4.4 Micrometeorologia
4.4.2 Contributi locali
I parametri micrometeorologici delle stazioni sono stati richiesti al Centro Meteorologico - Ufficio Validazione Dati e Climatologia di Teolo. I parametri considerati sono stati:
Velocita del vento (m/s);
Direzione media vettoriale del vento (gradi);
Precipitazione (mm);
Radiazione solare globale (MJ/m2);
Temperatura (°C);
Umidità relativa media (%);
Pressione atmosferica media (mbar);
I valori medi dell’intero periodo sono riportati nella tabella 17.
Tabella 17 – Dati meteo (Fonte ARPAV - Teolo).
Velocita del vento (m/s) Precipitazione (mm) Radiazione solare globale (MJ/m2) Temperatura (°C) Umidità relativa (%) Pressione atmosferica (mbar) Belluno 0,75 (a 10 m) 3,6 12,75 11 (a 2 m) 80 (a 2 m) 969,05 Conegliano (a 10 m) 1,53 3 13,83 15 (a 2 m) 63 (a 2 m) -- Vicenza (a 2 m) 0,76 2,2 18,60 14 (a 2 m) 79 (a 2 m) -- Padova 0,11 (a 5 m) 3,5 13,31 15 (a 2 m) 72 (a 2 m) -- Mestre 0,74 (a 5 m) -- -- 13 (a 2 m) 79 (a 2 m) -- Rovigo 1,36 1,2 -- 14 (a 2 m) 77 (a 2 m) --
Dalla tabella 17 si nota che la velocità media del vento è abbastanza scarsa in tutte le stazioni; la direzione del vento è riportata nelle rose dei venti (figure 38, 39, 40, 41, 42, 43) realizzate per ogni stazione. Conegliano, Padova, Mestre e Rovigo hanno venti prevalentemente da Nord-Est, Belluno da Sud con un contributo da Nord-Est, Vicenza prevalentemente dal settore Est Nord-Est. I valori di temperatura media sono compresi tra 11°C (Belluno) e 15°C (Conegliano); l’umidità relativa oscilla tra 63% (Conegliano) e 80% (Belluno); le precipitazioni registrano il valore minimo a Rovigo con 1,2 mm, mentre il valore massimo si ha a Belluno con 3,6 mm.
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Figura 38 – Rosa dei venti per Belluno.
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Figura 40 – Rosa dei venti per Vicenza.
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Figura 42 – Rosa del vento per Mestre.
Figura 43 – Rosa del vento per Rovigo.
I valori meteorologici sono stati inoltre analizzati per le singole decine e sono stati riportati nelle tabelle 18, 19, 20, 21, 22, 23; nell’Appendice 2 si riportano le rose per ogni stazione suddivise per decina.
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Tabella 18 – Dati meteo stagionali per la stazione di Belluno (Fonte ARPAV - Teolo).
Precipitazione (mm) Pressione atmosferica media (mbar) Radiazione solare globale (MJ/m2) Temperatura media (°C) aria a 2 m Umidità relativa a 2 m media (%) Velocità vento a 10 m media vettoriale (m/s) Aprile 6,8 957,27 11,7 9 84 0,91 Giugno 1,7 972,86 23,6 22 69 0,97 Agosto 3 972,43 20,3 23 69 0,91 Ottobre 6,4 970,72 8,9 12 86 0,67 Dicembre 3,1 971,85 3,6 -2 88 0,35 Febbraio 0,6 969,23 8,4 1 81 0,67
A Belluno il vento proviene sempre da Sud, ma a questo si aggiungono venti da Nord-Est in aprile, giugno, agosto e ottobre (Appendice 2 fig. 44). La piovosità è scarsissima in febbraio mentre risulta essere più abbondante principalmente in aprile e ottobre. Le temperature risultano essere molto fredde tra dicembre e febbraio e più miti negli altri mesi considerati. L’umidità relativa raggiunge il valore maggiore in dicembre sebbene anche in ottobre, febbraio ed aprile il valore di umidità superi l’80% ; l’intensità del vento è sempre inferiore a 1 m s-1.
Tabella 19 – Dati meteo stagionali per la stazione di Conegliano (Fonte ARPAV - Teolo).
Precipitazione (mm) Radiazione solare globale (MJ/m2) Temperatura aria media (°C) a 2 m Umidità relativa media (%) a 2 m Velocità vento media vettoriale (m/s) a 10 m Aprile 5,8 13,87 12 69 1,67 Giugno 1,1 27,36 26 54 1,78 Agosto 0,9 21,11 28 51 1,48 Ottobre 6,7 8,24 15 80 1,20 Dicembre 3,4 3,53 5 66 1,15 Febbraio 0,1 8,88 5 56 1,90
A Conegliano, la direzione del vento risulta essere Nord Nord-Ovest in aprile, ottobre e dicembre; Nord-Est in febbraio; più variabile in giugno ed agosto (Appendice 2 fig. 45). Le precipitazioni registrate sono scarsissime in febbraio, molto scarse in giugno ed agosto, abbondanti in ottobre ed aprile. Le temperature variano tra 5°C del periodo invernale e i 28°C registrati in agosto. I valori di umidità relativa sono compresi tra 51% e 80%; la velocità del vento arriva ad un massimo di 1,90 m s-1 in febbraio, ma risulta essere sempre maggiore di 1 m s-1 anche negli altri mesi.
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Tabella 20 - Dati meteo stagionali per la stazione di Vicenza (Fonte ARPAV - Teolo).
Precipitazione somma (mm) Radiazione solare globale (MJ/m2) Temperatura aria media (°C) a 2 m Umidità relativa media (%) a 2 m Velocità vento media vettoriale (m/s) a 2 m Aprile 3,7 13,4 12 82 1,02 Giugno 0,0 25,6 25 63 1,04 Agosto 1,0 21,1 27 62 0,77 Ottobre 2,4 7,8 14 90 0,43 Dicembre 5,0 3,5 2 92 0,48 Febbraio 0,9 8,5 3 82 0,80
A Vicenza il vento proviene da Est Sud-Est in aprile, giungo, agosto, ottobre e febbraio. Solo dicembre presenta venti provenienti da Ovest Sud-Ovest (Appendice 2 fig. 46) ed hanno una velocità media complessiva superiore a 1 m s-1 in aprile e giugno. La temperatura è compresa tra 3°C e 27°C con valori di umidità che hanno una oscillazione compresa tra 62% e 92%. La piovosità è nulla in giugno e scarsissima in febbraio, scarsa in agosto e più abbondante in ottobre, dicembre ed aprile.
Tabella 21 - Dati meteo stagionali per la stazione di Padova (Fonte ARPAV - Teolo).
Precipitazione (mm) Radiazione solare globale (MJ/m2) Temperatura aria media (°C) a 2 m Umidità relativa media (%) a 2 m Velocità vento media vettoriale (m/s) a 5 m Aprile 5,2 9,9 12 76 0,14 Giugno 0,0 17,7 26 56 0,13 Agosto 0,1 13,3 28 56 0,07 Ottobre 2,5 3,0 14 86 0,03 Dicembre 3,6 1,7 2 88 0,03 Febbraio 0,7 4,3 4 70 0,26
Padova è caratterizzata sempre da venti deboli provenienti da Nord-Est con un notevole contributo anche da Sud-Ovest in dicembre (Appendice 2 fig. 47) di intensità inferiore a 1 m s-1. La piovosità è assente in giugno, scarsa a febbraio ed agosto e più abbondante invece in aprile, ottobre e dicembre. La temperatura varia tra i 2°C e i 28°C con umidità relativa compresa tra il 56% e l’88%.
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Tabella 22 - Dati meteo stagionali per la stazione di Mestre (Fonte ARPAV - Teolo).
Temperatura media (°C) aria a 2 m Umidità relativa media (%) a 2 m Velocità vento media vettoriale (m/s) a 5 m Aprile 11 83 1,02 Giugno 24 68 0,79 Agosto 26 67 0,75 Ottobre 13 90 0,30 Dicembre 2 92 0,53 Febbraio 3 72 1,08
La direzione prevalente del vento nella stazione di Mestre è Nord-Est in aprile, ottobre e febbraio; a questo, in giugno e agosto, si aggiungono venti provenienti anche da Sud-Est. Solo in dicembre si osservano venti provenienti dalla Pianura Padana (Nord-Ovest) (Appendice 2 fig. 48). La maggior intensità del vento, con valori medi maggiori di 1 m s-1, si registra solo in aprile e febbraio. La temperatura varia tra 2°C e 26°C con un’umidità che è compresa tra 67% e 92%.
Tabella 23 - Dati meteo stagionali per la stazione di Rovigo (Fonte ARPAV - Teolo).
Precipitazione (mm)
Temperatura media (°C) aria a 2 m Umidità relativa media (%) a 2 m Velocità vento (m/s) Aprile 3,1 12 76 1,50 Giugno 0,0 26 58 1,56 Agosto 0,0 27 58 1,37 Ottobre 3,1 14 90 1,02 Dicembre 0,9 1 95 -- Febbraio 0,1 3 82 --
La piovosità a Rovigo è nulla in giugno ed agosto, bassissima in dicembre e febbraio, più abbondante in ottobre e aprile. La temperatura varia tra 1°C e 27°C con umidità relativa compresa tra 58% e 95% (valore più elevato tra tutte le stazioni). Il vento proviene sempre da Nord-Est. Solo in agosto e in ottobre si aggiungono venti di provenienza rispettivamente da Sud-Est e Sud-Ovest sempre con velocità maggiori di 1 m s-1. La mancanza dei dati di dicembre e febbraio, non ha permesso la realizzazione della rosa del vento per tali mesi (Appendice 2 fig. 49).
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Situazioni in cui i venti risultano essere deboli e di direzione variabile, favoriscono l’aumento delle concentrazioni di PM2,5 e di particolato inorganico secondario. Viceversa, venti forti e prevalentemente unidirezionali possono portare ad una diluizione e ad un conseguente allontanamento delle specie inquinanti dai siti di indagine.
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5 CONCLUSIONI
Lo scopo di questa tesi è di fornire informazioni sulla composizione chimica e sull’andamento sia del PM2,5 che sulla componente ionica secondaria a livello regionale. Nelle sei stazioni considerate, il valore limite di PM2,5 fissato dalla normativa europea viene spesso superato, specialmente nel periodo autunnale ed invernale. Le correlazioni di Pearson per il PM2,5 indicano che esistono processi simili che contribuiscono alla formazione, trasporto e rimozione del materiale particolato in generale in tutte le stazioni sebbene una maggiore diversità si possa osservare per Belluno, città rappresentativa dell’ambiente alpino e quindi soggetta a fenomeni diversi da quelli normalmente presenti nella zona di pianura-collina. Ciò si può osservare anche dai coefficienti di correlazione di Pearson che sono ≥0,85 tra Conegliano, Padova, Rovigo, Vicenza e Mestre. Tali variazioni possono essere dovute anche alle diverse caratteristiche micrometeorologiche. Il SIA, calcolato come percentuale sul PM2,5 nelle sei stazioni, è risultato essere in media 24,40% a Belluno; 26,39% a Conegliano; 34,49% a Vicenza; 31,3% a Padova; 32,18 a Mestre e 37,52% a Rovigo. Dall’analisi delle regressioni tra SIA e PM2,5 nelle sei stazioni, si vede che esiste una forte relazione tra questi parametri, pertanto la massa del PM2,5 risulta essere fortemente dipendente dalle variazioni di massa del SIA. In tutte le stazioni, le specie ioniche più abbondanti sono nitrato, solfato e ammonio. Analizzando il loro comportamento stagionale, si osserva che tali concentrazioni aumentano fortemente verso la metà di ottobre, in concomitanza con l’accensione dei riscaldamenti.
Solfato e nitrato risultano essere quasi totalmente neutralizzati dall’ammonio. Il grado di neutralizzazione viene espresso attraverso il rapporto:
3 2 4 4 NO SO NH NR .Per tutte le stazioni, questo rapporto è inferiore a 1, indice che l’ammonio non è in grado di neutralizzare completamente solfato e nitrato. La parte di questi non neutralizzata è in media: 18 ± 15% a Belluno, 17 ± 1% a Conegliano, 4 ± 6% a Vicenza, 10 ± 7% a Padova, 8 ± 3% a Mestre e 6 ± 6% a Rovigo. Il deficit di ammonio rispetto a nitrato e solfato viene quindi compensato da altri
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cationi che comprendono ed esempio specie organiche e specie di origine crostale (come Ca, Fe, Mn ad esempio).
Nitrato e solfato hanno origine a partire dall’ossidazione di gas precursori, in particolare SO2 e NO2. Il loro grado di ossidazione viene espresso tramite due rapporti:
3 2
3 nNO nNO nNO NOR
2
2 4 2 4 nSO nSO nSO SOR I valori di SOR riscontrati sono sempre >0,10, ad indicare un’origine secondaria di SO42-; esso deriva cioè dai processi fotochimici che coinvolgono SO2. I valori di NOR sono sempre inferiori a quelli di SOR e, effettuando le correlazioni tra questi e PM2,5, SO2, SO42-, NO2, NO3- e NH4+, si osserva che l’aumento del PM2,5 è particolarmente legato alle concentrazioni di nitrato di ammonio e la componente secondaria a livello locale è legata soprattutto alla presenza dell’NO2. Le variazioni di temperatura sono molto più legate a PM2,5, NOR, NO2, NO3- e NH4+ piuttosto che a SOR, SO2, SO42-; quest’ultimo caso può indicare un’origine non locale del solfato di ammonio che viene poi trasportato nelle aree di indagine. Le particelle possono quindi sia formarsi localmente sia possono essere trasportate dal percorso delle masse d’aria. Situazioni in cui i venti risultano essere deboli e senza una provenienza ben definita, favoriscono l’aumento delle specie inquinanti. L’analisi delle back trajectories ha evidenziato una forte presenza di masse d’aria provenienti soprattutto dalla Pianura Padana. Pertanto, è importante studiare e determinare i livelli di inquinamento sì a livello locale (puntuale) ma è maggiormente importante valutare i fenomeni di inquinamento a più vasta scala, soprattutto nella Pianura Padana. I parametri meteorologici e la circolazione atmosferica sono in grado di influenzare notevolmente la qualità dell’aria quindi ragionare su una scala spaziale più vasta può aiutare a capire meglio come gli inquinanti si comportano in base alle diverse tipologie ambientali e ai parametri meteorologici che li caratterizzano.
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