1
Introduzione
La qualità dell’aria, specialmente nei contesti urbani, rappresenta un’importante e
complessa problematica a causa dei potenziali effetti dell’inquinamento atmosferico
sull’organismo umano. La qualità dell’aria, nelle città, dipende dalla natura e dalla
quantità di emissioni di sostanze inquinanti rilasciate in atmosfera, ma altrettanto
significativa è l’interazione con gli elementi meteorologici, locali e sinottici, che ne
regolano le condizioni di dispersione e di trasporto. La determinazione
dell’inquinamento atmosferico avviene attraverso l’analisi della distribuzione, nello
spazio e nel tempo, della concentrazione di sostanze inquinanti che rappresentano un
danno potenziale per la salute umana e per l’ecosistema in generale.
La recente normativa comunitaria e nazionale ha introdotto un approccio integrato
per la valutazione e la gestione della qualità dell’aria: oltre a definire gli standard di
qualità per la protezione della salute umana e degli ecosistemi, essa stabilisce le
modalità di misura e valutazione dei vari inquinanti e fissa i criteri fondamentali per la
gestione della qualità dell’aria, prescrivendo di attuare piani di risanamento laddove
sono evidenziate criticità e piani di mantenimento dove i limiti sono rispettati. Gli Enti
Locali in questo ambito possono dare un importante contributo, avendo competenze
specifiche in molti settori critici per le emissioni, quali ad esempio la mobilità, il settore
dei riscaldamenti civili, l’industria, la gestione dei rifiuti. Le amministrazioni possono
esercitare le proprie competenze pianificatorie e normative, operando delle scelte
coerenti ad esempio nel campo dell’organizzazione del sistema dei trasporti locali, dello
sviluppo del tessuto urbano, degli standard energetici e dell’uso di energie rinnovabili
per le nuove costruzioni. Tali iniziative settoriali dovrebbero però consolidarsi in
strategie integrate in grado di produrre risultati strutturali. La quantificazione dei
risultati degli interventi di mitigazione è senza dubbio un elemento chiave per la
Introduzione
2
corretta progettazione di un Piano e per valutare l’apporto dato dalle iniziative locali
agli obiettivi nazionali di riduzione delle emissioni.
Identificare in maniera precisa le emissioni è quindi indispensabile per valutare
l’effetto determinato dalle diverse sorgenti di inquinanti ed individuare i settori critici:
lo sviluppo di inventari delle emissioni a livello locale rappresenta la base per
l’impostazione di politiche d’intervento volte al risanamento della qualità dell’aria e alla
riduzione dei gas climalteranti. Gli inventari delle emissioni costituiscono inoltre delle
informazioni essenziali nel campo della modellistica atmosferica.
Le tecniche di simulazione mediante modelli numerici rappresentano uno strumento
importante in grado di fornire una stima realistica della concentrazione di inquinanti in
aria, anche in assenza di stazioni di misura. Simulando i processi fisici e chimici alla base
del fenomeno della dispersione atmosferica si può stimare la presenza di contaminanti
nelle masse d’aria a diretto contatto con la popolazione, al fine di valutarne l’impatto
sulla salute umana. Mediante simulazioni di scenario è possibile inoltre confrontare gli
effetti di differenti politiche d’intervento, ottenendo previsioni sull’evoluzione della
qualità dell’aria guidate da quelle meteorologiche.
Oggetto di questa tesi di laurea è l’adozione di una procedura che conduca alla
realizzazione di simulazioni numeriche di scenari per la qualità dell’aria all’interno di
un’area urbana del territorio veronese, identificata come particolarmente critica per
quanto riguarda l’esposizione della popolazione all’inquinamento. La morfologia del
tessuto urbano in esame, infatti, è caratterizzata della presenza ravvicinata di abitazioni
ed edifici scolastici, disposti lungo assi stradali che si configurano come veri e propri
“canyon urbani”, all’interno dei quali, la scarsa ventilazione e le particolari condizioni
meteorologiche che vengono a crearsi, possono produrre fenomeni di ristagno degli
inquinanti.
Il modello matematico prescelto per le simulazioni è AUSTAL2000 (versione 2.4 del
2009), un modello lagrangiano utilizzato per stimare la concentrazione di ossidi d’azoto
dovuta alla sola componente del riscaldamento civile. Gli ossidi di azoto (NO e NO 2)
vengono emessi direttamente in atmosfera a seguito di tutti i processi di combustione
ad alta temperatura (impianti di riscaldamento, motori dei veicoli, combustioni
industriali, etc.), per ossidazione dell’azoto atmosferico e, solo in piccola parte, per
l’ossidazione dei composti dell’azoto contenuti nei combustibili utilizzati.
Introduzione
3
La scelta della fonte di emissione è motivata dal fatto che, mentre per le attività
produttive si è osservata negli anni una consistente riduzione di emissioni, altrettanto
non si è verificato per le autovetture e per il riscaldamento, indipendentemente dal
combustibile utilizzato. Nei grandi impianti, infatti, è relativamente più fattibile adottare
efficaci sistemi di abbattimento degli ossidi d’azoto rispetto al caso di impianti piccoli,
cioè motori delle automobili e impianti di riscaldamento residenziali. È importante
inoltre sottolineare, nell’ottica di una politica di riduzione delle emissioni, la notevole
sproporzione che esiste tra le potenzialità di abbattimento per il settore dei trasporti e
quelle stimate per gli altri settori. Risulta comunque di interesse analizzare il ruolo che
occupa il settore civile (residenziale e terziario): da un punto di vista energetico
ambientale, in Italia, il riscaldamento copre il 68% del totale nel settore residenziale
1
.
Nel terziario, responsabile a sua volta per circa il 30% dei consumi del settore civile, si
registra un 60% dovuto a riscaldamento ed un 40% imputabile ad illuminazione
artificiale, utilizzo di apparecchiature elettriche e climatizzazione estiva
1
. I consumi
energetici si traducono in emissioni di inquinanti, principalmente quelli associati alla
combustione del riscaldamento. In seguito a queste considerazioni, si è voluto
investigare quanto la modifica del processo di combustione del gas naturale, nel settore
residenziale e delle piccole caldaie commerciali, possa contribuire alla riduzione della
pressione emissiva sul territorio.
Per avvalersi dello strumento della modellistica, è però necessario possedere
determinate informazioni in ingresso, come le caratteristiche del territorio in esame
(orografia, uso del suolo, rugosità, etc.), la descrizione delle condizioni meteorologiche
(vento e turbolenza) e ovviamente la caratterizzazione delle sorgenti emissive. Le
informazioni devono essere il più possibile affidabili e complete affinché il risultato della
modellazione sia verosimile. Si è quindi proceduto con la descrizione e l’analisi dei dati
utilizzati per la costruzione degli scenari meteorologici ed emissivi forniti in ingresso al
programma di dispersione. Per la valutazione delle fonti emissive sono stati
georeferenziati per numero civico gli impianti di riscaldamento ad uso civile presenti
nel territorio. Seguendo l’approccio bottom-up proposto per la compilazione degli
inventari, l’attività della singola sorgente viene caratterizzata dal consumo di
combustibile e, attraverso l’applicazione di specifici fattori di emissione, viene valutata
1
“Proposta di Piano di Azione e Risanamento della Qualità dell’Aria dei Comuni dell’area metropolitana di
Verona”, allegato II – Schede descrittive delle azioni.
Introduzione
4
la dipendenza delle emissioni dalla tipologia impiantistica installata. Dai risultati delle
simulazioni si vuole riconoscere se vi è la necessità di introdurre, all’interno degli
inventari delle emissioni, una distinzione sui fattori di emissione relativi agli NO x per il
gas naturale sulla base della tecnologia di combustione, aspetto finora messo in luce solo
da analisi di laboratorio. Si vogliono inoltre definire le reali potenzialità, in termini di
riduzione delle emissioni, di eventuali misure di sostituzione delle caldaie, per
strutturare azioni volte al miglioramento della qualità dell’aria.
In seguito sono stati analizzati singolarmente alcuni assi viari, situati all’interno
della zona di studio, che presentano le caratteristiche di un canyon urbano. È stato
approfondito lo studio sulla capacità ecologica di un tratto canalizzato nei confronti
della dispersione di inquinanti considerando diverse geometrie di canyon ed
evidenziando le differenze che fonti emissive poste all’altezza dei tetti comportano
rispetto al traffico veicolare collocato sulla sede stradale. Per effettuare le diverse
considerazioni, i dati in ingresso al modello sono stati manipolati volta per volta per
modificare il dominio di analisi, variare l’altezza di emissione o ricreare specifiche
condizioni meteo o determinate configurazioni geometriche.
5
Capitolo 1
Gli inventari delle emissioni
L'inventario è uno strumento conoscitivo di fondamentale importanza per la
gestione della qualità dell'aria, in quanto consente di collocare spazialmente le varie
sorgenti emissive presenti in un determinato territorio e di quantificarne i relativi
contributi. I risultati di un inventario rappresentano quindi informazioni indispensabili
per individuare su quali fonti può essere più efficace o prioritario agire per ridurre la
formazione dell’inquinante di interesse o, nel caso di inquinanti secondari come l’ozono,
per limitare la produzione dei precursori. La disponibilità di stime delle emissioni sul
territorio è utile anche alla predisposizione di piani di settore (energia, trasporti, etc.),
agli studi di valutazione della sostenibilità ambientale (VAS
2
, ma anche VIA
3
poiché le
emissioni imputabili alla singola opera oggetto di valutazione possono avere una
differente valenza in funzione della pressione sul territorio esercitata dalle sorgenti già
presenti), agli strumenti di gestione ambientale quali, ad esempio, l’Agenda 21 e le
relazioni sullo stato dell’ambiente [1.1].
L’inventario delle emissioni dovrebbe essere la base su cui creare politiche
d’intervento. Rappresentando lo stato di fatto, il punto di partenza, da esso si possono
ricavare indicazioni in merito alle direzioni verso cui indirizzare le risorse per
raggiungere più facilmente l’obiettivo. Inoltre, una volta redatto l’inventario dello stato
attuale, è possibile ottenere andamenti previsionali delle emissioni tenendo conto delle
ipotesi d’intervento formulate nelle politiche. Queste previsioni, dette di scenario,
2
Valutazione Ambientale Strategica
3
Valutazione di Impatto Ambientale
1. Gli inventari delle emissioni
6
consentono quindi di quantificare gli effetti delle diverse politiche direttamente in
termini di emissioni in atmosfera.
Infine, gli inventari delle emissioni costituiscono delle informazioni essenziali nel
campo della modellistica atmosferica, che ha sviluppato codici di calcolo capaci di
riprodurre i meccanismi della dinamica e della chimica dell’atmosfera e, in ultima
analisi, di ricostruire lo stato dell’ambiente e la qualità dell’aria. I modelli devono essere
alimentati con dati di emissione dotati di un’adeguata risoluzione spaziale e temporale.
Fornendo le concentrazioni degli inquinanti in atmosfera su tutto il territorio
considerato, la modellistica consente di integrare le informazioni date dalle misure delle
reti di monitoraggio nelle aree da queste non coperte; di valutare e confrontare gli
effetti di differenti politiche d’intervento (mediante simulazioni di scenario); di fornire
previsioni sull’evoluzione della qualità dell’aria guidate da quelle meteorologiche [1.2].
1.1 Riferimenti normativi
Tanto la normativa comunitaria, quanto quella nazionale, riconoscono la validità
degli inventari delle emissioni come strumento di supporto alle attività di gestione e
pianificazione della qualità dell’aria.
Con il D.lgs. 4 agosto 1999, n.351 è stata recepita nella normativa nazionale la
direttiva 96/62/CE sulla qualità dell'aria, che stabilisce il quadro complessivo
sull'inquinamento atmosferico e sulla valutazione e gestione della qualità dell'aria [1.3].
Tale decreto ha definito in maniera chiara quali sono le sostanze da considerare
inquinanti, data la loro tossicità nota. Essi sono:
- il biossido di zolfo
- il biossido di azoto e gli ossidi di azoto
- il monossido di carbonio
- l’ozono
- il PM10
- il piombo
- i metalli pesanti (arsenico, cadmio, mercurio, nichel)
- gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA)
1. Gli inventari delle emissioni
7
La norma ha previsto inoltre che le Regioni compiano regolarmente una valutazione
della qualità dell'aria ambiente su tutto il territorio regionale ed individuino le zone
diversamente caratterizzate rispetto ai valori limite di inquinamento (artt. 5 e 6)
classificandole in [1.3]:
- zone non inquinate, dove non si rilevano superamenti dei valori limite per
nessun inquinante;
- zone inquinate, dove si verifica, per almeno un inquinante, il superamento di un
valore limite entro un margine di tolleranza fissato;
- zone particolarmente inquinate, dove si supera anche il margine di tolleranza.
Per le zone inquinate, le regioni devono predisporre, tenendo conto dell'inventario
delle emissioni presenti sul territorio, un piano di azione e programmi di miglioramento
della qualità dell'aria (artt. 7 e 8). Per le aree "pulite", affinché restino tali anche in
futuro, le regioni devono redigere, sempre facendo riferimento all'inventario emissioni,
un piano per il mantenimento della qualità dell'aria ai livelli ottimali (art.9).
In attuazione del D.lgs. 4 agosto 1999, n.351 è stato emanato il DM 1 ottobre 2002,
n.261 “direttive tecniche per la valutazione preliminare della qualità dell’aria, i criteri per
l’elaborazione del piano e dei programmi”, che definisce le modalità di valutazione
preliminare della qualità dell'aria ed i criteri per la stesura dei programmi di
miglioramento e di mantenimento della stessa [1.4]. In particolare all'art.4 vengono
individuati, quale principale strumento conoscitivo per la redazione dei programmi di
miglioramento, gli inventari delle sorgenti di emissione, e nell'Allegato 2 vengono
riportati i criteri per la redazione degli inventari. I criteri previsti dal DM 261/2002
derivano dalle linee guida per la realizzazione degli inventari delle emissioni ricavati dal
CTN-ACE, il Centro Tematico Nazionale Atmosfera, Clima, Emissioni, costituito presso
APAT con funzioni di supporto operativo in riferimento a specifiche problematiche
ambientali. La metodologia più diffusa per la stima delle emissioni è quella elaborata
nell'ambito del progetto CORINAIR (COoRdination Information AIR), promosso e
coordinato dalla Comunità Europea nell'ambito del programma sperimentale CORINE
(COoRdinated Information on the Environment in the European Community), intrapreso
dalla Commissione delle Comunità Europee in seguito alla decisione del Consiglio del 27
giugno 1985.
1. Gli inventari delle emissioni
8
La direttiva europea 1999/30/CE attua un aggiornamento dei valori limite di qualità
dell’aria delle precedenti disposizioni e viene recepita nel Decreto Ministeriale 60/02.
Vengono inoltre stabilite le modalità di misura e di valutazione, e le esigenze di
informazione al pubblico [1.5]. Il D.Lgs. 152/2007, che recepisce la direttiva
2004/107/CE, si riferisce invece ad un gruppo di inquinanti (l’arsenico, il cadmio, il
mercurio, il nichel e gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA)) per cui non è ancora
possibile una misura in continuo e che si trovano prevalentemente all’interno del
particolato sottile. Anche in questo caso vengono stabiliti i limiti di qualità dell’aria, le
modalità di misura e le informazioni da fornire al pubblico [1.6].
L’ultima direttiva europea recepita, inerente la qualità dell’aria nell’ambiente, è la
2008/50/CE, attuata dal Dlgs 155/2010. Essa ha abrogato tutte le direttive sopra citate
tranne la 2004/107/CE. La nuova normativa, tuttavia, non destabilizza i fondamenti del
controllo dell’inquinamento atmosferico, ma rafforza ancora di più la filosofia del
monitoraggio e, tenendo conto delle nuove consapevolezze sanitarie ed
epidemiologiche, introduce tra gli inquinanti da monitorare anche il PM 2.5, ormai ben
noto per la sua pericolosità [1.7].
1.2 Caratterizzazione degli inventari
Gli inventari delle emissioni si distinguono in base a diversi parametri: scala
territoriale, tipologia di fonti di emissione e attività emissive considerate, specie
inquinanti trattate, approccio metodologico (top down e bottom up) [1.8][1.10].
Le scale territoriali sono variabili: possono andare da quella sub-comunale a quella
nazionale. Generalmente si considerano “locali” gli inventari riferiti ad ambiti territoriali
di estensione inferiore o uguale a quella regionale. Può variare il dettaglio, ovvero
l’entità più piccola per la quale sono fornite le emissioni. Gli inventari provinciali e
regionali forniscono solitamente stime con dettaglio comunale.
Le fonti di emissione possono essere classificate sulla base di più criteri: la modalità
di funzionamento (distinguibili in continue e discontinue), la dislocazione spaziale sul
territorio (distinguibili in fisse e mobili) [1.8]. La suddivisione generalmente più
utilizzata le ripartisce in :
1. Gli inventari delle emissioni
9
- Puntuali
- Lineari
- Areali o volumetriche
Generalmente l’assegnazione di una sorgente ad una di queste classi avviene in base
a più criteri: la forma (per esempio nelle lineari ricadono le emissioni distribuite su una
linea come le infrastrutture su trasporto stradale), l’entità delle emissioni, la possibilità
o meno di localizzarne geograficamente con precisione la fonte. Ad esempio, la posizione
dei grossi impianti industriali è di solito sufficientemente caratterizzata da permettere
l’attribuzione delle emissioni ad una sorgente puntuale; viceversa, le emissioni da
impianti di riscaldamento ad uso civile, non potendo questi essere, per la loro
numerosità, georeferenziati singolarmente, vengono solitamente attribuite al poligono
delimitante, a seconda del dettaglio, l’area censita, il comune, la provincia, la regione di
appartenenza. Vengono pertanto trattate come emissioni areali [1.8].
A seconda del tipo di inquinante, di attività e del livello di disaggregazione spaziale
considerato varia notevolmente anche l’incertezza connessa al dato di emissione.
Incertezza legata a numerose cause distribuite lungo tutta la procedura di stima. I dati di
emissioni di una centrale termoelettrica, ad esempio, ricavati dal censimento delle
emissioni puntuali, sono sicuramente più affidabili di quelli stimati per un impianto di
taglia inferiore tramite fattori di emissione medi. Analogamente il dato comunale di
un'emissione diffusa ha un grado di incertezza maggiore del dato aggregato provinciale
da cui deriva.
Le stime delle emissioni da sorgenti industriali e, più in generale, da sorgenti
diverse dalla combustione controllata sono in generale meno affidabili delle stime delle
emissioni da combustione; sia la scelta che la quantificazione degli indicatori usati per la
stima, sia i relativi fattori di emissione sono affetti da notevoli margini di incertezza
dovuti all'eterogeneità dei processi esistenti nel settore industriale [1.9]. Come altro
esempio, la stima delle emissioni di composti organici volatili (COV), che è sempre
critica, diventa problematica nel caso di perdite evaporative (evaporazione di solventi,
perdite da autoveicoli e da serbatoi, anche durante il rifornimento o il carico e lo
scarico); ancora maggiori incertezze vi sono poi nella stima delle emissioni prodotte
dall'attività agricola e dall'attività biologica propria del ciclo vitale delle piante [1.9].
1. Gli inventari delle emissioni
10
La possibilità di emissioni "accidentali" (chiamate anche emissioni "off-normal")
dovute cioè ad eventi di natura probabilistica quali guasti, transitori, sovraccarichi di
processo, è di norma trascurata nelle stime condotte ai fini degli inventari delle
emissioni, che riguardano generalmente le emissioni medie annue relative alle normali
condizioni di funzionamento degli impianti, e non alle situazioni accidentali [1.8].
Non va comunque dimenticato che la precisione richiesta ad un inventario di
emissione dipende fortemente dagli utilizzi che si vuole fare dei suoi dati.
1.3 La nomenclatura EMEP-CORINAIR
Le fonti sono tra loro molto diverse anche per il tipo di processo intrinseco da cui
derivano le emissioni. Le attività responsabili della formazione di emissioni possono
infatti essere di natura antropogenica (legate a processi industriali, ai trasporti, ai
rifiuti) o biogenica (ad esempio legate all’erosione del suolo, all’attività della flora e della
fauna, alle eruzioni vulcaniche, etc.) e concorrere alla pressione emissiva in modi
differenti a seconda delle caratteristiche socio-economiche e geografico-territoriali del
sito. La varietà e la numerosità di tali attività hanno portato alla necessità di elaborare
delle codifiche che ne permettessero una classificazione univoca nell’ambito della
predisposizione degli inventari. La nomenclatura utilizzata a livello europeo è quella
EMEP-CORINAIR che classifica le attività secondo la SNAP (Selected Nomenclature for
Air Pollution) [1.8][1.10]. Tale classificazione si basa sulla ripartizione delle attività
antropiche e naturali in una struttura fortemente gerarchica che comprende, nella
versione ’97 (detta appunto SNAP 97), 11 macrosettori, 56 settori e 360 categorie (o
attività). I macrosettori sono i seguenti:
- Macrosettore 01: Combustione - Energia e industria di trasformazione
include le attività di produzione energetica realizzata secondo varie tecnologie da
soggetti pubblici e privati;
- Macrosettore 02: Combustione - Non industriale
comprende le attività di riscaldamento degli edifici commerciali e istituzionali,
residenziali e agricoli;
- Macrosettore 03: Combustione - Industria
1. Gli inventari delle emissioni
11
attività industriali che impiegano macchine termiche per la produzione di energia o
vapore (caldaie) e per processi di combustione con contatto (forni, fonderie,
crogiuoli) nell’industria dei metalli ferrosi e non, del vetro, della carta, del cemento,
dei laterizi, ecc.;
- Macrosettore 04: Processi Produttivi
attività che implicano emissioni rilasciate da materie prime o materiali compositi
durante i cicli di produzione nell’industria petrolifera, chimica, del ferro e
dell’acciaio, dei materiali non ferrosi, del legno, della pasta per la carta, alimentare;
- Macrosettore 05: Estrazione, distribuzione combustibili fossili/geotermico
per tenere conto delle emissioni che occorrono durante le fasi di estrazione, primo
trattamento, caricamento e distribuzione di combustibili fossili, quali benzina e gas
naturale;
- Macrosettore 06: Uso di solventi
raggruppa i principali ambiti in cui sono impiegati solventi ovvero la verniciatura
(manifattura e riparazione autoveicoli, edilizia, uso domestico, rivestimenti,
imbarcazioni, legno, altre applicazioni industriali e non), lo sgrassaggio, la pulitura a
secco, la componentistica elettronica, la sintesi e lavorazione di prodotti chimici
(lavorazione di poliestere, polivinile, poliuretano, gomma, produzione di vernici,
colle, inchiostri, finiture tessili), l’uso di HFC, N 2O, NH 3, PFC e SF 6 (anestesia, sistemi
di condizionamento, produzione di schiuma, estintori) e altro uso di solventi
(industria della stampa, lana di vetro, lana minerale, applicazione di colle e adesivi);
- Macrosettore 07: Trasporti Stradali
si occupa delle emissioni da autoveicoli, veicoli merci leggeri e pesanti, motocicli su
autostrade, strade urbane ed extraurbane;
- Macrosettore 08: Altre Sorgenti Mobili
Include quali sorgenti le linee ferroviarie non elettrificate, le vie di navigazione
interne, gli aeromobili, le macchine agricole, il trasporto entro i siti industriali e
quello fuori strada;
- Macrosettore 09: Trattamento e Smaltimento Rifiuti
Individua quali fonti emissive i vari processi che avvengono nelle discariche
controllate e non (decomposizioni anaerobiche delle sostanze organiche, captazioni
di biogas), l’incenerimento dei rifiuti urbani, ospedalieri e industriali, il trattamento
dei fanghi e delle acque reflue, la produzione di compost;
1. Gli inventari delle emissioni
12
- Macrosettore 10: Agricoltura
rappresenta fonti emissive quali la fertilizzazione delle colture, l’attività
fotosintetica delle specie vegetali coltivate, i roghi di ceppaie e paglia sui campi, la
fermentazione intestinale e la gestione dei reflui organici degli animali da
allevamento, l’utilizzo di pesticidi;
- Macrosettore 11: Altre sorgenti di Emissione ed Assorbimenti
comprende l’attività fotosintetica di foreste gestite e non, gli incendi di
boschi/foreste/aree verdi, i processi biologici degli animali selvatici, i processi
chimici e biologici dei terreni e delle acque, le reazioni chimiche in atmosfera
attivate dai lampi, le fuoriuscite di gas dai geyser e dai vulcani.
Figura 1.1 - Schema della nomenclatura SNAP di EMEP/CORINAIR
1.4 Metodologia utilizzata
La metodologia ideale per la realizzazione di un inventario emissioni è quella che
prevede la quantificazione diretta, tramite misurazioni dirette, di tutte le emissioni delle
diverse tipologie di sorgenti per l'area e il periodo di interesse.
È evidente che questo approccio non è nella pratica utilizzabile, in quanto da un lato
gli inventari generalmente riguardano territori estremamente vasti (ad esempio
un'intera regione) dall'altro alcune tipologie di emissioni (ad esempio alle emissioni
dalle attività agricole) per loro stessa natura sono difficilmente quantificabili
completamente con misurazioni.
MACROSETTORE
SETTORE
ATTIVITÀ
EMISSIONI INQUINANTE 1
EMISSIONI INQUINANTE 2
EMISSIONI INQUINANTE …
1. Gli inventari delle emissioni
13
Un motivo della necessità di disporre di dati di emissione ricavati dal censimento
delle emissioni puntuali è connesso al settore della modellistica dell'atmosfera, poiché,
per valutare ad esempio l'impatto di una data emissione sulle concentrazioni
atmosferiche al suolo, risulta importante poter disporre, oltre che della portata di
inquinante emesso, anche del valore degli altri parametri che influiscono sulle modalità
di dispersione in atmosfera: tipologia della sorgente, altezza dell'emissione, velocità di
uscita e temperatura dei gas, ecc. Questi fattori hanno infatti una notevole influenza sui
fenomeni di innalzamento del pennacchio, dovuti sia alla turbolenza meccanica nelle
vicinanze del camino che alla spinta termica di galleggiamento del pennacchio [1.2].
L'approccio "analitico" è però utilizzabile solo per alcune particolari tipologie di
sorgenti, tipicamente grandi impianti industriali (ad esempio centrali termoelettriche,
inceneritori, cementifici, discariche) le cui emissioni sono generalmente molto rilevanti
e per questo controllate tramite sistemi di monitoraggio in continuo. I dati raccolti da
questi sistemi ben si prestano ad essere elaborati statisticamente per fornire l'emissione
complessiva della sorgente. A livello nazionale le banche dati consultate sono il registro
INES – EPER (Direttiva Europea 61/1996/CE, Decisione 479/2000/CE) in evoluzione
verso il modello E-PRTR (Regolamento 166/2006/CE), il registro delle dichiarazioni per
l’EU-ETS (Emission Trading Scheme previsto dalla Direttiva Europea 87/2003/CE) e le
dichiarazioni degli impianti afferenti alla categoria LCP (Large Combustion Plants
previste dalla Direttiva Europea 80/2001/CE) [1.10].
L'utilizzo dei dati rilevati in impianti industriali di minori dimensioni è invece più
problematico in quanto i dati derivano da misure periodiche, spesso poco frequenti per
via dei costi e delle difficoltà operative, e condotti con altre finalità, quali la verifica dei
limiti alle emissioni imposti dalle normative. Molto spesso, ad esempio, i dati raccolti nei
catasti delle emissioni disponibili su base provinciale contengono le informazioni sul
rispetto dei limiti normativi, e quindi permettono la sola stima delle massime emissioni
ammesse dalle normative. Si tratta di informazioni anche queste utili, ma che possono
essere poco realistiche tanto più le emissioni effettive reali sono basse e lontane dai
massimi consentiti.
E' quindi necessario ricorrere ad un altro approccio che effettua la stima sulla base
di un indicatore che caratterizza l'attività della sorgente e di un fattore di emissione,
specifico del tipo di sorgente, di processo industriale e della tecnologia di depurazione
adottata [1.8][1.10]. Questo metodo si basa dunque su una relazione lineare fra l'attività
1. Gli inventari delle emissioni
14
della sorgente e l'emissione, secondo una relazione che a livello generale può essere
ricondotta alla seguente:
null null = null ∗ null null null
dove:
E i = emissione dell'inquinante i (t/anno);
A = opportuno indicatore dell'attività (ad es. quantità prodotta, consumo di
combustibile, numero di capi);
FE i = fattore di emissione dell'inquinante i, ovvero la massa dell’inquinante emessa per
una quantità unitaria dell’indicatore (ad es. g/t prodotta, kg/kg di solvente, g/abitante).
La bontà di questa stima dipende dalla precisione dei "fattori di emissione", tanto
maggiore quanto più si scende nel dettaglio dei singoli processi produttivi, utilizzando
specifici fattori di emissione caratteristici della tipologia impiantistica. Per i processi di
combustione viene generalmente scelto come indicatore di attività il consumo di
combustibile, mentre per i processi industriali gli indicatori privilegiati sono la quantità
di prodotto processata nell'unità di tempo o il numero di addetti nel settore di cui si
vuole stimare l'emissione.
1.4.1 Fattori di emissione
La scelta dei fattori di emissione costituisce un aspetto particolarmente critico e
presenta non pochi problemi di affidabilità.
I fattori di emissione devono essere scelti in base alle caratteristiche dell'impianto,
ricavando i dati dalla letteratura tecnico - scientifica del settore, e adattando i dati
bibliografici alla particolare situazione applicativa. I dati sono generalmente disponibili
in funzione del tipo di processo, del tipo di combustione e/o delle tecnologie di
depurazione dei fumi; derivano di norma da campagne di misure su fonti
rappresentative: se non specificato si intendono a monte di ogni sistema di depurazione.
Se specificato, i fattori di emissione possono essere riferiti all'emissione in uscita al
camino, cioè già comprensivi degli effetti di eventuali sistemi di depurazione.
1. Gli inventari delle emissioni
15
Per alcune combustioni (es. olio combustibile, carbone, ecc.) è possibile ricavare i
fattori di emissione di alcuni inquinanti (SO 2, metalli) in base alla composizione del
combustibile stesso.
Nella valutazione dell'emissione di una categoria di sorgenti (ad esempio un intero
settore produttivo industriale) il fattore di emissione può essere ricavato come media
dei fattori relativi a diversi tipi di tecnologia, pesando le diverse tecnologie tramite
coefficienti che rappresentano la "penetrazione" di quella tecnologia nel settore [1.10].
In altre parole l'emissione può essere stimata con una formula del tipo:
null = null ∗ null null ( null null null ∗ null null )
dove:
Q = portata d'inquinante emessa (ad esempio g/ora);
A = indicatore di attività (ad esempio kg prodotto/ora);
FE i = fattore di emissione per la tecnologia i (ad esempio g/ kg prodotto);
P i = penetrazione della tecnologia i nel settore (-).
In questo modo è possibile distinguere la componente economica (A) che deriva
dallo sviluppo generale del settore, dal termine tecnico (FE) e dal termine
"comportamentale" (P), che deriva dalla tipologia impiantistica del settore. Questa
formula si presta anche ad essere utilizzata per effettuare proiezioni dell'andamento
delle emissioni in un settore di attività in seguito all'adozione di diverse tecnologie.
Fra le fonti bibliografiche più complete per i fattori di emissione vi sono in ambito
europeo i fattori di emissioni raccolti e proposti nell'ambito del progetto CORINAIR. Essi
vengono raccolti in successive versioni del “Emission Inventory Guidebook” e
presentano le migliori caratteristiche di completezza e affidabilità. Il Guidebook fornisce
le metodologie di calcolo (alle volte differenziate in “semplificata” e “dettagliata”) ed i
relativi fattori di emissione per la maggioranza delle attività previste dalla nomenclatura
SNAP [1.11]. La guida integra inoltre altri contributi sviluppati nell’ambito di progetti
affini e gruppi di lavoro internazionali, provenienti ad esempio dall’IPCC
(Intergovernmental Panel on Climate Change) e dall’US-EPA (Agenzia per la Protezione
Ambientale degli Stati Uniti).
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