8.1 Una breve simulazione con le sorgenti diffuse

8. APPLICAZIONE DEL CODICE CON ALTRE TIPOLOGIE DI SORGENTI

8.1 Una breve simulazione con le sorgenti diffuse

Al termine di questo lavoro di tesi, prima di trarre le conclusioni sui risultati ottenuti e i possibili sviluppi futuri, si è ritenuto opportuno effettuare una simulazione, anche se per un breve periodo di tempo, inserendo le sorgenti diffuse (o areali), che come detto, costituiscono il 67% delle fonti di emissione di PM10 nella Provincia di Arezzo

.

Ciò ha permesso da un lato di verificare il contributo delle diverse tipologie di sorgenti e dall’altro di effettuare un confronto più consistente con i dati sperimentali.

La simulazione è stata eseguita per il mese di Gennaio 2001 e le sorgenti areali prese in considerazione sono costituite dai centri abitati dei Comuni della Provincia, con i dati di emissione ricavate dalle stime eseguite da IRSE

.

Per valutare il contributo delle sorgenti areali è stato necessario racchiudere le zone urbane di ogni Comune all’interno di poligoni (quadrilateri) e stimare le coordinate di ciascun vertice in coordinate UTM.

La figura 8.1.1 rappresenta la cartografia della Provincia con il relativo

“land-use” e i quadrilateri utilizzati per la simulazione.Il programma utilizzato è ARC VIEW GIS.

Fig. 8.1.1- Poligoni utilizzati per le sorgenti areali

Il codice CALPUFF, per le sorgenti areali, richiede le seguenti informazioni (Vedi figura 8.1.2):

Identificazione della sorgente;

Coordinate dei vertici dei poligoni (UTM, Km);

Altezza efficace (m);

Quota alla quale avviene l’emissione (m);

Coefficiente di dispersione verticale iniziale (m);

Rateo di emissione (g/(sm

)).

Fig. 8.1.2 - Sorgenti areali: file di input a CALPUFF

E’ necessario ricordare che l’inventario IRSE considera quali sorgenti lineari solo le principali arterie di comunicazione (Vedi capitolo 4); le emissioni attribuibili al traffico urbano ed exrtraurbano vengono invece trattate come sorgenti diffuse e pertanto sono contenute nel computo effettuato da CALPUFF.

La figura seguente riporta i punti a cui si riferiscono i Top 50 valori di concentrazione media mensile massima, calcolata utilizzando esclusivamente le sorgenti puntuali e utilizzandole contemporaneamente insieme alle areali. La zona dove la concentrazione è più elevata rimane quella del Valdarno.

In particolare il valore massimo corrisponde alla zona tra il Comune di

Pian di Scò e quello di Reggello, cella della griglia (13,53). La concentrazione

massima vale 29 µg/m

e non è molto diversa da quella calcolata dal codice

con le sole sorgenti puntuali che è di 28 µg/m

; anche la cella dove si raggiunge

il massimo è la stessa. In queste zone la vicinanza di sorgenti di emissione

puntuali (nella fattispecie l’azienda SOLAVA) risulta essere prevalente rispetto

alle emissioni diffuse, a conferma che i dati IRSE sono stime medie, che possono risultare diverse dalle singole realtà comunali.

Fig. 8.1.3 – Localizzazione dei punti corrispondenti ai Top 50 valori di concentrazione media mensile massima

Tuttavia analizzando la figura si osservano zone “inquinate” nel Casentino (Comuni di Pratovecchio, Stia, Castel S.Niccolò e Bibbiena), in Valtiberina (Comune di Pieve S.Stefano) e nel Valdarno (Comune di Cartiglion Fibocchi) che non risultano tali dalla simulazione effettuata con le sole sorgenti puntuali.

Analogamente a quanto sopra, la figura 8.1.4 fornisce la rappresentazione dei punti con i Top 50 valori massimi di concentrazione media giornaliera. In questo caso la concentrazione massima, considerando entrambe le tipologie di sorgenti è di 152 µg/m

, mentre considerando le sole sorgenti puntuali è di 149 µg/m

; la cella della griglia corrispondente è sempre la (13,53).

Concentrazione massima

29µg/m

Fig. 8.1.4 – Localizzazione dei punti corrispondenti ai Top 50 valori di concentrazione media giornaliera massima

La situazione è analoga per la concentrazione media oraria massima (Vedi figura 8.1.5) che vale 273 µg/m

e 280 µg/m

, rispettivamente, considerando le sole sorgenti puntuali e contemporaneamente alle sorgenti areali.

Fig. 8.1.5 – Localizzazione dei punti corrispondenti ai Top 50 valori di concentrazione media oraria massima

Concentrazione massima 151µg/m

Concentrazione

massima

280µg/m

Dall’analisi della figura emerge che i punti a maggior concentrazione coincidono per i due tipi di simulazione e sono concentrati in due soli punti della griglia di calcolo. In particolare coincidono con la zona in prossimità dell’azienda SOLAVA.

La figure seguenti riportano le mappe di isoconcentrazione, con uno sfondo dell’orografia aretina e del land-use. Si osservi come le mappe risultanti dalla simulazione con le sole sorgenti puntuali e con entrambe le tipologie di sorgenti siano simili per le concentrazioni massime, corrispondenti alla zona del Valdarno, ma differiscano nella forma, considerando, la simulazione con entrambi i tipi di sorgenti, zone inquinante (Valtiberina e Casentino) non altrimenti individuabili.

a) Simulazione con sorgenti puntuali

b) Simulazione con sorgenti puntuali ed areali

Fig. 8.1.6 – Mappa di isoconentrazione: valori medi Gennaio 2001

Zona a massima concentrazione (Valdarno)

Casentino Valtiberina urbano

agricolo bosco

bosco

agricolo

urbano

Fig. 8.1.7 – Valori massimi giornalieri con sorgenti puntuali (blu) e sorgenti areali e puntuali (rosso)

a) Simulazione con sorgenti puntuali

b) Simulazione con sorgenti puntuali e areali

Fig. 8.1.8 – Valori massimi orari

Il contributo delle sorgenti diffuse è più evidente se si analizzano i valori di concentrazione nei recettori discreti.

La figura seguente mette a confronto le concentrazioni medie orarie calcolate dal codice considerando, quali fonti di emissione, esclusivamente le sorgenti puntuali e le sorgenti puntuali e quelle diffuse. I valori sono relativi al recettore 1, coincidente con la postazione di misura di Piazza Repubblica.

Fig. 8.1.9 - Concentrazioni medie orarie calcolate per recettore 1

Nonostante i valori di concentrazione risultino, con le sorgenti diffuse, circa 5 volte maggiori rispetto ai valori calcolati con le sole sorgenti puntuali, si nota un complessivo accordo negli andamenti. Tale conformità si ritrova anche nella figura seguente che rappresenta i valori di concentrazione media giornaliera per gli otto recettori discreti, risultanti dai due tipi di simulazione.

a) Simulazione con sorgenti puntuali

b) Simulazione con sorgenti puntuali e areali

Fig. 8.1.10 - Concentrazione media giornaliera calcolata dal codice per gli otto recettori discreti

In particolare, mentre i valori di concentrazione sono abbastanza diversi per i recettori all’interno della città di Arezzo, le differenze sono meno marcate nei recettori del Valdarno, soprattutto nel recettore 8 a cui compete la massima concentrazione, sia nel caso di sorgenti esclusivamente puntuali, che nel caso di sorgenti puntuali ed areali. Ciò è imputabile al maggior contributo fornito dalle sorgenti puntuali alla concentrazione nei recettori valdarnesi rispetto a quelli aretini (si ricordi che nei pressi dei recettori sono presenti tre sorgenti di emissione costituiti dai camini delle aziende SOLAVA, Casprini Gruppo Industriale e Industria Vetraria Valdarno).

Analogamente a quanto fatto per le sorgenti puntuali nei precedenti capitoli, è possibile valutare la variazione di concentrazione nell’arco di una giornata riferendosi ad un generico giorno tipo. La figura seguente riporta l’andamento della concentrazione calcolata dal codice CALPUFF per i due tipi di simulazione per il recettore corrispondente a Piazza Repubblica.

Fig. 8.1.11 - Giorno tipo

Come per i valori di concentrazione media oraria e giornaliera, anche in questo caso si può notare una generale conformità negli andamenti. Tuttavia si osserva che al contrario della simulazione eseguita con le sole sorgenti puntuali, i risultati prodotti da quella effettuata con entrambi i tipi di sorgenti evidenzia un picco relativo tra le ore 19 e le ore 20 in perfetto accordo con i dati sperimentali e di quanto ipotizzato nel paragrafo 7.2, relativamente al l’influenza del traffico urbano sull’inquinamento registrato nella suddetta stazione. A riguardo la figura 8.1.12 mette a confronto i valori sperimentali e quelli calcolati dal codice per il recettore 1.

Fig. 8.1.12 - Giorno tipo: confronto tra valori sperimentali e calcolati Un accordo negli andamenti delle concentrazioni, misurate sperimentalmente e calcolate dal codice, si ritrova nella figura seguente, che rappresenta la concentrazione media giornaliera per il mese di Gennaio 2001.

Fig. 8.1.13 - Stazione Piazza Repubblica: valori calcolati e sperimentali

La generale conformità della tendenza tra i dati sperimentali e quelli calcolati non si osserva nei valori di concentrazione, che risultano piuttosto diversi.

In particolare i dati sperimentali sono circa un ordine di grandezza superiori a quelli calcolati.

Ciò non è imputabile a una errata stima dei dati IRSE, né all’assenza di valutazioni di sorgenti di tipo lineare (contribuiscono solo per circa il 30%

all’inquinamento da polveri sottili e pertanto non possono essere i responsabili di tanta differenza) o a un calcolo non corretto del codice.

La causa di tale difformità è piuttosto da ricercarsi nel fenomeno stesso della dispersione dell’inquinante PM10 e nella complessità del suo comportamento, in particolare nell’assenza del PM secondario e di contributi dalle zone limitrofe della regione, da fuori regione ed anche transfrontalieri nei dati calcolati.

L’inquinamento da PM10, infatti, non è un fenomeno locale ma

coinvolge una scala spaziale dell’ordine dei centinaia di chilometri (mesoscala)

e pertanto, per ottenere una perfetta coincidenza tra i valori sperimentali e quelli

calcolati, sarebbe necessario considerare, non solo tutte le sorgenti puntuali,

lineari e diffuse all’interno della Provincia, ma anche quelle a livello regionale e

non solo.