Diapositiva 1 - CNR Area della Ricerca di Bologna

INFLUENZA DEL TRAFFICO NAVALE
SULL’INQUINAMENTO DI CITTA’ PORTUALI
D. Contini
Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima
ISAC-CNR, UOS di Lecce
Str. Prv. Lecce-Monteroni km 1.2, 73100 Lecce, Italy
Il Sistema marino costiero
Networking territoriale della conoscenza:
“un’opportunità per la Regione Emilia-Romagna”
INTRODUZIONE
Le attività marittime sono un volano per lo sviluppo socio-economico delle
aree costiere, tuttavia sono anche una fonte di inquinamento atmosferico con
potenziali ripercussioni sulla salute delle comunità costiere e sul clima.
I principali inquinanti emessi sono
(Healy et al., Atmospheric
Environment 43, 2009, pp. 64086414):
Ossidi di azoto globalmente
circa 5-7 Tg/anno.
Ossidi di zolfo globalmente
circa 4.7-6.5 Tg/anno.
Particolato
globalmente
Tg/anno.
atmosferico
circa
1.2-1.6
L’area Adriatico/Ionica è soggetta ad un
rilevante traffico navale sia turistico sia
commerciale.
Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 2015
CONTRIBUTI AL PARTICOLATO ATMOSFERICO
CONTESTO EUROPEO
La letteratura scientifica e la
recente review (Viana et al.,
Atmospheric Environment 90,
2014) mostrano:
 Incremento dell’impatto del
traffico marittimo nell’area
Mediterranea rispetto al Nord
Europa.
 Mancanza di dati
Adriatico/Ionica.
nell’area
 E’ difficile confrontare risultati
ottenuti con approcci diversi.
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PROGETTO POSEIDON (ETC, MED 2007-2013)
http://www.medmaritimeprojects.eu/section/poseidon
 Valutare
l’impatto
all’inquinamento
atmosferico delle attività marittime in
quattro
città
portuali
dell’area
Adriatico/Ionica.
 Identificare eventuali policy gaps e
supportare proposte di strategie integrate
comuni per l’area Adriatico/Ionica
relative alla gestione sostenibile delle aree
portuali.
Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 2015
EMISSIONI DA TRAFFICO NAVALE
Emissions year 2010
10000
95,3%
1000
12,7%
37,7%
45,6% 89,3%
Emissioni annuali di NOx,
SO2, e PM2.5 e percentuale
associate
alla
fase
di
stazionamento.
75,8%
100
73,9%
82,5%
47,7%
83,4%80%
Comparazione delle emissioni
relative del traffico navale (in
blue) e del traffico veicolare
(in rosso) per il PM2.5.
10
1
Brindisi
Venice
NOx
SO2
Patras
Rijeka
PM2.5
35
30
water traffic
25
20
15
road traffic
Il peso delle emissioni del
traffico navale a livello
comunale è comparabile
con quello del traffico
veicolare su strada nelle
quattro aree analizzate.
Municipality level - PM2.5
Relative cmissions (%)
Emissions (Mg/y)
69,9%
10
5
0
Brindisi
Venice
Maritime transport
Patras
Road traffic
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Rijeka
MISURA DELLE EMISSIONI
DOAS REMOTE-SENSING
E’ stata applicata una metodologia
remote-sensing, basata su di un sistema
DOAS (Differential Optical Absorption
Spectroscopy) per misurare le emissioni
di NO2 e SO2 in prossimità dei camini
delle navi utilizzando una testa (SODCAL)
con movimentazioni azimutali e zenitali
utilizzate per scansioni di piani verticali.
Average daily emission (Kg)
Comparison between measured (DOAS) and
estimated emissions
350
300
250
200
150
100
50
0
NO2
EMISSION_INVENTORY_2014
SO2
DOAS_2014
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IMPATTI PLUME-LIKE
27/06/2014
Arrival
200000
PNC (# / cm3)
120
Departure
100
Hotelling
160000
80
Departure
120000
60
80000
40
40000
20
0
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
PNC
NOx, NO, NO2 (mg/m3)
22:00
23:00
PM2.5
Arrival
400
Hotelling
Departure
Departure
300
I picchi sono chiaramente visibili anche
sugli ossidi di azoto e sulle concentrazioni
di particelle sia in numero sia in massa.
250
200
150
100
50
17:00
18:00
19:00
NOx
120
Departure
20:00
21:00
NO
NO2
22:00
23:00
27/06/2014
In alcuni periodi si osserva un
contributo dello stazionamento che
risulta minimo su SO2.
240
Arrival
100
200
80
160
Hotelling
60
120
Departure
40
20
0
16:00
00:00
80
40
17:00
18:00
19:00
20:00
O3
21:00
22:00
23:00
SO2 (mg / m3)
0
16:00
O3 (mg / m3)
PM2.5 e concentrazione numerica di
particelle (PNC) risoluzione 1 minuto, gas
risoluzione 5 minuti.
Il contributo del traffico navale è composto
da brevi picchi di concentrazione
all’arrivo ed alla partenza delle navi molto
definiti su SO2.
0
00:00
27/06/2014
450
350
21:00
PM2.5 (mg / m3)
240000
Il traffico navale causa localmente, a
breve distanza dalle sorgenti, una
deplezione dell’ozono.
0
00:00
SO2
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METODOLOGIE PER LA VALUTAZIONE
DELL’IMPATTO DEL TRAFFICO NAVALE
BASSA RISOLUZIONE TEMPORALE
ALTA RISOLUZIONE TEMPORALE
Database di composizione chimica del
particolato (metalli, ioni, componente
carboniosa).
I picchi di concentrazione dovuti al traffico
navale sono identificati nei periodi
sottovento alle emissioni. Il contributo
primario  è valutato con la formula:
Utilizzo del modello a recettore PMF3.0
(Positive Matrix Factorization).

CDP  CDSP FP  P FP


Stima dei profili e dei contributi delle
diverse sorgenti. Le emissioni navali
caratterizzate da V e Ni.
Contributo primario
ottenuto
considerando il V
come tracciante.
Contributo
secondario ottenuto
dalla correlazione
tra V e solfato.
Cesari et al., 2014, Science of The Total
Environment 497, 392-400.
CD
CD
P = differenza tra le concentrazioni
medie con e senza l’influenza delle
navi.
FP = frazione di casi influenzati nella
direzione sottovento.
CD = concentrazione media nel settore
sottovento.
Contini et al., 2011, J. Environmental Management
92, 2119-2129.
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SOURCE APPORTIONMENT – PMF A BRINDISI
Caratterizzazione chimica del PM2.5 in un
sito di fondo urbano a circa 1.2 km dal
centro città e dal porto.
Positive Matrix Factorization
(PMF - EPA 3.0)
BRINDISI
Solfato secondario (SO42-, NH4+)

Crustal carbonates (WSIC, Ca2+)
0
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No
te
xp
lai
ne
d

Su
l ph
at
e
Sea spray (Na+, Cl-, Mg2+)
Sh
ip

2.8 %
5
ffic
Industriale_2 (Cr, Sb)
Tr
a

10
il c
om
b.
Traffico veicolare
11%
ial

15
In
d.O
Combustione di biomasse (K+)
In
du
str

20
Bi
om
as
s
Crostale (Fe, Al, Mn)
Cr
us
tal

Ca
rb
on
at
es
Industriale - oil combustion (V, Ni)
ar
ine

25
M
Soluzione con 8 fattori/sorgenti
Contribution to PM2.5 (%)
30
IMPATTO TRAFFICO NAVALE
ALTA RISOLUZIONE TEMPORALE
L’analisi dei dati ad alta risoluzione
temporale, correlati con i passaggi di navi
nel porto utilizzando medie a 30 minuti ha
permesso di valutare il contributo
primario del traffico navale alle
concentrazioni
di
particolato
atmosferico e di gas inquinanti.
N
Contributo (%)
Brindisi
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Brindisi - estate 2014
• Contributi
più
alti
sulle
particelle
di
piccole
dimensioni
(ultrafini
e
nanoparticelle).
• Contributi maggiori per gli
inquinanti gassosi rispetto al
particolato.
PM10 PM2.5 PM1
PNC
NO
NO2
SO2
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TREND INTER-ANNUALI A VENEZIA
La disponibilità di dati ad alta risoluzione temporale a Venezia nelle estati 2007, 2009
e 2012 ha permesso di analizzare il trend dell’impatto primario alle concentrazioni di
PM2.5 (Contini et al., 2015, Atmospheric Environment 102, 183-190).
450
PM2.5
PNC
ship traffic
8
7
400
350
6
300
5
250
4
200
3
150
2
100
1
50
0
0
2007
2009
Average ship traffic (ktons/day)
Ship primary contribution (%)
9
Traffico
navale
passegger
(tonnellaggio)
Contributo
primario al
PM2.5 in %
2012
L’effetto positivo è associabile all’utilizzo di combustibile a basso tenore di zolfo
(normative Europee ed accordi volontari Venice-Blue-Flag) che risulta avere un
effetto di riduzione anche delle emissioni primarie di particolato.
Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 2015
CONCLUSIONI
E’ stata sviluppata una metodologia di misura remote-sensing (DOAS) delle
emissioni di NO2 e SO2 da traffico navale.
Sono state applicate due diverse metodologie di calcolo dell’impatto del traffico
navale alle concentrazioni di inquinanti atmosferici (a bassa ed alta risoluzione
temporale). I due metodi hanno dato risultato congruenti quando applicati allo
stesso sito.
Il peso percentuale delle emissioni da traffico navale è comparabile con
quello delle emissioni da traffico veicolare.
L’impatto del traffico marittimo è maggiore sulle concentrazioni di particelle di
piccolo diametro ed è massimo per le particelle ultrafini e le nanoparticelle.
Queste ultime sono quindi una metrica migliore per studiare l’impatto di questo tipo
di sorgente.
L’utilizzo di combustibile a basso tenore di zolfo ha un effetto di riduzione delle
emissioni di particolato primario.
Il Sistema marino costiero - Bologna 8 Giugno 2015
[email protected]
http://www.medmaritimeprojects.eu/section/poseidon
EGU General Assembly 2015 – Vienna, 12-17 April 2015