Caratterizzazione del particolato in Valle d'Aosta: eetto lockdown e trasporto a larga scala

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eetto lockdown e trasporto a larga scala

H. Diémoz I. Tombolato C. Tarricone T. Magri G. Pession M. Zublena

ARPA Valle d'Aosta

h.diemoz@arpa.vda.it

Giornate di studio e approfondimento interagenziale La caratterizzazione chimica del particolato atmosferico

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2 Locale o remoto?

3 Dimensioni dell'aerosol

4 La caratterizzazione chimica

5 Conclusioni

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Dominio di studio

Valle d'Aosta valle alpina

(quota media > 2000 m slm)

relativamente poche emissioni di inquinanti locali (media annuale PM₁₀<20 µg m⁻³)

I traco, riscaldamento, acciaieria (nella città di Aosta)

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Dominio di studio

Vicinanza alla Pianura Padana

80 km da Torino 150 km da Milano

Trasporto di inquinanti insieme ai venti di brezza

Spessore ottico dell'aerosol da MODIS Terra risoluzione 3 km - June 2015

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Le stazioni di misura della qualità dell'aria

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Contatori ottici di particelle

Stazioni equipaggiate con OPC Fidas 200 (0.1818 µm) (fondo urbano, industriale, traco, semi-rurale)

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Contatori ottici di particelle

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Eetti generali del lockdown (Traco)

Città di Aosta

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Eetti generali del lockdown (Traco)

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Eetti generali del lockdown (Biossido d'azoto)

Aosta, stazione di fondo urbano

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Eetti generali del lockdown (Ossido d'azoto)

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Eetti generali del lockdown (PM10)

Riduzione delle emissioni regionali di PM10 (stima modellistica), variando industria, trasporti e riscaldamento domestico.

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Giorno-tipo (PM₁₀) presso le stazioni di fondo urbano e industriale

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Come sarebbe stata la qualità dell'aria senza lockdown?

Uso di algoritmi di ML predittivi (Grange et al., 2018), in base a condizioni meteorologiche e giorno considerato.

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Come sarebbe stata la qualità dell'aria senza lockdown?

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Eetti generali del lockdown (Source apportionment del Black Carbon)

(Presentazione su source apportionment BC del collega Ivan Tombolato domani)

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2 Locale o remoto?

5 Conclusioni

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Qualche tecnica utile

Un problema ricorrente nell'interpretazione delle misure durante il periodo di lockdown. A maggior ragione in Valle d'Aosta.

estensione spaziale del fenomeno: dinamiche comuni a stazioni diverse correlazioni con meteo (vento) o altri inquinanti

retrotraiettorie (modelli lagrangiani)

I Hysplit

I LAGRANTO + COSMO

modelli deterministici di chimica e trasporto (CTM), di dust (BSC) o altri tipi di aerosol (CAMS)

immagini da satellite (o webcam)

caratterizzazione chimica e dimensioni dell'aerosol la terza dimensione: proli verticali, misure colonnari ... in sinergia, possibilmente!

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Una buona palestra: i fenomeni di avvezione dalla Pianura Padana

Diémoz et al. 2019 (Atmos. Chem. Phys.): Transport of Po Valley aerosol pollution to

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Il fotometro solare POM-02

11 lunghezze d'onda (315 2200 nm) misure direct sun

I = I0e^−µ^a^τ^a^(λ)−^Pⁱ^µⁱ^τⁱ^(λ), da cui deriviamo lo spessore ottico dell'aerosol (AOD) τa (sulla colonna) τ_a= β λ^−α_[µ_m],

da cui deriviamo l'esponente di Ångström α (∼ dimensioni dell'aerosol)

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Il fotometro solare POM-02

misure di radiazione diusa sul piano dell'almucantar

più complicato, ma più interessante!

R(λ, Θ) = _{F (λ)µ}^L(λ,Θ)₀ =_∆Ω(λ)^E(λ,Θ)_{F (λ)µ}

0 '

ω(λ)τ (λ)P(λ, Θ) + q(λ, Θ) fornisce una maggiore informazione, ad es. indice di rifrazione complesso e distribuzione dimensionale, da cui si ottengono single scattering albedo (SSA), phase function, asymmetry parameter, etc.

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Proli verticali tramite Automated LiDAR ceilometer

Automated LiDAR ceilometer (ALC)

laser a impulsi (6.57 kHz, 8 µJ pulse⁻¹)

lunghezza d'onda 1064 nm (infrarosso) quota raggiunta 15 km (15 m ris.

verticale, 15 sec ris. temporale) retrodiusione da nubi e aerosol RCS(z, t) = Pcorr(z, t) z²= CLβ_T(z, t) e⁻^{2 R}^zmin^z ^α^T⁽^z⁰^,^{t) dz}⁰ monitoraggio 24/7

l'informazione sulla verticale è utile per valutare la provenienza del particolato!

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Proli verticali tramite Automated LiDAR ceilometer

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Fenomenologia

Aosta

Milano

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Fenomenologia

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Fenomenologia

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Fenomenologia

Caso invernale (gennaio 2017)

PM₁₀>100 µg m⁻³ in Valle d'Aosta

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Impatti a lungo termine

Modi nitrate-rich e sulfate-rich (secondario, igroscopico) buoni indicatori del trasporto.

Contributo PM₁₀ ∼25%

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Trajectory statistical models (TSMs): correliamo traiettorie e concentrazione al sito recettore (motodo concentration eld)

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La COST Action PROBE

www.probe-cost.eu h.diemoz@arpa.vda.it

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2 Locale o remoto?

5 Conclusioni

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Quanti modi di variazione?

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Condensation mode

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NNMF delle particle size distributions

Serie originale e serie ricostruita (regressione multilineare dai contributi della NNMF vs PM10).

ρ=0.995 (p-value <2.2e-16), intercetta 0.3 µg m⁻³, pendenza 0.98

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Contributo al PM10del modo a circa 0.2 µm

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Contributo al PM10del modo a circa 0.5 µm

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Contributo al PM10del modo a circa 2 µm

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Contributo al PM10del modo coarse

Notare la salatura delle strade a Entrèves (verde) e le maggiori emissioni coarse nel sito industriale (viola).

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E durante il lockdown?

Studiamo il rapporto PMmodox/PM10per ridurre l'inuenza delle condizioni meteorologiche (es altezza del mixing layer).

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Maggiore formazione di secondario (Huang et al., 2020) o emissioni primarie (Putaud et al., 2020), o trasporto (brezze)?

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2 µm dimensioni tipiche del dust (deposizione secca).

Qui inclusi dust sahariano e dalle regioni del Caspio.

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Dimensioni maggiori rispetto a polveri dal deserto (origine più vicina?).

Traiettorie non provenienti dal nord Africa. Presenza di strati di aerosol elevati da ALC (origine non locale).

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2 Locale o remoto?

5 Conclusioni

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Scelta degli input

Input: risultati delle analisi chimiche, NO, NO₂, IPA totali, eventualmente frazione sconosciuta (EC/OC, da bilancio di massa con Ca×10). Alcune delle specie analizzate sono mutualmente esclusive.

Solo ioni: traco/riscaldamento, crostali, salatura strade, nitrati, solfati (e polluted dust)

Ioni e levoglucosano: +biomassa Ioni e metalli: +2 modi industriali E se aggiungo il size dall'analisi precedente?

Migliore interpretazione (dimensione dei modi risultanti) +desert dust

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L'eetto del size

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L'eetto del size

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PMF e lockdown

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PMF e lockdown

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PMF e lockdown

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PMF e lockdown

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PMF e lockdown

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PMF e lockdown

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2 Locale o remoto?

5 Conclusioni

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Necessario considerare contributi di trasporto per interpretare correttamente le variazioni di concentrazione

Possibile solo con una sinergia di tecniche (dimensioni, chimica), incluse le misure del prolo verticale o sulla colonna totale Nelle città di Aosta si è notata una diminuzione del contributo industriale e del traco (più risollevamento), ma non sulle altre sorgenti

Lo spegnimento di sorgenti importanti, come ad esempio l'acciaieria, può permetterci di capire se non esistano altre fonti nora non prese in considerazione

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Grazie per l'attenzione!

h.diemoz@arpa.vda.it

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eetto lockdown e trasporto a larga scala

Grazie per l'attenzione!

Caratterizzazione del particolato in Valle d'Aosta: eetto lockdown e trasporto a larga scala

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