Inquinamento da particolato PM10: le sorgenti

Nei primi giorni del mese di dicembre hanno avuto inizio i primi blocchi del traffico - previsti dalla DGR 42-5805 del 20/10/2017, con la quale la Regione Piemonte ha recepito i contenuti dell’Accordo di programma volto a contrastare l’inquinamento atmosferico, sottoscritto in data 09/06/2017 con le Regioni Lombardia, Veneto, Emilia-Romagna e con il Ministero dell’Ambiente -previsti nell’ambito dell’attivazione di misure temporanee omogenee nel bacino padano al verificarsi di condizioni favorevoli all’aumento delle concentrazioni di PM10. I provvedimenti di natura emergenziale associati al livello del semaforo riguardano prevalentemente il comparto del trasporto stradale, ma anche, seppur in misura inferiore, il comparto del riscaldamento domestico.

Il miglioramento della qualità dell’aria in una situazione meteoclimatica quale quella del Bacino Padano necessita di una pianificazione che operi su due livelli: da una parte l’individuazione dei provvedimenti emergenziali focalizzati sui comparti emissivi maggiormente rappresentati nel territorio, dall’altra la definizione di misure a scala più ampia - sia spaziale che temporale - volte al contenimento delle sorgenti emissive con impatto più rilevante sulla qualità dell’aria.

Per individuare le sorgenti emissive con maggiori responsabilità sull’inquinamento atmosferico, nel nuovo Piano Regionale per la Qualità dell’Aria (PRQA) sono stati combinati due approcci complementari:

1. la ricerca delle informazioni sul contributo delle sorgenti alle emissioni (quadro emissivo);
2. la ricerca delle informazioni sul contributo delle sorgenti alle concentrazioni degli inquinanti (source apportionment).

La descrizione analitica del quadro emissivo è in grado di rappresentare i fattori di pressione che incidono sulla qualità dell'aria, ma è solo uno degli elementi per determinare l'effettivo contributo delle sorgenti all'inquinamento atmosferico. I fenomeni di inquinamento infatti sono il risultato di una complessa competizione tra fattori che portano da una parte ad un accumulo degli inquinanti (emissioni, condizioni di stabilità atmosferica, situazione orografica, trasporto eolico) e dall’altra ne determinano la rimozione e la diluizione nell'atmosfera (reazioni chimiche, aggregazione di molecole, adsorbimento/assorbimento su materiale particellare, deposizione al suolo, condizioni di rimescolamento atmosferico, trasporto eolico).

In particolare, gli inquinanti emessi dalle diverse sorgenti (inquinanti primari) – sulla base della loro reattività - subiscono in atmosfera dei processi di trasformazione chimico-fisica che possono portare alla formazione di nuove specie chimiche con caratteristiche di tossicità e di persistenza differenti dagli inquinanti originari (inquinanti secondari).

Per determinare il contributo alle concentrazioni degli inquinanti da parte delle diverse sorgenti si è fatto quindi ricorso alla metodologia del source apportionment, combinando l’approccio modellistico con quello analitico: i risultati relativi al particolato (PM10 e PM2.5) evidenziano, soprattutto nel caso della città di Torino, significative differenze tra i contributi alle emissioni e i contributi alle concentrazioni da parte delle stesse sorgenti. Tale comportamento è imputabile da un lato ai fenomeni di trasporto del particolato emesso nei comuni circostanti, dall’altro all’importanza della componente secondaria del particolato che si forma a scale spaziali più ampie del comune.

Nella figura 1 a sinistra sono rappresentati i contributi percentuali alle concentrazioni medie annuali di PM10 stimate presso la stazione di monitoraggio della qualità dell’aria di Torino-Lingotto (stazione urbana di fondo, rappresentativa per la città di Torino), a destra i contributi percentuali al totale annuale delle emissioni comunali. Lo stesso confronto è stato ripetuto per l’Agglomerato di Torino (città di Torino esclusa) nella figura 2, individuando come rappresentativa la stazione di monitoraggio di Borgaro.

Figura 1: Contributi percentuali alle CONCENTRAZIONI medie annuali (a sinistra) presso una stazione rappresentativa della città di Torino (stazione di Torino-Lingotto) e alle EMISSIONI comunali annuali (a destra) di Torino

Figura 2: Contributi percentuali alle CONCENTRAZIONI medie annuali (a sinistra) presso una stazione rappresentativa dell’Agglomerato (stazione di Borgaro) e alle EMISSIONI comunali annuali (a destra) dell’Agglomerato

Dalla comparazione delle due figure emerge che, se si prendono in considerazione i contributi alle concentrazioni di particolato PM10 (grafici a torta nella parte sinistra), in entrambe le situazioni (città di Torino e Agglomerato di Torino) le sorgenti che impattano in maggior misura sono il riscaldamento (di cui più del 44% è riscaldamento a biomassa) e il traffico. Analizzando però i contributi alle emissioni di particolato primario (grafici a torta nella parte destra), risulta evidente come, nel caso della città di Torino, le concentrazioni legate al riscaldamento stimate presso le stazioni torinesi non trovino riscontro nelle corrispondenti emissioni comunali della città di Torino (pari al 5%, a causa della diffusione del teleriscaldamento). Invece le emissioni da riscaldamento dei comuni dell’Agglomerato rappresentano il 39% del totale emesso, di cui il 38% derivante da impianti a biomassa; al contrario, i valori di concentrazione legati al traffico trovano ugualmente riscontro nei contributi emissivi del comune di Torino e dei comuni dell’Agglomerato.

La spiegazione è che le concentrazioni di PM10 misurate nelle stazioni di Torino derivano dalla combinazione di più fenomeni:

• le reazioni chimiche che avvengono in atmosfera a partire dai precursori del particolato primario (ossidi di azoto, ammoniaca, biossido di zolfo), che producono la componente secondaria del particolato PM10 che si somma alla componente primaria emessa nella città di Torino (contributo endogeno);
• il trasporto da parte della circolazione atmosferica delle componenti primaria e secondaria del particolato PM10 dai comuni limitrofi alla città di Torino (contributo esogeno).

L’analisi del solo contributo alle emissioni (grafici a destra) avrebbe potuto portare a conclusioni fuorvianti, visto che avrebbe preso in considerazione la sola componente primaria del particolato PM10, non considerando i processi chimico-fisici che avvengono in atmosfera, mentre le concentrazioni stimate dalle tecniche modellistiche (modelli CTM, Chemical Transport Model) ricomprendono sia la componente primaria che la componente secondaria, riproducendo quanto viene misurato dalle stazioni di monitoraggio.

Nella Figura 3 è stata infine riprodotta la rappresentazione schematica di quanto sopra descritto, ovvero dei differenti contributi alle concentrazioni rilevate presso una delle stazioni torinesi appartenenti al Sistema Regionale di Rilevamento della Qualità dell’Aria (stazione di Torino-Lingotto): le concentrazioni misurate risultano la sommatoria del contributo endogeno da parte delle sorgenti presenti nel territorio della città di Torino (componente primaria e componente secondaria, derivante dalle reazioni chimiche che avvengono in atmosfera a partire dalle emissioni dei precursori) e del contributo esogeno da parte delle sorgenti esterne alla città di Torino (componente primaria e componente secondaria, derivante non solo dalle reazioni chimiche che avvengono in atmosfera a partire dalle emissioni dei precursori, ma anche dai fenomeni di trasporto e diffusione).

Di conseguenza le misure di riduzione delle emissioni di PM10 non sono ugualmente applicabili nei due contesti territoriali: gli interventi mirati alla riduzione di utilizzo della biomassa legnosa devono prendere in considerazione un territorio più ampio del solo comune di Torino, altrimenti risultano poco efficaci; al contrario gli interventi mirati alla riduzione delle emissioni da traffico devono trovare applicazione sia nella città che nei comuni circostanti.

Le misure di riduzione delle emissioni volte al miglioramento della qualità dell’aria, per risultare efficaci, devono quindi essere ponderate valutando congiuntamente le diverse informazioni ed essere necessariamente concertate tra i soggetti coinvolti alle diverse scale territoriali.

Per approfondimenti:

- Scheda tecnica sugli inquinanti primari e secondari

- Scheda tecnica sul source apportionment

- Scheda tecnica sui modelli CTM di chimica e trasporto degli inquinanti