I Fenomeni di Trasporto di
Massa nell’Inquinamento
Atmosferico
Pasquale Avino1 e Mario V. Russo2
1ISPESL, 2Università
del Molise
E-mail: [email protected]
Sorgenti
Antropiche e Naturali
Emissione di inquinanti primari
Meteorologia
(diffusione turbolenta,
processi avvettivi di
trasporto, intensità
radiazione solare, ecc.)
Trasformazioni
chimico-fisiche
(formazione di inquinanti
secondari)
Aria ambiente
INQUINANTI
Primari
Secondari
•CO
•O3
•NOx (95% NO, 5% NO2)
•NO2, HNO3, HONO
•SO2
•Perossiacetilnitrato
•Composti Organici
Volatili (Benzene, Toluene,
•Formaldeide
ecc.)
•Nanoparticelle
(combustione)
gas e vapori
particelle
•Nitroderivati Organici
•Nitrati
•Solfati
Importanza delle Condizioni di
Stabilità/Instabilità
Atmosferica nello Studio della
Qualità dell’Aria
Tipologia degli eventi d’inquinamento e
situazioni meteorologiche
Eventi di inquinamento
primario e da PMx
Eventi di inquinamento
secondario fotochimico
•Alta pressione livellata
•Alta pressione livellata
•Condizioni di stabilità
atmosferica notturna (presenza
di strati d’inversione termica al
suolo)
•Condizioni di stabilità
atmosferica notturna (presenza
di strati d’inversione termica al
suolo)
•Ridotta finestra solare
•Ampia finestra solare
•Ridotto rimescolamento
convettivo diurno
•Lenta evoluzione dello strato
rimescolato dopo il sorgere del
sole (presenza di strati
d’inversione termica a bassa
quota)
 Misura della concentrazione dei prodotti di decadimento
a vita breve del Radon per descrivere l’evoluzione
temporale degli inquinanti in atmosfera.
 L’emissione di Radon dal sottosuolo è un processo quasi
stazionario sulla scala dei tempi utile per le osservazioni
degli inquinanti e spazialmente omogeneo su una scala di
alcuni chilometri.
 Il Radon non subisce trasformazioni di tipo chimico: la
sua concentrazione atmosferica dipende solo dalla
dinamica dello strato rimescolato.
PMx IN AMBIENTE
Sorgenti
naturali
Sorgenti
antropogeniche
Reazioni in fase
omogenea
Reazioni in fase
eterogenea
Processi di
accrescimento e
rimozione
Condizioni
Meteorologiche
Distribuzione
granulometrica
Concentrazione
PMx
Composizione
chimica
Sorgenti di Particolato Atmosferico
naturale
PM
eruzione vulcaniche
incendi spontanei
eventi di elevata ventosità, risospensione
atmosferica
trasporto di materiale particolato naturale da
regioni aride
ecc.
emissioni
industriali
antropica
traffico autoveicolare
riscaldamento domestico
Distribuzione Granulometrica di Aerosol in Atmosfera
SUPERFICIE
MASSA
NUMERO
diametro (µm)
0.001
Gas e vapori
(SO2, NOx,
NH3, H2S)
Dilavamento
Emissioni
gassose
0.01
Nuclei
1
0.1
veloce
Dilavamento
Pioggia
Diffusione
Combustione
Condensazione
“Fine”
mode
10
lento
Dilavamento
Pioggia
Combustione
Fotochimica
“Coarse”
mode
Dilavamento
Impatto
Sedimentazione
Processi
meccanici
Andamenti giornalieri di PM10
160
2500
140
2000
100
1500
80
1000
60
40
500
20
0
30/12
0
31/12
1/1
2/1
3/1
data
4/1
5/1
6/1
Radon (conteggi)
PM10 (μg/m3)
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
PM 10
Evento
naturale
14 15 16 17 18 19 20 21 22
14000
Radioattività Naturale
12000
10000
cont/min
Evento
antropogenico
µg/m³
ROMA 14 – 22 feb. 2004
8000
6000
4000
2000
0
Evento di “fumigazione” da sabbia
sahariana
Roma 20 –22 feb. 2004
Evento antropogenico
Roma 14 – 16 feb. 2004
Frazione fine
Frazione fine
Frazione Coarse
1,E+05
400
9,E+04
350
100000
400
90000
350
80000
8,E+04
cont/min
6,E+04
250
5,E+04
200
4,E+04
150
3,E+04
cont/min
300
7,E+04
100
1,E+04
0,E+00
0
14
15
300
70000
60000
250
50000
200
40000
150
30000
2,E+04
50
100
20000
50
10000
0
16
0
16000
14000
14000
12000
12000
10000
10000
6000
4000
2000
0
cont/min
cont/min
20
16000
8000
Frazione coarse
8000
6000
4000
2000
0
21
22
Radioattività Naturale
EVENTO DI SABBIA SAHARIANA
Sabbia Sahariana
2000÷5000 m
Strato superiore d’inversione
Suolo
EVENTO DI SABBIA SAHARIANA
2000÷5000 m
Rottura dello strato
superiore d’inversione
Sabbia Sahariana
Suolo
OC, EC (µg/m3)
20
15
10
5
0
1/8
2/8
3/8
4/8
5/8
giorno
OC, EC (µg/m3)
20
15
10
5
0
1/8
2/8
3/8
Centro
y = 2.04x - 5.14
20
4/8
5/8
giorno
2
R = 0.76
EC
15
Villa Ada
y = 1.50x - 3.55
R2 = 0.80
10
5
0
0
2
4
6
OC
8
10
12
Andamenti giornalieri di
EC e OC nel centro di
Roma e nel parco di Villa
Ada e relative rette di
correlazione
Stazione Pilota ISPESL – via Urbana
Andamenti giornalieri di OC, EC, OC/EC in inverno
winter, 20m heigth
Winter, ground level
35.0
35.0
OC
EC
OC, EC (ug/m3)
25.0
20.0
15.0
10.0
OC
EC
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
5.0
0.0
0.0
9/1
10/1
11/1
12/1
13/1
14/1
15/1
16/1
17/1
9/1
10/1
11/1
12/1
13/1
14/1
15/1
16/1
17/1
Winter
Day
Day
Valori medi (µg/m3)
Ground level
20 m height
OC
7.8
3.7
EC
9.0
1.6
TC
16.8
5.2
OC/EC
0.96
2.7
OC/EC
OC, EC (ug/m3)
30.0
10.00
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
20 m height
Ground level
9/1
10/1
11/1
12/1
13/1
Day
14/1
15/1
16/1
17/1
Stazione Pilota ISPESL – via Urbana
Andamenti giornalieri di OC, EC, OC/EC in estate
Summer, 20 m heigt
Summer, ground level
35.0
35.0
OC
OC, EC (ug/m3)
EC
25.0
20.0
15.0
10.0
OC
EC
30.0
5.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
1/7
2/7
3/7
4/7
5/7
6/7
7/7
8/7
9/7
0.0
10/7
1/7
Day
2/7
3/7
4/7
5/7
6/7
Day
7/7
8/7
9/7
10/7
summer
10.00
9.00
8.00
7.00
Valori medi (µg/m3)
Ground level
20 m height
OC
7.5
6.9
EC
9.7
1.7
TC
17.2
8.6
OC/EC
0.84
4.6
OC/EC
OC, EC (ug/m3)
30.0
20 m height
ground level
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
1/7
2/7
3/7
4/7
5/7
6/7
Day
7/7
8/7
9/7 10/7
Ed infine un saluto al prof. Palmieri … al
quale avvicino idealmente il prof. Ed
Lorentz, recentemente scomparso e
considerato il padre della meteorologia
moderna nonché ideatore della teoria del
caos (J. Atmos. Sci., 1961)
… ed un grazie a voi tutti per l’attenzione!