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Risultati di uno studio multi-sorgente della qualità dell’aria nell’area urbana

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LA SPEZIA – Questa mattina l’assessore alla sostenibilità ambientare e politiche per l’energia Laura Ruocco e il professor Paolo Prati, docente del dipartimento di Fisica dell’Università di Genova, hanno presentato i primi risultati dello studio modellistico delle sorgenti inquinanti. Si tratta di uno studio  che è stato commissionato  all’interno dei piani di smart city.

L’Amministrazione comunale si dota quindi di un ulteriore strumento di analisi che mette a confronto le varie sorgenti inquinanti e stabilisce in che modo incidono sulla qualità dell’aria e dove queste fonti sono maggiormente concentrate.

Dallo studio si evince che la qualità dell’aria sul territorio comunale spezzino soddisfa ampiamente i limiti nazionali ed europei posti a salvaguardia della salute umana.

Lo studio rappresenta un  tassello che mancava poiché fornisce, insieme ai dati raccolti dalle centraline sparse in città,  una indicazione più generale su come gli inquinanti si distribuiscono e  quali siano le fonti che li producono.

Uno studio che fornisce la fotografia di una città che ha valori medi di inquinamento ben al di sotto dei limiti normativi grazie anche ad una attenta politica ambientale che si sono tradotte in: efficientemento energetico degli edifici pubblici, mobilità sostenibile, il controllo delle caldaie.

Per  le aree interessate al traffico portuale, invece,  si sta  procedendo alla stesura di un protocollo tra Comune della Spezia, Autorità Portuale ed Enel  con la definizione delle tappe per  la  elettrificazione del porto.

Di seguito i risultati dello studio.

Risultati di uno studio multi-sorgente della qualità dell’aria nell’area urbana della Spezia tramite modello numerico diffusionale

Nell’autunno 2016 l’Amministrazione comunale della città della Spezia ha commissionato al Dipartimento di Fisica dell’Università di Genova uno studio della qualità dell’aria e delle principali sorgenti inquinanti nel territorio comunale. Lo studio è stato condotto tramite un modello numerico diffusionale ovvero tramite un sistema di calcolo che, a partire da un censimento delle emissioni di sostanze inquinanti nel territorio, riproduce l’orografia e le condizioni metereologiche per produrre mappe di concentrazione dei singoli inquinanti e per risolvere il contributo di singole “sorgenti” al totale.

Nello specifico si è presa a riferimento una porzione di territorio (vedi Figura 1) di estensione circa 8,5 x 9 km2 che è stata suddivisa, ai fini del calcolo, in una maglia regolare di celle quadrate di dimensione 85 x 90 m. In ciascuna cella è stato ottenuto il valore orario di concentrazione delle specie inquinanti per un periodo di 12 mesi tra settembre 2015 e agosto 2016: un totale quindi di 8760 valori orari in ogni cella e per ciascun inquinante considerato ovvero ossidi di azoto (NOx), monossido di Carbonio (CO), biossido di Zolfo (SO2) e particolato atmosferico (PM10 e PM2.5).

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Figura 1: il dominio di simulazione, ombreggiato in verde, adottato per lo studio multi-sorgente sulla qualità dell’aria nella città di La Spezia.

Le simulazioni sono state eseguite con un sistema modellistico composto dal codice meteorologico a mesoscala (WRF-AWR) e dal codice di dispersione atmosferica gaussiano ADMS, entrambi riferimenti a livello internazionale nel settore. L’input emissivo è stato costruito a partire dalle informazioni raccolte nell’inventario delle emissioni della Regione Liguria, dal dettaglio dei flussi di traffico veicolare e navale appositamente forniti dall’Amministrazione comunale, dalla Capitaneria di porto e dal Dipartimento provinciale ARPAL.

Lo studio ha prodotto sia una enorme mole di dati, che resta a disposizione dell’Amministrazione comunale, sia lo stesso strumento di calcolo, che potrà essere utilizzato in futuro per valutazione/pianificazione di scenari di mitigazione e/o di sviluppo sostenibile.

Il Dipartimento di Fisica dell’Università di Genova sta completando la stesura di una relazione scientifica complessiva ma i risultati principali sono già disponibili:

1)    La qualità dell’aria sul territorio comunale soddisfa ampiamente i limiti, nazionali ed europei, posti a salvaguardia della salute umana. In Tabella 1 sono confrontati i limiti imposti dal Decreto Legislativo del 13 agosto 2010, n.155 (“Attuazione della direttiva 2008/50/CE relativa alla qualità dell’aria ambiente e per un’aria più pulita in Europa”) con i valori massimi e medi nell’area urbana delle concentrazioni (medie) annue dei singoli inquinanti. Sono necessarie alcune note esplicative:

  1. Nel caso del monossido di carbonio (CO) il limite di legge in realtà è espresso sulla media massima giornaliera su un periodo di 8 ore.
  2. Ai valori di concentrazione di PM2.5 e PM10 va in realtà aggiunto il contributo del “particolato secondario”, non valutabile con l’approccio metodologico adottato, che nelle aree urbane può arrivare ad eguagliare quello delle sorgenti “primarie” di PM2.5: in pratica i valori riportati in Tabella 1 per il PM2.5 e, in misura minore per il PM10, dovrebbero essere  conservativamente aumentati fino a un fattore due per il confronto con i limiti di legge e con i dati di qualità dell’aria misurati sul territorio
  3. Nel caso dell’ossido di azoto, i dati di inventario disponibili, e quindi i risultati del modello di calcolo, sono riferiti alla quantità denominata NOx ovvero alla somma delle concentrazioni di monossido (NO) e diossido di Azoto (NO2) che si ritrovano poi in atmosfera tipicamente in un rapporto 10:1, lo stesso che è stato applicato ai risultati dello studio per calcolare le concentrazioni di NO2.

Tabella 1: Confronto tra i limiti di legge e le concentrazione medie annue calcolate sull’intera aera urbana e nel punto di massimo: tutte le concentrazioni sono espresse in microgrammi/m3.

Inquinante Limite di concentrazione media annuale (D.Lvo 155/10) Concentrazione annuale: valore medio nell’area urbana Concentrazione annuale: valore massimo nell’area urbana
CO 10000 22 188
SO2 125 2 6
NO2 40 2 13
PM10 40 2 8
PM2.5 25 1,8 7

Tenendo conto delle osservazioni sopra elencate, nel periodo considerato risultano rispettati i limiti di legge per tutte le specie inquinanti trattate nello studio.

2)    Il modello di calcolo fornisce le mappe di concentrazione di ogni singolo inquinante per ciascun istante orario: a partire da questa informazione si possono elaborare sintesi statistiche quali, ad esempio, le concentrazioni medie annue di NOx e PM10 riportate in Figura 2.

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Figura 2: Mappa della concentrazione media annua nel dominio di calcolo per NOx (la corrispondente concentrazione di NO2 è circa 10 volte inferiore) e PM10. Risulta evidente in entrambi i casi l’aumento dei valori in prossimità delle principali arterie veicolari.

Il modello di dispersione atmosferica consente inoltre di valutare il contributo delle singole sorgenti alla qualità dell’aria complessiva. A tal fine sono state considerate due diverse zone ovvero l’area urbana della città, dove si ha la maggiore densità abitativa, e la zona industriale in prossimità degli insediamenti ENEL e Oto Melara (Figura 3). In entrambe le zone si sono ottenuti i contributi percentuali alle concentrazioni di NOx e PM10 delle principali categorie di attività: il risultato è riportato in Figura 4 e indica come traffico veicolare e riscaldamento domestico (che include anche quello degli edifici pubblici e degli esercizi commerciali) siano i contributi maggiori. Il termine indicato come “altre sorgenti”, così come definito nell’inventario regionale delle emissioni, è la somma di molteplici fattori legati, ad esempio, a combustioni industriali non convogliate, attività produttive senza combustioni, uso di solventi, trasporto non veicolare (ferrovia, mezzi agricoli), attività agricole, processi naturali (risollevamento polveri del suolo, emissioni biogeniche, aerosol marino). L’impatto delle attività portuali risulta, nel suo valore medio, modesto e circoscritto all’area immediatamente adiacente alle banchine.

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Figura 3: Le due zone definite per il calcolo dell’impatto relativo delle singole sorgenti inquinanti: l’area urbana del Comune di La Spezia (sopra) e il distretto industriale (sotto)

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Figura 4: “Apporzionamento delle sorgenti” che contribuiscono alle concentrazioni medie annue di NOx e PM10 nelle due zone individuate in Figura 3.

3)    Lo strumento di calcolo consente non soltanto di riprodurre la qualità dell’aria relativa al recente passato e al presente ma è in grado, con un opportuno aggiornamento dei dati di input emissivi, di prevedere situazioni e sviluppi futuri ovvero di eseguire i cosiddetti “studi di scenario”. Tale caratteristica potrà essere sfruttata dalla Amministrazione comunale per valutare preventivamente gli effetti di interventi sulla mobilità o più in generale sulla struttura urbana.

I risultati completi dello studio saranno contenuti in una relazione tecnica in via di redazione e che sarà consegnata all’Amministrazione comunale insieme al database dei valori di concentrazione oraria per l’intero periodo di dodici mesi.

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