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Ordine degli Ingegneri della Provincia di BergamoSeminario: Traffico veicolare e inquinamento dell’aria
Bergamo, 9 giugno 2014
Traffico e inquinamento dell’aria
Ing. Stefano CaseriniLEAP
D.I.C.A., Politecnico di Milano Stefano.Caserini@polimi.it
www.caserinik.it@Casereinik
S.Caserini - Bergamo, 9 giugno 20142
Indice
• Le emissioni dai trasporti su strada: metodologie di stima e dati disponibili.
• Traffico veicolare e inquinamento dell’aria: contributi al fondo e ai picchi di inquinamento, strategie di riduzione nel breve e lungo periodo
• Cambiamenti climatici e trasporti, emissioni di CO2 e carbon footprint dei mezzi di trasporto.
• Strategie di mobilità sostenibile (pedonalità, mobilitàciclistica, car pooling, car sharing).
S.Caserini - Bergamo, 9 giugno 2014
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SCALA DEI PROBLEMI DI INQUINAMENTO ATMOSFERICOScale spaziali e temporaliScale spaziali e temporali
1000 km, anni –decenni e secoli
> 100 km, mesi - anni
10-100 km, ore-giorni
< 10 km, ore-minuti
SCALA SPAZIALE TIPO DI PROBLEMA
GlobaleIncremento di CO2, CH4,
N2O (effetto serra)CFC (“buco” ozono)
Continentale,regionale
Incremento SO2, NOx(precipitazioni acide,
inquinamentoTransfrontaliero)
Regionale,locale
Microinquinanti(metalli pesanti,
organici persistenti)
LocaleAlterazioni acute
qualità dell’aria (areaurbana, industriale)
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Fenomeni a scala locale e/o microscala (< 1 km)
• Aree urbane e/o industriali, traffico• Inquinanti
–Primari: emessi come tali dalle sorgenti• SO2• NOx (NO+NO2)• COV (idrocarburi)• CO • materiale particolato (PTS, PM10, PM2,5)
PTS polveri totali sospesePM10 polveri con diametro inferiore a 10 µmPM2,5 polveri con diametro inferiore a 2,5µm
Polveri con diam. < 10 µm particelle inalabili
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Fenomeni a scala locale e/o microscala (< 1 km)
• Aree urbane e/o industriali e traffico• Inquinanti
–Secondari: risultanti da processi di trasformazione inquinanti primari in atmosfera
• O3• NO2• organici reattivi
• particolato fine (PM10, PM2,5)• meccanismi fotochimici complessi e tipici del sito (insolazione,
tipologia emissioni)
NO + COV + O2 NO2 + O3 + organici reattivi
Smog fotochimicoSmog fotochimico
PRIMARI SECONDARI(Smog fotochimico)
☺
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Il particolato fine (PM10 o PM2.5) è un inquinante fortemente correlato alla mortalità e ad altri effetti sanitari
OMS (Organizzazione Mondiale della Sanità):
“C’è una chiara associazione fra l’esposizione ad alcuni inquinanti (polveri fini, benzene, ozono) e gli
effetti sulla salute…”
PM10 : polveri con diametro minore di 10 micron
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L’ inquinamento dell’aria è un problema recente ?
L'inquinamento dell'aria ad opera dell'uomo nasce dai fuochi accesi per la cottura del cibo e la protezione dal freddo nelle capanne
L’aria di Roma era pesante di smog non solo quando scoppiavano incendi, ma anche in tempi “normali”. Seneca la descrive come un insieme di odori e di nuvole di fumo che provoca un senso di fastidio e di torpore e rendeva difficile larespirazione (Seneca, Ad Lucilium, 104, 6)
Orazio accenna al fumus, alla cappa di fumo che già al suo tempo incombeva sulla città, in un carme in cui invita Mecenate a lasciare Roma e raggiungerlo nella sua modesta casa (Orazio, Carmina; III, 29, 9-12)
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Intorno al 1285 l'inquinamento dell'aria a causa della combustione del carbone a Londra, di cui sono in particolare accusati i fabbri ferrai, èargomento di tale serietà da determinare la nomina da parte del re Edoardo I di una commissione per studiare e controllare.
All'inglese John Evelyn, con il trattamentoFumifugium, si può fare risalire la nascita della scienza dell'inquinamento dell'atmosfera; nel periodo 1661-1666, i suoi studi consentono interessanti conclusioni sugli effetti delle emissioni industriali sulla salute e le piante, lo scambio di inquinanti tra Francia e Inghilterra, la dislocazione delle industrie inquinanti, l'uso di camini alti, ecc.
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Londra, Dicembre 1952– Inquinamento da emissioni dal riscaldamento degli edifici– Nebbia persistente– Sinergia di effetti degli inquinanti: anidride solforosa (SO2) + polveri
Andamento concentrazione SO2 e numero di morti
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L’ inquinamento dell’aria NON è un problema recente
L’inquinamento dell’aria sta aumentando o diminuendo ?
L’inquinamento dell’aria è ancora un problema ?
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3Torino - media inverno
Torino - media 5 inverni
Milano - media annua
Milano - media 5 anni
Concentrazioni di SO2 nel periodo 1974-2012, a Milano e Torino. Per Milano, dati di Via Juvara, media annua e media di 5 anni vicini; per Torino, stazione Consolata, media del periodo invernale (mesi di dicembre, gennaio e febbraio) e media di 5 periodi invernali vicini.
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PTS Torino - media annuaPTS Torino - media 5 anni PM10 Torino - media annua (stima)PM10 Torino - media 5 anni (stima)
Concentrazioni di PTS e PM10 nel periodo 1973-2012, a Torino (Via della Consolata), media annua e media di 5 anni vicini. I dati di PM10 nel periodo 1973- 2002 sono stimati come il 70% del dato di PTS.
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Milano - media annua
Milano - media 5 anni
Concentrazioni di CO nel periodo 1980-2012, a Milano (Via Juvara) e Torino (Via della Consolata), media annua e media di 5 anni vicini.
S.Caserini - Bergamo, 9 giugno 2014Fonte: S.Caserini, Aria Pulita, 2013 (Fonte dati: ArpaPiemonte e Arpa Lombardia)
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PTS 1961-1966 PM10 1961-1966 (stima) PM10 2008-20012
Concentrazioni medie di PTS e PM10 (stima) nei mesi invernali a Milano nel periodo 1961-1966 (media stazioni via F. Sforza e piazza
della Scala) e 2008-2012 (media 4 stazioni urbane).
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Da cosa dipende l’inquinamento dell’aria?
Emissioni
Meteorologia e trasporto di masse d’aria
Reazioni chimiche di formazione secondaria
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C’è una consolidata evidenza scientifica che l’inquinamento
urbano legato ai trasporti sia un fattore significativo di rischio per la
salute
Principali fattori che determinano gli effetti sulla salute legati al traffico :
Tipi di veicoli (cilindrata, tecnologia, età, sistemi di controllo, manutenzioni e controlli...)Tipo di traffico (velocità, accelerazioni, code…)Tipo di guida... Vicinanza degli assi viari...
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IL BACINO PADANO
18MODIS il 17 marzo 2005 (Text and image courtesy of NASA's MODIS Land Rapid Response Team)
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Accumulo di inquinanti
(situazione anticiclonica, alta pressione, aria calda in
quota)
Dispersione degli inquinanti
(situazione ciclonica, con aria fredda in quota, quindi
rimescolamento)
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3.053812.9FranciaTolosa
2.959815.1SpagnaBarcellona
2.87737.9GermaniaMonaco
2.441610.3UngheriaBudapest
2.35135.2RussiaMosca
2.27216.1NorvegiaOslo
2.139514.1SpagnaMadrid
1.99008.9SvizzeraZurigo
1.88009.9CroaziaZagrabia
1.8103415.7ItaliaNapoli
1.551710.6RomaniaBucarest
0.999612.4ItaliaMilano
0.912228.6SloveniaLubiana
0.484711.8ItaliaTorino
m/smm°C
Velocità VentoPrecipitaz.TNazioneCittà
Periodo 1980-1989 – Valori medi annuali
5.14538.0DanimarcaCopenagen
4.86259.5OlandaAmsterdam
4.056610.0FranciaLilla
4.07067.1SveziaGoteborg
3.84359.3GermaniaBerlino
3.75229.3Gran Bretagna
Birmingham
3.652010.8FranciaParigi
3.662318.6ItaliaPalermo
3.647910.7Gran BretagnaLondra
3.55424.6FinlandiaHelsinki
3.569210.1BelgioAnversa
3.485515.6ItaliaGenova
3.443117.6GreciaAtene
3.34356.1SveziaStoccolma
3.247210.2AustriaVienna
3.282015.5ItaliaRoma
3.25159.7GermaniaFrancoforte
m/smm°C
VelocitàVentoPrecipitaz.TNazioneCittà
Periodo 1980-1989 – Valori medi annuali
Valori climatologici medi di alcune città europee.
Fonte:NILU – National Institute of Public Health and Environment (Bilthoven, Netherlands) RIVM – Norvegian
Institute for Air Researc (Kjeller, Norway) AIR QUALITY IN MAJOR EUROPEAN CITY (1995) –Part II: City Report Forms
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Particolato primario / secondario
Particolato primario (emesso
direttamente)
Particolato secondario (da precursori)
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Componente primaria e secondaria nel PM2.5 nella stazione di fondo urbana - Milano via Messina (Inverno 2002-2003)
Fonte: Giugliano et al., 2005
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Esposizione: assunzione di inquinanti da parte dell’organismo umano
L’esposizione dipende dall’effettiva permanenza nei punti contaminati
Esposizione
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Fondo regionale
Concentrazioni di inquinanti nell‘aria
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Fondo urbano
Agglomerato urbano
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1. zone esposte al traffico2. zone di fondo urbane3. zone periferiche
Fondo naturale
1 4. zone rurali
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Nelle strade c’è l’effetto “canyon” e l’inquinamento è un po’ maggiore
Fondo regionalefondo urbano
Agglomerato urbanoFondo naturale
CO
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Con blocco dei veicoli – inquinanti tradizionali (es. CO)
Fondo regionalefondo urbano
Agglomerato urbanoFondo naturale
CO
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NO2 e Black Carbon – senza blocco del traffico
Fondo regionale
fondo urbanoAgglomerato urbano
Fondo naturale
NO2 e black carbon
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Per altri inquinanti l’effetto del blocco del traffico è meno accentuato
Fondo regionale
fondo urbanoAgglomerato urbano
Fondo naturale
NO2 e black carbon
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Fondo regionale
fondo urbanoAgglomerato urbano
Fondo naturale
PM10
Per alcuni inquinanti il “fondo” è più importante
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Fondo regionale
fondo urbanoAgglomerato urbano
Fondo naturale
PM10
Con blocco dei veicoli – PM10
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Per dettagli sull’esposizioni alle polveri fini e ultrafini nelle aree urbane
Progetto di ricerca UPUPA –Ultrafine Particles in Urban Piacenza Area
Misura dell'esposizione umana alle polveri ultrafini nell'area di Piacenza
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Esempio: quale è il contributo del traffico all’inquinamento ?
Per dare risposte sensate è necessario chiarire di cosa si sta parlando:
• Emissioni ≠ concentrazioni ≠ esposizione
• Quale inquinante (PM10 / PM2.5 / precursori)
• Dove (Europa / Italia / Lombardia / aree critiche / Bergamo)
• Quando (anno / semestre invernale / gennaio)
• Incertezza delle metodologie di stima
Domanda più frequente: quanto contano le diverse sorgenti emissive ?
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Inventari delle emissioniEsempio: Lombardia, anno 2010, www.inemar.eu
SO2 NOx COV CH4 CO CO2 N2O NH3 PM2.5 PM10 PTS
t/anno t/anno t/anno t/anno t/anno kt/anno t/anno t/anno t/anno t/anno t/anno 1-Produzione energia e trasform. combustibili
5.330 9.280 1.266 785 4.051 15.689 378 24 508 530 538
2-Combustione non industriale
1.188 13.961 12.764 7.186 94.178 18.829 635 196 10.282 10.451 10.990
3-Combustione nell'industria 7.349 21.589 3.686 666 16.179 11.721 442 362 680 852 1.259
4-Processi produttivi 3.914 3.396 14.703 175 23.675 4.486 53 56 359 844 1.011
5-Estrazione e distribuzione combustibili
8.325 95.891
6-Uso di solventi 0,6 90 79.812 53 91 47 86 114
7-Trasporto su strada 125 79.232 20.738 1.577 86.719 19.730 633 1.388 4.699 6.034 7.519
8-Altre sorgenti mobili e macchinari
216 13.625 2.283 25 7.278 1.486 56 2,6 609 620 628
9-Trattamento e smaltimento rifiuti
570 2.925 1.531 90.258 1.563 1.135 456 469 99 107 133
10-Agricoltura 59 784 67.692 220.877 3.080 10.561 97.034 657 1.208 2.230
11-Altre sorgenti e assorbimenti
14 65 65.740 4.743 1.608 -4.432 1,7 7,0 589 597 602
Totale 18.765 144.949 278.540 422.182 238.383 68.644 13.216 99.629 18.529 21.330 25.025
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Inventari delle emissioniEsempio: Lombardia, anno 2010, www.inemar.eu
0% 20% 40% 60% 80% 100%
SO2
NOx
COV
CO
PM10
1-Produzione energia e trasform. combustibili 2-Combustione non industriale3-Combustione nell'industria 4-Processi produttivi5-Estrazione e distribuzione combustibili 6-Uso di solventi7-Trasporto su strada 8-Altre sorgenti mobili e macchinari9-Trattamento e smaltimento rifiuti 10-Agricoltura11-Altre sorgenti e assorbimenti
S.Caserini - Bergamo, 9 giugno 2014
Report dell’8 maggio 2011 (vedi www.caserinik.it/ariapulita)Replicato il 26/5/2014 !