Indicecheindicaselafonteènaturaleodiemissioneantropogenica. è definito come un rapporto dell'abbondanza relativo all'elemento i nella road dust in relazione alla sua presenza nel suolo Es. Si era usato come elemento crostale di normalizzazione Cinque categorie di contaminazione sono riconosciute sulla base dei fattori di arricchimento: <2: arricchimento minimo, 2,5: arricchimento moderato, 5,20: arricchimento significativo, 20,40: altissimo arricchimento, 40: arricchimento estremamente alto. Es nello studio si rivela che: - La percentuale in massa di TC, OC e Zn di polvere su strada asfaltata è più alta rispetto al suolo (arricchimento proviene dallo scarico dei veicoli, usura degli pneumatici e dal particolato ambientale) - I risultati mostrano che anche Cr, Mn e Pb sono arricchiti in Tianjin. 7
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Analisi di laboratorio Metodologia Analisi di laboratorio 1. Taratura e peso Pesare la borsa con il campione Rimuovere la maggior parte del campione possibile e pesare Pesare la borsa (tara) 2. Campioni essiccati all aria per almeno due giorni 3. Setacciatura su filtri compatibili 4. Analisi chimica Setacciatura fino a 50 µm 9
Profili chimici urbani e suburbani della polvere risospesa nelle province lombarde Nell analisi se una specie chimica è al valore limite di rilevamento è stato associato un valore di 0; se invece non è stata evidenziato nessun elemento nell analisi risulterà esserci un vuoto. Ca = marcatore del cemento (possibili costruzioni o produttori di cemento) Provincia di Como Provincia di Milano 10
Campioni di polvere risospesa in aree urbane, suburbane e rurali Polvere risospesa da traffico misurata in aree: Suburbane (comune di Cantù nella provincia di Como) Urbane (comune di Pero nella provincia di Milano Rurale (comune di ERBA nella provincia di Como) Per le aree urbane (PERO) sono stati prelevati campioni su diverse tipologie di strade; Per le aree suburbane (CANTU ) sono state considerate le principali tipologie di strade (strada principale, strada secondarie, ). Sono stati considerati la presenza di diverse impianti industriali. Sono stati considerati anche siti in cui la superficie stradale era erosa e con una pavimentazione non perfetta; Per le due aree urbane e suburbane sono stati considerati come traffico giornaliero medio un valore non di tipo quantitativo quanto di tipo qualitativo (presenza di mezzi pesanti, veicoli e leggeri che percorrano le aree); Sono stati considerati campioni di polvere risospesa anche in aree rurali in cui è presente un traffico medio diverso dalle aree urbane e suburbane con una tipologia di veicoli diversi (presenza di mezzi agricoli) che percorrano tali strade. 11
Campionamento di materiale proveniente dall usura dei freni Il profilo chimico della polvere di strada raccolta nell area urbana del comune di Pero e suburbana di Cantù è stato confrontato con i profili chimici di una zona rurale del comune di ERBA e con i profili chimici da usura dei freni. Campionamento del materiale per l analisi del profilo chimico da usura dei freni: Luogo di campionamento: I campioni sono stati raccolti in un officina meccanica attraverso il supporto tecnico dello staff del dipartimento di ARPA Lombardia; Strumento per il campionamento: attraverso un pennello; Raccolta del campione: sulla superficie interna del cerchione di diversi veicoli (diversi per età del veicolo, capacità cubica) Obiettivo del campionamento: avere un profilo chimico della miscela di PM che provenisse dai dischi e dalle pastiglie dei freni. 12
Confronto dei profili chimici proveniente da strade urbane, suburbane, suoli rurali e usura dei freni Fe, Cu e Zn sono metalli presenti nelle guarnizioni dei freni Per alcune strade: i profili chimici per gli ioni e per EC, OC non sono presenti per mancanza di strumentazione idonea. 13
Profili chimici paved road EPA Vs paved road a Milano Soil dust profiles: elements Fraction (g/g) 2.0E-01 1.8E-01 1.6E-01 1.4E-01 1.2E-01 1.0E-01 8.0E-02 6.0E-02 4.0E-02 2.0E-02 0.0E+00 SUPVR-C UPVR-P RSOILMIX-E Paved road Composite EPA Al Si S Cl K Ca Ti V Cr Mn Fe Ni Cu Zn Br Rb Pb Sr Profili chimici americani e profili locali non sempre sono confrontabili, potrebbero avere una speciazione chimica diversa 14