Correlazione dell'esposizione dei pedoni all'aerosol atmosferico in aree urbane in relazione alle...

Perugia, Italy. April 9-11, 2015

15th CIRIAF National Congress Environmental Footprint and Sustainable Development

Correlazione dell’esposizione dei pedoni all’aerosol atmosferico

in aree urbane in relazione alle pressioni antropiche mediante

Geographic Information System (GIS)

A. Massimo 1, *, V. Rizza 1, G. Buonanno1 A. Casale 1, A. Frattolillo 1, M. Scungio1

1 Università degli studi di Cassino e del Lazio Meridionale, Via Di Biasio 43, 03043 Cassino (FR) –

Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica (DICeM)

* Author to whom correspondence should be addressed. e-mail: [email protected]

Abstract: Gli effetti sulla salute dell’uomo e sull’ambiente causati dalle polveri

atmosferiche rappresentano una problematica al centro di numerosi dibattiti. Negli ultimi

anni la comunità scientifica sta dedicando grande attenzione all’esposizione degli individui

alle polveri aerodisperse in diversi microambienti. Le emissioni di origine antropica

rappresentano il “fattore di pressione” responsabile delle alterazioni della qualità dell’aria,

risultando, quindi, un fattore di rischio per numerose patologie. Le elevate concentrazione di

polveri aerodisperse nei nuclei urbani derivano principalmente dalle capillarità delle sorgenti

emissive (traffico veicolare, riscaldamento domestico…), dalla tipografia delle città e

dall’aspetto geometrico delle strade (effetto “canyon”). Risulta evidente che a differenza di

una superficie piana non edificata, i canyon urbani possono determinare una maggiore

esposizione alle polveri causata della scarsa diluizione, effetto combinato della geometria

urbana e della direzione del vento.

Lo scopo del presente lavoro è quello di correlare i principali fattori di influenza

dell’esposizione dei pedoni alle polveri aerodisperse (considerando diverse metriche, es.

concentrazioni in numero, massa, ed area superficiale) in diversi microambienti urbani

caratterizzati dall’elevata incidenza del traffico veicolare e dei sistemi di riscaldamento

domestico. A tal proposito è stata condotta una campagna sperimentale su differenti strade

urbane nel Comune di Sora (FR), utilizzando strumenti di misura ad elevate frequenze di

campionamento al fine di monitorare la dinamica delle particelle appena emesse (fresh

particles). I dati ottenuti dalle strumentazioni fisse e mobili, aggiornati in continuo e ad alta

risoluzione spaziale e temporale, sono stati opportunamente integrati nel Geographic

Information System (GIS) strumento utile per la pianificazione urbanistica territoriale.

Keywords: Polveri aerodisperse; sorgenti emissive; Geographic Information System;

15th CIRIAF National Congress

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1. Introduzione

La comunità scientifica internazionale sta dedicando una grande attenzione all’esposizione della

popolazione al particolato atmosferico (PM) al fine di determinare correlazioni con eventuali effetti

negativi sulla salute umana. Particolare attenzione è stata rivolta al particolato fine (PM2.5) e ultrafine

(UFPs, polveri con diametro inferiore a 100 nm) in quanto rappresentano le frazioni di PM in grado di

raggiungere le regioni più profonde dell’apparato respiratorio.

Tuttavia ancora non vi è comune accordo su quale caratteristica delle polveri (composizione chimica,

taglia dimensionale, geometria, concentrazione in massa, in numero e in area superficiale) sia la causa

principale degli effetti negativi sulla salute umana, e quali siano i meccanismi biologici coinvolti. La

problematica degli effetti sulla salute ha indotto le autorità regolatrici ad aggiornare i valori limite di

qualità dell’aria ambiente (Council Directive 1999/30/EC; Council Directive 96/62/EC). I valori limite

in aria ambiente sono, ad oggi, definiti in area urbana solo in termini di massa del particolato con

diametro inferiore a 10 μm (PM10), mentre sono forniti unicamente dei valori guida per il PM2.5 (EU

Directive 2008/80/EC; EN 12341, 2001; EN 14907, 2005; EPA 40 CFR, 1997). Inoltre, tali valori limite

rappresentano una misura integrale sulle 24 h e, quindi, per definizione, non in grado di tener conto di

variazioni giornaliere delle concentrazioni di particelle dovute a parametri atmosferici o a instazionarietà

delle emissioni stesse. In particolare, la Direttiva Europea 2008/50/EC sulla qualità dell’aria ambiente

stabilisce solo un valore limite medio giornaliero per il PM10 pari a 50 μg m-3 da non superare più di 35

volte l’anno [1], trascurando la concentrazione in numero delle polveri ultrafini, che può costituire anche

l’80% delle polveri in termini di numero, in ambienti urbani [2].

Diversi studi hanno rilevato che, le misure attraverso le stazioni fisse di monitoraggio danno

valutazioni inadeguate e comunque non correlate all’esposizione dell’intera popolazione. Pertanto sono

necessarie misure dirette dell’esposizione delle persone [3] che vivono/lavorano/attraversano diversi

microambienti urbani [4] e sono, pertanto, esposte ad elevate concentrazioni di polveri. Inoltre, gli

elementi che possono influenzare l’esposizione dipendono da: fattori personali, fattori connessi alla

modalità di trasporto, fattori di traffico e fattori meteorologici. Spesso, nelle aree urbane vi è un effetto

combinato di questi fattori che influisce, quindi maggiormente sull’esposizione.

Mediante piattaforme mobili è possibile acquisire dati sulla qualità dell’aria ad alta risoluzione

spaziale e temporale in un ambiente urbano complesso (Westerdahl et al., 2005), esse rappresentano una

soluzione per valutare la variazione spaziale delle sostanze inquinanti (ad esempio, le concentrazioni

delle polveri ultrafini, nei microambienti urbani, possono variare di diversi ordini di grandezza) e

permettono di acquisire un volume di dati non facilmente conseguibile attraverso misure stazionarie.

Recenti studi scientifici hanno dimostrato che il più consistente contributo alle frazioni PM2.5 e UFPs

del particolato è dovuto ad attività antropiche, quali processi di combustione industriali/residenziali ed

emissioni da traffico veicolare [2, 5] è pertanto fondamentale caratterizzare le sorgenti emissive

valutando, inoltre, l’evoluzione delle distribuzioni di polveri in prossimità di tali emissioni. In tal modo

è possibile stimare il contributo delle singole sorgenti rispetto alle concentrazioni totali di particelle in

un assegnato microambiente e condurre un’analisi di esposizione della popolazione nelle aree

caratterizzate da un’elevata pressione ambientale di natura antropica.

Lo scopo del presente lavoro è quello di correlare i principali fattori di influenza dell’esposizione dei

pedoni alle polveri aerodisperse (concentrazioni in numero, in massa, area superficiale e le relative


3

distribuzioni dimensionali) in diversi microambienti urbani al traffico veicolare e ai sistemi di

riscaldamento domestico attraverso una campagna sperimentale su differenti strade urbane ricadenti nel

Comune di Sora (FR).

2. Metodologia

2.1. Esposizione ai sistemi di riscaldamento domestico

Le città rappresentano un hot-spot dal punto di vista ambientale. In particolare, l’aliquota

preponderante sulle emissioni totali all’interno di un contesto urbano è costituita dal settore dei trasporti,

industriale e domestico. Dal momento che gli apparati urbani giocano un ruolo fondamentale nella

riduzione delle emissioni inquinanti, la Comunità Europea ha adottato il Pacchetto europeo sul clima ed

energia nel 2008 [6], dando la possibilità alle città di aderire al “Patto dei Sindaci” [7]. Il Patto prevede

un impegno dei Sindaci direttamente con la Commissione europea per raggiungere almeno una riduzione

del 20% delle emissioni di CO2 entro il 2020 in linea con gli obiettivi previsti dal Protocollo di Kyoto

[8]. I governi locali, infatti, svolgono un ruolo decisivo nella lotta al cambiamento climatico, soprattutto

se si considera che l’80% dei consumi energetici e le relative emissioni di CO2 sono associati alle attività

urbane.

Tra le città che hanno aderito alla suddetta iniziativa vi è anche il Comune di Sora (FR), oggetto di

studio del presente lavoro, il quale in data 01/10/2011, attraverso la sottoscrizione del “Patto dei

Sindaci”, si è impegnato a raggiungere una riduzione del 22% delle emissioni di CO2 entro il 2020 nel

proprio territorio mediante l’attuazione del “Piano di Azione per l’Energia Sostenibile (PAES)” [9]. Al

fine di rispettare gli obiettivi previsti nel Piano, il Comune di Sora ha avuto la necessità di “fotografare”

il territorio dal punto di vista energetico ottenendo informazioni quantitative in relazione ai consumi ed

alle relative emissioni inquinanti in atmosfera. A tal fine il Comune di Sora, supportato dagli autori del

presente lavoro, ha redatto l’Inventario di Base delle Emissioni (IBE), ossia una raccolta di informazioni

e dati tecnologici, economici, territoriali, volta ad individuare le fonti di inquinamento, la loro

localizzazione con disaggregazione sul territorio, la quantità e la tipologia di inquinanti emessi. Più

precisamente l’Inventario di Base delle Emissioni (IBE) rappresenta lo strumento attraverso il quale è

possibile quantificare, riferendosi a un anno rappresentativo (anno di baseline), le emissioni di gas

climalteranti a seguito del consumo di energia in un dato contesto territoriale.

Al fine di correlare l’esposizione della popolazione nei microambienti urbani alle emissioni da

riscaldamento domestico non ci si può limitare al dato totale (medio spaziale) ottenuto dalla procedura

PAES. Occorre, infatti, localizzare tali le sorgenti emissive nel contesto urbano. A tal fine, nel presente

lavoro, è stata proposta ed applicata una metodologia ad-hoc dedicando particolare attenzione ai sistemi

di riscaldamento tradizionali. I dati di emissione così ottenuti sono stati validati con i risultati riportati

nel PAES.

Sulla base dell’IBE della città di Sora, è stato stimato il consumo finale di energia (elettrica e termica),

relativo al 2010, imputabile agli edifici, industrie e trasporti: esso è risultato pari a 356578 MWh

corrispondente ad un’emissione di CO2 pari a 99866 t. I consumi energetici legati al settore dei trasporti

sono tra i più rilevanti all’interno del bilancio energetico-ambientale comunale, coprendo da soli il 57%


4

del totale; il 29% dei consumi è attribuibile al settore residenziale, mentre il 10% è imputabile agli edifici

e attrezzature di impianti terziari non comunali (Figura 1).

Figura 1. Consumo energetico finale dei diversi settori del Comune di Sora.

Poiché lo scopo del presente lavoro è quello di correlare l’esposizione dei pedoni agli inquinanti

emessi dalla combustione di impianti termici (caldaie da riscaldamento), dall’IBE sono stati analizzati

solo i consumi di gas naturale e le relative emissioni di CO2, imputabili agli edifici residenziali (Tabella

1).

Tabella 1. Consumi di gas naturale del patrimonio edilizio residenziale del Comune di Sora.

Anno

Consumi

riscaldamento,

cottura e ACS

[Sm3/a]

Consumi

ACS

[Sm3/a]

Consumi

uso cottura

[Sm3/a]

Ep.risc

[MWh/a]

Ep.ACS

[MWh/a]

Ep.cucina

[MWh/a]

2007 6.156.164 565.316 321.358 61.356 5.634 3.203

2008 6.236.929 587.484 341.758 62.161 5.855 3.406

2009 6.669.263 626.073 363.107 66.470 6.240 3.619

2010 6.756.841 629.854 363.003 67.343 6.278 3.618

2011 6.548.834 623.924 366.594 65.270 6.218 3.654

Dai valori di gas naturale è stato possibile valutare le emissioni equivalenti di CO2 che si attestano

intorno a 15602 t per l’anno 2010.

Partendo dalla suddetta situazione, si è passati ad analizzare un campione di immobili residenziali,

attraverso la compilazione di un questionario, al fine di reperire informazioni relative alle abitazioni, ai

consumi, alla tipologia di combustibile utilizzato nell’impianto di riscaldamento (Figura 2).

10%

1%

57%

29%1%

2%

Edifici, attrezzature/impiantiterziari (non comunali)

Edifici, attrezzature/impianticomunali

Trasporti privati e commerciali

Edifici residenziali

Illuminazione pubblica comunale

Industrie (escluse ETS)

Parco auto comunale

Trasporti pubblici


5

Figura 2. Tipologia di questionario

Per poter determinare il numero di edifici dotati di un impianto di riscaldamento, nel Comune di Sora,

sono stati esaminati i dati del 13° e 14° censimento Istat, rispettivamente relativi agli anni 2001 e 2011.

In particolare, dai dati del 13° censimento si evince che su un totale di 10.115 abitazioni solo l’86% è

servito da un impianto di riscaldamento e che la dimensione media per abitazione risulta essere pari a

106 m2. I dati del 14° censimento, invece, attestano che al 2011, il patrimonio edilizio di Sora è costituito

da 11.387 abitazioni. Per poter stimare il numero di edifici riscaldati si è supposto che tutti i nuovi edifici

costruiti tra il 2001 e il 2011, pari a 1.272 unità, siano dotati di un sistema di riscaldamento. Per quelli

di precedente realizzazione, che invece ne erano sprovvisti, si è supposto che la situazione sia rimasta

immutata dal 2001 al 2011, ovvero che siano rimasti sforniti di un impianti di riscaldamento. Basandosi

su tali ipotesi, è possibile affermare che il numero di edifici riscaldati del Comune di Sora si attesta

intorno alle 9.971 unità. Inoltre, supponendo invariata tale quantità per l’anno 2013 e assumendo un

livello di confidenza del 95% ed un margine di errore del 10%, la numerosità del campione analizzato è

risultata essere pari a 95. Nella scelta degli elementi costituenti il campione, al fine di evitare un

discostamento dalle condizioni reali, si è tenuto conto di alcuni parametri quali: i) la classe sociale di

appartenenza in base al reddito; ii) la classe energetica degli edifici (in funzione dell’anno di

costruzione); iii) la superficie delle abitazioni; iv) la posizione delle abitazioni (centro città o periferia);

v) il tipo di impianto (autonomo o centralizzato).

Gli autori precisano che, pur essendo previsto dalla metodologia proposta, per il presente studio

preliminare, non è stato possibile associare il questionario alla reale localizzazione dell’immobile.


6

2.1.1. Mappatura impianti di riscaldamento

La mappatura degli impianti di riscaldamento del Comune di Sora è stata effettuata analizzando,

attraverso un questionario, un numero complessivo di 95 abitazioni classificate in base alla tipologia di

combustibile utilizzato nell’impianto di riscaldamento. In particolare, come si evince dalla Figura 3, su

un totale di 95 immobili il 64% generalmente utilizzano caldaie a gas naturale, il 24% caldaie a biomassa

mentre una piccola parte beneficia di caldaie alimentate a GPL o a gasolio o, in alternativa, utilizza un

camino tradizionale come fonte di calore.

Figura 3. Mappatura di un campione di edifici riscaldati del Comune di Sora.

Inoltre, analizzando i fabbricati che usufruiscono del gas naturale, come combustibile per il

riscaldamento domestico, si è proceduto ad una ulteriore suddivisione degli stessi in funzione della

tipologia di integrazione ottenendo le rispettive percentuali di influenza. Seccessivamente, estendendo i

dati relativi al campione di edifici analizzati è stato possibile determinare la distribuzione dei sistemi di

riscaldamento degli edifici appartenenti al patrimonio edilizio sorano.

2.2.2. Analisi delle emissioni

Per quanto riguarda la valutazione delle emissioni climaltreranti derivanti da impianti termici di

riscaldamento, si è fatto riferimento al campione di edifici esaminati, per poi estendere i risultati ottenuti

a tutti gli edifici appartenenti al comune di Sora. Analizzando il campione di edifici è emerso che, la

superficie media degli immobili si attesta intorno ai 106 m2, in accordo con il valore desunto dal 13°

censimento Istat (Tabella 2).


7

Tabella 2. Superficie media abitazione per tipologia di riscaldamento

Superficie media abitazione per tipologia riscaldamento

Abitazioni con riscaldamento a biomassa [m2] 111

Abitazioni con riscaldamento a gasolio [m2] 94

Abitazioni con riscaldamento a gas naturale [m2] 110

Abitazioni con riscaldamento a GPL [m2] 107

Abitazioni con riscaldamento a stufa [m2] 113

Abitazioni con riscaldamento a stufa a pellet [m2] 103

Abitazioni con riscaldamento a camino tradizionale [m2] 106

Inoltre, sul campione di edifici presi in esame, oltre a informazioni di carettere generale relative alla

dimensione dei fabbricati ed alla tipologia di impianto termico, è possibile determinare il consumo medio

annuo di energia per tipologia di riscaldamento (Tabella 3).

Tabella 3. Consumi medi per tipologia di riscaldamento

Consumi medi per tipologia riscaldamento Caldaia a biomasse [t] 5,7

Caldaia a gasolio [L] 793,4

Caldaia a gas naturale [m3] 832,3

Caldaia a GPL [L] 1548,1

Stufa tradizionale [t] 2,5

Stufa a pellet [t] 0,7

Camino tradizionale [t] 5,0

Successivamente, determinati i consumi medi di energia termica, è stato possibile valutare la potenza

prodotta (kWh, noto il potere calorifico di ciascuna tipologia di combustibile) ed, infine, estendere i dati

a tutti gli immobili appartenenti al patrimonio edilizio della città di Sora (Tabella 4).

Tabella 4. Consumi totali per tipologia di riscaldamento del patrimonio edilizio di Sora.

Consumi totali [kWh]

Consumi totali biomasse 1,10E+08

Consumi totali gasolio 4,00E+06

Consumi totali gas naturale 5,76E+07

Consumi totali GPL 3,20E+06

Consumi tot stufa semplice 2,99E+06

Consumi tot stufa pellet 7,01E+05

Consumi tot camino 2,17E+07

Al fine di valutare le distribuzioni di agenti inquinanti in atmosfera, ed in particolare NOx, SO2, CO,

CO2 e PM10, dovute alla combustione in caldaia, si è fatto riferimento ai fattori emissivi disponibili in


8

letteratura [10], in modo da ottenere una modellazione delle pressioni emissive causate dalle sorgenti

antropiche.

2.2. Esposizione alle polveri da traffico veicolare

Nella campagna sperimentale, condotta per valutare l’esposizione dei pedoni al traffico veicolare,

sono state considerate sette strade, situate nel centro storico di Sora, diverse per geometria, densità e

velocità del traffico, al fine di mettere in luce come l’effetto canyon, l’effetto vento e l’effetto traffico

possano influenzare i livelli di esposizione. In particolare sono state considerate le seguenti tipologie di

strade (Figura 4):

Strada A (Via Aldo Moro): strada ad unico senso di marcia che costeggia il fiume Liri sul lato nord

ed edifici non uniformemente distribuiti sul lato sud;

Strada B (Viale Simoncelli): strada a doppio senso di marcia che costeggia il fiume Liri sul lato nord

ed edifici distribuiti uniformemente sul lato sud (altezza degli edifici, H, confrontabile con la

larghezza del piano stradale, W);

Strada C (Via Mazzini): strada ad unico senso di marcia che costeggia il fiume Liri sul lato sud ed

edifici uniformemente distribuiti sul lato nord (altezza degli edifici, H, confrontabile con la larghezza

del piano stradale, W);

Strada D (Via Matteucci): strada ad unico senso di marcia che costeggia il fiume Liri sul lato sud ed

edifici non uniformemente distribuiti sul lato nord;

Strada E (Via Zincone): strada a doppio senso di marcia classificabile come “urban street canyon”

con rapporto di forma H/W=1, ossia fiancheggiata su ambo i lati da edifici di altezza pari alla

larghezza del piano stradale;

Strada F (Via Corridoni): strada a doppio senso di marcia classificabile come “wide canyon” con

rapporto di forma H/W<0.5;

Strada G (Corso Volsci): strada a senso unico di marcia, “urban street canyon” con H/W=1.

Figura 4. Mappa della città di Sora con caratterizzazione delle strade esaminate.


9

Inoltre, i livelli di concentrazione di fondo urbano (“background”) delle particelle sono stati misurati

in un sito distante dalle strade trafficate. Gli strumenti utilizzati per caratterizzare le distribuzioni e le

concentrazioni totali delle particelle in termini di numero, area superficiale e massa sono:

- un miniclassificatore “Discmini” (Matter Aerosol AG, Svizzera) con risoluzione temporale di 1

secondo in grado di misurare la concentrazione in numero, area superficiale e il diametro medio

delle particelle;

- un DustTrak ™ DRX Aerosol Monitor Modello 8534 (TSI Incorporated, St. Paul, MN, USA),

che misura le diverse frazioni in massa di particolato (PM2.5, PM10) con risoluzione temporale di

30 secondi. Questo strumento opera in base alla tecnica di diffusione della luce, in cui la quantità

di luce diffusa è proporzionale alla concentrazione dell’aerosol. I valori ottenuti, cioè i PM

misurati, sono stati corretti rispetto ai valori gravimetrici. Lo strumento è stato calibrato per

l’aerosol specifico studiato all'inizio della campagna sperimentale;

- un sistema di localizzazione satellitare GPS (Global Positioning System) con il quale è stato

possibile ricostruire il percorso stradale effettuato.

Le misure di distribuzioni in numero, area superficiale e massa e le relative concentrazioni totali sono

state eseguite, lungo le strade selezionate, ponendo la strumentazione su un mezzo mobile e

campionando il flusso di aerosol ad un’altezza di 1.0 m. I campionamenti sono stati condotti trasportando

la strumentazione lungo le strade d’interesse, simulando i percorsi dei pedoni nel microambiente urbano.

É stato individuato un unico percorso ripetuto per 4 volte al fine di includere differenti condizioni meteo-

climatiche e di traffico incidenti.

I dati, raccolti, sono stati analizzati effettuando, innanzitutto, il test sulla verifica della distribuzione

normale degli stessi (Test Shapiro-Wilk). Poiché i dati ottenuti non rispettano l’ipotesi di gaussianità, si

è proceduti con un test non parametrico e il relativo post-hoc test (Test Kruskal-Wallis).

Durante il campionamento, sono stati conteggiati, attraverso una telecamera, i veicoli in transito lungo

le strade (purtroppo sono disponibili solo i dati di traffico del primo giro), mentre i parametri meteo-

climatici, riportati in Tabella 5, sono stati monitorati attraverso una stazione microclimatica posizionata

in prossimità del sito di background. Attraverso il suddetto campionamento è stato possibile confrontare,

per le differenti tipologie di strade, le concentrazioni in termini di numero, area superficiale e PM10.

Tabella 5. Parametri meteo – climatici

Giro Direzione del

vento

Velocità del

vento (m s-1) T[°C]

1 N 2,1 3,3

2 NNE 1,6 5,8

3 NNO 1,2 6,9

4 NNE 1,5 7

2.3. Geographic Information System (GIS)


10

Al fine di facilitare la lettura e l’interpretazione dei dati, i risultati ottenuti dalle strumentazioni fisse

e mobili, aggiornati in continuo e ad alta risoluzione spaziale e temporale, sono stati opportunamente

integrati nel Geographic Information System (GIS), strumento informatico indispensabile per il

trattamento del dato territoriale e localizzato.

L’utilizzo di tale tecnologia, non è solamente rappresentato dalla acquisizione e gestione dei dati, ma

attraverso questi è possibile creare nuove informazioni tramite relazioni tra i dati disponibili nel

database. Infatti, essendo il GIS uno strumento dinamico, sarà possibile generare, in futuro, carte

tematiche non limitate soltanto ad un certo momento temporale, ma estese a più momenti man mano che

le informazioni aggiornate confluiscono nel GIS.

3. Risultati e Discussioni

3.1 Emissioni da riscaldamento

Le emissioni inquinanti derivanti dagli impianti di riscaldamento domestico di immobili appartenenti

al comune di Sora, per ciascun sistema di riscaldamento, sono riportati in Tabella 6 in funzione del tipo

di combustibile utilizzato.

Tabella 6. Stima emissioni del Comune di Sora per tipologia di impianto di riscaldamento

Emissioni [t/anno] SO2 CO2 CO NOx PM10

Caldaie a biomassa 5,12 0 433,70 39,42 27,59

Caldaie a gas naturale 0,10 11402,43 5,18 7,89 0,04

Caldaie a gasolio 1,44 1064,78 0,28 0,86 0,071

Caldaie a GPL 0,00 737,88 0,12 0,69 0,002

Stufa tradizionale 0,14 0,00 60,25 1,07 2,68

Stufa tradizionale a pellet 0,03 0,00 1,56 0,15 0,07

Camino tradizionale a pellet 1,01 0,00 436,72 7,79 38,99

Come si evince dalla tabella, il valore di emissione più elevato, per quanto riguarda la CO2, è ralativo

alle caldaie alimentate a gas naturale. Ciò rispecchia quanto riporatto nella Tabella 5, ralativa alla stima

dei consumi di energia termica, stante che i consumi di gas naturale sono risultati tra i più rilevanti

all’interno territorio comunale analizzato. Per quanto riguarda le emissioni di PM10 il valore più elevato

è relativo alle caldaie alimentate a biomassa. Ciò è probabilmente dovuto alle condizioni non ottimali di

combustione tipiche di un combustibile solido (biomassa) comportando maggiori emissioni di particelle

più grossolane rispetto alla combustione del GPL per il quale risulta il valore più basso di emissioni in

termini di PM10. Stesso comportamento si evince analizzando le emissioni di CO della biomassa. Nel

caso della biomassa, la differente tipologia di combustione (controllata per la stufa e non controllata per

il camino) determina le notevoli differeze di emissioni desumibili in tabella.

Inoltre, confrontando i dati ottenuti per le emissioni di CO2, relativi al gas naturale per il 2013, con

gli equivalenti valori riportati nell’Inventario delle Emissioni del comune di Sora, si osserva uno


11

scostamento non particolarmente significativo (11.402 t/anno contro 15.602 t/anno). Tale variazione può

essere giustificata dal fatto che: i) nella scelta del campione, si è assunto un margine di errore del 10%;

ii) i dati rilevati dall’IBE sono riferiti al 2010, a valle della crisi economica mondiale comportando una

progressiva riduzione dei consumi di energia nel settore residenziale; iii) nel 2010 si sono verificate

temperature medie dell’aria superiori rispetto al 2013 influendo negativamente i consumi energetici e,

di conseguenza, le emissioni di gas climalteranti in atmosfera.

La valutazione delle emissioni inquinanti da riscaldamento domestico all’interno di un territorio

comunale rappresenta un dato fondamentale per la pianificazione urbanistica–territoriale. Sotto questo

aspetto, il sito in esame rappresenta, ad oggi, ancora un’eccezione nel panorama italiano dal momento

che, i dati riguardanti i consumi energetici e le relative emissioni in atmosfera, non sono disponibili per

gran parte del territorio nazionale. Ciononostante, anche realtà comunali “all’avanguardia” ovvero che

hanno precedentemente redatto il PAES, non sono in grado di correlare l’emissione di inquinanti dovuti

al riscaldamento domestico alla reale esposizione della popolazione. Infatti, poiché nel PAES, vengono

riportati in maniera integrale, i consumi energetici imputabili a ciascun settore e/o distretto, risulta

difficile effettuare strategie di intervento, in quanto, le informazioni non sono in grado di quantificare

l’esposizione locale dei pedoni all’interno di microambienti urbani. Un maggior dettaglio sulla

localizzazione delle emissioni potrebbe essere ottenuto applicando pedissequamente la metodologia

proposta nel presente articolo che, sulla base di questionari, potrebbe meglio localizzare le emissioni.

3.2 Misura dell’esposizione in area urbana

Per quanto riguarda le emissioni da traffico veicolare, si può notare (Tabella 7) una variazione delle

concentrazioni per le diverse strade e per i diversi giri. Con riferimento al primo giro, per i quali sono

disponibili i dati del traffico, sono state misurate concentrazioni maggiori nella strada B. Ciò può essere

imputabile sia all’elevata frequenza del traffico (percentuale di 2.7% di veicoli pesanti), sia alla

particolare configurazione geometrica della strada. Infatti, a causa della direzione del vento (proveniente

da Nord), le polveri tendono ad “accumularsi” nella strada B per effetto dell’ostacolo costituito dagli alti

(e regolarmente disposti) edifici presenti a sud della stessa. Un elevato traffico è stato misurato anche

sulla strada D, in tal caso le concentrazioni sono inferiori probabilmente a causa della maggiore

diluizione per effetto vento tipica di una strada aperta. Lo street canyon G pur presentando un traffico

sensibilmente inferiore a quello misurato su B e D, mostra concentrazioni elevate per effetto della ridotta

ventilazione tipica degli street canyon.

Un’interessante discussione può essere condotta anche sui dati del terzo giro per il quale sono

disponibili i valori del sito di background. Le concentrazioni medie di polveri risultano inferiori a quelli

del primo giro con valori ancora una volta maggiori per la strada B. Nello specifico le concentrazioni in

numero risultano statisticamente differenti dai valori di background, mentre il PM10 è spazialmente più

uniformemente distribuito.

Tabella 7. Concentrazione medie numero (N), area superficiale depositata alveolare (Sal) e PM10.

GIRO 1 GIRO 2 GIRO 3 GIRO 4


12

stra

da

N

(pa

rt.

cm-3

)

Sal

(μm

2 c

m-3

)

PM

10

(μg

m-3

)

Tra

ffic

o

vei

cola

re

(vei

coli

/min

)

N

(p

art

. cm

-3)

Sal

(μm

2 c

m-3

)

PM

10

(μg

m-3

)

N

(p

art

. cm

-3)

Sal

(μm

2 c

m-3

)

PM

10

(μg

m-3

)

N

(pa

rt.

cm-3

)

Sal

(μm

2 c

m-3

)

PM

10

(μg

m-3

)

A 5,82E+04 1,98E+02 23 3 6,74E+04 1,79E+02 N.D 2,72E+04 6,90E+01 7,9 1,33E+04 4,02E+01 7,1

B 2,09E+05 4,20E+02 33 18 3,95E+04 1,26E+02 26,2 3,22E+04 7,67E+01 8,0 2,76E+04 8,21E+01 7,9

C 7,29E+04 2,20E+02 27 9 1,72E+04 5,83E+01 13,9 1,36E+04 3,41E+01 5,8 1,41E+04 4,33E+01 7,9

D 4,19E+04 1,61E+02 22 12 1,51E+05 4,78E+02 13,4 2,01E+04 6,75E+01 6,7 1,85E+04 5,03E+01 25,5

E 4,30E+04 1,93E+02 31,2 2 4,54E+04 1,65E+02 18,9 2,26E+04 7,02E+01 9,05 1,04E+04 3,40E+01 7,6

F 5,10E+04 2,00E+02 28 5 2,37E+04 7,45E+01 19,0 2,77E+04 6,51E+01 7,07 1,24E+04 4,07E+01 8,2

G 6,32E+04 1,84E+02 26,7 6 4,02E+04 1,15E+02 14,3 2,25E+04 6,76E+01 15,6 1,24E+04 4,57E+01 9,4

Background 1,08E+04 6,8

In merito alle variazioni delle concentrazioni nel tempo (intra-giro), concentrazioni medie più elevate

sono state misurate durante il primo e secondo giro, per poi diminuire (Tabella 8). Questo potrebbe

essere in parte imputabile ad una probabile minore frequenza del traffico rispetto al rush hour della

prima mattinata, ma anche alle differenti condizioni micro-climatiche del sito tali da indurre una

maggiore stabilità atmosferica proprio nelle prime ore della mattinata (vedi Tabella 5) che comporta una

ridotta diluizione degli inquinanti.

Tabella 8. Concentrazione medie di medie numero (N), area superficiale depositata alveolare (Sal) e

PM10 per i diversi giri.

Al fine di facilitare la lettura e l’interpretazione dei dati, e a conferma di quanto suddetto, i risultati

ottenuti in termini di concentrazione in numero, massa e area superficiale sono stati opportunamente

integrati nel Geographic Information System (GIS). Tali mappe di concentrazione rendono

immediatamente visibili i gradienti di esposizione alle polveri nelle diverse strade in particolare in

termini di concentrazione in numero di particelle.

Riassumendo, lo studio mostra una nuova metodologia per la valutazione dell’esposizione alle diverse

metriche delle polveri nelle aree urbane. Nello specifico sono mostrati risultati preliminari relativi al sito

di Sora (FR). Futuri sviluppi saranno incentrati su una raccolta dati più puntuale delle emissioni da

riscaldamento in modo da poter condurre un source apportionment dell’esposizione dei pedoni

distinguendo il contributo del traffico da quello del residenziale.

Numero

giri

Numero particelle

(pt/cm-3) S (μm2 cm-3) PM10 (μg m-3)

1 7,71E+04 225 27

2 5,49E+04 171 18

3 2,37E+04 64 9

4 1,55E+04 48 11


13

Figura 5. Confronto tra il primo e il terzo giro in termini di concentrazione in numero e massa.

Bibliografia

1. Directive 2008/50/EC of The European Parliament and of The Council of 21 May 2008 on

ambient air quality and cleaner air for Europe. L 152/1, Official Journal of the European Union.

2. Morawska, L., Keogh, D.U., Thomas, S.B., Mengersen, K.L., Modality in ambient particle size

distributions and its potential as a basis for developing air quality regulation. Atmospheric

Environment 2008, 42 (7), 1617–1628.

3. Gulliver, J., Briggs, D.J., Personal exposure to particulate air pollution in transport

microenvironments. Atmospheric Environment 2004, 38, 1–8.

4. Kaur, S., Nieuwenhuijsen, M.J., Colvile, R., Fine particulate matter and carbon monoxide

exposure concentrations in urban street transport microenvironments. Atmospheric Environment

2007, 41, 4781–810.

5. Cass, G.R., Hughes, L.A., Bhave, P., Kleeman, M.J., Allen, J.O., Salmon, L.G., 2000. The

chemical composition of atmospheric ultrafine particles. Philos. Trans. R. Soc. Lond. A 358,

2581–2592.6.

6. Direttiva 2009/28/CE, Promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, recante modifica e

successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE.

7. Bertoldi et alii, Linee guida come sviluppare un piano di azione per l’energia sostenibile – Paes,

JRC, Lussemburgo, 2010.

8. Kyoto Protocol, Convention on Climate Change, United Nations 1998.

9. Sora Action Plan for Energy (www.covenantofmayors.eu).

10. www.inemar.eu

http://www.covenantofmayors.eu/

http://www.inemar.eu/

Correlazione dell'esposizione dei pedoni all'aerosol atmosferico in aree urbane in relazione alle...

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