Piano aria regione sicilia capitolo 2 pag 74 80 copiato dipartimento chimica università palermo

Piano regionale di coordinamento per la tutela della qualità dell’aria ambiente

Campione 1 2 3 4 5

Centralina filtri Pb g/m3 Cu g/m3 Unità d'Italia 501-502 0,028 0,090 Unità d'Italia 512-513 0,069 0,022 Castelnuovo 541-542 0,016 0,022 Castelnuovo 536-537 0,012 0,024 Di Blasi 531-532 0,012 0,024 Tabella 2.26 - Riepilogo analisi dei metalli pesanti

Zn g/m3 0,143 56,670 0,082 0,069 0,069

Cd g/m3 0,014 -

Determinazione cationi ed anioni Sono stati analizzati n.9 filtri in fibra di vetro relativi al campionamento di PM 2.5 presso la cabina “Castelnuovo” e n. 9 filtri in fibra di vetro relativi al campionamento di PM 10 presso la cabina “Unità d’Italia”. Per ciascun filtro è indicato: codice filtro, data campionamento, peso iniziale medio del filtro, peso finale medio del filtro, volume d’aria campionato in Nm3 ed il valore di PM 2.5 e di PM 10 . I filtri sono stati conservati a temperatura < 4 °C e così trattati: sono stati inseriti in 18 provette in plastica e successivamente trattati con 5 ml di acqua distillata prefiltrata a 0,2 µm di cui si conosceva la composizione ionica; ed inoltre è stato calcolato e detratto il contributo ionico (rilevante) dovuto al filtro di vetro. Le provette chiuse sono state sonicate per 20 minuti e successivamente previa filtrazione a 0,2 µm il liquido d’estrazione è stato iniettato nell’apposito sistema cromatografico.Di seguito si riportano i dati analitici in tabella dei campioni di particolato PM 10 della centralina di piazza Unità di Italia, e di piazza Castelnuovo, PM 2.5 .

filtro 491 492 493 519 520 521 537 538 539

data Nm3 PM10 NO3 Cl SO42Na+ NH4 + K+ Mg 2+ 16.10.06 53,05 35 2,01 0,24 4,88 1,71 0,18 0,07 0,18 17.10.06 52,76 31 1,07 0,48 2,26 2,70 0,16 0,08 0,20 18.10.06 52,50 33 2,20 0,85 3,46 1,70 0,04 0,07 0,18 13.11.06 52,61 41 2,22 4,17 1,38 3,45 0,04 0,06 0,34 14.11.06 51,72 44 4,19 1,71 1,87 2,60 0,08 0,10 0,21 15.11.06 51,89 45 4,36 1,12 2,24 2,16 0,07 0,10 0,23 01.12.06 50,93 46 6,35 0,12 3,00 1,33 0,37 0,16 0,15 02.12.06 51,17 49 5,20 0,06 3,96 1,12 0,41 0,16 0,14 03.12.06 51,24 48 4,50 0,27 4,92 1,40 0,72 0,26 0,14 Tabella 2.27- Concentrazione degli ioni presenti nel PM10 – Centralina piazza Unità di Italia

Ca2+ 1,34 1,05 1,20 1,25 1,41 1,44 1,47 1,45 1,24

filtro C522 C523 C524 C550 C551 C552 C568 C569 C570

data Nm3 PM2.5 NO3 Cl SO42Na+ NH4 + K+ Mg 2+ 16.10.06 52,71 25 0,09 1,84 1,82 0,97 0,05 0,05 0,07 17.10.06 52,44 21 0,25 0,60 4,96 0.95 0,85 0,15 0,07 18.10.06 51,94 24 0,31 1,03 3,26 1,19 0,73 0,10 0,07 13.11.06 52,03 18 0,68 0,95 0,88 0,86 0,04 <0,01 0,09 14.11.06 51,23 25 0,44 1,10 1,81 0,95 0,11 0,06 0,07 15.11.06 51,15 24 <0,01 0,94 5,70 1,36 0,73 0,12 0,10 01.12.06 50,66 30 <0,01 2,92 2,38 1,17 0,53 0,21 0,07 02.12.06 51,60 32 <0,01 2,35 3,24 1,21 0,62 0,25 0,08 02.12.06 50,91 34 <0,01 2,15 4,93 1,15 1,05 0,37 0,07 Tabella 2.28 - Concentrazione degli ioni presenti nel PM2.5 – Centralina piazza Castelnuovo

Ca2+ 0,27 0,37 0,41 0,23 0,33 0,47 0,44 0,39 0,42

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% ioni su PM10 altro 71.96%

sodio 5.10%

ammonio 0.53% solfati 7.68% cloruri 2.48%

nitrati 8.26%

calcio 3.23%

potassio 0.28%

magnesio 0.49%

Figura 2.21 - Grafico a torta delle percentuali ioniche presenti nel PM10 – Centralina piazza Unità di Italia

% ioni su PM2,5

altro 72,24%

sodio 4,30% solfati 12,53%

ammonio 1,98% nitrati 5,73%

cloruri 0,94%

calcio 1,45%

magnesio 0,31%

potassio 0,51%

Figura 2.22 - Grafico a torta delle percentuali ioniche presenti nel PM2.5 – Centralina piazza Castelnuovo I grafici sopra riportati sono stati costruiti calcolando la media dei valori in percentuale con l’intento di verificare se nelle due frazioni di particolato vi siano significative differenze nella composizione ionica. Dal confronto si nota che nella frazione PM 2.5 v’è un aumento di ammonio e di solfati mentre gli altri ioni sono inferiori ai valori riscontrati nella frazione PM 10 . Rimane di fatto inalterata la percentuale del residuo non ionico costituente il resto della frazione di campione di particolato sottile che risulta essere circa il 72%.

Determinazione IPA nel particolato atmosferico Per quanto riguarda la frazione organica la classe degli idrocarburi policiclici aromatici costituisce una frazione molto piccola della massa totale del particolato atmosferico (<0.1%) ma ha un importante interesse tossicologico, in relazione all’attività mutagene e cancerogena di alcuni IPA.

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Nelle figure seguenti si riportano i contenuti percentuali di IPA in diversi campioni provenienti dalle centraline Di Blasi (D), Unità di Italia (U) nei diversi giorni della settimana.

% IPA nel particolato

0,100

%

0,075 0,050 0,025 0,000 D-51 3-g io D 548-ven D - 5 5 0 - D- 247 -gi o D - 5 6 5 -

D-564-

D-512-

U-541-

U-542-

sab

Mer

Mer

Mar

Merc

Ven

1 2 , 10 , 0 6 1 6 , 1 1 , 0 6 18 , 1 1 , 0 6 7 , 1 2 , 0 6 8 , 1 2, 2 00 6 0 6 , 1 2, 0 6 1 1 , 1 0 , 06 05 , 1 2 , 0 6 0 6, 1 2 , 0 6 Campioni Figura 2.23- Percentuale di IPA nel particolato per diversi giorni della settimana per le centraline Di Blasi (D) e Unità di Italia (U).

Esistono evidenze sperimentali che indicano che miscele di IPA sono cancerogene per l’uomo. Il benzo(a)pirene è il composto più ampiamente studiato dal punto di vista tossicologico e più frequentemente determinato nelle varie matrici ambientali perché il più pericoloso. In particolare l’EPA (United States Environmental Protection Agency) ha identificato tra gli idrocarburi policiclici aromatici 16 composti prioritari.

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Componente

Classe IARC

fluorene

1

antracene

1

fluorantene

1

pirene

1

benzo(a)antracene

Potenza cancerogena

2A

0.1

1

0.01

benzo(b)fluorantene

2B

0.1

benzo(k)fluorantene

2B

0.1

benzo(a)pirene

2A

1

indeno(1,2,3,cd)pirene

2B

0.1

dibenzo(a,h)antracene

2A

1

crisene

1 = non classificabile come cancerogeno per l’uomo 2A = probabile cancerogeno per l’uomo 2B = possibile cancerogeno per l’uomo Tabella 2.29 – Potenza cancerogena Gli IPA vengono prima estratti in bagno ad ultrasuoni con cicloesano, la soluzione così ottenuta viene ridotta a piccolo volume (ca. 0,25 ml) ed addizionata di 4 idrocarburi aromatici deuterati utilizzati come standard interni (acenaftene d10 , fenantrene d10 , risene d12 e perilene d12 ). La soluzione così ottenuta viene analizzata tramite gascromatografo dotato di rilevatore allo spettrometro di massa che consente un elevata capacità risolutiva e basso limite di rilevabilità.

D-512 D-513 D 548 D-550 D-564 D-247 D-565 U-541 U-542 naftaline 18,89 10,20 12,03 2,45 36,12 36,01 25,16 11,66 35,68 acenaftilene 1,81 0,84 0,62 0,71 1,92 1,95 1,54 1,12 1,22 Acenaftene 0,33 0,35 0,62 0,96 0,64 0,40 0,47 0,16 0,50 Fluorene 0,39 0,13 0,14 0,01 0,52 0,30 0,30 0,16 0,24 Fenantrene 0,92 0,73 0,66 1,05 2,10 1,75 1,33 0,63 0,77 Antracene 0,06 0,09 0,11 0,13 0,24 0,23 0,15 0,11 0,13 fluorantene 1,50 1,19 2,22 2,22 4,23 3,18 2,61 0,88 0,95 Pirene 2,32 1,81 3,91 3,75 7,01 5,29 4,14 1,31 1,39 benzo(a)antracene 0,60 0,45 2,45 1,70 2,68 1,16 1,51 0,98 1,01 risene 1,36 1,21 3,13 2,10 4,16 4,19 2,02 1,40 1,53 benzo(b)fluorantene 0,85 0,69 2,89 2,40 2,75 2,04 1,66 1,16 1,49 benzo(k)fluorantene 0,48 0,33 1,49 0,61 1,22 1,42 0,79 0,62 0,99 benzo(a)pirene 0,38 0,16 1,93 1,06 1,60 1,67 1,08 0,69 0,94 terilene 0,09 0,04 0,27 0,17 0,25 0,44 0,18 0,14 0,20 ideno(1,2,3cd)pyrene 0,28 0,17 0,86 0,72 0,88 0,79 0,57 0,30 0,53 dibenzo(a,h)anthracene 0,03 0,06 0,38 0,15 0,21 0,18 0,10 0,07 0,08 benzo (g,h,i) perilene 0,99 0,47 2,67 1,69 3,32 2,68 1,74 1,23 2,22 Tabella 2.30 - Concentrazione degli IPA (ng/m3 ) nel particolato per le centraline Di Blasi (D) e Unità di Italia (U)

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40,0 34

28

30,0 24

20

19 20,0

ng/mc

14 12

11 9

10,0

0, 0 11,10,06

1 2, 1 0 ,0 6

16,11,06

1 8 ,1 1 , 0 6

06,12,06

07 , 1 2, 0 6

08 , 12 , 20 06

05,12,06

06,12,06

D-512-Mer

D-513-gio

D 5 48- ven

D- 5 5 0- s ab

D-564-Mer

D-24 7-gio

D-565 -Ve n

U-541-Mar

U-542-Merc

Campioni

Figura 2.24 - Concentrazione degli IPA totali (ng/m3 ) nel particolato in funzione del giorno della settimana per le centraline Di Blasi (D) e Unità di Italia (U)

2, 50

2, 00

ng/mc

1, 50

1, 00

0, 50

0, 00 11,10,06

12,10,06

16,11,06

18,11,06

06,12,06

07 ,12,06

08,12,2006

05,12,06

06 ,12,06

D-512-Mer

D-513-gio

D 548-ven

D-550-sab

D-564-Mer

D-247-gio

D-565-Ven

U-541-Mar

U-542-Merc

C amp io n i

Figura 2.25 - Concentrazione del benzo(a)pirene (ng/m3 ) nel particolato in funzione del giorno della settimana per le centraline Di Blasi (D) e Unità di Italia (U).

Attualmente la normativa italiana prevede un limite di legge solo per il benzo[a]pirene (DM 25/11/1994), stabilendo che la sua concentrazione nel PM 10 deve rispettare l’obiettivo di qualità di 1 ng/m3 come valore medio annuale, valore da non superare al fine di minimizzare il rischio associato all’esposizione. Il marcato gradiente stagionale e spaziale delle concentrazioni degli IPA, appare riconducibile alla riduzione dei volumi di traffico nei periodi estivi rispetto a quelli invernali, alle emissioni degli impianti di riscaldamento in inverno, alle condizioni meteoclimatiche estive più favorevoli alla dispersione degli inquinanti rispetto ai mesi freddi dell’anno (caratterizzati da periodi di inversione termica e quindi con scarsa dispersione degli inquinanti) nonché alla degradazione subita dagli IPA per opera della temperatura elevata, dell’irraggiamento solare e della presenza di specie chimiche ossidanti quali O3 , NO2 in periodo estivo.

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ace na ftile ne

U-542-Merc

ac e n afte n e fluorene fen a ntre n e

D-565-Ven

a nt ra c e n e flu o ra nte n e p ire n e

D-564-Mer

benzo (a) a ntra cene crisene ben zo (b ) fluo ra nten e

D 548-ven

be nz o (k) flu oran ten e benzo (a) pirene

D-512-Mer

perilene ind e n o(1 ,2 ,3 -cd ) p y ren e

0%

2 0%

40%

60 %

8 0%

100%

dib en zo (a,h ) an thra ce ne b e n z o (g , h ,i ) p e ri le n e

Figura 2.26 - Contributi percentuali dei singoli componenti degli IPA – Centralina Di Blasi ed Unità di Italia.

30,0

Fenantr ene/antracene

24,0

18,0

12,0

6,0

0,0 0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

Fluorante ne /pirene

Figura 2.27 - Rapporto fluorantene/pirene in funzione del rapporto fenantrene/antracene Il rapporto tra le concentrazioni di fluorantene e pirene risulta essere molto prossimo a 0,6 mentre il rapporto fenantrene antracene risulta prevalentemente al di sotto di 10. Per quanto sopra se ne può dedurre che gli IPA rilevati provengono da fonte autoveicolare; infatti dall’elenco seguente si può, con ottima approssimazione, stabilire, in funzione del rapporto delle concentrazioni dei due composti, quale sia la sorgente responsabile della loro presenza.

Fluorantene/Pirene Fluorantene/Pirene Fluorantene/Pirene Fenantrene/Antracene Fenantrene/Antracene Fenantrene/Antracene

>

0,6 1,0 1,4 < 10 <25 - >10 25

emissione da traffico veicolare; processi di combustione; combustione carbone e/o legno; inquinamento da combustione; inquinamento da combustione e prodotti petroliferi; inquinamento da prodotti petroliferi.

In conclusione si può ipotizzare che gli IPA del particolato nei campioni analizzati derivino sostanzialmente da emissione da traffico autoveicolare. È da verificare se una frazione possa provenire dall’abrasione del manto stradale e da altre fonti periodiche od occasionali.

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