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CAPITOLO 8
Conclusioni
Gli obiettivi di questo lavoro di tesi sono stati sostanzialmente due:
a) riconoscere, interpretando i dati chimici e meteorologici, fonti e processi che determinano la composizione del particolato (PM10 e PM2.5);
b) evidenziare le differenze di composizione chimica tra PM10 e PM2.5
Al fine di ricercare le fonti ed i processi che determinano la composizione del particolato i campioni prelevati durante tre diverse campagne sono stati analizzati mediante tecniche analitiche appropriate per la determinazione delle principali specie chimiche inorganiche solubili in acqua (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, SO4
2-, NO3 -, Cl- e NH4 +
). Lo ione ammonio è stato analizzato con un elettrodo specifico, mentre gli altri mediante tecniche della cromatografia ionica.
I risultati analitici ottenuti hanno messo in luce la presenza di elevati livelli degli ioni ammonio, nitrato e solfato per tutti i campioni considerati.
Per quanto riguarda i campioni prelevati durante la campagna di Virgo, l’analisi dei dati chimici e delle informazioni meteorologiche a nostra disposizione (fra cui la direzione del vento è risultata essere il parametro più importante) ha portato ad identificare come possibili sorgenti di particolato i vicini centri urbani di Fornacette, Pontedera e Gello, nonché della superstrada SGC FI-PI-LI.
Nel caso del campionamento di Montespertoli mancano invece i dati meteo. Ad ogni modo l’analisi dei risultati analitici ha evidenziato il basso valore dei PM10 e un
contenuto percentuale in peso di Cl-, SO4
2-, NO3
e NH4 +
minore rispetto ai campioni di Viareggio e Virgo. Le specie dominanti comunque risultano essere ancora l’ammonio per i cationi ed il solfato per gli anioni. E’ evidente il ruolo che hanno le reazioni secondarie nella caratterizzazione chimica di tale particolato. In tal caso non è possibile escludere che tali prodotti provengano dalle zone industriali di Empoli. Occorre dire, tuttavia, che la discarica può rappresentare una sorgente di emissione primaria di ammoniaca, ma a causa della mancanza dei dati meteorologici, non è possibile avere una conferma o meno del ruolo di tale impianto.
L’analisi dei dati chimici per i campioni di PM10 raccolti durante la campagna di
Viareggio ha messo in luce una buona corrispondenza fra gli andamenti temporali degli ioni sodio, cloro e, in misura minore, del magnesio; questo fa presupporre un apporto da parte dello spray marino.
Tuttavia il valore del rapporto Na/Cl non sempre è risultato essere uguale o vicino a quello dell’acqua di mare, a significare quindi che lo spray marino non può essere considerato come l’unica fonte di sodio e cloro. I livelli delle le specie chimiche nitrato solfato e ammonio sono apparse sempre piuttosto elevate, non presentando una grande variabilità.
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Grazie alla disponibilità dei dati meteo, forniti dall’Istituto Tecnico Nautico ARTIGLIO, è stato possibile osservare che i campioni che hanno mostrato un rapporto Na/Cl vicino a quello dell’acqua di mare sono stati raccolti in giorni in cui si sono avuti venti provenienti dai quadranti occidentali, cioè dal mare. Mentre le più alte concentrazioni per le specie nitrato, solfato e ammonio si sono avute in corrispondenza di venti provenienti da Est-NordEst, direzione in cui si trovano la Superstrada SS1 e l’Autostrada A12.
La composizione chimica dei campioni PM2,5 evidenzia un arricchimento di NO3 -, SO4 e NH4 +
ma il loro contenuto non sembra essere particolarmente influenzato dalla direzione e velocità del vento dal momento che la loro concentrazione rimane pressoché costante in tutto il periodo di osservazione. Ciò si rileva anche per i livelli totali di particolato misurati, fatta eccezione per il valore rilevato la domenica (17/02/2008, 32 µg/m3), particolarmente basso. Inoltre il contenuto di sodio e cloro appare fortemente ridotto rispetto ai campioni di PM10 ad eccezione di quelli
prelevati i giorni 16 e 18 febbraio per i quali si osservano valori particolarmente elevati anche di potassio.
Considerando i dati nel loro complesso appare evidente che, almeno nel caso dei PM2.5 non si può escludere un’origine del cloro diversa da quella marina. Opportune
analisi isotopiche del cloro potrebbero confermare tale ipotesi.
Nel caso del monitoraggio effettuato a Viareggio è stato possibile effettuare un confronto fra i dati ricavati dalla stazione automatica che determina il particolato tramite rivelatori ad attenuazione beta e quelli ottenuti per via gravimetrica (metodo di riferimento secondo quanto previsto dal DM 60/2002 e dalla norma EN 12341). I due set di dati mostrano importanti differenze sistematiche, con i valori gravimetrici sempre maggiori, ma lo stesso andamento.
Questo risultato è confermato dalla letteratura scientifica (Hueglin et. al., 2004;
Slanina et. al., 2004; EC, 2001; Gehrig et.al., 2005; Hauck et. al., 2004) dalla quale emerge che i sistemi di rilevamento che fanno uso di campionatori ad attenuazione β tendono, in linea generale, a sottostimare i livelli di concentrazione del particolato. In particolare, è noto che l’impiego di analizzatori automatici (ad attenuazione β e TEOM) porta a valori di concentrazione che tendono a sottostimare le quantità di contenuto di umidità e prodotti volatili sia inorganici (principalmente solfato di ammonio) che organici. Inoltre poiché gli analizzatori β usano un segnale proporzionale alla massa di paricolato presente sul filtro, è necessario effettuare delle calibrazioni con “polveri standard” con la possibile introduzione di errori sistematici. In conclusione i metodi chimici utilizzati, combinati con i dati meteorologici consentono di individuare, specie per i PM10, le differenti sorgenti emissive e
riconoscere il contributo che proviene dalle reazioni secondarie. La differenza di composizione tra PM10 e PM2.5 è dovuto all’elevato contributo delle sostanze che si
formano per reazioni secondarie (NH4 +
, SO4
2-, NO3
-) al particolato fine. Nel caso dei PM2.5, appare ancora più problematica la differenza tra il metodo automatico
(attenuazione beta) e quello gravimetrico di riferimento per la maggiore importanza che nel particolato fine hanno le sostanze organiche ed inorganiche semivolatili e
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quindi il ruolo che può giocare l’acqua. Questo aspetto merita di essere approfondito ulteriormente.
