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Stima e dati dell’ Inventario: la metodologia

Carlo Trozzi

Stima Revisione e aggiornamento dell’inventario regionale delle

emissioni in atmosfera


Carlo Trozzi

Inventario delle emissioni

serie organizzata di dati relativi alle quantità di inquinanti introdotti nell’atmosfera da sorgenti naturali e/o da attività antropiche.

uno degli strumenti principali per la definizione di Piani di tutela e risanamento della qualità dell’aria

raccolta coerente di dati sulle emissioni dei singoli inquinanti raggruppati per:

attività economica

intervallo temporale (anno, mese, giorno, ecc.)

unità territoriale (regione, provincia, comune, maglie quadrate di 1 km2, ecc.)

combustibile (per i soli processi di combustione)


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Valutazione delle emissioni

Le quantità di inquinanti emesse dalle diverse sorgenti della zona in esame si possono ottenere

tramite misure dirette, campionarie o continue

tramite stima

La misura diretta delle emissioni può essere effettuata, ove è possibile, solo per alcuni impianti industriali; tra questi, solo per alcuni è attuata la misura in continuo

Per tutte le altre sorgenti si deve ricorrere a stimea partire da dati quantitativi sull’attività presa inconsiderazione e da opportuni fattori di emissione.

E = A x F


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Inquinanti

principali inquinanti dell’aria: ossidi di zolfo (SOx) e di azoto (NOx), composti organici volatili escluso metano (COVNMM), monossido di carbonio (CO), particelle sospese totali (PST), con diametro inferiore a 10 (PM10) e 2,5 micron (PM2,5)

altri inquinanti: ammoniaca (NH3), benzene (C6H6)

metalli pesanti: Arsenico, Cadmio, Nichel, Piombo, Cromo, Mercurio, Rame, Selenio, Zinco

principali idrocarburi policiclici aromatici (IPA): benzo[b]fluorantene (BBF), benzo[k]fluorantene (BKF), benzo[a]pirene (BAP), indeno[123cd]pirene (INP)

altri microinquinanti: esaclorobenzene (HCB), policlorobifenili (PCB), diossine e furani (PCCD, PCCF)

gas serra: anidride carbonica (CO2), metano (CH4), protossido di azoto (N2O)


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Sorgenti di emissione

Le informazione dell’inventario sono assegnata a:

strutture (emissioni relative a punti, linee, aree) Sorgenti industriali o civili sono considerate strutture nel

caso di emissioni totali annuali maggiori di: 5.000 t di CO2, 50 t di CO, 50 kg di metalli, 5 t di altri inquinanti

Strutture lineari legate ai trasporti stradali che sono state selezionate mediante analisi dei dati del modello di traffico

Strutture areali con emissioni rilevanti (porti, aeroporti, discariche, depositi di minerali, ecc)

unità statistiche (comuni) per emissioni stimate da dati statistici come sorgenti “distribuite” sul territorio (es. traffico diffuso, impianti produttivi minori, terziario, agricoltura, civile, incendi, vegetazione ecc.)


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Classificazione attività che generano emissioni

Le emissioni degli inventari fanno riferimento ad un elenco "standard" di attività.

La normativa vigente, il Dlgs. 155/2010, nell’Appendice V “Criteri per l’elaborazione degli inventari delle emissioni” fa esplicito riferimento alla guida dell’Agenzia Europea per l’Ambiente per la predisposizione degli inventari “EMEP/EEA Air Pollutant Emission Inventory Guidebook”.

Quest’ultimo fa riferimento sia alla classificazione NFR finalizzata al reporting delle emissioni nazionali che alla SNAP come recentemente aggiornata mediante la nuova SNAP 2007.

La classificazione delle attività in uso nell’inventario regionale è stata rivista per renderla coerente con la classificazione internazionale SNAP 2007 e con quella adottata nell’inventario nazionale delle emissioni.


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Quadro sintetico delle procedure di stima


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Metodologie di valutazione o stima

Le emissioni dalle diverse sorgenti sono valutate, tramite misure dirette oppure tramite stima statistica, sulla base dei criteri stabiliti dalle norme europee e nazionali, per uniformare le metodologie di stima utilizzate negli stati membro. Nei casi più complessi si utilizzato modelli di stima.

Per un utilizzo corretto dell’inventario è necessario tenere conto che i dati sono valutati per lo più da stime statistiche e non da misure e sono pertanto soggetti ad incertezza.

L’incertezza deriva dalla procedura di valutazione e può essere legate alla qualità delle informazioni statistiche disponibili, a specificità locali non «fotografate», ai fattori di emissione, alle metodologie di valutazione.


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Emissioni misurate direttamente Riguardano solo alcuni stabilimenti industriali che vengono rappresentati come sorgenti puntuali e sono georeferiti. Le emissioni sono generalmente riferite ai camini. Solo in alcuni casi la misura è in continuo, negli altri casi è effettuata a campione.

Le informazioni, relative a caratteristiche geometriche dello scarico e caratteristiche del refluo necessarie a stimare il flusso di massa sono state raccolte tramite indagine presso i gestori.

Le emissioni ai camini, benché basate su dati misurati, sono comunque teoriche (ad esempio: il campione non è rappresentativo di tutto il periodo di esercizio, il numero di ore in alcuni casi è riferito a tutto lo stabilimento e non al singolo impianto o processo; non si tiene conto dei periodi transitori arresto, guasto, manutenzione...; non sempre le aziende hanno dichiarato tutti gli elementi necessari e pertanto sono state effettuate valutazioni sulla base del processo produttivo per analogia con casi simili).


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Emissioni stimate da fattori di emissione Nei casi in cui non sono disponibili o non è possibile ricorrere a misure dirette, vengono utilizzate stime effettuate, applicando i criteri e le metodologie di valutazione stabiliti dalle norme.

Nei casi più semplici l’emissione (E) è stimata a partire da fattori di emissioni (F espresso in gr per ciascuna unità di attività) e variabili (A), che fanno riferimento alle singole attività antropiche e naturali che producono emissioni (es. combustibile consumato, quantità prodotta, solventi utilizzati, n° capi bestiame ecc.)

E = A x F

Le variabili sono stimate da dati statistici quantitativi relativi all’attività presa in considerazione. In alcuni casi sono state effettuate indagini dirette. Ad esempio per produttori calcestruzzo, discariche, aree di stoccaggio, ecc. il calcolo è stato effettuato tenendo in considerazione le materie prime utilizzate, presenza di solventi, sistemi di abbattimento specifici adottati….


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Fattori di emissione Le stime delle emissioni degli inquinanti dell’aria per tutti gli anni

d’interesse, fanno riferimento all’ultimo aggiornamento dei fattori di emissione, della classificazione delle attività e dei modelli per la stima delle emissioni integrati nel sistema informativo regionale.

Aggiornamento della classificazione delle attività SNAP (SNAP 2007)

Aggiornamento dei fattori di emissione dei gas serra da 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories

Aggiornamento dei fattori di emissione degli inquinanti da EMEP/EEA Air Pollutant Emission Inventory Guidebook 2013 (revisionati ben 43 capitoli ed introdotto il Black Carbon)

La base dati dei fattori di emissione del benzene è stata realizzata autonomamente da Techne Consulting

In conseguenza al profondo aggiornamento di informazioni e metodologie è stato necessario rivedere le stime per gli anni precedenti (1995, 1999, 2001, 2005, 2008).


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Raccolta dati

Indagini dirette (lettera, questionario, ecc.) su:

strutture puntuali/areali (89 richieste, 65 risposte, 7 chiuse, 17 non risposte stimate da altri dati)

produttori di agglomerati bituminosi e calcestruzzi

distributori di gas metano

discariche di rifiuti

porti (si veda progetto specifico) ed aeroporto

Indagine traffico stradale

rilievo dei flussi veicolari su 60 sezioni extraurbane

richiesta flussi alle autostrade per tratta casello-casello

utilizzo modello di attribuzione su tutta la regione

stima delle emissioni per 7345 tratti stradali

Stima da dati statistici


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Emissioni stimate con modelli E2Road per la stima delle emissioni da traffico stradale (lineari e

diffuse)

E2Airport per la stima delle emissioni da decollo ed atterraggio

degli aeromobili

E2Port per la stima delle emissioni dalla navigazione nei porti

(sorgenti areali) e nelle linee di navigazione interne alla regione (sorgenti lineari)

E2Forest per la stima delle emissioni (diffuse) da vegetazione

E2Fire per la stima delle emissioni (diffuse) da incendi forestali

Modelli di stima delle emissioni

porti aeroporti traffico incendi vegetazione

areali areali lineari diffuse diffusediffuse


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Stima delle emissioni da traffico Le emissioni dovute al traffico veicolare, sono state

stimate con il modello E2Road (analogo a CopertIV)

sviluppato secondo la metodologia contenuta nell’Air Pollutant Emission Inventory Guidebook (2013).

La stima delle emissioni da traffico è complessa:

Una parte di emissioni sono riferite al grafo regionale del modello del traffico (le sorgenti sono approssimate ad una linea); tutto ciò che non è stimato dal grafo regionale viene stimato come emissioni diffusa sul territorio.

Il modello stima le emissioni a caldo, a freddo (per tenere conto della diversa modalità di combustione nel funzionamento a freddo), le emissioni evaporative (dipendono dal contenuto di benzene nella benzina), le emissioni da abrasione freni, gomme e asfalto.


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Indagine traffico stradale e stima emissioni

sezioni di rilievo dei flussi extraurbani

Per migliorare la stima dei flussi di traffico è stato utilizzato il modello VISUM. Al fine

del suo utilizzo sono stati effettuati conteggi su 60 sezioni della rete

extraurbana e reperiti i dati di flusso di traffico di 50 tratti autostradali


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Modello flussi traffico stradale – Quadro regionale


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Modello flussi traffico stradale – Genova


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Modello flussi traffico stradale – Genova centro


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Modello flussi traffico stradale – Savona


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Modello flussi traffico stradale – La Spezia


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Per la stima delle emissioni a caldo si utilizzano fattori di emissione moltiplicati per i consumi di combustibile o la percorrenza (a seconda dell’inquinante).I fattori di emissione dipendono dalla categoria di veicolo (classe di veicolo, cilindrata o portata, normativa euro sulle caratteristiche dei motori), combustibile e classe di velocità. Le percorrenze caratteristiche per categoria di veicolo, classe velocità e combustibile sono inserite nel modello. Sono moltiplicate per il numero di veicoli circolanti nell’area di simulazione. I Consumi di combustibile sono stimati dal modello E2road e divisi tra sorgenti lineari e diffuse.I consumi, calcolati dal consumo unitario per categoria, classe velocità e combustibile, tengono conto di pendenza e carico.I dati dei consumi di combustibili del Bollettino Petrolifero vengono utilizzati per calibrare la stima effettuata dal modello (i tratti autostradali sono stati stimati solamente con E2road)


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Le stima delle emissioni dagli incendi richiede la valutazione della quantità di biomassa bruciata, il cui valore va moltiplicato per il fattore d’emissione relativo a ciascun inquinante considerato.

La quantità di biomassa bruciata è stimata dalla superficie incendiata moltiplicata per una quantità media a secco di biomassa moltiplicata per l’efficienza dell’incendio.

Nel modello sono utilizzate le informazioni del Corpo Forestale dello Stato ( foglio notizie incendi)

Metodologia sviluppata in ambito dell’Internation Panel on ClimateChange (IPCC)

Modello Fire


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L’emissione è stimata da un fattore di emissione calcolato dal modello espresso in chilogrammi per ciclo «Landing-Takeoff» da parte di un aereo di un certo modello.

Il fattore di emissione dipende dalle operazioni effettuate in volo che nel modello sono raggruppate in: approccio, rullaggio e sosta in arrivo e partenza, decollo e salita. L’emissione dipende inoltre dai tempi medi caratteristici di ogni operazione e di ogni classe di aereo (Aviogetti commerciali, Elicotteri, Aerei militari, Aviogetti a lungo raggio ecc).

Modello Airport


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Il modello fornisce la stima delle emissioni dei composti organici volatili dalla vegetazione effettuata utilizzando fattori di emissione, la superficie in ettari coperta da una certa specie a una determinata fascia altimetrica e dal fattore di biomassa relativo alla specie vegetale (Gr di biomassa / mq).

Il modello è stato sviluppato secondo la metodologia contenuta nell’Air PollutantEmission Inventory Guidebook(2013).

Modello Forest


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Riepilogo Emissioni


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Emissioni Ossidi di azoto


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Ossidi di azoto: key sources

le emissioni 2011 sono dovute:

ai Trasporti che complessivamente contribuiscono per circa il 73% alle emissioni totali, di queste il 37% delle emissioni sono dovute ai Trasporti stradali (13.262,2 Mg) ed il 36% alle Altre Sorgenti mobili (12.786,7 Mg)

agli Impianti di combustione nell’industria dell’energia e della trasformazione delle fonti energetiche che contribuiscono per il 17% (con 6.135,6 Mg)

Strutture con emissioni maggiori di 1000 Mg:

Tirreno Power – Centrale di Vado Ligure (2766,2 Mg)

ENEL – Centrale di La Spezia (2321,4 Mg)


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Mappa Ossidi di azoto


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Emissioni PM10


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PM10: key sources


agli Impianti di combustione non industriali che contribuiscono per il 45% con 2.166,6 Mg

ai Trasporti Stradali che contribuiscono per il 18%, pari a 890,3 Mg

alle altre sorgenti mobili e macchine con l’11% con 520,3 Mg

alle Altre Sorgenti Assorbenti in Natura con il 12% con 575,9 Mg.


Italiana Coke S.p.A. (84,7 Mg)

ENEL - Centrale di La Spezia (70,8 Mg)


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Mappa PM10


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Emissioni PM2,5


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PM2,5: key sources

le emissioni 2011 sono dovute principalmente:

agli Impianti di combustione non industriali che contribuiscono per il per il 50% con 2097,9 Mg


alle altre sorgenti mobili e macchine con il 12% con 519,7 Mg

alle Altre Sorgenti Assorbenti in Natura con il 14% con 575,9 Mg





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Mappa PM2,5


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Emissioni Particelle sospese totali


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Particelle totali: key sources


agli Impianti di combustione non industriali che contribuiscono per il 39% con 2298,9 Mg


alle altre sorgenti mobili e macchine per l’8% con 520,4 Mg

alle Altre Sorgenti Assorbenti in Natura per il 13% con 779,7 Mg

ai Processi senza combustione (16%) con 960,9 Mg





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Emissioni Ossidi di Zolfo


Carlo Trozzi

Ossidi di Zolfo: key sources


agli Impianti di combustione nell’industria dell’energia e della trasformazione delle fonti energetiche, (8.232,0 Mg e 70% circa)

agli Impianti di combustione industriale e processi con combustione per circa l’11% con 1.250,5 Mg

alle Altre sorgenti mobili e macchine per il 10% circa con 1.159,0 Mg.


Tirreno Power – Centrale di Vado Ligure (4.479,0 Mg)

ENEL - Centrale di La Spezia (3.220,3 Mg)

Saint-Gobain Vetri - Stab. Dego (608,0 Mg)


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Mappa Ossidi di Zolfo


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Emissioni Composti Organici Volatili (escluso metano)


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Composti Organici Volatili (escluso metano): key sources


per il 46% all’Uso di solventi (con 15.991,3 Mg)

per il 24% (8.281,3 Mg) al settore dei Trasporti stradali

per il 13% al settore Altre sorgenti/natura, con 4.557,8 Mg


Porto Petroli di Genova S.r.l. (458,8 Mg)

IPLOM S.p.A. (Busalla) (298,6 Mg)

Fincantieri: Cantieri di Riva Trigoso (257,4 Mg)

SARPOM S.p.A (209,6 Mg)


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Mappa Composti Organici Volatili (escluso metano)


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Emissioni Monossido di Carbonio


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Monossido di Carbonio: key sources


per circa il il 65% al settore dei Trasporti, tra questi i Trasporti stradali contribuiscono per il 61% con 35.593,4 Mg

al settore Impianti di combustione non industriali per il 21% alle emissioni totali con 12.151,8 Mg


Tirreno Power – Centrale di Vado Ligure (1.612,0 Mg)

ENEL - Centrale di La Spezia (1.083,5 Mg)


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Mappa Monossido di Carbonio


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Emissioni Ammoniaca


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Ammoniaca: key sources


al settore dell’Agricoltura per il 50% circa (con 594,3 Mg circa)

per il 14% al settore dei Trasporti stradali (165,3 Mg)

per il 18% agli Impianti di combustione non industriali con 213,1 Mg

per il 10% al settore del Trattamento e smaltimento dei rifiuti (119,7 Mg)


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Metalli pesanti: key sources


agli Impianti di combustione nell'industria dell'energia e della trasformazione delle fonti energetiche (As 28%, Cr 38%, Hg 50%, 25% Ni, 64% Se, 15% Zn)

agli Impianti di combustione non industriali (Cd 7%, Cr 28%, Hg 14%, Ni 18%, Zn 23%)

ai Processi senza combustione (As 53%, 89% Cd, Cr 17%, Hg 20%, Pb 74%, Se 28%, Zn 46%)

ai Trasporti Stradali (Cu 77%)

alle Altre sorgenti mobili e macchine (As 12%, Cu 14%, Hg 13%, Ni 14%)

all’Uso dei solventi (Pb 14%)


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IPA, benzene, black carbon: key sources

le emissioni 2011 di IPA sono dovute:

agli Impianti di combustione non industriale (44-55%) a causa della combustione della legna

alla Natura (31-43%) a causa degli incendi boschivi

ai Processi senza combustione (8-16%)

le emissioni 2011 di Benzene sono dovute:

agli Impianti di combustione non industriale (42%) a causa della combustione della legna

ai Trasporti stradali (48%)

le emissioni di Black Carbon sono dovute:

ai Trasporti stradali (54%)

agli Impianti di combustione non industriale (29%)

alle Altre sorgenti mobili e macchine (11%)


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PCB, HCB, diossine: key sources

le emissioni di PCB al 2011 sono dovute:


ai Processi senza combustione (33%)

le emissioni di HCB al 2011 sono dovute:


le emissioni di Diossine al 2011 sono dovute:

ai Processi senza combustione (47%)

agli Impianti di combustione non industriale (37%)


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Emissioni Anidride Carbonica


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Anidride Carbonica: key sources


dagli Impianti di Combustione nell’industria energia e trasformazione fonti energetiche con circa 7,99 Gg (pari al 55%)

ai Trasporti Stradali

agli Impianti di combustione non industriali (15%)

Tra gli impianti vanno segnalati i seguenti con emissioni superiori a 500.000 Mg nell’anno 2011:

Tirreno Power – Centrale Vado Ligure (4.216.057 Mg);

ENEL - Centrale di La Spezia (2.983.863 Mg)


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Protossido di azoto e Metano: key sources

le emissioni di Protossido di azoto al 2011 sono

dovute:

ai Trasporti stradali (41% circa, con 189,7 Mg)

all’Agricoltura (28% con 131,4 Mg)

alle Altre sorgenti mobili e macchine (8% con 35,0 Mg)

agli Impianti di combustione non Industriali (11% con 52,0 Mg)

le emissioni di Metano al 2011 sono dovute:

al Trattamento e Smaltimento Rifiuti (circa 52%)

al settore Altro trasporto interno e immag. di comb. Liquidi (al 31% con 9570,4 Mg)

agli Impianti di combustione non industriali (pari al 9% circa con 2.712,2 Mg).


Carlo Trozzi

Confronto con il precedente inventario

Ogni volta che viene fatto un aggiornamento completo dell’inventario, vengono ricalcolate le emissioni negli anni precedenti all’ultimo anno di inventario per applicare le nuove metodologie di stima o nuove conoscenze in termini di dati e fattori di emissione.

Alcune delle principali differenze rispetto alle precedenti edizioni dell’inventario sono legate :

all’applicazione dei nuovi guidebook che determinano nuove metodologie di stima, fattori di emissione più aggiornati, diversa distribuzione di alcune emissioni nelle classi di attività

all’utilizzo, in generale, di differenti dati statistici e di maggior dettaglio


Carlo Trozzi

Principali miglioramenti introdotti

ricalcolo del modello dei flussi di traffico inserendo in input al modello anche dati relativi a rilievi dei flussi di traffico appositamente effettuati

utilizzo del nuovo modello per le emissioni dai porti basato sulle più recenti metodologie di riferimento europee, basate su informazioni di maggiore dettaglio delle rispetto al passato

nuove metodologie di stima dei consumi di legna per la stima delle emissioni dal riscaldamento civile a legna. Il dato relativo ai consumi di legna e sulle tecnologie utilizzate per la combustione è ancora affetto da un certo grado di certezza

sono state stimate in maniera più approfondita le emissioni di polveri “diffuse” tramite l’invio di apposito questionario ai produttori di calcestruzzo e conglomerati.

si è passati per alcune aziende dal dato stimato tramite fattori di emissione al dato dichiarato tramite questionari

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