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proprietà, origine ed effetti sulla salute Corso di Perfezionamento per Insegnanti LA CHIMICA e L’AMBIENTE Andrea Tapparo Dipartimento di Scienze Chimiche Università degli Studi di Padova il particolato atmosferico A.A. 2011/12

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proprietà, origine ed effetti sulla salute

Corso di Perfezionamento per Insegnanti

LA CHIMICA e L’AMBIENTE

Andrea Tapparo

Dipartimento di Scienze Chimiche

Università degli Studi di Padova

il particolato atmosferico

A.A. 2011/12

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Il Padova - E Polis

22 maggio 2008

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il PM è un inquinante atmosferico

Seattle, USA Vicenza

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Eruzioni vulcaniche (Etna, Italia) Sabbie del Sahara

Emissioni naturali

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Emissioni antropiche Incendi

Emissioni industriali

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traffico veicolare Emissioni Antropiche

cottura

dei cibi

fumo di

sigaretta

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Pianura Padana

L’inquinamento è

maggiore in pianura,

più elevato nelle città

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Il Particolato Atmosferico

Insieme delle particelle solide e liquide

sospese in atmosfera

• Inquinante eterogeneo le cui caratteristiche derivano da

origine

composizione chimica

dimensioni

• Classificazione su base

dimensionale (ultrafine, fine, grossolano)

tipo di sorgente da cui è originato (naturale e antropico)

primario e secondario

• Effetti sulla salute

a breve termine (acuti)

a lungo temine (cronici)

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Comportamento di una

particella in atmosfera

gd

F fpgravità

)(6

3

udFattrito 3

Velocità gravitazionale critica

18

)( 2 gdu

fp

critica

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FLUSSO MOLECOLARE

L’equazione di Stokes vale per particelle che “vedono” il fluido come se fosse cont inuo, cioè per

particelle con dimensioni molto maggiori del cammino libero medio delle molecole del gas. Per

particelle più piccole occorre introdurre un fattore correttivo, il coefficiente di Cunningham:

Cd

d

d

1 2 51 080 055 1 2 51

. . exp . .

F d u Ca 3 /

In aria a 25 ºC si ha approssimativamente = 70 nm:

u ddc

2 97 10 10175

2

..

ms mm

-1

Per d >> 0.17 m si può trascurare il fattore di Cunningham e si ritorna alla legge di Stokes:

u dc 2 97 10 52

. ms m-1 (regime di flusso viscoso laminare)

Per d << 0.17 m si può trascurare il termine 1 fra parentesi e si ottiene

u dc 5 00 10 6. ms m1 log . logu dc ms m-1 5 30

(regime di flusso molecolare)

FLUSSO TURBOLENTO

A titolo di curiosità (il caso non riguarda il particolato atmosferico!): per valori di Re > 500 il

flusso è sicuramente turbolento e la forza di attrito è proporzionale al quadrato della velocità:

Fd u

a f

0 444 2

2 2

.

ug

dc

p f

f

0 33.

(il coefficiente numerico 0.44 vale per oggetti sferici).

In aria a 25 °C si ha

u dc 0158. ms m-1 log . . logu dc ms m-1 080 05

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Velocità gravitazionale critica

particelle con = 1 g cm-3 in aria a 25 °C

VELOCITÀ GRAVITAZIONALE CRITICA

PER PARTICELLE SFERICHE CON = 1 g.cm-3

IN ARIA A 25 oC

log (d / m)

-3 -2 -1 0 1 2 3

log (

u /

m.s

-1)

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

f = 1.18·10-3 g·cm-3

= 1.83·10-4 P (1 P = 1 poise = 1 cm-1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s-1)

u dc 2 97 10 52

. ms m-1

log . logu dc ms m-1 4 53 2

per d = 80 µm

condizioni limite di flusso laminare

ucritica = 0.2 m s-1 = 20 cm s-1

flusso laminare

d2

flusso turbolento

d1/2

flusso molecolare

d particelle aventi d superiore a 80 µm

sedimentano velocemente

particelle con d < 80 µm

avranno una permanenza prolungata

in atmosfera

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DIAMETRO AERODINAMICO

Per definizione il diametro aerodinamico di una

particella è il diametro di una particella sferica

con densità = 1 gcm–3 che cade con la

stessa velocità della particella in esame.

D = diametro reale d = diametro aerodinamico

In genere si ha

0.25 2.5D

d

Classificazione dimensionale del Particolato Atmosferico Reale

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PM 2.5, Padova – estate 2008 Immagine ESEM - SE

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Comportamento delle Particelle

Effetti sulla salute umana

Effetti ambientali

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d/m0.1 1.0 10.0 100.0

pro

bab

ilit

à d

i p

enet

razi

on

e, %

0

20

40

60

80

100

1. Particolato inalabile: il particolato in grado di penetrare nel sistema respiratorio

2. Particolato toracico: il particolato in grado di superare il sistema naso–laringe e di

penetrare nella trachea;

3. Particolato respirabile: il particolato in grado di penetrare negi alveoli polmonari

Classificazione: dimensionale in base agli effetti sulla

salute (ACGIH)

Ad esempio, su 100 particelle con diametro aerodinamico pari a 7 m:

18 non vengono inalate; 82 penetrano nel naso; 7 vengono fermate dal naso;

75 penetrano nella trachea; 65 si fermano nella trachea e nei bronchi e

10 arrivano agli alveoli polmonari.

Funzioni di taglio dell’apparato respiratorio

1

2 3

82

75

10

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Classificazione: dimensionale in base alla modalità

di campionamento

PM10 e PM2.5 secondo il D.Lgs 155/2010

PM10: il materiale particolato che penetra attraverso un ingresso dimensionale selettivo

conforme al metodo di riferimento per il campionamento e la misurazione del PM10 (norma

UNI EN 12341), con un’efficienza di penetrazione del 50 per cento per materiale particolato

di un diametro aerodinamico di 10 μm.

PM2,5: il materiale particolato che penetra attraverso un ingresso dimensionale selettivo

conforme al metodo di riferimento per il campionamento e la misurazione del PM2,5 (norma

UNI EN 14907), con un’efficienza di penetrazione del 50 per cento per materiale particolato

di un diametro aerodinamico di 2,5 μm;

PM10 e PM2.5 secondo il DM 60/2002 e D.Lgs 152/2006

PM10: la frazione di materiale particolato sospeso in aria

ambiente che passa attraverso un sistema di separazione in

grado di selezionare il materiale particolato di diametro

aerodinamico di 10 μm, con una efficienza di campionamento

pari al 50%.

PM 2,5: la frazione di materiale particolato sospeso in aria

ambiente che passa attraverso un sistema di separazione in

grado di selezionare il materiale particolato di diametro

aerodinamico di 2,5 μm, con una efficienza di campionamento

pari al 50%. Schema sonda di prelievo

di riferimento Norma EN 12341

(flusso 2.3 m3/h)

Attenzione: PM10 e PM2.5 sono concentrazioni (µg/m3)

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PM10 particelle con diametro

aerodinamico inferiore a 10 µm

PM2.5 particelle con diametro

aerodinamico inferiore a 2.5 µm

Classificazione: dimensioni – origine

del particolato reale

Meccanismi di formazione

del particolato atm.

Meccanismi di rimozione

del particolato atm.

- particelle ultrafini: diametro aer. 0.01 - 0.1 µm

- particelle fini: diametro aer. tra 0.1 - 2.5 µm

- particelle grossolane: diametro aer. 2.5 - 100 µm

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Classificazione: dimensioni e origine del

particolato reale

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Coagulazione delle Particelle

La collisione fra due particelle dà luogo quasi invariabilmente

alla loro coagulazione, con formazione di una particella unica.

Le collisioni possono aver luogo per effetto del moto Browniano

o di moti prodotti da forze idrodinamiche o gravitazionali. La

velocità di coagulazione può essere influenzata anche dalle

forze di van der Waals che si esercitano fra due particelle

quando queste si trovano a distanza molto piccola e dalle forze

elettro-statiche presenti nel caso di particelle cariche.

Per semplicità prenderemo in considerazione solo la

coagulazione dovuta al moto Browniano (o “coagulazione

Browniana”), che di fatto porta il contributo più significativo al

processo complessivo di coagulazione per particelle di

dimensioni inferiori al micrometro.

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1 212 12 1 2

dN dNJ K N N

dt dt

Velocità di coagulazione Browniana

fra particelle aventi diametri d1 e d2

N1 , N2 : concentrazioni numeriche (espresse in

particelle∙cm-3 o semplicemente in cm-3) dei due tipi di

particelle;

J12 : velocità di coagulazione (espressa in collisioni∙cm-3∙s-1 o

semplice-mente in cm-3∙s-1);

K12 [= f (d1, d2)] : costante cinetica (espressa in particelle-1∙cm3∙s-1 o

semplicemente in cm3∙s-1).

L’espressione che fornisce K12 in funzione di d1 e di d2 è molto

complicata. Si verifica che il valore di K12 è minimo quando d1 = d2 ed

assume valori via via crescenti al crescere della differenza fra le

dimensioni delle particelle.

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Effetto delle dimensioni delle particelle

sulla velocità di coagulazione

Particelle piccole:

velocità elevata

sezione d’urto piccola

velocità di coagulazione

bassa

Particelle grandi:

sezione d’urto grande

velocità bassa

velocità di coagulazione

bassa

Particelle “miste”:

sezione d’urto grande

velocità (relativa) elevata

velocità di coagulazione alta

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(prova)

log (d / m)-3 -2 -1 0 1

log

(K /

cm

3s-1

)

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

0.01 m

Costanti cinetiche per la coagulazione Browniana

La curva rappresenta il valore di K

per la coagulazione fra particelle

aventi il diametro indicato in ascissa

e particelle aventi d = 0.01 m.

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(prova)

log (dj / m)-3 -2 -1 0 1

log

(Kij /

cm

3s-1

)

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

di = 1 m

d i = 0.1

m

d i = 0.01 m

di = 10 m

di = dj

Coefficienti per la coagulazione browniana

fra particelle di diametro di e dj

Si osservi che nel corso del processo di coagulazione di

una data quantità di aerosol la concentrazione in massa

rimane costante e le dimensioni delle particelle aumentano.

Di conseguenza il valore della concentrazione numerica N

diminuisce e la velocità di coagulazione rallenta fino ad

annullarsi praticamente quando il diametro delle particelle si

avvicina a 1 µm.

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Valutazione della qualità dell'aria, D.M. 60 del 2.4.2002 Biossido di Zolfo, Biossido di Azoto, Ossidi di Azoto, Materiale Particolato PM10,

Benzene e Monossido di Carbonio

Stabilisce:

I valori limite, vale a dire le concentrazioni atmosferiche fissate in base alle conoscenze scientifiche al

fine di evitare, prevenire o ridurre gli effetti dannosi sulla salute umana e sull'ambiente

Le soglie di allarme, ossia la concentrazione atmosferica oltre il quale vi è un rischio per la salute

umana in caso di esposizione di breve durata e raggiunto il quale si deve immediatamente intervenire

Il margine di tolleranza, cioè la percentuale del valore limite nella cui misura tale valore può essere

superato e le modalità secondo le quali tale margine deve essere ridotto nel tempo

Il termine entro il quale il valore limite deve essere raggiunto

La soglia di valutazione superiore, vale a dire la concentrazione atmosferica al di sotto della quale le

misurazioni possono essere combinate con le tecniche di modellizzazione

La soglia di valutazione inferiore, ossia una concentrazione atmosferica al di sotto della quale è

consentito ricorrere soltanto alle tecniche di modellizzazione o di stima oggettiva

I periodi di mediazione, cioè il periodo di tempo durante il quale i dati raccolti sono utilizzati per

calcolare il valore riportato

Metodo di misura PM10:

Il metodo di riferimento per il campionamento e la misurazione delle PM10 è quello descritto nella

norma EN 12341. Il principio di misurazione si basa sulla raccolta su filtro della frazione PM10 delle

particelle, ottenuta mediante l’impiego di un impattore inerziale normato, e sulla determinazione

gravimetrica della sua massa.

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DM60 /2002 è in contrasto con la nuova Direttiva CE

La Direttiva europea 2008/50/CE (recepita con il D.Lgs. 155/2010) fissa il valore limite di

concentrazione di PM10 che non deve essere superato ai fini della protezione della salute umana:

Metodo di misura di PM10 e PM2.5:

PM10: Il metodo di riferimento per il campionamento e la misurazione è descritto nella norma UNI EN

12341:1999 “Qualità dell’aria. Determinazione del particolato in sospensione PM10. Metodo di

riferimento e procedimento per prove in campo atte a dimostrare l’equivalenza dei metodi di

misurazione rispetto al metodi di riferimento”.

PM2,5: Il metodo di riferimento per il campionamento e la misurazione è descritto nella norma UNI EN

14907:2005 “Qualità dell’aria ambiente. Metodo normalizzato di misurazione gravimetrico per la

determinazione della frazione massima PM2,5 del particolato in sospensione”.

Per entrambi il principio di misurazione si basa sulla raccolta su filtro della frazione PM10 delle

particelle, ottenuta mediante l’impiego di un impattore inerziale normato, e sulla determinazione

gravimetrica della sua massa.

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La Direttiva europea

2008/50/CE - PM2.5

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La Direttiva europea 2008/50/CE

Valore obiettivo e Valori limite per il PM2.5

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SENSORI METEO

Direzione del vento

Velocità del vento

Umidità

Pressione atmosferica

INQUINANTI MONITORATI

CO

NO – NO2

BENZENE

SO2

PM10 e PM2.5

O3

Rete di monitoraggio

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Campionatore: polveri PM10

Testa di prelievo: aspirazione dell’aria

Impattatore: seleziona il particolato a seconda delle

dimensioni (inferiori a 10 m

ossia 10-6 metri)

Filtri esposti

Filtri puliti

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Campionatore: polveri PM10

Il taglio è effettuato ad opera di un impattatore inerziale (a uno o più stadi) contenuto nella testa di prelievo.

Particelle grosse Particelle fini

strozzatura

Campionamento di tipo selettivo su alcune classi di particolato atmosferico. Nel caso del PM10 viene operato un unico “taglio” delle particelle con diametro aerodinamico < 10 m.

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Schema sonda di prelievo

di riferimento

Norma EN 12341

(flusso 2.3 m3/h)

Sonda di prelievo PM10

commercialmente disponibile

La sonda di prelievo inquinanti particellari (PM10)

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Selettori a ciclone

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Impattori multistadio

Efficienza di campionamento di un

campionatore a 8 stadi

Page 37: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Campionatore PM ad Alto Volume

per PM10, F=1.2 m3/min

Page 38: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Analizzatore PM10 per assorbimento b

Page 39: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Misura (stima) del PM mediante Contatori Ottici di Particelle, OPC

Page 40: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Studio della distribuzione dimensionale delle particelle emesse dalla seminatricesemina del 14.07.09, Clothianidin 1.25 mg/seme

misura mediante OPC posizionato sul macchinario, in prossimità dello scarico

intervallo dimensionale, µm

0.3

0-0

.40

0.4

0-0

.50

0.5

0-0

.65

0.6

5-0

.80

0.8

0-1

.01.0

-1.6

1.6

-2.0

2.0

-3.0

3.0

-4.0

4.0

-5.0

5.0

-7.5

7.5

-10.0

10.0

-15.0

15.0

-20.0

>20.0

co

nc

. p

art

ice

lle

, lo

g (

n°/

L)

1e-2

1e-1

1e+0

1e+1

1e+2

1e+3

1e+4

1e+5

1e+6

Bianco Campagna

Macchinario in funzione senza semi

Normali condizioni di semina

intervallo dimensionale, µm

0.3

0-0

.40

0.4

0-0

.50

0.5

0-0

.65

0.6

5-0

.80

0.8

0-1

.01.0

-1.6

1.6

-2.0

2.0

-3.0

3.0

-4.0

4.0

-5.0

5.0

-7.5

7.5

-10.0

10.0

-15.0

15.0

-20.0

>20.0

c

on

c.

pa

rtic

ell

e (

- b

ian

co

), n

°/L

0

2000

4000

6000

8000

10000

Determinazione della distribuzione dimensionale

dell’aerosol mediante OPC

Page 41: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Analisi della distribuzione dimensionale di particelle

generate nella semina di mais conciato

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Con

cen

trazi

on

e (µ

g/m

3)

diametro (µm)

Esperimento a trattore fermo, distanza OPC 5 metri

Semi conciati Poncho 1.25 mg/seme, 12/05/2010

bianco semina concia 2010 semina concia 2009 bianco trattore

Page 42: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

0

20

40

60

80

100

120

140

14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 12 15 18 21 24 3 6 9 12 15 18 21 24 3 6 9

Co

nc

en

tra

zio

ne

g/m

3)

PM10

PM2,5

PM1

20/11/2007

21/11/2007 22/11/2007 23/11/2007 venerdì

19/11/2007 lunedì

Misura (stima) del PM mediante Contatori di Particelle

Page 43: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Inverno 2006

data

30/01/06 06/02/06 13/02/06 20/02/06 27/02/06

Hm

ix

0

200

400

600

800

1000

1200

Hmix (m)

co

nc P

M,

g

/m3

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

PM10

PM2.5

pio

gg

ia

0

10

20

30

40

pioggia (mm)

Influenza delle principali variabili meteoclimatiche sul PM

PM2.5

PM10

Page 44: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Composizione del PM

• Ioni inorganici solubili

• Materiale carbonioso

• Composti organici

• Composti inorganici di origine crostale

• Particelle da aerosol marini

• Metalli in tracce

• Frammenti di origine vegetale (pollini)

• Gas adsorbiti sulle particelle

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Composizione del PM

PM2,5 Inverno '06

20,2%

30,2%

5,3%

29,9%

0,1%0,8%

0,2% 0,2%

8,3%

1,3%

0,3%

3,2%

Rimanente

Cloruri

Nitriti

Nitrati

Solfati

Calcio

Ammonio

Potassio

Magnesio

Sodio

Organic Carbon

Elemental Carbon

Page 46: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Composizione % (frazione ionica solubile + C) del PM10

PM10 (H.V.) Autunno '05

25,0%

11,5%

32,3%

21,2%5,4%

1,6%

0,3%

0,9%

0,4%

1,0%

0,5%

Rimanente %

Cloruri

Nitriti

Nitrati

Solfati

Sodio

Ammonio

Potassio

Magnesio

Calcio

Carbonio

PM 10 (H.V.) Inverno '06

26,9%

16,5%

35,3%

1,3%

0,4%

2,7%

1,9%2,4%

1,1%

0,1%11,5%

Rimanente %

Cloruri

Nitriti

Nitrati

Solfati

Sodio

Ammonio

Potassio

Magnesio

Calcio

Carbonio

PM10 (H.V.) Estate '06

0,0%3,6%10,2%

2,9%

0,3%

0,4%

0,3%3,8%

0,0%

61,4%17,2%

Rimanente %

Cloruri

Nitriti

Nitrati

Solfati

Sodio

Ammonio

Potassio

Magnesio

Calcio

Carbonio

I principali componenti della frazione ionica

(ioni nitrato, solfato e ammonio) del

particolato mostrano una significativa

stagionalità.

Page 47: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Eventi di picco della concentrazione di PM

È stata analizzata la variazione di composizione nel PM2.5 al verificarsi

di picchi di concentrazione del PM, durante l’inverno 2006

Hm

ix (

m)

0

200

400

600

800

1000

data

29/01/06

02/02/06

06/02/06

10/02/06

14/02/06

18/02/06

22/02/06

26/02/06

02/03/06

conc P

M

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

pio

gg

ia (

mm

)

0

10

20

30

40

50

PM2.5

PM10

Page 48: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Bassi livelli PM2,5

17%

0%7%

31%7%

33%

1%

0%

0%

3%

1% 0%

Cloruri

Nitriti

Nitrati

Solfati

Sodio

Ammonio

Potassio

Magnesio

Calcio

OC(%)

EC(%)

Rimanente %

Alti livelli PM2,5

29%

0%

12%27%

3%

24%

0%1%

0%1%

0%

3%

Cloruri

Nitriti

Nitrati

Solfati

Sodio

Ammonio

Potassio

Magnesio

Calcio

OC(%)

EC(%)

Rimanente %

Nei giorni in cui si registrano elevate

concentrazioni di PM, si nota un forte

aumento percentuale dello ione nitrato e

dello ione ammonio nella frazione fine,

a fronte di una diminuzione della

componente carboniosa.

Hm

ix (

m)

0

200

400

600

800

1000

data

29/01/06

02/02/06

06/02/06

10/02/06

14/02/06

18/02/06

22/02/06

26/02/06

02/03/06

co

nc

PM

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

pio

gg

ia (

mm

)

0

10

20

30

40

50

Eventi di picco della concentrazione di PM

Page 49: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Influenza delle “Saharan Dust”

Nel periodo tra il 20 ed il 30 giugno ‘06 è

stata riscontrata la probabile presenza di

“Saharan Dust” sulla Pianura Padana.

Questo fenomeno è verificabile dall’analisi

di alcuni parametri meteo e di immagini da

satellite.

Page 50: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Si osserva anche un aumento della

concentrazione di polveri PM10 in

quel periodo, con un conseguente

abbassamento del rapporto

PM2.5/PM10

Hm

ix (

m)

0

200

400

600

800

1000

1200

Hmix (m)

data

17/06/06

21/06/06

25/06/06

29/06/06

03/07/06

07/07/06

11/07/06

15/07/06

19/07/06

23/07/06

co

nc P

M

0

20

40

60

80

100

pio

gg

ia (

mm

)

0

10

20

30

40

50

60

pioggia (mm)

PM10

PM 2,5

Rapporto PM2.5/10 = 0.70

media periodo

Rapporto PM 2.5/10 = 0.45

in presenza di “Saharan Dust”

Influenza delle “Saharan Dust”

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distibuzione dimensionale, autunno 2007

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

10-2.5µm 2.5-1µm 1-0,5µm 0.5-0.25µm <0.25µm

dimensione particelle

co

ncen

trazio

ne (

µg

/m3)

nitrati

solfati

Ammonio

Composizione del PM secondario

Page 52: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

PM10 Regione Veneto

0

5000

10000

15000

20000

macrosettori

em

iss

ion

i (t

/a)

Combustione - Energia e industria di trasformazione Combustione - Non industriale

Combustione - Industria Processi Produttivi

Estrazione, distribuzione combustibili fossili/geotermico Uso di solventi

Trasporti Stradali Altre Sorgenti Mobili

Trattamento e Smaltimento Rifiuti Agricoltura ed allevamento

Altre sorgenti di Emissione ed Assorbimenti TOTALE

Le fonti di emissione del PM

Fonte: APAT, inventario emissioni 2000

Page 53: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

% Emissioni PM10 Veneto

10,8

18,0

10,1

27,2

15,73,1

0,3 0,1

14,4

0,0 0,3

Combustione - Energia e industria di trasformazione Combustione - Non industriale

Combustione - Industria Processi Produttivi

Estrazione, distribuzione combustibili fossili/geotermico Uso di solventi

Trasporti Stradali Altre Sorgenti Mobili

Trattamento e Smaltimento Rifiuti Agricoltura ed allevamento

Altre sorgenti di Emissione ed Assorbimenti

Combustione, Energia

Industria trasformazione

Combustioni, non industr.

Combustioni, industr.

Processi Produttivi

Trasporti stradali

Altre sorgenti mobili

Le fonti di emissione del PM

Fonte: APAT, inventario emissioni 2000

Page 54: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Le fonti di emissione del PM

Dalla caratterizzazione chimica del particolato è possibile ottenere una prima stima del peso delle tre principali sorgenti emissive del particolato atmosferico di Padova:

. Processi Secondari: ammonio, nitrati e

solfati;

. Processi combustivi: materia organica

(concentrazione calcolata come [OM]=1.4*[TC]), sodio e potassio;

. Contributo crostale: carbonati di calcio e

magnesio (calcolati dalla concentrazione di calcio e magnesio solubili in acqua), silice, allumina e ossido di ferro(III).

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Effetti del PM sulla

salute umana

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Effetti del PM sulla

salute umana

Page 57: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Nell et al., Toxic potential of materials at the nanolevel. Science, 311 (2006) 622

Page 58: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

WHO, 2004

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Tabella 4: Coefficienti di rischio relativo, ed intervalli di confidenza al 95%, relativi all’effetto dell’esposizione a lungo termine al PM2.5 sulla mortalità totale, la mortalità per cancro al polmone ed infarto, associati ad un incremento di PM2.5 di 10 µg/m3

effetto sanitario a lungo termine RR I.C. 95%

Mortalità totale (cause naturali) a 1.06 1.02-1.11

Mortalità per cancro al polmone a 1.08 1.01-1.16

Mortalità per infarto b 1.18 1.14-1.23 a Pope et al. 2002 b Pope et al. 2004

Tabella 3. Coefficienti di rischio relativo, ed intervalli di confidenza al 95%, relativi all’effetto dell’esposizione a breve termine al PM10 sulla mortalità ed i ricoveri ospedalieri associati ad un incremento di PM10 di 10 µg/m3

Effetto sanitario a breve termine RR I.C. 95%

Mortalità totale (cause naturali) a 1.006 1.004-1.008

Mortalità cardiovascolare a 1.009 1.005-1.013

Mortalità respiratoria a 1.013 1.005-1.020

Ricoveri per cause cardiovascolari b 1.003 1.000-1.006

Ricoveri per cause respiratorie b 1.006 1.002-1.011 a Anderson, 2004 b Biggeri (MISA-2), 2004

PM10, EFFETTI SULLA SALUTE UMANA

• Effetti a breve termine (acuti): compaiono a distanza di pochi giorni;

irritazioni dell’apparato respiratorio e delle mucose, asma, aumento

mortalità, ricoveri (inverno di Londra, 1952).

• Effetti a lungo termine (cronici): in seguito ad anni di esposizione

(tumore al polmone, cancro).

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PM10, concentrazioni medie giornaliere registrate a Vicenza nel 2003

Anno 2003

0

50

100

150

200

250

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Giorno

Co

ncen

trazio

ne

(µg

/m3)

Concentrazione PM10 Limite DM 60/2002=60 ug/m3

Page 62: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

2002 via Spalato Quart. Italia

Superamenti >65 µg/m3 91 80

Media annua (µg/m3) 55.2 49.5

2003 v.Spalato+v.le Milano Quart. Italia

Superamenti >60 µg/m3 111 92

Media annua (µg/m3) 62 54.9

2004 via Spalato Quart. Italia v.le Milano

Superamenti >55 µg/m3 106 125 156

Media annua (µg/m3) 64.1 53.6 60.2

2005 via Spalato Quart. Italia v.le Milano

Superamenti >50 µg/m3 141 141 192

Media annua (µg/m3) 55.4 51 62

PM10, concentrazioni medie annue registrate a Vicenza

Page 63: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm
Page 64: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

Che fare?

Interventi d’emergenza • Blocco del traffico veicolare

• Blocco delle emissioni industriali

• Coordinamento provinciale e regionale

Interventi strutturali • Miglioramento tecnologico

• Riduzione delle emissioni

• Riduzione dei consumi

• Viabilità sostenibile urbana/interurbana

• Coordinamento provinciale e regionale

Weekend Blocco del Traffico

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Ore giornaliere trascorse

Co

nc

en

tra

zio

ne

g/m

3)

PM10

PM2,5

PM1

Domenica 30.03.08

ore 10.00-18.00, Blocco Traffico

Page 65: proprietà, origine ed effetti sulla salute · = 1.83·10-4 P (1 P = -1 poise = 1 cm 1·g·s-1 = 0.1 m-1·g·s ) uc 297 10 5 d 2. ms-1 m log uc ms-1 4.53 2 log d m per d = 80 µm

SCIENZA

POLITICA TECNOLOGIA

Che fare?

Interventi d’emergenza • Blocco del traffico veicolare

• Blocco delle emissioni industriali

• Coordinamento provinciale e regionale

Interventi strutturali • Miglioramento tecnologico

• Riduzione delle emissioni

• Riduzione dei consumi

• Viabilità sostenibile urbana/interurbana

• Coordinamento provinciale e regionale