Ci sono vari tipi di aerosol a seconda delle loro fonti e la scala geografica. È comune distinguere tra particolato primario e secondario. Il primo è uno direttamente emessa da fonti mentre il secondo è prodotta in aria tramite processi chimici (Figura 4). Pertanto si potrebbe aspettare di trovare intuitivamente PM primaria in prossimità di fonti, mentre PM secondaria è più influenzato da trasporto a lungo raggio. Tuttavia è noto che alcune particelle primarie, soprattutto quelli naturali come polveri desertiche e sale marino sono trasportati su lunghe distanze.

Pertanto, è necessario considerare la questione PM ad entrambe scala locale e regionale. Alcuni episodi sono caratterizzati dalla loro tipologia regionale, coinvolgendo le fonti a distanza e una serie di trasformazioni chimiche. Altri sono guidati da fonti locali, in particolare quando le condizioni meteorologiche stagnanti evitare la dispersione e favorire l'accumulo di quelle particelle primarie, o quando i processi risospensione iniettano particelle depositate in aria di nuovo.

Attualmente massa è disciplinata dalla legislazione comunitaria per il PM10 e PM2.5. Vi è un crescente interesse per le particelle molto fini (PM1.0) e particelle ultrafini anche (PM0,1; UFP) perché potrebbero avere effetti particolarmente nocivi per la salute umana (si veda ad esempio Viana et al, 2012.). Tuttavia, per UFP massa non è un parametro rilevante per misurare, e deve essere sostituito per il numero di particelle. Così il numero di particelle finora sono regolati allo scarico delle emissioni dei veicoli (CE, 2007) e non in aria ambiente. Considerando UFP modifica in modo significativo il concetto di modellazione che deve essere applicato, e modelli per simulare la concentrazione in numero ancora in fase di sviluppo, si consiglia, per le applicazioni di politica, per concentrarsi sul l'uso di modelli per simulare concentrazione di massa PM.

2.1.1 Application guidance (1):

Si è soliti distinguere le seguenti categorie per descrivere e modellare composti di particolato PM10 e PM2.5 PPM: particolato primario (specie carboniose, altri composti minerali direttamente

emessi) polvere: la polvere del deserto, l'erosione del suolo, le particelle stradali Sale marino NH4: Ammonio NO3: Nitrati SO4: Solfato SOA: antropica (ASOA) e biotica (BSOA) aerosol organici secondari

Alcuni componenti specifici possono anche essere simulati come inquinanti organici persistenti (POP), metalli pesanti, ecc

La dimensione aerosol è strettamente legata alla sua composizione. Massa totale PM è l'indicatore che è considerato ai fini regolatori, con una distinzione tra PM10 e PM2.5 (con riferimento al diametro della particella, misurata in micron). Inoltre, alcuni composti hanno dimensioni caratteristiche (Figura 5). Polveri minerali possono essere trovati nei grandi contenitori, mentre la dimensione della maggior parte dei composti organici varia nell'intervallo particolato fine (inferiore a 2,5 micron)

Si noti che quando si va nei dettagli riguardanti la composizione PPM, ASOA e BSOA, si possono distinguere elementare rispetto carbonio organico (OC e EC, rispettivamente).

La distribuzione granulometrica è descritto in modelli aerosol. Si possono distinguere tre grandi rappresentazioni della distribuzione delle dimensioni delle particelle (PSD) in modelli di qualità dell'aria: continuo, sezionali e modale. Nella rappresentazione modale, il PSD è modellato da diverse distribuzioni log-normale, chiamato anche modalità (Devilliers et al., 2012). Solitamente, le modalità sono: la modalità di nuclei, la modalità di accumulo e la modalità grossolana. La precisione di questo approccio è limitato dal numero di modi. Nella rappresentazione in sezione lo spettro granulometria è diviso in un numero finito di sezioni (o bidoni), e il PSD è approssimata da concentrazioni numero, superficie, in massa o volume integrati su ogni sezione, in funzione delle caratteristiche delle particelle di interesse.

Modellazione correttamente ambient composti chimici PM richiede una buona conoscenza delle emissioni e la composizione chimica del PM primario e precursori gassosi. In particolare PM risultati secondari dalla presenza di composti di azoto e composti organici volatili (COV). A seconda emissioni e meteorologia la composizione di particolato può variare in modo significativo con la posizione e il periodo dell'anno.

Un ampio studio relativo alla composizione di aerosol in tutta Europa è stata effettuata nel 2008 nel quadro dell'azione COST 633: "Aerosol Fenomenologia - Caratteristiche fisiche e chimiche della particolato in siti rurali, urbani e marciapiede" (COST, 2008). Dati PM (PM2.5 e concentrazioni di massa di PM10, la composizione chimica e distribuzione dimensioni) registrati nei 40 siti di monitoraggio che sono stati analizzati.

Putaud et al. (2004) hanno proposto una analisi della composizione PM in Europa (Figura 6). In generale, i livelli di PM10 e PM2,5 aumentano quando si spostano da sfondo naturale ai siti cordoli. E 'comunque interessante notare che in Belgio, sia di PM10 e PM2.5 concentrazioni sono molto simili a siti vicini alle città rispetto ai siti di fondo urbano. PM10 e PM2.5 concentrazioni di massa possono anche essere più elevato nelle aree rurali o nei pressi di luoghi della città, come Illmitz (Austria) o Ispra (Italia), come nei siti di fondo urbani come Zurigo e Basilea (sia in Svizzera). Questi dati sono stati direttamente comparabili in quanto sono stati ottenuti con campionamento simili e metodi analitici eseguire tra il 1998 e il 2001. Hanno sottolineato che le concentrazioni di PM all'interno città dipendono anche sullo sfondo PM della regione in cui si trovano le città. Inoltre, la concentrazione di massa della frazione grossolana (es PM10 meno PM2.5) è generalmente superiore ai luoghi urbanizzati rispetto a sfondo rurale. Questo dimostra che anche particelle grossolane hanno sources8

prevalentemente antropica. Polvere minerale rappresenta in genere il principale componente naturale unico della frazione grossolana PM. È interessante sottolineare che le concentrazioni di polveri minerali osservati in Barcellona (Spagna), utilizzando metodi simili a quelli utilizzati in Bern (Svizzera), sono significative. Le possibili ragioni sono l'aridità dei dintorni, nonché frequente verificarsi di trasporto polvere sahariana verso la Spagna.

2.1.2 Application guidance (2)

1. Data l'importanza di processi di formazione secondarie, è importante modellare correttamente la composizione di aerosol (inclusi i processi di formazione secondari) per ottenere simulazioni affidabili di PM10 e PM2.5 concentrazioni ambiente.

2. Su scala regionale, i processi di formazione di aerosol secondari e di trasporto transfrontaliero sono critici, e il modello dovrebbe essere in grado di descrivere i processi chimici. Modelli Chimica-trasporti sono generalmente utilizzati.

3. Alla locale (tipicamente canyon strada) e scala urbana, locale e fonti di bassa altezza (traffico, riscaldamento residenziale, fonti diffusive industriali) sono i principali fattori che influenzano. Pertanto i dati sulle emissioni accurati dovrebbero includere una descrizione dettagliata dei componenti primari che vengono disperse e trasportati dopo la loro emissione. Modelli di dispersione, qualunque sia la loro complessità (consultare la guida FAIRMODE NO2 per un esame approfondito, Denby et al., 2011a), può essere applicato condizioni limite pertinenti contributi extra-dominio sono valutati in modo affidabile. Tali condizioni possono essere forniti dai modelli regionali o da misurazioni.

4. Su scala locale, solo i percorsi di trasporto che influiscono PM primaria devono essere considerati. Formazione di particelle secondarie a scala locale è generalmente trascurato.

2.1.3 Sintesi e raccomandazioni per la modellazione

A seconda della scala geografica in esame, due tipi di modelli possono essere utilizzati per simulare concentrazioni PM:

-Alla scala regionale, modelli di trasporto di chimica (MC) dovrebbero essere utilizzati per tener conto del gran numero di reazioni chimiche che sono responsabili per la formazione e la trasformazione di PM composti. L'allegato 1 fornisce una panoramica dei processi chimico-fisici che devono essere considerati. Alcune semplificazioni e assunzioni sono state introdotte dai modellisti (in particolare in materia di scelta e le reazioni dei precursori per costruire specie chimiche modellate). I modelli attuali possono essere applicati in giù regionale alla scala urbana, con risoluzione spaziale che varia da 1 a 100 km2. Un certo numero di CTM sono disponibili e in forma per simulare PM concentrazioni regionali. Una revisione degli strumenti disponibili può essere trovato in allegato 3.

- Alla scala locale (dalla urbana ai livelli di strada), sono spesso utilizzati modelli canyon urbani e di strada. In tali approcci basati sulle equazioni analitiche, trasformazione chimica di particelle viene generalmente trascurato, e quei modelli sono montati simulare il comportamento dei composti primari qualsiasi classe dimensione è (PM10 o PM2.5):

trasportare solo ed in alcuni casi processi di deposizione sono considerati. Una revisione degli strumenti disponibili può essere trovato in allegato 4.

- Per quanto riguarda i modelli basati su metodi statistici o geostatistici, sono generalmente dedicati alla mappatura e valutazione. Essi si basano su dati di osservazione disponibili, che vengono elaborati con variabili ausiliari connessi alle emissioni, la densità di popolazione, l'uso del territorio, della viabilità ecc Tuttavia questi approcci hanno bisogno di grandi insiemi di dati di osservazione che non sono sempre disponibili. Questi modelli kriging sono molto ben sviluppati per i campi di concentramento mappatura NO2. Ma la situazione per PM è molto diversa. Campagne di campo basate sulla realizzazione di numerose e facili da usare sistemi di campionamento (come tubi passivi per NO2) alla rete del dominio sono molto più difficili da impostare per PM, semplicemente a causa di limitazioni metrologiche (è ancora difficile da attuare semplice campionatori portatili per la moltiplicazione delle campagne di misura). Pertanto tali tecniche sono meno sviluppati per i modelli di concentramento modellazione PM di approcci deterministici.