Sezione Provinciale di Rimini Rete di monitoraggio qualità dell aria Provincia di Rimini Report 2003 Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano
ARPA Sezione Provinciale di Rimini Direttore: Dr. Mauro Stambazzi: Servizio Sistemi Ambientali Responsabile: Dr. Stefano Renato De Donato Ecosistema Urbano Responsabile: Dr. Zamagni Marco Rete di monitoraggio della qualità dell aria Anelli Patrizia Bianchi Duilio Merlo Luciana Rossi Mauro Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 1
INDICE INTRODUZIONE Pag. 3 1 DATI METEOROLOGICI DELLA PROVINCIA DI RIMINI PER L ANNO 2003 Pag. 5 1.1 STABILITA Pag. 6 1.2 ALTEZZA DI RIMESCOLAMENTO Pag. 9 1.3 INTENSITA E DIREZIONE DEL VENTO Pag. 10 1.4 TEMPERATURA Pag. 11 1.5 PRECIPITAZIONI Pag. 12 2 LA RETE DI MONITORAGGIO DELLA PROVINCIA DI RIMINI Pag. 14 3 L ATMOSFERA E GLI INQUINANTI ATMOSFERICI Pag. 17 3.1 OSSIDI DI AZOTO (NOx) Pag. 18 3.2 MONOSSIDO DI CARBONIO (CO) Pag. 30 3.3 BIOSSIDO DI ZOLFO (SO 2 ) Pag. 37 3.4 POLVERI TOTALI SOSPESE E POLVERI INALABILI (PTS E PM10) Pag. 41 3.5 OZONO (O 3 ) Pag. 50 3.6 BENZENE (C 6 H 6 ) Pag. 61 3.7 PIOMBO (Pb) Pag. 63 4 CONSUNTIVO ESERCIZIO Pag. 65 4.1 CONTRATTO DI MANUTENZIONE DELLE RETI PER IL MONITORAGGIO E IL CONTROLLO DELLA QUALITA DELL ARIA Pag. 65 4.2 CONSUNTIVO ANNO 2003 Pag. 66 4.3 PREVENTIVO ANNO 2004 Pag. 67 5 ALTRI MONITORAGGI E STUDI SULLA QUALITA DELL ARIA Pag. 68 5.1 BIOMONITORAGGIO DELL OZONO TROPOSFERICO Pag. 68 5.2 CATASTO DELLE EMISSIONI ATMOSFERICHE Pag. 69 5.3 BIOMONITORAGGIO DELLA QUALITA DELL ARIA NEL TERRITORIO DELLA PROVINCIA DI RIMINI MEDIANTE LA BIODIVERSITA DEI LICHENI EPIFITI 2003 Pag. 72 Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 2
Introduzione Con il termine inquinamento atmosferico si intende ogni modifica della composizione dell atmosfera indotta dalla presenza di una o più sostanze, in quantità e con caratteristiche tali da alterare le normali condizioni ambientali e da costituire un impatto diretto o indiretto per la salute dell uomo e/o per gli ecosistemi. Alle sorgenti inquinanti di tipo naturale, con il tempo si sono aggiunte quelle di origine antropica; cause principali dell inquinamento atmosferico. I maggiori imputati di questo fenomeno sono sicuramente il traffico veicolare, le attività produttive industriali o artigianali, i processi di combustione per la produzione di energia. Generalmente, negli ambiti urbani della nostra regione è il traffico veicolare a fornire il maggior contributo all inquinamento atmosferico. Il traffico è responsabile anche dell immissione in atmosfera di nuove tipologie di inquinanti e il suo continuo incremento, rischia di vanificare i progressi ottenuti attraverso il rinnovo tecnologico del parco veicolare. L inquinamento atmosferico dipende certamente dalla natura, dall entità e dalla distribuzione delle emissioni, ma anche dalle caratteristiche orografiche e meteoclimatiche della zona considerata. La rilevazione degli inquinanti, la conoscenza delle particolari criticità locali, l analisi delle condizioni climatiche e dei parametri meteorologici, sono elementi indispensabili per la programmazione e la pianificazione della tutela, del risanamento e del miglioramento della qualità dell aria. La Rete di Monitoraggio della Qualità dell Aria della Provincia di Rimini è completamente posizionata in ambito urbano ed è configurata al fine di rilevarne gli inquinanti tipici e i principali parametri meteorologici. Il presente lavoro offre una panoramica degli inquinanti monitorati dalla nostra rete Provinciale l obbiettivo di divulgare le informazioni ricavate dal monitoraggio della matrice, fornendo elementi utili al processo di pianificazione sopra richiamato. Per quanto riguarda i contenuti e la struttura, il presente documento si presenta diversamente dagli analoghi prodotti relativi agli anni precedenti. La normativa di settore ha subito recenti e sostanziali modifiche che hanno riguardato sia l'imposizione di nuovi limiti da rispettare, sia l'introduzione di più estesi criteri di valutazione finalizzati al risanamento ambientale. Il conseguente sviluppo del sistema di monitoraggio rivolto ai nuovi inquinanti ha evidenziato il verificarsi di fenomeni acuti di inquinamento da PM 10 in tutte le realtà urbane della Regione Emilia Romagna. Inoltre i provvedimenti di limitazione del traffico hanno contribuito a richiamare l'attenzione degli amministratori e dell'opinione pubblica sul tema della qualità dell'aria. Alla luce di quanto sopra richiamato, il report sulla rete di monitoraggio relativo al 2003, è stato pensato come un prodotto di transizione dai formati precedenti a quelli ipotizzabili per il prossimo futuro. Rispetto alle precedenti relazioni annuali, per gli inquinanti considerati intende dare un adeguato spazio alla descrizione delle caratteristiche generali, informazioni sulle sorgenti e effetti sulla salute. Per ogni inquinante vengono prodotte elaborazioni dei dati rilevati, commentandone l andamento dei valori rispetto ai nuovi limiti individuati dalla legislazione. Per quanto riguarda i report che verranno prodotti in futuro, avvalendosi di serie storiche sempre più significative, sarà dato sempre più spazio all'analisi e alla valutazione di temi specifici particolarmente significativi. Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 3
Al fine di agevolarne la lettura, si è inteso mantenere una struttura del report confrontabile con quella utilizzata nel rapporto La Qualità dell aria nella Provincia di Rimini Anno 2002, nella parte relativa ai Dati di qualità dell aria della rete di monitoraggio. Il report contiene: un inquadramento meteoclimatico della Provincia di Rimini per l anno 2003; una breve illustrazione della rete di monitoraggio esistente che contiene le mappe di locazione delle centraline e la loro configurazionen strumentale; informazioni sulla costituzione dell atmosfera e sulla classificazione degli inquinanti; gli inquinanti monitorati, le loro caratteristiche generali, sorgenti antropiche e naturali ed effetti sulla salute, considerazioni sugli andamenti delle concentrazioni rilevate e loro confronto con i limiti di legge; una breve relazione a consuntivo dell esercizio della rete per il 2003 e preventivo 2004; una richiamo alle altre attività di monitoraggio e studi sulla qualità dell aria che trovano spazio in report dedicati. Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 4
1 Dati meteorologici della provincia di Rimini per l anno 2003 Le condizioni meteorologiche condizionano fortemente la qualità dell aria di un territorio: infatti occorre ricordare che la concentrazione di un inquinante è determinata non soltanto dalla quantità di sostanza immessa in atmosfera, ma anche dal volume nel quale essa si disperde. Il volume e il grado di rimescolamento più o meno efficace delle masse d aria meteorologiche determinano, in altre parole, la diluizione degli inquinanti in atmosfera (o, per meglio dire, la composizione della massa d aria chimica 1 associata al territorio). I territori caratterizzati da situazioni meteorologiche particolarmente favorevoli all accumulo (alta pressione, stabilità atmosferica, bassi episodi di idrometeore, ecc.) sono dunque più sensibili ai fattori di pressione rispetto ai territori che presentano una meteorologia di forte scambio di masse d aria, alti valori di altezze di rimescolamento, elevato numero di episodi di pioggia e nebbia. Tutti i processi coinvolti nella efficacia di rimozione degli inquinanti prodotti da un territorio avvengono nello strato limite atmosferico (PBL). Il PBL è quello strato di atmosfera maggiormente influenzato dalla presenza della superficie terrestre ed è la regione all interno della quale si verifica la diffusione dell inquinamento. Ad esempio, la presenza di superfici urbanizzate, caratterizzate da particolari valori di rugosità e di emissione di calore, influenzano lo strato limite atmosferico sopra di esse. Ciò modifica la capacità di dispersione gli inquinanti immessi e crea una situazione di microclima legata a quella superficie. Le grandezze meteorologiche locali che influenzano maggiormente i processi di trasporto, di diffusione, di trasformazione chimica e deposizione delle sostanze inquinanti sono: le idrometeore, il vento, la temperatura, l irraggiamento solare e l altezza di rimescolamento. La presenza delle idrometerore (pioggia, nebbia) influenza i meccanismi di deposizione e di rimozione degli inquinanti. L assenza di precipitazioni riduce la capacità dell atmosfera di rimuovere in particolare le particelle sospese e impedisce la dissoluzione di alcuni inquinanti gassosi. Anche la semplice formazione di nubi o di nebbia favoriscono la rimozione delle particelle attraverso l intrappolamento. L intensità del vento alla superficie influenza sia il trasporto degli inquinanti sia i fenomeni di risospensione delle polveri, in altre parole l accumulo delle sostanze. La temperatura influenza i processi di rimescolamento di origine turbolenta: l alta temperatura favorisce il rimescolamento; la bassa temperatura vicino alla superficie può causare fenomeni di inversione termica che tendono a confinare gli inquinanti. Le alte temperature, associate a forti condizioni di irraggiamento solare, favoriscono le reazioni chimiche e fotochimiche con produzione di smog fotochimico e inquinanti secondari. L altezza di rimescolamento è l altezza dello strato di atmosfera più vicino alla superficie terrestre. All interno di questa altezza si ha la dispersione verticale per turbolenza meccanica; si 1 Le masse d aria si creano quando l aria ristagna su una regione (continente, oceano, ecc.), e ne assume le caratteristiche peculiari (calda e umida oceanica o fredda e secca continentale, ecc.). In analogia a questo, è possibile definire una massa d aria chimica come quella porzione di atmosfera che ristagna su un area caratterizzata da particolari sorgenti emissive e ne assume le caratteristiche chimiche. Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 5
Si può dire in effetti che l altezza di rimescolamento influenzi direttamente il valore della concentrazione degli inquinanti immessi in prossimità della superficie terrestre, determinando il valore del volume di dispersione. L altezza massima può arrivare a circa 2,5 km, la minima può arrivare a circa 50 m. Questo parametro inoltre è modulato dal ciclo notte/dì e dai cicli stagionali. La stabilità dello strato limite è stata classificata in 7 categorie da Pasquill e Gifford, ordinate da A a G. A è quella con le condizioni più convettive (instabili), D presenta condizioni neutrali, G le condizioni più stabili. La classe di stabilità G è la più favorevole all accumulo degli inquinanti; la A è quella più favorevole alla rimozione/dispersione. Di seguito sono riportate le informazioni meteorologiche relative alla provincia di Rimini per l anno 2003, predisposte da ARPAER-SIM (Servizio Idro-Meteorologico), relativamente ai parametri di stabilità, altezza di rimescolamento, vento, temperatura, precipitazioni. I valori che vengono di seguito presentati sono ottenuti dal preprocessore meteorologico CALMET a partire dai dati misurati dalle stazioni meteorologiche della Rete Regionale del SIM. Per le condizioni di stabilità, altezza di rimescolamento e vento, i dati sono presentati sotto forma di grafici stagionali. 1.1 Stabilità Sono riportati di seguito (Figg. 1.1.1-4) gli andamenti stagionali delle condizioni di stabilità atmosferica per l anno 2003. Il grafico di ogni stagione è composto di sei figure, ognuna delle quali rappresenta i valori medi relativi ad un dato orario, espressi come percentuale. Nelle figure sono state riportati graficamente solo i dati relativi alle ore 2 e alle ore 14 (notte e dì). Dall analisi dei dati meteorologici si può dire che la condizione più frequente è quella di stabilità, per tutte le stagioni, sebbene, rispetto all anno precedente, si sia registrato un regime leggermente più instabile soprattutto nel periodo primaverile ed estivo e relativamente all intervallo diurno. Anche la percentuale di condizioni neutrali è di poco superiore rispetto allo scorso anno e questo si verifica nelle ore diurne per primavera ed estate e anche di notte per autunno e inverno. Le condizioni di stabilità, ovviamente, sono state leggermente meno frequenti rispetto al 2002. Sono tuttavia mantenute le frequenze all interno del periodo giornaliero: le maggiori condizioni di stabilità si hanno nel periodo notturno, quando si abbassa l altezza di rimescolamento. Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 6
Inverno % condizioni instabili % condizioni neutre % condizioni stabili Fig. 1.1.1 Stabilità meteorologica per le ore 2 e 14 del giorno tipo invernale 2003 Primavera % condizioni instabili % condizioni neutre % condizioni stabili Fig. 1.1.2 Stabilità meteorologica per le ore 2 e 14 del giorno tipo primaverile 2003. Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 7
Estate condizioni instabili % condizioni neutre % condizioni stabili Fig. 1.1.3 Stabilità meteorologica per le ore 2 e 14 del giorno tipo estivo 2003. Autunno % condizioni instabili % condizioni neutre % condizioni stabili Fig. 1.1.4 Stabilità meteorologica per le ore 2 e 14 del giorno tipo autunnale 2003. Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 8
1.2 Altezza di rimescolamento La Fig. 1.2.1 riporta l andamento della media mensile dell altezza di rimescolamento nel corso degli anni 2002 e 2003. Dalla figura è possibile notare la modulazione stagionale dell altezza di rimescolamento: i mesi autunnali e invernali sono caratterizzati da valori bassi, mentre i mesi primaverili ed estivi vedono un valore medio più elevato. Questo andamento ha come effetto un maggior accumulo degli inquinanti nei mesi freddi. Fig. 1.2.1 Valori di altezza di rimescolamento calcolata dal preprocessore Calmet Durante l anno 2003 i valori delle altezze di rimescolamento mensili sono state mediamente superiori a quelle osservate nell anno precedente. Se si osserva il valore dell altezza di rimescolamento, durante il giorno medio e nel corso delle diverse stagioni, esso aumenta nelle prime ore del mattino fino a raggiungere il massimo nel primo pomeriggio del periodo estivo, per poi tornare ad abbassarsi durante la sera e la notte (intorno alle 22). La massima differenza di altezza fra la notte e il giorno si ha in estate (il minimo a circa 70 m dalle 22 alle 2 e il massimo tra 1500 e 2000 m alle 14). Si noti anche l effetto della presenza della costa marina: l altezza di rimescolamento degrada sempre andando da terra verso mare. Nella Fig. 1.2.2 sono riportate le mappe con le variazioni stagionali delle altezze dello strato di rimescolamento del giorno medio, alle ore 2 e alle ore 14. Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 9
Altezza di rimescolamento Anno 2003 Ore 2 e 14 dei giorni tipici Inverno Primavera Estate Autunno Fig. 1.2.2 Altezza di rimescolamento per le ore 2 e 14 del giorno tipo per le stagioni 2003. 1.3 Intensità e direzione del vento La Fig. 1.3.1 riporta l intensità media mensile del vento rilevata a 10 m di altezza dalla stazione di Rimini. I valori mensili del modulo del vento sono sempre superiori ai corrispettivi valori misurati l anno precedente, tranne per il periodo maggio-giugno dove si ha circa la stessa intensità registrata nel 2002, e per il mese di novembre dove invece si osserva una intensità inferiore. In questo periodo si registra il minimo dell anno 2003. I mesi più ventilati dell anno sono invece stati gennaio e febbraio; in primavera ed estate si hanno valori elevati in aprile e luglio (Fig. 1.3.2) Fig. 1.3.1 Valori di intensità del vento misurata nella stazione meteorologica di Rimini Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 10
Intensità e direzione del vento a 10 m di altezza Anno 2003 Ore 2 e 14 dei giorni tipici [m/s] Inverno Primavera Estate Autunno Fig. 1.3.2 Intensità e direzione del vento a 10 m per le ore 2 e 14 del giorno tipo per le stagioni 2003. 1.4 Temperatura Nelle figure successive (Figg. 1.4.1-3) sono riportati gli andamenti mensili delle temperature medie, minime e massime, registrate nella stazione meteorologica di Rimini. Si può notare come i valori medi mensili dell anno 2003 siano più elevati durante il periodo estivo e più bassi durante il resto dell anno. L escursione termica fra i mesi caldi e quelli freddi, è stata dunque superiore rispetto quella registrata lo scorso anno. La temperatura massima dei mesi estivi supera i 30 C (4-5 C superiore a quella registrata nel 2002); quella minima non scende sotto i 20 C. Fig. 1.4.1 Temperatura [ C] minima registrata nella stazione di Rimini. Valori medi mensili per l anno 2003. Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 11
Fig. 1.4.2 Temperatura [ C] media registrata nella stazione di Rimini. Valori medi mensili per l anno 2003. Fig. 1.4.3 Temperatura [ C] massima registrata nella stazione di Rimini. Valori medi mensili per l anno 2003. L estate 2003 è infatti ricordata per l alta temperatura e gli scarsi eventi di pioggia, al contrario dell estate precedente, molto piovosa e meno calda. Dal punto di vista della produzione di smog fotochimico l estate 2003 ha infatti accusato un numero più elevato di superamenti. 1.5 Precipitazioni Nella figura successiva (Fig. 1.5.1) è riportato il valore della precipitazione cumulata della stazione meteorologica di Vergiano. Per i mesi che presentano disponibilità di dati è possibile notare la diversa entità delle precipitazioni, che hanno infatti caratterizzato l anno 2002 come piovoso e il 2003 come secco. Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 12
Fig. 1.5.1 Precipitazioni [mm] registrate nella stazione di Vergiano. Valori medi mensili per l anno 2003. Sezione Provinciale di Rimini - Servizio Sistemi Ambientali Ecosistema Urbano Pag. 13