Modelli di Valutazione Integrata dell’
Inquinamento Atmosferico e dei Gas ad Effetto
Serra
Applicazioni del Modello GAINS per lo sviluppo
di analisi tecnico scientifiche in supporto alla definizione di
politiche per contrastare l’ Inquinamento Atmosferico e i
Cambiamenti Climatici
T. Pignatelli
Sommario
• Introduzione ai Modelli Integrati applicati all’
Inquinamento Atmosferico
• Contesto internazionale
• Caratteristiche dei Modelli Integrati applicati
all’ Inquinamento Atmosferico
• Esempi di applicazione
• Supporto alle politiche ambientali
• Conclusioni
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Introduzione ai Modelli Integrati
Perche’ si usano i Modelli ?
I modelli matematici vengono correntemente usati per
fare previsioni sull’andamento futuro di fenomeni, come
l’inquinamento atmosferico e i suoi effetti su ambiente e
salute umana, poiche’, al fine di evitare o mitigare i
danni futuri, e’ essenziale compiere azioni di contrasto
nel presente.
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Introduzione ai Modelli Integrati
Come nascono i Modelli Integrati?
Negli anni ’60 gli scienziati osservarono effetti di
acidificazione nei laghi Scandinavi che scoprirono erano
causati da emissioni acide in Centro Europa, generate a
centinaia di km di distanza. Si inizio’ a sviluppare un
modello di simulazione del trasporto degli inquinanti a
grande distanza. Nacque l’analisi dell’ Inquinamento
Atmosferico Transfrontaliero.
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Introduzione ai Modelli Integrati
Evoluzione dei Modelli
Apparve presto chiaro che l’analisi doveva essere multidisciplinare. Erano necessari studi di meteorologia,
chimica dell’atmosfera, dinamica dei fluidi, tecnologie
di controllo degli inquinanti, implicazioni economiche e
sociali (esposizione della popolazione e relativi rischi).
Tutti questi aspetti dovevano essere considerati insieme
e in relazione tra loro. Da qui il termine Integrato
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Contesto internazionale
Nascita della Convenzione ONU-ECE
Apparve altresi’ chiaro, per la natura transfrontaliera di
molti inquinanti atmosferici, che era necessario
affrontare la questione in un contesto giuridico
internazionale. Nel 1979 venne siglata la Convenzione
delle Nazioni Unite sull’ Inquinamento Atmosferico
Transfrontaliero di Lungo Raggio (CLRTAP), con il
compito principale di evitare o limitare gli effetti
dannosi sull’ambiente e sulla salute umana.
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Contesto internazionale
Nell’ ambito dell’ Unione Europea
Da almeno 10 anni, ora in ambito EU27, si perseguono i
medesimi obbiettivi di protezione dagli effetti dell’
Inquinamento Atmosferico, attraverso programmi ad
hoc, che producono infine atti legislativi (Direttive EU)
che impongono agli Stati Membri EU azioni di
monitoraggio e contrasto, basate sul supporto tecnico
scientifico fornito dai modelli di simulazione e
valutazione integrata.
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Caratteristiche dei Modelli Integrati applicati
all’ Inquinamento Atmosferico
A livello internazionale uno dei modelli piu’ utilizzati
per la valutazione integrata dell’ Inquinamento
Atmosferico e dei suoi effetti su ambiente e salute e’ il
Modello GAINS (Greenhouse Gas - Air Pollution
Interactions
and
Synergies)
sviluppato
dall’
International Institute for Applied Systems Analysis
(IIASA), Laxenburg (Austria). Il Modello GAINS e’
usato sia in ambito CLRTAP che EU27. Piu’
recentemente la metodologia GAINS e’ stata adottata da
alcuni Paesi EU, tra i quali, per prima l’ Italia.
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Caratteristiche dei Modelli Integrati applicati
all’ Inquinamento Atmosferico
Attivita’
antropogeniche
Emissioni
Inquinanti
Costi di
attuazione
Dispersione
Atmosferica
Tecnologie di
Controllo
Costo per
PIL/capita
Deposizioni &
concentrazioni
Effetti su
Ambiente e
Salute
Aspetti sociali
Schema di flusso del Modello GAINS
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Caratteristiche dei Modelli Integrati applicati
all’ Inquinamento Atmosferico
Ingresso
Attivita’ produttive
Scenario Energetico
Uscita
GAINS
Scenari emissivi
Analisi dei costi
Mappe di deposizione
Mappe di concentrazione
Impatto su ambiente
e salute
Strategia di Controllo
Schema GAINS
(Applicazione delle
Tecnologie di abbattimento)
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Caratteristiche Modello GAINS
Il Modello GAINS considera i seguenti inquinanti
atmosferici:
(SO2, NOx, PM, NH3, VOC)
Ossidi di zolfo, ossidi di azoto, particolato, ammoniaca,
composti organici volatili
E i seguenti Gas ad Effetto Serra:
(CO2, CH4, N2O, HFC, PFC, SF6)
Diossido di carbonio, metano, protossido di azoto,
clorofluorocarburi, esafluoruro di zolfo
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Caratteristiche Modello GAINS
Il Modello GAINS considera inoltre:
Effetti sull’ambiente :
In termini di Acidificazione e Eutrofizzazione
Effetti sulla salute umana per esposizione a polveri
sottili (PM2,5) e Ozono a livello del suolo, in termini di
Riduzione dell’ Aspettativa di vita, LER (PM) e
mortalita’ prematura (O3).
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Caratteristiche Modello GAINS
Il Modello GAINS assume come dati di imput:
Consumi energetici, trasporti, produzione industriale,
raffinerie,
agricoltura
(fertilizzanti),
attivita’
zootecniche, industria chimica (solventi) etc.
Percentuali di applicazione delle tecnologie di
abbattimento (ad es. EURO I, II, III, IV, V nei veicoli,
sistemi di filtraggio dei fumi da combustione ESP negli
impianti di produzione elettrica etc.)
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Esempi di applicazione
Il Modello GAINS e’ stato recentemente utilizzato per
la revisione della Direttiva EU 2001_81_CE,
denominata NEC (Tetti di Emissione) con l’obbiettivo
di perseguire le riduzioni di impatto dichiarate nella
Strategia Tematica sulla Qualita’ dell’ Aria (TSAP) della
Commissione Europea.
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Esempi di applicazione
Obbiettivi della Strategia Tematica sulla Qualita’ dell’
Aria (TSAP) della Commissione Europea:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Riduzione del 47 % dell’impatto del PM2,5 sulla salute umana;
Riduzione del 10 % della mortalita’ da ozono;
Riduzione del 74% della acidificazione nelle foreste
Riduzione del 39% della acidificazione nei sistemi acquatici;
Riduzione del 43% della eutrofizzazione negli ecosistemi
Riduzione del 15% dell’impatto da ozono sulle foreste.
Obbiettivi di riduzione nel 2020 rispetto al 2000
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Esempi di applicazione
Metodologia di analisi:
Partendo da uno scenario di riferimento (detto Baseline)
che rappresenta lo stato attuale dei livelli di
inquinamento e di impatto, si sviluppa una Strategia di
Controllo, ovvero una ipotesi di applicazione di
tecnologie di abbattimento tali che, ad un determinato
anno (ad es 2020) i livelli di inquinamento siano tali da
raggiungere gli obbiettivi di riduzione prefissi (scenario
con misure)
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Esempio di scenario emissivo
Emissioni di SO2 al 2010, calcolate dal modello GAINS
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Esempio di mappe di deposizione
2000
2010
Mappe di deposizione acida (% di area forestale a rischio)
2020
18
Esempio di mappe di impatto su salute
(PM2,5)
2000
2020
Legislazione attuale
2020
Max. rid. tecn. possibile
Mappe di impatto da PM2,5 (Riduzione della aspettativa statistica di vita)
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Esempio di mappe di impatto su salute (O3)
2000
2020
Legislazione attuale
2020
Max. rid. tecn. possibile
Mappe di impatto da Ozono (morti premature)
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Analisi dei costi – Sinergia tra IA e CC
Senza misure climatiche (+3% CO2 2020)
Con misure climatiche (-20% CO2 2020)
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Supporto alle politiche ambientali
Modelli GAINS Nazionali
Alcuni paesi (IT, NL, SV, IR) hanno sviluppato o hanno
in progetto versioni nazionali del Modello GAINS. La
versione nazionale consente di evidenziare peculiarita’
del paese, scarsamente o non rilevabili dal modello
continentale e quindi una migliore definizione degli
obbiettivi nazionali nelle Direttive comunitarie,
indirizzando le azioni in modo mirato e evitando inutili
aggravi economici (cost effective analysis).
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Esempio di applicazione del Modello
Nazionale
A livello nazionale, l’ ENEA con il supporto del
Ministero dell’ Ambiente, ha sviluppato gia’ dal 2002
una versione nazionale della metodologioa IIASA,
allora denominata RAINS, ed ora in corso di
aggiornamento verso GAINS. Le analisi sviluppate con
RAINS_Italia hanno consentito alle regioni italiane di
calibrare il rispettivi piani regionali per qualita’ dell’aria
e, a livello nazionale, di verificare lo stato di
conformita’ alle Direttive EU (ad es NEC)
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Supporto alle politiche ambientali
Riduzione della aspettativa di vita (in mesi) calcolata con RAINS_IT, nel 2020
(d) rispetto al 2000 (s). Miglioramento del 31% in LER nel 2020, rispetto al
2000.
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Supporto alle politiche ambientali
Emissioni (kt/a)
120
CLE
MTFR
100
80
60
40
20
0
SO2
NOx
PM10
Emissioni per la regione Sicilia. Scenario di riferimento (CLE) e di
Massima Riduzione Tecnicamente possibile
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Supporto alle politiche ambientali
Progetto MINNI – GAINS-Italia on line
Il progetto MINNI, nell’ambito di una convenzione con
il Ministero Ambiente, vede l ‘ENEA, in collaborazione
con IIASA, impegnata nello sviluppo di una versione di
GAINS_Italia che sara’ accessibile on line, sia ad
esperti del settore, per la collaborazione tecnicoscientifica tra ENEA ed altri istituti di ricerca, che ad un
pubblico piu’ ampio (attraverso registrazione), per una
maggiore diffusione delle analisi modellistiche
sull’inquinamento dell’aria e i suoi effetti.
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Health Impact of PM2,5 in Italy
Conclusioni
I modelli di Valutazione Integrata, come il GAINS,
costituiscono un potente strumento di analisi per fornire
ai decisori politici tutti gli elementi tecnico-scientifici
ed economico-sociali per effettuare scelte di politiche di
contrasto all’ inquinamento atmosferico, nel modo piu’
efficiente in termini di rapporto costi benefici e
indirizzando le azioni di contrasto verso i settori e le
aree di piu’ alta priorita’.
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Health Impact of PM2,5 in Italy
Conclusioni
I modelli di Valutazione Integrata si inseriscono
nell’ambito di progetti internazionali, nei quali la
comunita’ scientifica contribuisce al costante
miglioramento della conoscenza dei fenomeni che i
modelli rappresentano e quindi alla riduzione delle
incertezze che comunque sono associate ai risultati,
come e’ intrinseco in qualsiasi attivita’ di ricerca.
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Health Impact of PM2,5 in Italy
Conclusioni
I modelli di Valutazione Integrata, non ostante le
complicate correlazioni tra i vari aspetti considerati,
hanno permesso di sviluppare un adeguato linguaggio di
comunicazione tra la comunita’ scientifica e i decisori
politici che ha, in se’, le potenzialita’ per essere
ulteriormente migliorato ai fini della comunicazione con
il pubblico, in senso lato.
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Health Impact of PM2,5 in Italy
Per saperne di più…..
http://www.minni.org
ENEA Progetto MINNI (GAINS_Italia)
http://www.minni.org/rains/rains_italia.htm RAINS_Italia
http://www.iiasa.ac.at
GAINS_Europa
E-mail : [email protected]
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