Caserini 2 Traffico e inquinamento aria - leap.polimi.it · S.Caserini - Bergamo, 9 giugno 2014 2...

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 [email protected]

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).


3

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)


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


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)

☺


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


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)


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.


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


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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Torino - media annua

Torino - media 5 anni

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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novembe dicembre gennaio febbraio marzo

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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).


Da cosa dipende l’inquinamento dell’aria?

Emissioni

Meteorologia e trasporto di masse d’aria

Reazioni chimiche di formazione secondaria


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...


IL BACINO PADANO

18MODIS il 17 marzo 2005 (Text and image courtesy of NASA's MODIS Land Rapid Response Team)


Accumulo di inquinanti

(situazione anticiclonica, alta pressione, aria calda in

quota)

Dispersione degli inquinanti

(situazione ciclonica, con aria fredda in quota, quindi

rimescolamento)


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


Particolato primario / secondario

Particolato primario (emesso

direttamente)

Particolato secondario (da precursori)


Componente primaria e secondaria nel PM2.5 nella stazione di fondo urbana - Milano via Messina (Inverno 2002-2003)

Fonte: Giugliano et al., 2005


Esposizione: assunzione di inquinanti da parte dell’organismo umano

L’esposizione dipende dall’effettiva permanenza nei punti contaminati

Esposizione


Fondo regionale

Concentrazioni di inquinanti nell‘aria

1

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

4


Nelle strade c’è l’effetto “canyon” e l’inquinamento è un po’ maggiore

Fondo regionalefondo urbano

Agglomerato urbanoFondo naturale

CO


Con blocco dei veicoli – inquinanti tradizionali (es. CO)

Fondo regionalefondo urbano

Agglomerato urbanoFondo naturale

CO


NO2 e Black Carbon – senza blocco del traffico

Fondo regionale

fondo urbanoAgglomerato urbano

Fondo naturale

NO2 e black carbon


Per altri inquinanti l’effetto del blocco del traffico è meno accentuato

Fondo regionale


Fondo naturale

NO2 e black carbon


Fondo regionale


Fondo naturale

PM10

Per alcuni inquinanti il “fondo” è più importante


Fondo regionale


Fondo naturale

PM10

Con blocco dei veicoli – PM10


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


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 ?


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


Inventari delle emissioniEsempio: Lombardia, anno 2010, www.inemar.eu

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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


Sorgenti critiche


La fiction delle speranze a buon mercato


Report dell’8 maggio 2011 (vedi www.caserinik.it/ariapulita)Replicato il 26/5/2014 !

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