Modellistica predittiva: sorgenti puntuali e diffuse, inquinanti secondari e odori

(1)

Emissioni in atmosfera: un cambio di paradigma?

Ing. Salvatore Greco, TerrAria srl

Modellistica predittiva:

sorgenti puntuali e diffuse,

inquinanti secondari e odori

Milano, 29 settembre 2017

(2)

MODELLISTICA PREDITTIVA

Ø A cosa serve ? Ø Come funziona ? Ø Punti di attenzione Ø Casi applicativi Ø Conclusioni

MODELLISTICA PREDITTIVA

(3)

La modellistica predittiva utile per…

• Ottenere le concentrazioni anche nelle aree dove non esistano stazioni di misurazione o estendere la rappresentatività spaziale delle misure

• Comprendere le relazioni tra emissioni e immissioni

• Discriminare i contributi delle diverse sorgenti (source apportionment)

• Integrare misurazioni effettuate tramite le stazioni di misurazione

• Valutare a qualità dell’aria nelle zone in cui non sono presenti stazioni di misurazione

• Prevedere la qualità dell’aria sulla base di scenari ipotetici di emissione o in funzione di variazioni delle condizioni

meteorologiche

• Valutare l’efficacia delle misure di contenimento delle emissioni

Fonte D. Lgs 155 / 2010

(4)

Schema dell’inquinamento atmosferico

1

2 4 5

3

1. L’emissione 2. La dispersione

(diffusione+trasporto) 3. La trasformazione 4. La deposizione

(secca+umida) 5. La concentrazione Il “mezzo” è l’atmosfera.

(5)

OROGRAFIA USO DEL SUOLO

EMISSIONI

MODELLO DI DISPERSIONE MODELLISTICA

PREDITTIVA

MODELLO METEOROLOGICO

Schema esemplificativo

DATI AL SUOLO

(6)

Un problema articolato

Scala spaziale: locale / urbana / regionale

Scala temporale: short term / long term Meteorologia: mono / bi / tri dimensionale

Inquinanti: primari / secondari Emissioni: puntuali / lineari / areali / volumetriche

Dominio: terreni piani / orografia complessa Modelli matematici: euleriani / lagrangiani

stazionari / non stazionari

(7)

Domini WRF:

Ø 650x500 km (10x10 km) Ø 222x222 km (2x2 km)

TEST CASE

Supporto alla pianificazione

regionale/provinciale

Dominio CAMx:

Ø 200x200km (2x2 km) Tempo di calcolo: 6 gg

Meteorologia 3D WRF - CAM_X Secondari

(8)

Tipologie di emissioni:

Ø Puntuali (impianti industriali principali) Ø Lineari (le arterie stradali principali) Ø Areali o diffuse (le altre emissioni)

TEST CASE

Supporto alla pianificazione

regionale/provinciale

(9)

NO

₂

TEST CASE

Validazione del modello:

Ø Errore relativo Ø Altri indicatori

ER = |O − M | VL

O_vl: concentrazione misurata più vicina al valore limite (VL)

M_vl: corrispondente concentrazione fornita dal modello nella distribuzione quantile- quantile

PM

_2.5

Supporto alla pianificazione

(10)

Valutazione polveri secondarie

Prescrizione ARPA: «valutare il contributo della

Raffineria alle concentrazioni atmosferiche di ossidi di azoto, ossidi di zolfo, polveri (primarie e secondarie)»

TEST CASE

Valore medio annuo Percentile giornaliero

NO

₂

PM

₁₀

(11)

Identificare misure di mitigazione

Valutazione modellistica dell’impatto sulla qualità dell’aria dovuto alle attività di cantiere attraverso l’utilizzo di

CALPUFF

TEST CASE

Dominio di simulazione:

20x20 km (250x250m) Tempi di calcolo: 6 ore

Tipologie di emissioni:

Ø Puntuali legate al funzionamento dei generatori

Ø Volumetriche dovute alla movimentazione dei terreni e all’utilizzo dei mezzi di cantiere

Scala locale Meteorologia 1D CALPUFF

Primari

Terreno piano

(12)

TEST CASE

Identificare misure di mitigazione

Scala locale Meteorologia 1D CALPUFF

Primari

Terreno piano

PM

₁₀

Valore medio annuo

(13)

Source apportionment

Stima dell’impatto sulla qualità dell’aria di un evento di torcia mediante la catena modellistica WRF-CALMET-CALPUFF

TEST CASE

Domini di calcolo

Ø WRF: 60x60 km (4x4km) Ø CALMET e CALPUFF:

50x50km (250x250m)

Tipologia di emissioni:

Ø Puntuali con un time-step di 1 minuto in funzione della portata emessa dalla torcia e considerando diametro e altezza varianti nel tempo (ptemarb.dat)

Meteorologia 3D WRF - CALPUFF

Orografia complessa ^WRF

CALMET

(14)

TEST CASE

Source apportionment

Ricadute

UHC (µg/m

³

):

Ore 16:00

Orografia complessa

(15)

TEST CASE

Source apportionment

Orografia complessa

Ricadute

UHC (µg/m

³

):

Ore 17:00

(16)

TEST CASE

Source apportionment

Orografia complessa

Ricadute

UHC (µg/m

³

):

Ore 18:00

(17)

Valutazione localizzazioni alternative

TEST CASE

SCREEN3 non considera condizioni meteorologiche sito- specifiche, ma tra tutte quelle teoricamente possibili, le

peggiori (in termini di ricadute) ad ogni distanza considerata

Screen3 Solo puntuali

(18)

Valutazione impatto sanitario (VIS)

TEST CASE

Rischio

cancerogeno per via

inalatoria Concentrazioni

Orografia complessa

Esposizione

1. Identificazione del pericolo 2. Valutazione della relazione

dose-risposta

3. Valutazione dell’esposizione 4. Stima del rischio

(19)

Modellistica odori: posizione camini

TEST CASE

Meteorologia 3D CALMET - CALPUFF

Orografia complessa Building downwash

VOC 4

1

3

2

Portata 60,000 Nmc/h

Diametro 1.3 m

H 5 m

T 30 °C

v 12 m/s

H edificio 14 m

Concentraz_fumi_VOC 15000 µg/Nmc Concentraz_fumi_PTS 1000 µg/Nmc

3 VOC

4

(20)

Modellistica odori: posizione scrubber

TEST CASE

Meteorologia 3D CALMET - CALPUFF

Orografia complessa

Portata 200,000 Nm c/h

Diametro 2.4 m

H 5 m

T 16 °C

v 12 m /s

H edificio 14 m

Concentraz_fumi_PTS 720 µg/Nmc Concentraz_fumi_HCl 90 µg/Nmc Concentraz_fumi_HF 450 µg/Nmc Concentraz_fumi_HNO3 180 µg/Nmc Concentraz_fumi_H2SO4 48 µg/Nmc Concentraz_fumi_NOx 150 µg/Nmc Concentraz_fumi_NH3 120 µg/Nmc

SCRUBBER (1)

7

6

Portata 50,000 Nm c/h

Diametro 1.2 m

H 10 m

T 16 °C

v 12 m /s

H edificio 14 m

Concentraz_fumi_PTS 720 µg/Nm c Concentraz_fumi_HCl 90 µg/Nm c Concentraz_fumi_HF 450 µg/Nm c Concentraz_fumi_HNO3 180 µg/Nm c Concentraz_fumi_H2SO4 48 µg/Nm c Concentraz_fumi_NOx 150 µg/Nm c Concentraz_fumi_NH3 120 µg/Nm c

SCRUBBER (2)

9 10

Building downwash

NH

₃

(21)

Conclusioni

• Valutazione di impatto ambientale (VIA) e valutazione dell’impatto sanitario (VIS) a fini autorizzativi

• Supporto alla fase progettuale (scelte camini) e gestionale (modellistica e monitoraggio in esercizio che considerino anche le previsioni meteorologiche)

• Supporto alla definizione e quantificazione oggettiva delle eventuali compensazioni ambientali

• Una corretta applicazione modellistica necessita sempre di una procedura rigorosa di confronto con i dati ottenuti dalle misurazioni (validazione) [D. Lgs 155/2010]

• Un utilizzo efficace della modellistica richiede che gli operatori siano in possesso di una specifica esperienza [D. Lgs 155/2010]