Inquinamento atmosferico urbano
e trasporto stradale in Europa. Una
analisi di cluster e di regressione
tra nazioni e città
Romeo Danielis
Università degli Studi di Trieste
Obiettivo: Valutare l’evidenza empirica
relativamente alla relazione tra l’inquinamento
atmosferico ed il funzionamento del sistema dei
trasporti in Europa




Quanto sono ampie le differenze in termini di inquinamento
atmosferico tra le nazioni e le città europee?
C’è qualche regolarità spaziale nei livelli di inquinamento?
Quale correlazione esiste tra l’inquinamento atmosferico e
le caratteristiche del sistema dei trasporti (automobili per
abitante, il prezzo della benzina o altre caratteristiche
socio-economiche di una nazione o città quali densità,
ricchezza, temperatura)?
In che modo i diversi sistemi istituzionali o politiche di
trasporto influiscono sui livelli di concentrazione degli
inquinanti?
Due difficoltà

Prima difficoltà: una non-corrispondenza
nella dimensione spaziale



L’inquinamento atmosferico è un fenomeno locale,
molto differenziato all’interno di una città o di un
quartiere\strada
Il sistema dei trasporti ha una dimensione
spaziale più ampia, anche sovra-urbana
A quale livello di aggregazione studiare la
relazione? Nazione? Città?
Due difficoltà

Seconda difficoltà: la disponibilità e la
comparabilità dei dati



armonizzazione: per i dati ambientali dalla
European Environmental Agency per per le
statistiche ambientali dalla European
Commission.
i dati sono raccolti a livello nazionale ma con
metodologie spesso diverse
Carenza di dati sui veicoli, condizioni di traffico,
mezzi pubblici, ecc.
Dati ambientali



European Air Quality database system, AIRBASE, a
European AIR quality database managed by the
European Topic Centre on Air Quality and Climate
Change (ETC/ACC), under contract to the European
Environmental Agency (EEA).
Disponibile in internet (http://airclimate.eionet.eu.int/databases/airbase/index_html).
32 nazioni, inclusi 24 EU Stati membri + altri paesi
europei; dati per il 2003.
Scelta delle centraline

per localizzazione:




urbane
suburbane
rurali
per tipo di sorgente



traffico
industriali
sottofondo
Scelta degli inquinanti
Criterio: il traffico è la fonte prevalente in ambito
urbano




Particolato PM10
Ozono O3
Biossido di Azoto NO2
Benzene
SO2: non considerato perché in via di forte riduzione
Periodo: gennaio 2003-dicembre 2003
Scaricati: 18-21 novembre, 2005.

Analisi a livello di nazione e di città 1

Calcolo della concentrazione media, del
valore massimo registrato e del numero
medio di sforamenti a partire dai dati sulle
singole centraline
Analisi a livello di nazione e di città 2

Analisi dei cluster (SPSS – complete linkage
(furthest neighbor: cluster con il più alto livello
di omogeneità interna ed eterogeneità
esterna – standardizzati con i valori z)
Analisi di regressione lineare 3

Legami di correlazione statistica tra gli
indicatori ambientali e gli indicatori
economico-trasportistici
Particolato PM10



Maggiore evidenza di correlazioni statistiche
con la mortalità o morbidità
Emesso direttamente o di formazione
indiretta (NOx, SO2, COV)
Diametro 10 o 2,5 micron
Particolato PM10
Table 2 – Average countries indicators of PM10 concentration (January-December 2003)
Rank
Country
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Finland
Iceland
France
Ireland
Switzerland
Norway
Great Britain
Denmark
Austria
Germany
Slovakia
Hungary
Lithuania
Sweden
Spain
Netherlands
Estonia
Belgium
Romania
Italy
Czech Republic
Portugal
Greece
Slovenia
Latvia
Cyprus
Macedonia
Poland
All Countries
Stations
17
1
22
6
7
5
11
4
20
106
6
5
7
4
63
10
1
4
1
71
10
12
9
3
1
1
1
2
410
Inhab. per station
308
293
2,736
49
1,045
915
5,191
1,353
407
779
896
2,028
489
2,253
700
1,629
1,356
2,599
21,681
815
1,021
873
1,216
655
2,346
749
2,023
19,087
2,696
Annual daily Maximum Occurrence
Mean
19.1
120.0
11.1
19.4
102.9
16.0
27.7
78.3
19.6
28.4
131.2
34.5
29.8
115.4
32.7
30.7
167.7
44.0
31.6
98.1
49.5
32.6
160.6
38.8
33.4
139.4
56.4
33.9
124.2
40.3
34.0
120.0
53.2
35.4
153.3
92.0
35.6
142.9
60.3
36.8
348.8
62.0
37.5
116.1
54.2
38.1
103.6
45.7
38.3
147.0
78.0
40.4
129.0
73.3
41.1
113.0
86.0
41.8
127.5
66.4
42.3
172.7
86.6
45.5
154.2
118.1
48.8
170.6
91.1
51.9
144.7
148.7
55.7
156.4
105.0
57.3
664.9
176.0
65.3
211.0
185.0
67.2
308.0
184.0
36.1
129.8
54.3
Dal 1/1/2005
Media annuale: 40
Sforamenti: 35
Particolato PM10
Tab. 2 – Results of the cluster analysis for PM10 indices
Cluster
Countries
1
Finland, Iceland, France, Ireland,
Switzerland
Norway, Great Britain, Denmark,
Austria, Germany, Slovakia, Lithuania,
Sweden, Netherlands. Spain
Hungary, Estonia, Belgium, Romania,
Italy, Czech Republic
Portugal, Greece, Latvia
Slovenia, Cyprus, Macedonia, Poland
2
3
4
5




Average
annual
mean
24.9
Average
occurance
34.4
50.4
39.9
80.4
50.0
60.4
104.7
173.4
I paesi nordici nel primo e secondo gruppo
I paesi mediterranei nel terzo e quarto
I paesi dell’est sparsi
I più ricchi paesi dell’est (Polonia e Slovenia in coda)
22.8
Ozono O3



Deriva da un processo di ossidazione fotochimica in presenza di luce e temperature
elevate
Deriva dai precursori: NOx e COV
Allontanato (“scavenged”) dal NOx
Ozono O3
Table 4 – Average countries indicators of ozone concentration in the summer
months (April to September 2003)
Rank Country
Stations Inhab. per station Annual hourly Maximum Occurrence
Mean
1 Great Britain
3
19,035
24.4
137.3
2.3
2 Lithuania
6
571
29.8
111.7
0.0
3 Estonia
1
1356
32.7
102.0
0.0
4 Denmark
2
2706
32.9
109.2
0.0
5 Netherlands
5
3,258
34.7
209.9
9.8
6 Belgium
2
5198
37.8
252.0
27.5
7 France
7
8600
38.9
187.1
19.6
8 Iceland
1
293
39.2
99.8
0.0
9 Finland
1
5237
39.8
123.0
0.0
10 Spain
104
424
39.8
164.0
10.2
11 Portugal
9
1,164
40.0
194.8
6.1
12 Greece
8
1367
40.9
181.1
33.3
13 Ireland
2
147
40.9
148.9
3.0
14 Germany
37
2231
41.7
195.3
30.1
15 Hungary
4
2536
41.9
176.7
22.0
16 Austria
7
1163
43.5
189.1
43.6
17 Sweden
1
9011
44.1
117.3
0.0
18 Slovenia
3
655
44.2
176.1
38.7
19 Switzerland
7
1,045
44.2
195.9
45.7
20 Czech Republic
3
3,404
44.3
175.7
24.7
21 Italy
47
1232
45.5
214.6
45.7
22 Cyprus
1
749
51.0
149.0
7.0
23 Macedonia
1
2,023
59.5
161.5
41.0
262
3,191
41.0
178.0
20.4
Ozono O3
Table 5 – Result of the cluster analysis for ozone indices
Cluster
1
2
3
4
5
6


Countries
Great Britain, Lithuania, Estonia,
Denmark, Netherlands
Iceland, Finland, Portugal,
Ireland, Spain, Sweden
Belgium, France, Greece,
Germany, Hungary, Czech
Republic
Austria, Switzerland, Italy,
Slovenia
Cyprus
Macedonia
Average
annual
mean
Average
occurance
30.9
2.4
41.2
6.3
40.2
26.5
44.4
51.0
59.5
43.4
7.0
41.0
La differenza tra i valori medi non è molto elevata
Austria e Svizzera nel gruppo dell’Italia (in prevalenza
Nord)
Biossido di Azoto NO2

Importante come precursore ma anche in sé
per gli effetti tossicologici
Biossido di Azoto NO2
Table 7 – Average countries indicators of NO2 concentration
Rank Country
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
Ireland
Iceland
Slovakia
Macedonia
Finland
Lithuania
Slovenia
Sweden
Estonia
Spain
Portugal
Austria
Hungary
Cyprus
Switzerland
Denmark
Germany
Norway
Czech Republic
Netherlands
Belgium
Greece
France
Italy
Great Britain
Poland
Stations Inhab. per station Annual Hourly Maximum Occurrence Annual Daily
Mean
Mean
4
23.7
155.9
0.3
23.7
73
1
23.8
249.0
5.0
23.8
293
6
28.3
151.7
1.2
28.3
896
1
28.3
132.4
0.0
28.3
2,023
10
29.3
167.4
0.3
29.3
524
7
30.9
166.7
2.3
30.8
489
2
34.7
142.2
0.0
34.5
982
3
36.3
186.4
0.3
36.2
3,004
1
37.5
172.5
0.0
37.4
1,356
80
39.7
206.2
7.2
39.7
551
14
40.3
188.6
2.9
40.3
748
29
40.5
165.8
0.6
40.4
281
7
41.1
208.5
2.1
41.1
1,449
1
41.9
132.0
0.0
42.0
749
8
44.0
155.2
0.4
44.0
915
5
44.5
196.9
0.8
44.5
1,082
114
45.1
181.1
2.6
45.1
724
4
45.9
334.6
14.3
45.9
1,144
11
n.d.
n.d.
n.d.
46.9
928
10
48.0
203.8
1.5
48.0
1,629
6
50.1
199.7
6.7
50.1
1,733
10
51.6
217.1
9.6
51.6
1,094
35
52.0
211.9
8.4
52.0
1,720
132
53.6
227.5
11.9
53.6
439
23
55.9
216.3
24.9
55.9
2,483
2
59.7
202.0
4.0
59.8
19,087
532
39.5
183.5
4.1
39.3
Media
annuale:
40
dal 2010
Biossido di Azoto NO2
Table 8 – Result of the cluster analysis for NO2 indices
Cluster
1
2
3
4



Countries
Ireland, Iceland, Slovakia,
Macedonia, Finland, Lithuania
Slovenia, Sweden, Estonia, Spain,
Portugal, Austria, Hungary, Cyprus,
Switzerland, Denmark, Germany,
Netherlands
Belgium, Greece, France, Poland
Norway, Italy, Great Britain
Average
annual
mean
Average
occurance
27.4
1.5
41.1
53.4
51.8
1.5
7.2
17.0
non c’è un pattern spaziale: paesi EE nel primo
gruppo; un paese nordico nell’ultimo
Eterogeneità ed importanza dei fattori locali
Difficile da ridurre
Benzene





A temperatura ambiente è un liquido, ma
rapidamente evapora
Fonti antropiche a bassi livelli
Fonti principali: combustione, rifornimento
combustibili, sigarette
Cancerogeno
Difficoltà di individuare soglie e valori limite: 5
ppmiliardo (Direttiva EU)
Benzene
Table 10 – Average countries indicators of benzene concentration
Rank
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Country
Ireland
Iceland
Denmark
Belgium
Lithuania
Portugal
Netherlands
Spain
Czech Republic
Germany
Great Britain
Slovakia
Italy
France
Stations Inhab. per station Annual Mean Maximum
2
0.6
2.0
147
1
1.1
3.3
293
1
1.2
3.3
5,411
1
1.3
7.3
10,396
1
1.7
12.7
3,425
3
1.9
10.0
3,492
1
2.1
5.1
16,292
18
2.4
9.7
2,450
3
2.5
10.8
3,404
54
2.6
8.3
1,528
10
2.8
6.4
5,710
3
4.1
11.7
1,793
33
4.3
13.0
1,754
4
5.1
12.3
15,050
135
3.0
9.6
5 ppm
nel 2010
Benzene
Table 11 – Result of the cluster analysis for benzene
indices
Cluster
1
2
3
4
Countries
Ireland, Iceland, Denmark
Belgium, Netherlands, Great
Britain, Germany
Lithuania, Portugal, Czech
Republic, Spain
Slovakia, Italy, France
Average
annual
mean
0.9
Average
occurance
2.2
6.8
2.1
4.5
10.8
12.3
2.9
Tre inquinanti congiuntamente
Table 12 – Result of the cluster analysis for three
pollution indices
Cluster
1
2
3
4
5
Countries
Finland, Iceland, Ireland
Great Britain
Spain, Hungary, Sweden, Portugal,
Denmark, Netherlands, Estonia,
Lithuania
Austria, Switzerland, Germany,
France, Belgium, Greece, Italy
Slovenia, Cyprus, Macedonia
O3
40.4
24.4
NO2
26.5
55.9
PM10
23.7
31.6
37.0
39.8
37.5
41.5
51.5
45.1
34.9
34.4
58.2
Cluster di città. Solo per il PM10





Cluster 1: molte città finlandesi, inclusa la capitale. Il
resto città di media e piccolo dimensione
Cluster 2: molto ampio, include molte città tedesche e
due capitali (Copenhagen e Dublino)
Cluster 4, 5 and 6 una media annuale nei limiti, ma
diversi sforamenti. Include Londra, Madrid, Athene,
Parigi e Budapest.
Cluster 7 e 8: molte citta spagnole ed italiane,
compresa Roma, assieme a varie città dell’Europa
dell’est.
Cluster 9 e 10: medie annuali elevate e molti
sforamenti. Torino, Tessalonicco, Nicosia, Cordova,
Lisbona, Cracovia
Analisi di regressione lineare a livello di
nazione: indicatori socio-economici,
geografici e di trasporto







richezza : PIL pro capite
motorizzazione: numero di automobili per 1000 abitanti
costo: il prezzo della benzina senza piombo
densità: populazione per chilometro quadrato
latitudine: della città capitale
temperatura: temperatura media annuale della città capitale
Mancanti: anzianità dei veicoli, tecnologia dei motori,
mezzi pubblici (ampiezza rete, tipo di veicoli)
Analisi di regressione lineare a livello di
nazione
Analisi di regressione lineare a livello di
città
Table 15 – Regression results for the PM10 annual mean at city
level
Constant
Cars per 1000 person at national level
GDP per capita at national level
Latitude at city level
Inhabitants at city level (in thousands)
Adjusted R2: 0.2051410
Number of observations: 292



Fattori climatici e culturali
Importanza della costante
Reddito e popolazione (densità)
Coefficient
t-ratio
70.770 11.925
0.016
1.889
-0.180 -4.618
-0.521 -5.023
0.002
2.227
Conclusioni


La relazione tra l’inquinamento atmosferico
ed il sistema dei trasporti è colta solo in parte
in queste regressioni (R2 aggiustati bassi e
costante molto significativa)
Principali evidenze:


La densità è una determinante importante,
probabilmente attraverso la congestione
Il numero di veicoli è correlato con l’inquinamento
ma in modo debole
Conclusioni



Il reddito pro-capite risulta spesso come la
variabile più importante. La correlazione è
negativa. La ricchezza permette di mantenere
bassi i livelli di inquinamento (migliore tecnologia,
miglior trasporto pubblico)
Il prezzo della benzina è correlato negativamente
Fattori geografici e meteorologici giocano un ruolo
soprattutto nel caso dell’ozono e, in minor misura,
del biossido di azoto (climatici o culturali,
organizzativi?)
Grazie per l’attenzione!