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L’inquinamento atmosferico è
dovuto principalmente a sorgenti
emissive di natura antropica quali:
il traffico, il riscaldamento che
utilizza combustibili fossili e le
emissioni industriali; in tale ambito
le condizioni meteorologiche
producono una notevole influenza
sulla qualità dell’aria ambiente.
Il Materiale Particellare
Aerodisperso (MPA) può essere
definito come una sospensione
di particelle liquide o solide,
relativamente stabili, nell’aria
atmosferica (areosol atmosferico).
Tradizionalmente vengono distinte
quattro grandi classi di MPA:
polveri, fumo, smog e nebbie
[1]. Lo smog è costituito da una
massa di nebbia mista ai fumi, che
ristagna sui grandi centri urbani e
industriali. Gli inquinanti contenuti
nei fumi vengono inglobati nelle
goccioline d’acqua sospese in aria
colorandola di toni grigi e neri. Il
termine deriva dalla fusione delle
parole inglesi smooke (fumo)
e fog (nebbia); è un termine
diventato noto nelle cronache del
1952 quando a Londra morirono
circa 4.000 persone a causa
dello smog causato dall’utilizzo
diffuso di combustibili “sporchi”,
con la conseguente formazione
della “nebbia assassina”. Il
termine smog è diventato,
successivamente, un sinonimo
universale di inquinamento,
tanto che si parla spesso (del
tutto impropriamente) di smog
elettromagnetico, acustico ecc.
Il MPA comprende a sua volta:
il PM10, costituito da particelle
con diametro aerodinamico
inferiore o uguale a 10 μm; il
PM2,5, particelle con diametro
aerodinamico inferiore o uguale
a 2,5 μm, chiamate anche
polveri fini; le polveri ultrafini che
presentano diametri inferiori a 0,1
μm. Uno studio nell’ambito del
programma europeo Clean Air For
Europe (Cafe) [2] evidenzia come
il solo tipo di inquinante dell’aria
costituito dal materiale particellare
fine (PM2,5) è responsabile di
circa 350.000 morti premature
ogni anno nei 25 Paesi europei
(EU25). Lo stesso studio, osserva
che il MPA fine accorcia la
speranza di vita di un cittadino
“medio” europeo per più di otto
mesi; PM10 e PM2,5 hanno quindi
un grande impatto sulla salute
e necessitano di una costante
sorveglianza e valutazione della
loro variazione nel tempo.
Parametri meteorologici
e strato limite
L’atmosfera è lo strato esterno
gassoso che avvolge la terra come
un involucro ed è costituita da un
miscuglio di gas; tradizionalmente
si divide in 4 o 5 strati a seconda
dell’altezza rispetto alla superficie:
troposfera, stratosfera, mesosfera,
termosfera, magnetosfera.
Il Planetary Boundary Layer (PBL),
è definito come quella porzione
di troposfera a diretto contatto
con il suolo, l’uomo e la biosfera,
influenzata dalla presenza della
superficie terrestre e che risponde
alle variazioni atmosferiche con
un tempo di scala di circa un’ora;
tale strato spesso viene indicato
semplicemente come boundary
layer o strato di rimescolamento.
Il PBL consiste nella formazione, a
distanza variabile dal suolo, di uno
strato di aria calda che forma una
sorta di “coperta” trasparente e
isolante. Questo strato costituisce
una barriera difficilmente
penetrabile da parte di ogni
sostanza immessa in atmosfera
al livello del suolo e quindi sia gli
inquinanti emessi dalle sorgenti
di combustione (per esempio
emissioni industriali, sorgenti
da traffico ecc.), sia le polveri
legate a eventuali fenomeni di
risospensione, anziché propagarsi
verso l’alto vanno a impattare sul
PBL e rimbalzano verso il basso,
restando confinate fra il suolo e
l’altezza del PBL. L’altezza dello
strato di rimescolamento è quindi
determinante sulla dinamica
atmosferica e sulla densità delle
polveri e degli inquinanti. Un livello
di PBL alto dal suolo, caratterizza
grandi masse d’aria soggette a
turbolenza e dispersione, mentre
un livello di PBL basso riduce la
capacità diluente dell’atmosfera.
L’altezza limitata del PBL
favorisce la concentrazione e
il potenziale ristagno in aria di
sostanze indesiderate. L’altezza
dello strato rimescolato dipende
dalle condizioni meteo e dalle
caratteristiche orografiche del
suolo e dall’ora del giorno;
normalmente raggiunge il suo
massimo nel primo pomeriggio,
e va affievolendosi nelle ore
successive, fino a raggiungere
il suo minimo nelle ore notturne.
Può anche succedere che il
vento forte di un temporale
notturno faccia salire il PBL,
che “normalmente” sarebbe
al suo minimo, anche di notte.
L’altezza massima può arrivare
attorno ai 2,5 km e la minima
attorno ai 50 m. Nello strato di
rimescolamento i fenomeni sono
essenzialmente turbolenti e difficili
da analizzare matematicamente.
Il 50% dell’energia cinetica
disponibile nell’atmosfera
viene dissipato essenzialmente
attraverso fenomeni turbolenti che
avvengono all’interno del PBL.
Uno studio del dipartimento di
fisica dell’Università “La Sapienza”
di Roma [3] ha evidenziato che
nelle situazioni di stagnazione
(definite come periodo non
inferiore a cinque giorni senza
vento, o vento inferiore ai 2 m/s,
e assenza di pioggia) si crea “una
cappa” con conseguente aumento
della concentrazione degli
inquinanti. Nello stesso studio
veniva messo in evidenza come
il fattore di ventilazione f, cioè il
prodotto della velocità del vento
v per l’altezza di rimescolamento
H, (f = v´H), contribuisce alla
dispersione e alla diluizione della
concentrazione degli inquinanti
nell’aria.
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n.4 novembre 2011
*Istituto Superiore di Sanità,
Roma
Tabella 1 - Risultati del calcolo: probabilità condizionate di riduzione del PM10 e PM2,5 in caso di pioggia
PM10 – Pioggia
Probabilità
Intervallo di conÀdenza al 95%
PM10 decresce in caso di pioggia
62,85 %
60,92 – 64,78
PM10 decresce in caso di non pioggia 46,15 %
44,16 – 48,14
PM2.5 – Pioggia
Probabilità
Intervallo di conÀdenza
PM2.5 decresce in caso di pioggia
61,83 %
59,89 – 63,77
PM2.5 decresce in caso di non pioggia 46,19 %
44,20 – 48,18
Tabella 2 - Probabilità condizionate di riduzione del PM10 e PM2,5 in caso di vento
PM10 – Vento
Probabilità Intervallo di conÀdenza
PM10 decresce in caso di vento
59,16%
57,19 – 61,13
PM10 decresce in caso di non vento 41,12 %
39,15 – 43,09
PM2.5 – Vento
Probabilità Intervallo di conÀdenza
PM2.5 decresce in caso di vento
58,11%
56,14 – 60,08
PM2.5 decresce in caso di non vento 41,69%
39,72 – 43,66