Questo lavoro si inserisce in uno studio sulla qualità dell’aria ed è volto alla valutazione dell’inquinamento da polveri sottili emesse da sorgenti antropiche e naturali.

INTRODUZIONE

Questo lavoro si inserisce in uno studio sulla qualità dell’aria ed è volto alla valutazione dell’inquinamento da polveri sottili emesse da sorgenti antropiche e naturali.

Lo studio rientra nell’ambito del progetto regionale PATOS (Particolato Atmosferico in TOScana), promosso dalla Regione Toscana settore “Qualità dell'aria, rischi industriali, prevenzione e riduzione integrata dell'inquinamento”.

Il progetto è svolto in collaborazione con ARPAT (Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale della Toscana), Università di Firenze, Università di Pisa, LaMMa (Laboratorio di Meteorologia e Modellistica Ambientale), Techne Consulting ed Istituto Superiore di Sanità;

lo scopo è quello di fornire elementi conoscitivi, affidabili e scientificamente rigorosi sia sulla distribuzione spaziale del livello di concentrazione del PM

, in particolare nelle zone della Toscana dove si sono verificati vari superamenti dei parametri previsti dalla normativa; sia sulla composizione e l’origine del particolato (sostanze inorganiche ed organiche, natura primaria, secondaria, e terziaria, entità e natura dei contributi naturali, identificazioni delle sorgenti, rischio igienico-sanitario).

Gli obiettivi di questa attività sono quelli della caratterizzazione dell’inquinante PM

in base alle misure prodotte dalla rete di monitoraggio in Toscana. In Toscana sono presenti decine di centraline di monitoraggio per la misurazione della concentrazione di PM

ubicate sia in aree urbane, sia in aree industriali, che in aree rurali.

Presso l’istituto di Geoscienze e Georisorse del CNR di Pisa, in collaborazione con l’Università di Pisa (Dipartimento di Ingegneria meccanica, Nucleare e della Produzione e Dipartimento di Ingegneria chimica), è stata svolta una attività di studio che si è focalizzata sulla determinazione dei rapporti isotopici dei composti del carbonio presente nei PM

. Il sistema d’analisi isotopica utilizzato, prevede l’uso di una tecnica di combustione unita ad una tecnica GC/MS (gas chromatography/mass spectrometry), ad alta risoluzione.

Questo tipo di approccio è innovativo verso l’inquinante PM

, e si pone come obiettivo quello di poter discriminare le sorgenti emissive naturali e antropiche.

Fin’ora l’utilizzo di isotopi stabili per la determinazione dell’inquinamento in aree urbane (Court et al., 1981) è stato limitato a pochissimi casi.

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Le applicazioni si sono focalizzate sull’ambiente marino (Chesselet et al., 1981), e sulle differenze di δ

C(‰) tra l’aerosol proveniente dai maggiori continenti e gli oceani, dimostrando che l’aerosol nell’emisfero nord è soprattutto di origine continentale, mentre nell’emisfero sud è soprattutto di origine marina (Cachier et al., 1986).

Studi recenti si sono invece focalizzati sulla determinazione dei rapporti isotopici del carbonio per riuscire a discriminare le sorgenti emissive e i processi di formazione del materiale particolato presente in atmosfera (Widory et al., 2004; Huang et al., 2006).

Widory et al. (2004), misurando le differenze nei valori di δ

C(‰) tra campioni di particolato atmosferico campionato direttamente alle sorgenti di inquinamento nella città di Parigi, ha evidenziato le differenze tra gli apporti dovuti alla combustione di benzina (δ

C

pari a –24,5 ± 0,7‰ e δ

C

pari a –24,2 ± 0,6‰), e quelle dovute alla combustione del diesel (-26,5 ± 0,5‰). Dalle analisi isotopiche effettuate in campioni di polveri campionate nella città di Parigi, Widory ha misurato un contributo all’inquinamento atmosferico da attribuire per l’80% alla combustione di diesel. Inoltre è stato osservato che la concentrazione in carbonio nei campioni di benzina con piombo, benzina verde e diesel varia in un intervallo compreso tra il 13% e il 96%.

Huang et al. (2006), ha misurato differenze nei valori di δ

C(‰) tra campioni di particolato atmosferico prelevati in aree forestali, in aree in cui prevale un’azione antropogenica e in aree rappresentative i livelli di fondo urbano.

L’applicazione delle tecniche di analisi isotopiche ai campioni di polveri campionate in atmosfera è un approccio del tutto innovativo e ancora in fase di sviluppo.

Oltre che alle analisi sui campioni delle campagne del progetto PATOS, sono state fatte analisi su filtri di quarzo (filtri bianchi) per osservare un eventuale contributo in carbonio del filtro di quarzo alla misura.

Durante il periodo di svolgimento di questo lavoro di tesi, è stato possibile analizzare un campione di polvere atmosferica prodotta dalla combustione di diesel, campionata direttamente alla sorgente di un tubo di scappamento di un automobile.

Analisi isotpiche sono state fatte anche su campioni di PM

campionati in discarica; i campioni provengono da un campionamento effettuato presso la discarica di Legoli (comune di Peccioli - Pisa).

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La tesi è articolata nel seguente modo:

1. Capitolo 1, “Il particolato atmosferico”.

In questa sezione è definito il particolato atmosferico, caratterizzandolo in termini chimici e fisici; sono indicate le tipiche sorgenti di inquinamento atmosferico, le varie tipologie di distribuzione dimensionale del particolato, e gli effetti negativi sull’ambiente e sulla salute umana.

2. Capitolo 2, “Normativa”.

Il capitolo affronta una descrizione della normativa in riferimento all’inquinamento atmosferico indicando la legislazione di riferimento a livello comunitario, nazionale e regionale.

3. Capitolo 3, “Materiali e metodi”.

È riportata una descrizione della metodologia di analisi, della strumentazione per il campionamento e dei test applicati.

4. Capitolo 4, “Caso di studio”.

In questo capitolo è descritto il caso di studio preso in esame in questa tesi indicando la dislocazione e i tempi con cui si sono svolti i campionamenti nell’area considerata.

5. Capitolo 5, “Risultati e discussione”.

Il capitolo descrive i risultati ottenuti dalle analisi isotopiche, discutendoli in funzione degli obiettivi precedentemente indicati.

6. Capitolo 6, “Conclusioni”.

Quest’ultima sezione conclude il lavoro di tesi cercando di indicare:

ƒ eventuali problematiche incontrate proponendo delle alternative affinché possa esserci un miglioramento della metodologia di analisi;

ƒ gli aspetti fondamentali su cui la metodologia di analisi deve far riferimento, al fine di poter essere applicata nel miglior modo possibile.

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7. Appendice A.

In questa sezione sono riportate le tabelle in riferimento alle analisi isotopiche eseguite sui campioni e sugli standard di riferimento.

8. Appendice B

In questa sezione sono riportati i grafici relativi alle analisi isotopiche svolte sui campioni di PM

prelevati all’interno del progetto PATOS.

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