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Particolato

Sorgenti

Gli elementi che concorrono alla formazione di questi aggregati sospesi nell'aria sono numerosi e comprendono fattori sia naturali che antropici (ovvero causati dall'uomo), con diversa pericolosità e seconda dei casi.
Fra i fattori naturali vi sono ad esempio:

polvere, terra, sale marino alzati dal vento (il cosiddetto "aerosol marino"),

incendi,

microrganismi,

pollini e spore,

erosione di rocce,

eruzioni vulcaniche,

polvere cosmica.

Fra i fattori antropici si include gran parte degli inquinanti atmosferici:

emissioni della combustione dei motori a combustione interna (autocarri, automobili, aeroplani);

emissioni del riscaldamento domestico (in particolare gasolio, carbone e legna);

residui dell'usura del manto stradale, dei freni e delle gomme delle vetture;

emissioni di lavorazioni meccaniche, dei cementifici, dei cantieri;

lavorazioni agricole;

inceneritori e centrali elettriche;

fumo di tabacco.

Il rapporto fra fattori naturali ed antropici è molto differente a seconda dei luoghi. È stato stimato che in generale le sorgenti naturali contribuiscono per il 94% del totale lasciando al fattore umano meno del 10%. Tuttavia queste proporzioni cambiano notevolmente nelle aree urbane dove sono senza dubbio il traffico stradale e il riscaldamento (ma molto poco se a gas), nonché eventuali impianti industriali (raffinerie, cementifici, centrali termoelettriche, inceneritori ecc.) a costituire l'apporto preponderante.

Altro aspetto riguarda la composizione di queste polveri. In genere il particolato prodotto da processi di combustione, siano essi di orgine naturale (incendi) o antropica (motori, riscaldamento, industrie, centrali elettriche, ecc.), è caratterizzato dalla presenza preponderante di carbonio e sottoprodotti della combustione; si definisce pertanto "particolato carbonioso". Esso è considerato in linea di massima e con le dovute eccezioni più nocivo nel caso in cui sia prodotto dalla combustione di materiali organici particolari quali ad esempio le plastiche, perché può trasportare facilmente sostanze tossiche residue di tale genere di combustione (composti organici volatili, diossine, ecc.). Per quanto riguarda i particolati "naturali", molto dipende dalla loro natura, in quanto si va da particolati aggressivi per le infrastrutture quale l'aerosol marino (fenomeni di corrosione e danni a strutture cementizie), a particolati nocivi come terra o pollini, per finire con particolati estremamente nocivi come l'asbesto. Un'altra fonte sono le ceneri disperse nell'ambiente dalle eruzioni vulcaniche che sono spesso causa di problemi respiratori nelle zone particolarmente esposte e molto raramente possono addirittura raggiungere quantità tali che proiettate a una quota, tale che possono rimanere nell'alta atmosfera per anni, sono in grado di modificare radicalmente il clima.

Importanza delle sorgenti antropiche

La questione è molto dibattuta. In generale, negli impianti di combustione non dotati di tecnologie specifiche, pare accertato che il diametro delle polveri sia tanto minore quanto maggiore è la temperatura di esercizio.

In qualunque impianto di combustione (dalle caldaie agli inceneritori fino ai motori delle automobili e dei camion) un innalzamento della temperatura (al di sotto comunque di un limite massimo) migliora l'efficienza della combustione e dovrebbe perciò diminuire la quantità complessiva di materiali parzialmente incombusti (dunque di particolato).

Lo SCENIHR (Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks) comitato scientifico UE che si occupa dei nuovi/futuri rischi per la salute, considera i motori a gasolio e le auto con catalizzatori freddi o danneggiati i massimi responsabili della produzione di nanoparticelle. Lo SCHER (Scientific Committee on Health and Environmental Risks, Comitato UE per i rischi per la salute e ambientali) afferma che le maggiori emissioni di polveri fini (questa la dicitura esatta usata, intendendo PM_2,5) è data dagli scarichi dei veicoli, dalla combustione di carbone o legna, processi industriali ed altre combustioni di biomasse.

Naturalmente in prossimità di impianti industriali come cementifici, altiforni, centrali a carbone, inceneritori e simili, è possibile (a seconda delle tecnologie e delle normative in atto) rilevare o ipotizzare un maggiore contributo di tali sorgenti rispetto al traffico.

Secondo i dati dell'APAT (Agenzia per la protezione dell'ambiente) riferiti al 2003, la produzione di PM₁₀ in Italia deriverebbe: per il 49% dai trasporti; per il 27% dall'industria; per l'11% dal settore residenziale e terziario; per il 9% dal settore agricoltura e foreste; per il 4% dalla produzione di energia. Secondo uno studio del CSST su incarico dell'Automobile Club Italia, sul totale delle emissioni di PM₁₀ in Italia il 29% deriverebbe dagli autoveicoli a gasolio, e in particolare l'8% dalle automobili in generale e l'1-2% dalle auto Euro3 ed Euro4.

Bisogna considerare che a partire dal 2009 la totalità dei carburanti da autotrazione in vendita in Europa sarà senza zolfo (ossia con quantià di zolfo entro le 10 ppm): essendo lo zolfo un elemento rilevante nella formazione del particolato, ciò dovrebbe contribuire alla riduzione di emissioni dello stesso, oltre che degli ossidi di zolfo, la cui riduzione è lo scopo principale. Inoltre, in Europa si stanno diffondendo (sono necessari per i veicoli dotati di filtro attivo antiparticolato) oli lubrificanti motore a basso contenuto di ceneri (specifiche ACEA C3) che contribuiscono a contenere ulteriormente la formazione di particolato.

Si segnalano alcuni dubbi sulla formazione di polveri fini, ultrafini e nanopolveri che i filtri antiparticolato emetterebbero soprattutto nelle fasi di rigenerazione periodica (si veda la voce filtro attivo antiparticolato per una trattazione più specifica).

In ogni caso, la determinazione dei contributi percentuali delle varie fonti è un'operazione di estrema complessità e occasione di continue polemiche fra i diversi settori produttivi, ulteriormente accentuate dai fortissimi interessi economici in gioco.

Classificazione qualitativa

In base alle dimensioni (µm = micron, micròmetro o milionesimo di metro) ed alla natura delle particelle si possono elencare le seguenti classi qualitative di particolato:

Aerosol: particelle solide sospese di diametro minore di 1 µm (liquide o solide); sono disperisioni di tipo colloidale, che causano, ad esempio, all'alba e al tramonto, l'effetto Tyndall, facendo virare il colore della luce solare verso l'arancione.

Esalazioni: particelle solide di diametro < 1 µm, in genere prodotte da processi industriali.

Foschie: goccioline di liquido di diametro < 2 µm.

Fumi: particelle solide disperse di diametro < 2 µm, trasportate da prodotti della combustione.

Polveri: particelle solide di diametro variabile tra 0,25 e 500 µm.

Sabbie: particelle solide di diametro > 500 µm.

Identificazione e misura quantitativa

La quantità totale di polveri sospese è in genere misurata in maniera quantitativa (peso / volume). In assenza di inquinanti atmosferici particolari, il pulviscolo contenuto nell'aria raggiunge concentrazioni diverse (mg/m³) nei diversi ambienti:

ca. 0,05 – 0,10 in campagna

ca. 0,10 – 0,20 in città

ca. 0,20 – 0,40 in zone industriali.

L'insieme delle polveri totali sospese (PTS) può essere scomposto a seconda della distribuzione delle dimensioni delle particelle. Le particelle sospese possono essere campionate medianti filtri di determinate dimensioni, analizzate quantitativamente ed identificate in base al loro massimo diametro aerodinamico equivalente (d_ae). Tenuto conto che il particolato è in realtà costituito da particelle di diversa densità e forma, il d_ae permette di uniformare e caratterizzare univocamente il comportamento aerodinamico delle particelle rapportando il diametro di queste col diametro di una particella sferica avente densità unitaria (1 g/cm³) e medesimo comportamento aerodinamico (in particolare velocità di sedimentazione e capacità di diffondere entro filtri di determinate dimensioni) nelle stesse condizioni di temperatura, pressione e umidità relativa.

Si utilizza un identificativo formale delle dimensioni, il Particulate Matter, abbreviato in PM, seguito dal diametro aerodinamico massimo delle particelle.

Ad esempio si parla di PM₁₀ per tutte le particelle con diametro inferiore a 10 µm, pertanto il PM_2,5 è un sottoinsieme del PM₁₀, che a sua volta è un sottoinsieme del particolato grossolano ecc.
 

(wikipedia)

Mappa delle concentrazioni di SOx generato da una strada. emissioni tossiche

Mappa delle concentrazioni di SOx generato da tre canna fumaria. emissioni tossiche

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