Qualità dell'aria dei canyon urbani della

città di Napoli e ruolo della vegetazione

Gianluca Pappaccogli

Napoli, 16 Dicembre 2015

L’ Inquinamento atmosferico nelle città

Il Decreto Legislativo n. 152 del 3 aprile 2006 definisce inquinamento atmosferico:

"ogni modificazione dell’ aria atmosferica dovuta alla presenza nella stessa di una o più sostanze in quantità e con caratteristiche tali da alterare le normali condizioni ambientali e di salubrità dell’ aria; da costituire pericolo, ovvero pregiudizio diretto o indiretto per la salute dell’ uomo; ledere i beni materiali o compromettere gli usi legittimi dell’ambiente"

L’ Inquinamento atmosferico nelle città

Il Decreto Legislativo n. 152 del 3 aprile 2006 definisce inquinamento atmosferico:

"ogni modificazione dell’ aria atmosferica dovuta alla presenza nella stessa di una o più sostanze in quantità e con caratteristiche tali da alterare le normali condizioni ambientali e di salubrità dell’ aria; da costituire pericolo, ovvero pregiudizio diretto o indiretto per la salute dell’ uomo; ledere i beni materiali o compromettere gli usi legittimi dell’ambiente"

*centrali termoelettriche, distribuzione gas e benzina, uso solventi, trasporto non stradale, smaltimento rifiuti, agricoltura e allevamento, sorgenti naturali

Altro*

Inquinamento urbano

Traffico veicolare

Riscaldamento civile

Industria: combustione

Altro*

Salute umana Ecosistemi Costruzioni e beni

architettonici

Inquinamento atmosferico in Europa

Percentuale della popolazione residente in aree urbane dove la concentrazione degli inquinanti è più alta dei valori indicati dalla direttiva, 2002-2012 (EU-28)

Morti premature attribuite alla esposizione di PM2.5, O3 e NO2, nel 2012 in 40 Paesi Europei

Air quality in Europe 2015 report, European Environment Agency Air quality in Europe 2015 report, European Environment Agency

Calo delle aspettative di vita dovuto al contributo antropogenico di PM 2.5 relative alle emissioni nell’ anno 2000 (Source: IIASA)

Necessità imprescidibile della nostra società sia a livello

urbano che rurale

Monitoraggio ambientale

Inquinamento atmosferico in Europa

Air quality in Europe 2015 report, European Environment Agency

Morti premature attribuite alla esposizione di PM2.5, O3 e NO2, nel 2012 in 40 Paesi Europei

Dati accurati e precisi

Solo in determinate posizioni

Dati scarsi rispetto all’ estensione territoriale di riferimento

Forte limitazione soprattutto quando i dati raccolti sono finalizzati a valutare l’ esposizione umana agli inquinanti atmosferici

Sistemi di monitoraggio: sistemi sensistici tradizionali

Elevati costi di acquisizione gestione e manutenzione che ne limita il numero di installazioni

Bassa risoluzione spaziale delle mappe di inquinamento

integrate con modelli di dispersione

Stazioni fisse

Sensori low-cost: integrazione delle

reti esistenti e nuove applicazioni

Sensori low-cost

Integrare le reti di monitoraggio esistenti

1. Monitoraggio direttamente alla fonte

2. Esposizione personale

Miglioramento attuali applicazioni Nuove applicazioni

Maggiore copertura spaziale Maggiore definizione temporale

AQM-2

AQM-2

Linea Alibus

Consentono di valutare la qualità dell’ aria in varietà di ambienti in cui i dati derivanti da stazioni fisse non sono disponibili, quindi potenzialmente utilizzabili nelle vicinanze delle fonte di inquinamento

Obiettivi: progetto AriaSaNa

Progetto AriaSaNa

L’Osservatorio AriaSaNa come strumento operativo per l’ identificazione delle variabili, su cui

incidere per il miglioramento della qualità dell’aria (anche a microscala urbana) migliorando la

programmazione degli obiettivi con la messa in opera di azioni strutturali relative al “Piano

Regionale di mantenimento e risanamento della qualità dell’aria”.

Comprendere come varia la concentrazione dei principali inquinanti atmosferici, all’ interno

della struttura street canyon, al variare della direzione e velocità del vento

Comprendere come la presenza della vegetazione influenzi la concentrazione di tali inquinanti

Qualità dell'aria dei canyon urbani della città di Napoli e ruolo della vegetazione

Aria di studio: street-canyon

Napoli

Aria di studio: street-canyon

Napoli Napoli

Aria di studio: street-canyon

Napoli Napoli

E’ una struttura architettonica tipica delle citta di medie e grandi dimensioni

La configurazione del centro abitato è rappresentata da strade relativamente strette rispetto alle dimensioni verticali degli edifici dove si sviluppano particolari condizioni climatiche impedendo il ricambio d’ aria ed incrementando la concentrazione di inquinanti

street-canyon

Aspect ratio, W/H

City basic geometry unit

Geometrie che influenzano i campi

di flusso e turbolenza

Oke T., 1988. Street design and urban canopy layer

climate. Energy and Buildings 11, 103-113

Aria di studio: street-canyon

Metodologia

Super-sito urbano

di San Marcellino

L’osservatorio del metabolismo

urbano di Largo San Marcellino è

situato nel cuore del centro storico di

Napoli. Il Supersito fornisce

informazioni in tempo reale sulle

concentrazioni e gli scambi di gas

serra e inquinanti, utili agli organi

decisionali per la regolamentazione

delle emissioni dovute al traffico

veicolare, attività industriali e al

riscaldamento domestico e per la

verifica quantitativa delle azioni di

mitigazione intraprese.

Linea a lunga percorrenza che esegue sevizio navetta dal centro città all’ aeroporto di Capodichino

Due centraline AirQuino

installete su linea ANM

Aibus e 151

Dati meteo

Linea a lunga percorrenza che attraversa tutto il centro storico di Napoli

Velocità e direzione del vento

a.v.g. time = 30 min

Stazioni sviluppate da CNR-IBIMET di Firenze, alloggiate in contenitori stagni Dimensioni: 25cm/15cm/15cm

Sono basate su una piattaforma mobile integrata, realizzata con tecnologia Open Source ARDUINO. Utilizzando sensori a basso costo, si propongono come soluzione innovativa per integrare le reti di monitoraggio

Sistemi di monitoraggio:

i sistemi miniaturizzati AirQuino

Stazioni sviluppate da CNR-IBIMET di Firenze, alloggiate in contenitori stagni Dimensioni: 25cm/15cm/15cm

Prima installazione: Dicembre 2014

Installati su autovetture, autobus, biciclette e natanti: trasmettono in tempo reale misure geo-localizzate delle concentrazioni degli inquinanti

Sistemi di monitoraggio:

i sistemi miniaturizzati AirQuino

Sono basate su una piattaforma mobile integrata, realizzata con tecnologia Open Source ARDUINO. Utilizzando sensori a basso costo, si propongono come soluzione innovativa per integrare le reti di monitoraggio

Risultati: concentrazione di CO2

Linea ALIBUS

[CO2] ppm

Panoramica delle concentrazioni di CO2 acquisite con i sistemi miniaturizzati AirQuino lungo la linea ALIBUS da Maggio a Giugno 2015.

Risultati: concentrazione di CO2

Linea ANM 151

[CO2] ppm

Panoramica delle concentrazioni di CO2 acquisite con i sistemi miniaturizzati AirQuino lungo la linea ANM 151 da Maggio a Giugno 2015.

Caso perpendicolare e caso parallelo

Corso Umberto [CO2] ppm

[CO2] ppm [O3] ppb

H/W = 1.08

Risultati: concentrazione di CO2

e O3

a.v.g. Time 2-3min

= orientazione delle strada

Corso Umberto [CO2] ppm H/W = 1.08

Risultati: concentrazione di CO2

e O3

a.v.g. Time 30min

= orientazione delle strada Inq(norm) = [𝑰𝒏𝒒]𝒊 − [𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕

[𝑰𝒏𝒒]𝒊× 𝟏𝟎𝟎

[𝑰𝒏𝒒]𝒊 = Concentrazione inquinante acquisita da centraline AirQuino

[𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕 = Concentrazione media dell’ inquinante per la strada considerata

CO2 (norm) O3 (norm)

Corso Umberto [CO2] ppm

[CO2] ppm

[O3] ppb

H/W = 1.08

Vento parallelo WD: 50° ± 30°

Vento perpendicolare WD: 140° ± 30°

Risultati: concentrazione di CO2

e O3

a.v.g. Time 2-3min

Corso Umberto [CO2] ppm

[CO2] ppm [O3] ppb

H/W = 1.08

Risultati: concentrazione di CO2

e O3

a.v.g. Time 2-3min

= orientazione delle strada

Corso Umberto [CO2] ppm H/W = 1.08

Risultati: concentrazione di CO2

0

7

[CO

2]

pp

m

Time (h)

Diminuzione significativa della concentrazione di CO2 durante le ore centrali del giorno

Risultati: concentrazione di CO2

e O3

Viale Augusto [CO2] ppm

[CO2] ppm [O3] ppb

H/W = 0.52

a.v.g. Time 2-3min

= orientazione delle strada

Risultati: concentrazione di CO2

e O3

Via Marina [CO2] ppm

[CO2] ppm [O3] ppb

H/W = 0.18

a.v.g. Time 2-3min

= orientazione delle strada

Risultati: concentrazione di CO2

e O3

Via della Stadera [CO2] ppm

[CO2] ppm [O3] ppb

H/W = 0.43

a.v.g. Time 2-3min

= orientazione delle strada

Risultati: concentrazione di CO2

e O3

Via Giulio Cesare [CO2] ppm

[CO2] ppm [O3] ppb

H/W = 0.84

a.v.g. Time 2-3min

= orientazione delle strada

Largo Viale Anton Dohrn [CO2] ppm

[CO2] ppm [O3] ppm

a.v.g. Time 2-3min

Risultati: concentrazione di CO2

e O3

= orientazione delle strada

Risultati: effetti della vegetazione

NO Alberi Alberi

Street canyon caratterizzato dalla presenza di vegetazione (sempre verde) e aiuole che

separano centralmente le due carreggiate

CO2 (norm) O3 (norm)

Street canyon caratterizzato dall’ assenza di vegetazione

interrotto da ampi spazi trasversali che attraversano

perpendicolarmente il canyon

Inq(norm) = [𝑰𝒏𝒒]𝒊 − [𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕

[𝑰𝒏𝒒]𝒊× 𝟏𝟎𝟎

[𝑰𝒏𝒒]𝒊 = Concentrazione inquinante acquisita da centraline AirQuino

[𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕 = Concentrazione media dell’ inquinante per la strada considerata

Due Street canyon paralleli e con stessa

lunghezza

Risultati: effetti della vegetazione

NO Alberi Alberi

Street canyon caratterizzato dalla presenza di vegetazione (sempre verde) e aiuole che

separano centralmente le due carreggiate

Street canyon caratterizzato dall’ assenza di vegetazione

interrotto da ampi spazi trasversali che attraversano

perpendicolarmente il canyon

CO2 (norm)

a.v.g. Time 2-3min

Inq(norm) = [𝑰𝒏𝒒]𝒊 − [𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕

[𝑰𝒏𝒒]𝒊× 𝟏𝟎𝟎

[𝑰𝒏𝒒]𝒊 = Concentrazione inquinante acquisita da centraline AirQuino

[𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕 = Concentrazione media dell’ inquinante per la strada considerata

Due Street canyon paralleli e con stessa

lunghezza

Risultati: effetti della vegetazione

NO Alberi Alberi

Street canyon caratterizzato dalla presenza di vegetazione (sempre verde) e aiuole che

separano centralmente le due carreggiate

Street canyon caratterizzato dall’ assenza di vegetazione

interrotto da ampi spazi trasversali che attraversano

perpendicolarmente il canyon

a.v.g. Time 30min

O3 (norm)

Inq(norm) = [𝑰𝒏𝒒]𝒊 − [𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕

[𝑰𝒏𝒒]𝒊× 𝟏𝟎𝟎

[𝑰𝒏𝒒]𝒊 = Concentrazione inquinante acquisita da centraline AirQuino

[𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕 = Concentrazione media dell’ inquinante per la strada considerata

Due Street canyon paralleli e con stessa

lunghezza

Conclusioni

L’ integrazione della rete di monitoraggio esistente, effettuata tramite l’ utilizzo delle centraline low-cost AirQuino, ha comportato un miglioramento nell’ acquisizione dei dati aumentandone in particolare la risoluzione spaziale e temporale

Integrazione della rete di monitoraggio all’ interno del progetto AriaSaNa

Monitoraggio della qualità dell’ aria all’ interno degli street canyon di Napoli

[CO2] ppm [O3] ppb

Velocità del vento > 3 m/s +

Vento parallelo al canyon Ore centrali-serali Piazze e aree verdi

Significativi fenomeni di avvezione con sorgenti lontane dal luogo di

acquisizione? Ore pomeridiane e serali

Condizioni di calma di vento 1-2m/s

Mattina-sera Presenza di vegetazione ?

Effetto della vegetazione in un Street canyon

Il monitoraggio della qualità dell’ aria all’ interno di canyon con vegetazione sembra limitare la concentrazione di CO2 , in condizioni di calma di vento, e nelle ore con meno intensità di traffico ?

Condizioni di calma di vento 1-2m/s +

Vento perpendicolare al canyon Mattina (traffico veicolare)

Entrata-uscita nei pressi gallerie

Ringraziamenti

Un ringraziamento all’Assessorato Ambiente della Regione Campania

A tutti i partner che hanno collaborato alla realizzazione del progetto

Un ringraziamento a Salvatore Cappello per l’ elaborazione dei dati delle stazioni AirQuino

Risultati: concentrazione di CO2

Risultati: concentrazione di CO2