CAPITOLO 5 Progettazione e realizzazione della campagna di monitoraggio

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CAPITOLO 5

Progettazione e realizzazione della campagna di monitoraggio

5.1 Metodologia di campionamento

La metodologia utilizzata cambia in funzione del tipo/classe di sostanza/sostanze che devono essere analizzate e della pressione del gas da prelevare per le analisi. Se il sistema è a pressione atmosferica, come in questo caso, occorre fare uso di pompe opportunamente equipaggiate di supporti, filtri, necessari per raccogliere le differenti sostanze da analizzare. In questi casi occorre determinare con esattezza il volume di aria che passa attraverso i supporti adsorbenti in modo da riferire poi le quantità trovate al volume di aria campionato.

I campionatori sono sistemati in modo che il flusso in ingresso non venga disturbato da ostacoli, con le teste di campionamento sistemate ad un’altezza compresa tra 1,5 e 2m dal suolo.

Il metodo di riferimento per il campionamento e la misura delle PM10 indicato nel D.M 60/02, allegato XI, e contenuto nella norma EN 12341 è di tipo gravimetrico.

La strumentazione utilizzata per il campionamento delle PM10 consiste in un sistema manuale a basso volume costituito da due unità principali: una pompa di campionamento a flusso costante ed un preselettore che permette di separare le particelle con diametro aerodinamico di dimensione maggiore di 10 µm da quelle aventi diametro più piccolo.

Il sistema di campionamento preleva aria attraverso un'appropriata testa di campionamento ed un successivo separatore ad impatto inerziale di tipo EN12341 a 8 augelli con un flusso di aria pari a 2,3 m3/h. La concentrazione media di massa della frazione PM10 così ottenuta, viene trasportata su un mezzo filtrante a temperatura ambiente (al massimo 5°C in più rispetto alla T ambiente). La determinazione della quantità di PM10 viene eseguita calcolando la differenza fra il peso del filtro prima e dopo il campionamento.

Il campionamento delle PM2,5 è eseguito tramite un sistema manuale a basso volume dotato di un separatore ad impatto inerziale di tipo U.S. EPA (Federal Register 40 CFR Part 50) funzionante a una portata di flusso di aria di aspirazione pari a 1 m3/h.

I filtri utilizzati sono in fibra di quarzo con diametro di 47 mm e, come previsto dalla norma EN12341, possiedono una capacità di ritenzione > 99,5%. Prima dell’utilizzo i filtri vengono liberati da ogni fibra non fissata preriscaldandoli a 600°C per 3 ore; il successivo condizionamento avviene in aree protette da polveri dove i filtri stazionano per 48 ore ad una temperatura di 20 +/- 1°C e ad un’umidità relativa del 50% +/-3%.

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Fig. 5.1 – Testa per il prelievo di PM10 EN12341 e testa per PM2,5 U.S. EPA.

5.2 Progettazione e realizzazione

La campagna di monitoraggio realizzata a Rosignano Marittimo ha lo scopo di permettere una valutazione della variabilità spaziale del particolato.

La scelta dei siti per l’installazione dei campionatori mobili è stata fatta considerando:

- dati di Qualità dell’Aria - dati meteorologici - sorgenti emissive.

L’elaborazione dei dati di Qualità dell’Aria ha riguardato tre tipi di inquinanti: il particolato, gli ossidi di azoto e gli ossidi di zolfo.

Le concentrazioni di PM10 misurate in Via Veneto restano al di sotto del limite di legge, tranne per alcuni episodi di superamento della media giornaliera nel 2008, le concentrazioni sono più elevate durante le prime ore del giorno e durante le ore serali e registrano dei picchi con venti provenienti da NE e SO.

Il PM2,5 viene rilevato presso la stazione in Via Poggio S.Rocco, i livelli di concentrazione sono al di sotto del limite di riferimento, le concentrazioni più elevate sono state rilevate con venti provenienti da NE e O in prevalenza.

Gli ossidi di zolfo sono misurati in due stazioni di monitoraggio, Via Rossa e Via Veneto, entrambe classificate come PERIFERICA/INDUSTRIALE, proprio perché ubicate una in una zona di nuovo sviluppo industriale-artigianale e l’altra a ridosso della recinzione dello stabilimento della Solvay Chimica Italia. Le concentrazioni rilevate si mantengono tutte al di sotto del limite di legge, ma

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ha un leggero aumento delle concentrazioni. Si è registrato anche un diverso andamento delle concentrazioni in funzione delle ore del giorno: in Via Rossa si nota un aumento durante le prime ore del giorno e durante le ore serali, mentre in via Veneto ciò non si riesce a rilevare, si nota solo un aumento nelle ore serali.

Un’ulteriore differenza tra le due stazioni è la relazione tra le concentrazioni e la direzione del vento. In Via Veneto sono state registrate concentrazioni maggiori in concomitanza con venti provenienti dal I e III quadrante, mentre in Via Rossa si assiste alla distribuzione delle concentrazioni maggiori lungo due assi NO-SE e NE-SO.

Gli ossidi di azoto sono rilevati in tutte le stazioni di monitoraggio e quindi si può avere un quadro completo della distribuzione di tale inquinante nel territorio. Le concentrazioni rilevate non sono mai superiori al limite di legge e hanno un andamento generalmente in diminuzione, fatta eccezione per Via Veneto che registra un aumento delle concentrazioni medie.

Considerando le concentrazioni medie di ossidi di azoto in relazione alla direzione dei venti è stato rilevato che in tutte le stazioni le concentrazioni maggiori si hanno con venti provenienti da NO e si ha un contributo anche con venti provenienti dal I e II quadrante.

L’analisi dei dati meteorologici ha trattato temperature, umidità relativa, pressione atmosferica e soprattutto direzione e velocità dei venti.

Le temperature medie sono tipiche di un clima mediterraneo, le precipitazioni ricadono nella medie stagionali, i mesi più piovosi sono quelli autunnali fino a gennaio, le piogge diventano scarse in primavera fino a quasi assenti durante l’estate.

I venti predominanti provengono da NE e O principalmente, con qualche evento sporadico di venti che soffiano da SE e da SO e da N, NO e S. Anche se tali venti si verificano sporadicamente, presentano velocità medie maggiori dei prevalenti, ad esempio i venti provenienti da SE soffiano con velocità medie di circa 3 m/s, mentre da SO spirano a 3,5 m/s circa, invece i venti predominanti si mantengono su velocità medie di circa 2 m/s.

Nell’inventario delle emissioni in atmosfera presenti sul territorio in esame sono state prese in considerazione sorgenti emissive puntuali e lineari.

La distribuzione delle sorgenti puntuali nel territorio comunale si concentra soprattutto nella frazione di Rosignano Solvay e sono localizzate nel quartiere Le Morelline e presso lo stabilimento Solvay Chimica Italia, oltre agli impianti termici di riscaldamento civile e tutte quelle emissioni considerate a inquinamento poco significativo, come piccoli panifici o lavanderie, localizzati nel centro urbano.

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Le sorgenti lineari sono tutte le strade che attraversano il territorio comunale, a parte le vie che costituiscono la trama del tessuto urbano, si hanno quattro strade di grande comunicazione, la S.S.1 Aurelia, la S.G.C. “Variante Aurelia” (che collega Livorno a Grosseto), la S.S. 206 (che collega Pisa a Cecina) e l’autostrada A/12.

Fig. 5.2 – Strade principali, i punti colorati rappresentano le stazioni di monitoraggio.

Il quadro completo della situazione presente a Rosignano Marittimo ha fornito le seguenti motivazioni per l’ubicazione dei campionatori mobili presso le stazioni di monitoraggio della rete provinciale:

- la stazione di Via Costituzione si trova in pieno centro urbano, quando è esposta a venti provenienti da SE rileva picchi di concentrazione di ossidi di azoto quindi potrebbe fornire informazioni sulla quantità e qualità di particolato presente nel centro abitato e che può avere origine dal traffico;

- la stazione di Via Veneto è già addetta al rilevamento del PM10 e l’installazione di un campionatore mobile potrebbe fornire un confronto di dati e in base alle analisi di speciazione chimica riuscire a determinarne l’origine;

- la stazione di Via Rossa oltre ad essere ubicata in una zona industriale, è vicina alla S.G.C. “Variante Aurelia”, e potrebbe dare informazioni non solo sul particolato di origine industriale, ma anche da traffico, avendo notato concentrazioni maggiori di ossidi di azoto e ossidi di zolfo in concomitanza di venti da NO-SE e NE-SO.

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Fig. 5.3 – Posizione delle postazioni di campionamento.

La campagna di monitoraggio è stata realizzata nel periodo estivo, dal 29 luglio 2009 al 5 agosto per il campionamento del PM10 e prolungata fino al 7 agosto per il PM2,5.

Le postazioni sono state organizzate come nello schema seguente:

Tabella 5.1 – Strumentazione presente nelle diverse postazioni.

I filtri di ogni strumento hanno campionato per 24 ore e sono stati cambiati alle ore 12.00 di ogni giorno, inoltre sono stati registrati tutti i parametri che hanno caratterizzato ciascun giorno di campionamento (volume iniziale e finale, campionato e normalizzato, ora di inizio e fine e temperatura esterna).

ID POSTAZIONE INQUINANTE STRUMENTAZIONE TIPOLOGIA FILTRI Q.TA'

RS1 VIA COSTITUZIONE

PM10 POMPA ANALITICA QUARZO 7

PM2.5 POMPA ZAMBELLI QUARZO 9

PM10 POMPA ANALITICA POLICARBONATO 7

RS2

VIA

VENETO

PM10 POMPA TECORA

ALTO VOLUME QUARZO 7

PM0.1-10 GRIMM TEFLON 1

RS3 VIA

ROSSA

PM10 POMPA ANALITICA QUARZO 7

PM2.5 POMPA TECORA QUARZO 9

PM10 POMPA ANALITICA NITR. DI CELL. 7

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ID POSTAZIONE INQUINANTE TIPO CAMPIONAMENTO PERIODO RS1 VIA COSTITUZIONE PM10 FILTRO GIORNALIERO 29/7/2009-05/8/2009 PM2.5 FILTRO GIORNALIERO 29/7/2009-07/8/2009 PM10 FILTRO GIORNALIERO 29/7/2009-05/8/2009 RS2 VIA VENETO PM10 FILTRO GIORNALIERO 29/7/2009-05/8/2009 PM0.1-10 DATI ORARI FILTRO SETTIMANALE 29/7/2009-05/8/2009 RS3 VIA ROSSA PM10 FILTRO GIORNALIERO 29/7/2009-05/8/2009 PM2.5 FILTRO GIORNALIERO 29/7/2009-07/8/2009 PM10 FILTRO GIORNALIERO 29/7/2009-05/8/2009 PM0.1-10 DATI ORARI 05/8/2009-07/8/2009

Tabella 5.2 – Periodi di campionamento di ogni postazione per tipo di inquinante.

5.2.1 Postazione di Via Costituzione (RS1)

La postazione di via Costituzione situata in pieno centro urbano e classificata come URBANA/FONDO è stata equipaggiata con due rilevatori per PM10 e uno per PM2,5. I filtri utilizzati sono in fibra di quarzo, con diametro di 47 mm adatti per le analisi chimiche, mentre per le analisi al SEM sono stati utilizzati filtri in policarbonato dello stesso diametro.

Fig. 5.4 – Postazione di via Costituzione e particolare degli strumenti di campionamento.

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TESTE UNI EN 12341

COD.FILTRO VIN VFIN VCAMP START STOP

RS1-1 1268.881 1318.928 49.8773 29-lug 12.37 30-lug 12.37 RS1-2 1318.928 1369.539 50.4245 30-lug 12.31 31-lug 12.44 RS1-3 1369.539 1419.078 49.3744 31-lug 12.50 01-ago 12.35 RS1-4 1419.078 1468.62 49.37 01-ago 12.43 02-ago 12.31 RS1-5 1468.62 1512.34 49.5615 02-ago 12.30 03-ago 12.00 RS1-6 1512.34 1570.156 50.1167 03-ago 12.00 04-ago 12.30 RS1-7 1570.156 1619.335 49.0185 04-ago 12.40 05-ago 12.22

RS1S-1 839.743 843.501 2.5343 29-lug 18.00 30-lug 20.00 RS1S-2 843.501 849.066 4.7421 30-lug 13.00 31-lug 18.00 RS1S-3 849.066 854.823 5.0093 31-lug 13.00 01-ago 18.00 RS1S-4 854.823 860.641 5.818 01-ago 13.00 02-ago 18.00 RS1S-5 860.641 866.945 6.304 02-ago 13.00 03-ago 18.00 RS1S-6 866.945 873.726 5.3492 03-ago 13.00 04-ago 18.00 RS1S-7 873.726 879.234 4.5296 04-ago 13.00 05-ago 18.00 TESTA U.S.EPA

RSD1-1 1316.48 1328.01 11.53 29-lug 12.40 30-lug 12.40 RSD1-2 1328.01 1339.605 11.595 30-lug 12.45 31-lug 12.50 RSD1-3 1339.605 1351.09 11.485 31-lug 12.55 01-ago 12.45 RSD1-6 1351.197 1362.439 11.242 03-ago 12.40 04-ago 12.40 RSD1-7 1362.439 1373.931 11.492 04-ago 12.40 05-ago 12.30 RSD1-9 1374.048 1385.661 11.613 06-ago 11.56 07-ago 12.00

Tabella 5.3 – Condizioni operative postazione RS1.

5.2.2 Postazione di Via Veneto (RS2)

La stazione di Via Veneto si trova in una zona periferica, lontana dal centro urbano e vicina al mare. In questo sito sono stati installati una pompa Tecora ad alto volume, che aspira 12 m3/h, collegata ad una testa TCR Tecora, che utilizza supporti filtranti del diametro di 102 mm in fibra di quarzo, e uno strumento per la misura del particolato con diametro compreso tra 0,1 -10 µm, sistemato all’interno della stazione (GRIMM).

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Fig. 5.5 – Stazione della rete provinciale di monitoraggio e postazione di Via Veneto.

TESTA TCR TECORA

COD.FILTRO VCAMP START STOP DURATA

RS2-1 287.022 29-lug 12.00 30-lug 12.00 24 RS2-2 286.911 30-lug 12.02 31-lug 12.02 24 RS2-3 286.826 31-lug 12.07 01-ago 12.07 24 RS2-4 283.768 01-ago 12.09 02-ago 11.55 23.51 RS2-5 283.359 02-ago 12.00 03-ago 12.00 24 RS2-6 286.949 03-ago 12.00 04-ago 12.00 24 RS2-7 282.97 04-ago 12.44 05-ago 12.25 23.41

Tabella 5.4 – Condizioni operative postazione RS2.

5.2.3 Postazione di Via Rossa (RS3)

Via Rossa si trova nel quartiere Le Morelline, alle spalle di una rimessa per autobus urbani, è stata attrezzata con due campionatori per il PM10 e uno per il PM2,5, ma a differenza di Via Costituzione, una pompa per il PM10 aveva un supporto filtrante in policarbonato per svolgere particolari analisi chimiche. Anche qui il campionamento del PM2,5 è stato prolungato fino al 7 agosto.

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Fig. 5.6 – Stazione di monitoraggio e postazione di Via Rossa.

TESTA EN 12341

RS3-1 967.464 1023.958 55.8035 29-lug 13.00 30-lug 13.12 RS3-2 1023.958 1079.646 55.5013 30-lug 13.19 31-lug 13.19 RS3-3 1079.646 1135.418 55.5874 31-lug 13.23 01-ago 13.13 RS3-4 1135.418 1190.785 54.3756 01-ago 13.17 02-ago 12.50 RS3-5 1190.785 1246.548 54.5406 02-ago 12.55 03-ago 12.30 RS3-6 1246.548 1294.352 46.1048 03-ago 12.40 04-ago 12.45

RS3N-1 970.081 1024.633 54.369 30-lug 13.19 31-lug 13.19 RS3N-2 1024.633 1079.199 54.3844 31-lug 13.23 01-ago 13.13 RS3N-3 1079.199 1133.756 54.557 01-ago 13.17 02-ago 12.50 RS3N-5 1133.756 1188.478 54.3756 02-ago 12.55 03-ago 12.30 RS3N-6 1188.478 1232.736 44.258 03-ago 12.40 04-ago 12.45 TESTA U.S.EPA

RS3D-1 5005.575 5026.607 21.032 29-lug 13.00 30-lug 13.06 RS3D-2 5026.607 5047.392 20.785 30-lug 13.10 31-lug 13.10 RS3D-3 5047.392 5067.96 20.568 31-lug 13.20 01-ago 13.17 RS3D-4 5067.96 5087.967 20.007 01-ago 13.21 02-ago 13.21 RS3D-5 5087.967 5108.076 20.109 02-ago 12.47 03-ago 12.47 RS3D-6 5108.076 5125.292 17.216 03-ago 12.47 04-ago 12.30 RS3D-8 5125.292 5145.795 20.503 05-ago 12.06 06-ago 12.10 RS3D-9 5145.795 5165.439 19.644 06-ago 12.12 07-ago 11.45