Caratterizzazione della frazione fine del Particolato Atmosferico in

“2° Convegno Nazionale sul Particolato Atmosferico PM2006”, Firenze, 10 – 13 Settembre 2006
Caratterizzazione della frazione fine del Particolato
Atmosferico in un sito del Mediterraneo
A. Turnonea, I. Carofalob, A. Buccolieri,a G. Buccolieri,a A. Dell’Atti,a M.R. Perrone,b
a
Dipartimento di Scienza dei Materiali, Università degli Studi di Lecce, via per Monteroni, 73100 Lecce;
b
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Lecce, via per Arnesano, 73100 Lecce
Si
, presso
2005
Si riportano
riportano ii risultati
risultati relativi
relativi alla
alla caratterizzazione
caratterizzazione di
di campioni
campioni di
di PM2.5
PM2.5 raccolti,
raccolti, da
da Marzo
Marzo aa Ottobre
Ottobre 2005,
2005,
presso ilil Dipartimento
Dipartimento di
di Fisica
Fisica
dell’Università
dell’Università degli
degli Studi
Studi di
di Lecce
Lecce (40º
(40º 20'
20' N,
N, 18º
18º 06'
06' E).
E).
Il
Il particolato
particolato èè stato
stato raccolto
raccolto su
su filtri
filtri in
in nitrato
nitrato di
di cellulosa
cellulosa (porosità
(porosità di
di 0.8
0.8 µm
µm ee diametro
diametro di
di 47
47 mm)
mm) mediante
mediante un
un campionatore
campionatore di
di polveri
polveri FH
FH 95
95 KF
KF
3
-1
(ESM
(ESM Andersen),
Andersen), che
che opera
opera ad
ad una
una portata
portata di
di 2.3
2.3 m
m3·h
·h-1.. Il
Il tempo
tempo di
di campionamento
campionamento èè stato
stato di
di 24
24 ore.
ore.
La
La concentrazione
concentrazione del
del particolato
particolato èè stata
stata determinata
determinata mediante
mediante metodo
metodo gravimetrico.
gravimetrico.
Le
Le concentrazioni
concentrazioni in
in peso
peso degli
degli anioni
anioni ee dei
dei cationi
cationi sono
sono state
state determinate
determinate tramite
tramite un
un cromatografo
cromatografo ionico
ionico DX500
DX500 (DIONEX).
(DIONEX).
La
La morfologia
morfologia ee la
la composizione
composizione elementale
elementale delle
delle particelle
particelle raccolte
raccolte èè stata
stata anche
anche analizzata
analizzata mediante
mediante un
un microscopio
microscopio elettronico
elettronico aa scansione
scansione JSMJSM6480LV
6480LV (JEOL),
(JEOL), completo
completo di
di un
un sistema
sistema di
di microanalisi
microanalisi aa dispersione
dispersione di
di energia
energia EDS
EDS 2000
2000 (IXRF).
(IXRF).
Vengono
Vengono analizzati
analizzati ii contributi
contributi delle
delle sorgenti
sorgenti antropogeniche
antropogeniche ee naturali
naturali sui
sui campioni
campioni di
di particolato
particolato fine
fine raccolti.
raccolti.
Evoluzione temporale annuale della concentrazione di PM2.5
PM2.5 e di PTS
100
60
100
40
3
80
150
80x10
Si nota un aumento della
concentrazione media di PM2.5
e di PTS durante i mesi estivi.
PM2.5 (ng/m )
3
PTS
PM2.5
PM2.5 (µg/m )
3
60
40
20
3
PTS (µg/m )
200
50
La
non
correlazione
tra
le
concentrazioni di PTS e di PM2.5 può
essere dovuta alla variabilità della
composizione di particolato, oltre che
all’utilizzo di sistemi e filtri diversi.
20
0
0
1/1
1/2
1/3
1/4
1/5
1/6
1/7
1/8
1/9
1/10
1/11
1/12
1/1
Anno 2005
0
0
20
40
60
3
PTS (ng/m )
80x10
3
Fig.2 Correlazione tra la conc. di PTS,
campionata col sistema FH 62 IR su nastro
di fibra di quarzo e la conc. di PM2.5,
campionata col sistema FH 95 KF, su filtro
di nitrato di cellulosa.
Fig.1 Evoluzione temporale della concentrazione di PTS (medie su 24 ore), campionato col
sistema FH 62 IR e della concentrazione di PM2.5, campionato col sistema FK 95 KF.
Risultati relativi all’
all’analisi delle specie ioniche nei campioni di PM2.5
PM2.5
% IONI
20 - 83 % del PM2.5
Ioni maggioritari:
3
3
3
SO42-+NH4++NO3- +Ca2+ =
77 - 94 %
2
Ca2+
R= 0.68
a = 68 ± 39
b = 0.032 ± 0.006
600
+
F-
800
R= 0.78
a = -342 ± 290
b = 0.285 ± 0.047
4
NH4 (ng/m )
Cl-
3
5x10
400
+
NO3-
K (ng/m )
SO42-
200
1
3
16x10
Mg2+
0
3
SO4 (ng/m )
2-
Na+
2
4
6
8
10
12
3
0
14 16x10
2
4
6
10
10
12
3
14x10
3
SO4 (ng/m )
K2SO4
(NH4)2SO4
8
8
2-
3
2-
SO4 (ng/m )
R= 0.83
a = 402 ± 287
b = 0.19 ± 0.02
12
NH 4+
0
0
14
K+
4000
Ca
Na
6
Ca
2+
2+
+
Na
R = 0.17
a = 616± 303
b = 0.047 ± 0.052
+
R = 0.25
a = 482 ± 75
b = 0.017 ± 0.013
3000
4
Fig.3 Distribuzione % delle conc. degli ioni, nei campioni di PM2.5
10
20
30
40
50
60x10
+
2+
2000
Ca
0
Na2SO4
PM2.5
∝ PM2.5
0
- Na
SO42-
2
3
CaSO4
3
PM2.5 (ng/m )
1000
0
NO3- ∝ PM2.5
7000
5x10
R= 0.12
a = 1613.± 467
b = 0.021 ± 0.016
3
3
3
3000
4
6
2
2000
0
10
20
30
40
50
3
PM2.5 (ng/m )
3
60 70x10
1
2
3
NO3
4
5
6
7x10
3
0
1
2
3
4
-
3
5
6
7x10
3
3
NO3 (ng/m )
(ng/m )
3
1.0
2-
Nss-SO4
-
14
Cl / Na
+
0.8
Ca + S = 80 %
3
2-
10
0.6
8
4
0.2
2
• particelle di K2SO4;
0
0.0
1/1
• dimensione di
K2SO4< CaSO4
1/2
1/3
1/4
1/5
1/6
1/7
1/8
Anno 2005
1/9
1/10
1/11
1/12
1/1
RISULTATI
Proporzionalità tra concentrazione di SO42- e PM2.5
Fig.4
Distribuzione
%
delle
concentrazioni degli elementi in un
campione di PM2.5
Fig.5 Immagine SEM relativa
al campione di PM2.5
SO42- rappresenta l’ 8 – 42 % del PM2.5
Percentuale di Neutralizzazione: 20 – 80 %
Significativa presenza di (NH4)2SO4
Deplezione del Cloro
Ca (SEM-EDX) > Ca2+⇒ Composti di Calcio non solubili
+
0.4
6
-
Nss-SO4 (ng/m)
12
Cl / Na
• particelle di CaSO4;
3
14 16x10
Deplezione
del Cloro
dovuta alla
formazione
di Na2SO4
0
0
16x10
Le mappe EDX hanno
rilevato la presenza di:
12
500
0
0
10
2-
1000
1
1000
8
SO4
R= 0.74
a = 319 ± 50
b = 0.13 ± 0.02
+
4000
2
1500
R= 0.29
a = 703 ± 408
b = 0.26 ± 0.18
+
5000
3
4
NH4 (ng/m )
-
3
NO3 (ng/m )
6000
0
NaNO3
NH4NO3
Na (ng/m )
Risultati relativi
all’analisi SEM-EDX