STUDIO PREVISIONALE DI IMPATTO MEDIANTE SIMULAZIONE

BioEnergia Trentino S.r.l.
Via Verdi, 19 – 38100 Trento
IMPIANTO DI DIGESTIONE ANEROBICA E COMPOSTAGGIO
DI FORSU E VERDE
Faedo (TN)
STUDIO PREVISIONALE DI
IMPATTO MEDIANTE SIMULAZIONE
DELLA DISPERSIONE
ATMOSFERICA
Milano, marzo 2010
Dott. Ing. Selena Sironi
Dott. Ing. Laura Capelli
INDICE
1.
Introduzione...................................................................................................................... 4
2.
Modello micrometeorologico........................................................................................... 5
3.
4.
5.
2.1.
Dati di ingresso .......................................................................................................... 5
2.2.
Normalizzazione dei dati meteorologici grezzi .......................................................... 5
2.3.
Analisi delle rose dei venti ......................................................................................... 5
2.4.
Calcolo dei parametri micrometeorologici.............................................................. 11
Modello emissivo ............................................................................................................ 12
3.1.
Origine dei dati di emissione ................................................................................... 12
3.2.
sorgenti emissive considerate................................................................................... 12
Modello cartografico ...................................................................................................... 16
4.1.
Dominio di spazio delle simulazioni ........................................................................ 16
4.2.
Effetti dei rilievi orografici ...................................................................................... 16
Modello di dispersione ................................................................................................... 17
5.1.
Descrizione del modello ........................................................................................... 17
5.2.
Effetti delle fluttuazioni istantanee di concentrazione di odore............................... 18
5.3.
Elaborazione dei risultati......................................................................................... 20
5.3.1.
Limiti di accettabilità dell’impianto................................................................. 20
5.3.2.
Calcolo dei percentili di concentrazione .......................................................... 22
6.
Presentazione e valutazione dei risultati ...................................................................... 23
Allegato 1................................................................................................................................. 24
Pagina 2 di 24
Allegati
Allegato 1. Mappa del 98° percentile su base annua delle concentrazioni orarie di picco di
odore.
Pagina 3 di 24
1. INTRODUZIONE
Il presente studio ha come obiettivo la valutazione previsionale dell’impatto olfattivo sul
territorio delle emissioni in atmosfera relative all’impianto di digestione anaerobica e
compostaggio di FORSU e verde che dovrebbe sorgere a Faedo (TN).
Lo studio è stato condotto al fine di ottenere una fotografia dettagliata delle emissioni
odorigene dell’impianto, considerando pertanto tutte le sorgenti dello stesso. Nel caso
specifico, al fine di valutare l’impatto olfattivo relativo a tutte le possibili sorgenti di odore e
la loro entità, lo studio, già condotto in precedenza per la Provincia di Trento, è stato
aggiornato utilizzando i più recenti dati di progetto, in seguito ad alcune modifiche del
progetto stesso.
L’impatto delle emissioni in atmosfera è determinato applicando un modello di dispersione
atmosferica, che calcola la concentrazione degli inquinanti nell’aria ambiente al suolo,
elaborando i dati di emissione, i dati meteorologici ed i dati di profilo del terreno. Per il
calcolo della dispersione delle emissioni è stato impiegato il modello CALPUFF, realizzato
dalla Earth Tech Inc. per conto del California Air Resources Board (CARB) e del U.S.
Environmental Protection Agency (US EPA). Il pre- e post-processamento dei dati del
modello sono invece realizzati mediante software specifico sviluppato presso il Dipartimento
di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano.
I dati di emissione sono stati ipotizzati sulla base dei dati di progetto dell’impianto e dei valori
di concentrazione e portata di odore relativi ad impianti analoghi a quello in oggetto. I dati di
portata, le caratteristiche fisiche e geometriche delle sorgenti e i dettagli sul funzionamento
delle singole sorgenti sono stati forniti dai progettisti.
I dati meteorologici necessari alla simulazione della dispersione sono stati reperiti dalla
Provincia Autonoma di Trento tramite le stazioni meteorologiche di Roverè della Luna (TN) e
Salorno (BZ).
Corografie, cartografie e dati orografici sono stati estrapolati da Google Earth.
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2. MODELLO MICROMETEOROLOGICO
2.1.
DATI DI INGRESSO
L’elenco dei parametri meteorologici utilizzati per il modello sono riportati in Tabella 1.
Parametro meteorologico
Temperatura dell'aria
Velocità del vento
Direzione del vento
Radiazione solare globale
Umidità relativa dell’aria
Precipitazione
Tipo di elaborazione
media su 1 h
media su 1 h
prevalente su 1 h
media su 1 h
media su 1 h
totale su 1 h
Unità di misura
°C
m/s
gradi sessagesimali
2
MJ/m
%
mm
Periodo
dal 01/01/2009
al 31/12/2009
Tabella 1. Parametri meteorologici impiegati
I dati meteorologici utilizzati per la modellazione sono stati scelti in modo tale da essere
rappresentativi del luogo dove sorgerà l’impianto. Nel caso specifico, i dati di temperatura,
umidità relativa, precipitazioni, direzione e velocità del vento (queste ultime a 10 m) sono
stati registrati da una centralina meteo situata a Roverè della Luna (TN). I dati di radiazione
solare sono invece stati ottenuti da una centralina meteo situata a Salorno (BZ).
2.2.
NORMALIZZAZIONE DEI DATI METEOROLOGICI GREZZI
I dati grezzi a disposizione sono stati sottoposti ad un processo di elaborazione iniziale
(normalizzazione), poiché presentano alcune vacanze (dati registrati invalidi o non registrati).
Le vacanze presenti nei dati di durata inferiore a 6 ore sono state completate per
interpolazione lineare fra i due dati validi adiacenti. Le vacanze più ampie sono state
completate, per le ore di vacanza, dai dati medi calcolati per la medesima grandezza (a partire
dall’intero insieme di dati validi) in funzione del mese e dell’ora.
2.3.
ANALISI DELLE ROSE DEI VENTI
Nelle figure a seguire sono illustrate le rose dei vettori del vento ottenute dall’analisi dei dati
meteo.
Pagina 5 di 24
Nella prassi meteorologica, nelle rose dei venti è consuetudine, per convenzione, indicare
l’angolo di direzione di provenienza del vento. Ad esempio, quando si indica che il vento ha
angolo 90°, si intende che esso soffia da est a ovest.
Al contrario, nell’ambito della simulazione della dispersione degli inquinanti, è più efficace
rappresentare non già la direzione del vento (ossia l’angolo di provenienza), ma piuttosto il
vettore del vento (ossia la direzione verso cui il vento soffia). Quest’ultima è la convenzione
assunta nel presente studio.
Quindi, nel presente studio, quando si indica, ad esempio, che il vento ha angolo 90°, si
intende che esso soffia da ovest a est.
I valori delle ore che compaiono in Figura 3 indicano, secondo la consueta convenzione, i 60
minuti precedenti: ad esempio, l’ora 16 indica i 60 minuti fra le 15.00 e le 16.00.
N
(0,0°)
NNW
(337,5°)
18.0%
16.0%
NNE
(22,5°)
14.0%
NW
(315,0°)
NE
(45°)
12.0%
10.0%
WNW
(292,5°)
8.0%
ENE
(67,5°)
6.0%
4.0%
2.0%
W
(270,0°)
E
(90°)
0.0%
WSW
(247,5°)
ESE
(112,5°)
SE
(135°)
SW
(225,5°)
SSW
(202,5°)
SSE
(157,5°)
S
(180°)
Figura 1. Rosa generale dei vettori di direzione del vento
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La Figura 1 mostra la rosa generale dei vettori di direzione del vento ricavata dai dati
impiegati nel presente studio.
Essa evidenzia, presso il sito geografico in esame, la presenza di due direzioni prevalenti del
vento, una diretta da est verso ovest, e l’altra in direzione opposta.
Le tre figure successive rendono conto di quando e con che velocità questi venti spirino
solitamente.
Pagina 7 di 24
N
(0,0°)
NNW
(337,5°)
10.0%
9.0%
NNE
(22,5°)
8.0%
NW
(315,0°)
NE
(45,0°)
7.0%
6.0%
5.0%
WNW
(292,5°)
ENE
(67,5°)
4.0%
3.0%
2.0%
1.0%
W
(270,0°)
E
(90,0°)
0.0%
WSW
(247,5°)
ESE
(112,5°)
SE
(135,0°)
SW
(225,0°)
SSW
(202,5°)
SSE
(157,5°)
S
(180,0°)
< 0,50 m/s
0,50÷0,99 m/s
1,00÷1,49 m/s
1,50÷1,99 m/s
2,00÷2,99 m/s
>= 3,00 m/s
Figura 2. Rosa dei vettori di direzione del vento secondo la velocità del vento
E’ possibile osservare le due direzioni prevalenti del vento già evidenziate nella rosa generale
dei venti (Figura 1), che rimangono invariate indipendentemente dalla velocità del vento.
Pagina 8 di 24
N
(0,0°)
NNW
(337,5°)
9.0%
8.0%
NNE
(22,5°)
7.0%
NW
(315,0°)
NE
(45,0°)
6.0%
5.0%
4.0%
WNW
(292,5°)
ENE
(67,5°)
3.0%
2.0%
1.0%
W
(270,0°)
E
(90,0°)
0.0%
WSW
(247,5°)
ESE
(112,5°)
SE
(135,0°)
SW
(225,0°)
SSW
(202,5°)
SSE
(157,5°)
S
(180,0°)
ore 22÷03
ore 04÷09
ore 10÷15
ore 16÷21
Figura 3. Rosa dei vettori di direzione del vento secondo l’ora del giorno
La Figura 3 riporta la rosa dei vettori del vento in funzione dell’ora del giorno.
Pagina 9 di 24
N
(0,0°)
NNW
(337,5°)
7.0%
NNE
(22,5°)
6.0%
NW
(315,0°)
NE
(45,0°)
5.0%
4.0%
WNW
(292,5°)
3.0%
ENE
(67,5°)
2.0%
1.0%
W
(270,0°)
E
(90,0°)
0.0%
WSW
(247,5°)
ESE
(112,5°)
SW
(225,0°)
SE
(135,0°)
SSW
(202,5°)
SSE
(157,5°)
S
(180,0°)
inverno
primavera
estate
autunno
Figura 4. Rosa dei vettori di direzione del vento secondo la stagione dell’anno
La Figura 4 riporta la rosa dei vettori del vento in funzione della stagione dell’anno. Essa
mostra che in tutte le stagioni dell’anno sono individuabili le direzioni del vento prevalenti già
evidenziate nelle rose dei venti precedenti.
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2.4.
CALCOLO DEI PARAMETRI MICROMETEOROLOGICI
I parametri di output del pre-processore impiegato per il calcolo delle variabili
micrometeorologiche (parametri di turbolenza atmosferica) sono elencati in Tabella 2.
Parametro micrometeorologico
Radiazione solare netta
Sigla
Q*
Forma
media oraria
Flusso di calore sensibile superficiale
Qh
media oraria
Velocità d'attrito
u*
media oraria
LMO
media oraria
w*
media oraria
MH
media oraria
Lunghezza di Monin-Obukhov
Velocità di scala convettiva
Altezza di mescolamento
Metodo di calcolo
D.J. Thomson “ADMS3 - The Met
Input Module”, P05/01N/03,
Cambridge Environmental Research
Consultants (CERC), Novembre
2003.
J.S. Scire, F.R. Robe, M.E. Fernau,
R.J. Yamartino “A User’s Guide for
the CALMET Meteorological Model”,
Earth Tech Inc., Gennaio 2005.
Tabella 2. Parametri calcolati dal modello micrometeorologico
Ciascuno di questi parametri è stato calcolato ed introdotto nel modello di dispersione per
ciascuna ora del periodo di simulazione. Tale approccio è dettato dalla necessità di calcolare
le concentrazioni di inquinante al suolo per ogni singola ora, così da poter esprimere
numericamente l’impatto mediante un assegnato percentile su base annua delle concentrazioni
orarie di odore.
I dati meteorologici sono organizzati, per l’elaborazione da parte del modello di dispersione,
in forma tipo-ISC, ossia mono-stazione.
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3. MODELLO EMISSIVO
3.1.
ORIGINE DEI DATI DI EMISSIONE
I dati di emissione sono stati ipotizzati sulla base dei dati di progetto dell’impianto e dei valori
di concentrazione e portata di odore relativi ad impianti analoghi a quello in oggetto. I dati di
portata, le caratteristiche fisiche e geometriche delle sorgenti e i dettagli sul funzionamento
delle singole sorgenti sono stati forniti dai progettisti.
3.2.
SORGENTI EMISSIVE CONSIDERATE
3.2.1.
I punti emissivi considerati
I punti emissivi considerati nello studio di impatto olfattivo sono:
•
l’emissione dei fumi del gruppo di cogenerazione;
•
L’emissione dal biofiltro;
•
L’emissione dai cumuli di compost raffinato stoccati all’interno di un capannone
chiuso su 3 lati.
Sono invece state considerate nulle:
•
le emissioni derivanti dai cumuli di verde, poiché tali cumuli, costituiti da cippato
ligneo (ramaglie), avranno impatti olfattivi, in termini di concentrazione di odore, del
tutto trascurabili.
•
I transitori di accensione della torcia posta a servizio del digestore anaerobico nei casi,
non programmati e dunque non modellizzabili a priori, di fermo motore per guasto o
per manutenzione.
3.2.2.
Valutazione delle emissioni in base alla tipologia di sorgente
Per quanto riguarda le emissioni puntuali o assimilabili, ossia le emissioni dal camino di
espulsione del gruppo di cogenerazione e l’emissione dal biofiltro, ai fini di una valutazione
delle emissioni odorigene non è sufficiente considerare unicamente il valore di concentrazione
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di odore, bensì è necessario fare riferimento alla portata di odore (OER – Odour Emission
Rate), calcolata come prodotto fra la concentrazione di odore e la portata di aria emessa, ed
espressa in unità odorimetriche al secondo (ouE/s).
OER = cod ⋅ Qaria
Per convenzione (EN 13725:2003), l’OER è espresso normalizzando la portata di aria a 20°C.
Anche per quanto riguarda le sorgenti di odore areali senza flusso indotto, ossia, nel caso
specifico, i cumuli di compost stoccati sotto tettoia, ai fini di una valutazione delle emissioni
odorigene non è sufficiente considerare unicamente il valore di concentrazione di odore. In
questo caso è necessario fare riferimento ad altri parametri, quali il flusso specifico e la
portata di odore.
Il flusso specifico di odore (SOER – Specific Odour Emission Rate) è una grandezza che, nel
caso di una sorgente areale senza flusso indotto, indica le unità odorimetriche emesse per
unità di tempo e di superficie. Tale parametro, espresso in unità odorimetriche per metro
quadrato e per secondo (ouE/s/m2) è calcolato moltiplicando il valore di concentrazione di
odore per la portata di aria neutra introdotta nella cappa dinamica utilizzata per il
campionamento, e successivamente dividendo per l’area di base della cappa stessa:
SOER =
cod ⋅ Qaria
Abase ,WT
La concentrazione di odore all’uscita della cappa, ossia la quantità di sostanze odorigene che
passano dalla fase liquida alla fase gas per effetto della corrente di aria inviata nella cappa
(convezione forzata) è funzione della velocità della corrente stessa sul pelo libero della
superficie liquida.
Più precisamente, considerando che il trasferimento di materia dalla fase liquida alla fase gas
avviene secondo le leggi della teoria dello strato limite di Prandtl, è possibile calcolare che la
concentrazione di odore è proporzionale all’inverso della radice della velocità:
cod ∝
1
v
=v
−
1
2
Per questo motivo, anche il flusso specifico di odore è funzione della velocità dell’aria inviata
sotto cappa, ed in particolare esso è proporzionale alla radice della velocità stessa:
Pagina 13 di 24
SOER ∝ v
1
2
Al fine di valutare l’entità delle emissioni di odore in funzione delle condizioni di
ventilazione è sufficiente sfruttare le relazioni che legano concentrazione e flusso specifico
alla velocità dell’aria inviata sotto cappa.
Anche nel caso delle sorgenti areali senza flusso indotto, la grandezza che consente di
valutare le emissioni di odore è la portata di odore (OER – Odour Emission Rate), espressa in
unità odorimetriche al secondo (ouE/s), e calcolata in questo caso come prodotto fra il flusso
specifico di odore e la superficie della sorgente.
OER = SOER ⋅ Asorgente
Nel caso della valutazione della dispersione delle emissioni di odore da sorgenti areali, la
portata di odore è ricalcolata per ciascuna ora del dominio della simulazione facendo
riferimento al valore di velocità del vento misurato dalla centralina meteorologica.
3.2.3.
Valutazione delle emissioni delle sorgenti considerate
Per quanto riguarda la prima sorgente considerata, ossia il camino di espulsione dei fumi di
combustine del biogas, sebbene sia noto dalla letteratura che i fumi derivanti dal
funzionamento di un motore di cogenerazione non siano generalmente fonte di emissioni di
odore offensive, è stato cautelativamente considerato un valore di concentrazione di odore
estrapolato dai dati del Laboratorio, pari a 1’500 ouE/m3. La portata al camino considerata
negli studi precedenti era di 3’500 Nm3/h. Secondo le ultime modifiche di progetto, la
quantità di biogas prodotta dovrebbe passare da 3’210’000 Nm3/y a 3'645’000 Nm3/y, con un
aumento del 13,6%. Ai fini della modellazione delle emissioni si è ipotizzato che la portata al
camino aumentasse della medesima quantità, passando pertanto da 3’500 Nm3/h a 3’974
Nm3/h. L’OER associato, considerando la suddetta portata normalizzata a 20°C, è pari a
1’777 ouE/s.
Per quanto riguarda invece le emissioni in uscita dal biofiltro si è deciso di considerare una
concentrazione di odore in uscita dal presidio pari a 300 ouE/m3, valore in linea con i limiti
indicati in diverse norme di riferimento, tra cui ad esempio quelle di Regione Lombardia e
Austria (Norma S 2205-1), e una portata in uscita di 100’000 Nm3/h. A questi valori di
concentrazione e di portata di odore corrisponde un OER di 8944 ouE/s.
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Infine, per quanto concerne le emissioni odorigene associate allo stoccaggio dei cumuli di
compost raffinato, nei precedenti studi condotti per la Provincia di Trento si era fatto
riferimento ai fattori di emissioni dell’odore (OEF, Odour Emission Factors) relativi alla fase
di stoccaggio del prodotto finito per impianti di trattamento meccanico biologico di rifiuti
(Sironi S., Capelli L., Céntola P., Del Rosso R., Il Grande M., 2006, “Odour emission factors
for the prediction of odour emissions from plants for the mechanical and biological treatment
of MSW” Atmospheric Environment 40 (39) 7632-7643), pari a 7.5·106 ouE/t. Tale valore si
riferisce all’odore generato da cumuli di compost prodotti in impianti di trattamento
meccanico biologico (o compostaggio) “tradizionali”, ossia che prevedono la sola fase di
ossidazione aerobica del rifiuto. E’ presumibile che la fase di digestione anaerobica prevista
prima della fase di ossidazione aerobica nell’impianto in oggetto, abbia come conseguenza
una maggiore stabilizzazione, e pertanto una riduzione del carico odorigeno, del materiale in
uscita dall’impianto (compost). Non potendo fare ipotesi riguardo alla portata di odore
associata ai cumuli di compost ottenuti con un processo come quello previsto nell’impianto
oggetto di studio, in quanto non sono presenti in letteratura dati relativi ad impianti simili, si è
deciso di utilizzare il dato di letteratura (OEF) sopra menzionato, che rappresenta pertanto un
valore cautelativo. Utilizzando il dato di riferimento sopra menzionato, nello studio
precedente condotto assumendo che i cumuli di compost fossero stoccati all’interno di un
capannone chiuso su 3 lati, si era arrivati a calcolare un OER di 3460 ouE/s, che è il valore
corrispondente ad una velocità dell’aria sui cumuli di 0.1 m/s, considerando una velocità di
efflusso dal capannone per effetto diffusivo di 0.1 m/s. Tali valori sono stati scelti come valori
rappresentativi della situazione di calma di vento che si realizza all’interno del capannone.
Secondo le ultime modifiche di progetto, la quantità totale di compost prodotto dovrebbe
passare da 8400 t/y a 8925 t/y, con un aumento del 6.25%. Ai fini della modellazione delle
emissioni si è ipotizzato che l’OER corrispondente aumentasse della medesima quantità,
passando pertanto da 3’460 ouE/s 3’676 ouE/s.
L’elenco e le caratteristiche delle sorgenti considerate sono riportate in Tabella 3.
Emissione
Biofiltro
Camino cogenerazione
Cumuli compost
Coord.
UTM E
666.839
666.839
666.839
Altezza Temp. Portata Velocità
Coord. Altezza Superf. Diam.
eq. (m) s.l.m. (m) (°C) (Nm3/h)
(m/s)
UTM N
(m)
(m2)
5121.301
8
670
29.21
241
30
100000 0.044497
5121.301
10
0.126
0.40
243
180
3974 9.428019
5121.301
2
1063
36.79
235
20
_
_
OER
(ouE/s)
8944
1777
3676
Tabella 3. Elenco e caratteristiche delle sorgenti di odore considerate
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4. MODELLO CARTOGRAFICO
4.1.
DOMINIO DI SPAZIO DELLE SIMULAZIONI
La griglia di recettori stesa sul dominio spaziale di simulazione è di 4000 m x 4000 m, con un
punto ogni 100 m. La dimensione del dominio è scelta in modo da includervi il luogo dove
sorgerà l’impianto e i ricettori ad esso più prossimi.
4.2.
EFFETTI DEI RILIEVI OROGRAFICI
La presenza di rilievi orografici nell’area di studio è stata studiata grazie all’opzione di
Partial plume path adjustment di CALPUFF. Nel modello è stata introdotta come dato di
ingresso la matrice delle quote altimetriche del terreno nel dominio di spazio considerato, per
ciascun recettore.
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5. MODELLO DI DISPERSIONE
5.1.
DESCRIZIONE DEL MODELLO
Per il calcolo della dispersione delle emissioni è stato impiegato il modello CALPUFF,
realizzato dalla Earth Tech Inc. per conto del California Air Resources Board (CARB) e del
U.S. Environmental Protection Agency (US EPA).
CALPUFF appartiene alla tipologia di modelli descritti al paragrafo 3.1.2 della linea guida
RTI CTN_ACE 4/2001 “Linee guida per la selezione e l’applicazione dei modelli di
dispersione atmosferica per la valutazione della qualità dell’aria”, Agenzia Nazionale per la
Protezione dell’Ambiente, Centro Tematico Nazionale – Aria Clima Emissioni, 2001.
Il modello di dispersione CALPUFF, nel modo in cui è impiegato nell’ambito del presente
studio, è classificabile nella tipologia 2 della scheda 9 della norma UNI 10796:2000
“Valutazione della dispersione in atmosfera di effluenti aeriformi - Guida ai criteri di
selezione dei modelli matematici”, ma ha alcune caratteristiche avanzate tali da classificarlo
nella tipologia 3 della medesima scheda 9.
CALPUFF è uno dei preferred models adottati ufficialmente da US EPA per la stima della
qualità dell’aria, con le seguenti motivazioni (Appendix W to Part 51 - Guideline on Air
Quality Models. Federal Register, Vol. 68, No. 72, Tuesday, April 15, 2003 / Rules and
Regulations):
•
«In some public comments there was a general consensus that the technical basis of
the CALPUFF modeling system has merit and provides substantial capabilities to not
only address long range transport, but to address transport and dispersion effects in
some complex wind situations».
•
«CALPUFF in its current configuration is suitable for regulatory use for long range
transport, and on a case-by-case basis for complex wind situations».
Si rimanda al documento citato per quanto riguarda il rapporto sugli studi circa la validazione
e la stima dell’accuratezza del modello.
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Fra le ragioni che suggeriscono l’impiego di CALPUFF nel caso in esame, si possono
elencare le seguenti.
•
L’algoritmo principale di CALPUFF implementa un modello di dispersione non
stazionario a puff gaussiano. Questo permette la trattazione rigorosa ed esplicita anche
dei periodi nei quali il vento è debole o assente, a differenza dei più noti modelli a
pennacchio gaussiano (Gaussian plume models).
•
I coefficienti di dispersione sono calcolati dai parametri di turbolenza (u*, w*, LMO),
anziché dalle classi di stabilità Pasquill-Gifford-Turner. Vale a dire che la turbolenza è
descritta da funzioni continue anziché discrete.
•
Alle sorgenti emissive possono essere assegnate emissioni variabili nel tempo, ora
dopo ora.
•
Durante i periodi in cui lo strato limite ha struttura convettiva, la distribuzione delle
concentrazioni all’interno di ogni singolo puff è gaussiana sui piani orizzontali, ma
asimmetrica sui piani verticali, cioè tiene conto della asimmetria della funzione di
distribuzione di probabilità delle velocità verticali. In altre parole, il modello simula
gli effetti sulla dispersione dovuti ai moti dell’aria ascendenti (le comunemente dette
“termiche”) e discendenti tipici delle ore più calde della giornata e dovuti ai vortici di
grande scala.
Per il pre-processamento, i.e. la creazione dei file di input del modello, e il postprocessamento, i.e. l’elaborazione dei file di output del modello, è stato utilizzato un software
specifico sviluppato presso il Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica
“Giulio Natta” del Politecnico di Milano.
5.2.
EFFETTI DELLE FLUTTUAZIONI ISTANTANEE DI CONCENTRAZIONE
DI ODORE
Affinché un odore sia percepibile è sufficiente che la sua concentrazione in aria superi la
soglia di percezione anche solo per il tempo di un respiro (in media 3,6 secondi). La
concentrazione di odore, così come qualunque variabile scalare dell’atmosfera, fluttua
istantaneamente per effetto della turbolenza. Poiché il modello di dispersione impiegato
produce come output, per ciascuna ora e ciascun recettore, la media oraria della
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concentrazione di odore, è necessario dedurre da questa la concentrazione oraria di picco,
definita come la concentrazione che in un’ora è oltrepassata con probabilità 10-3, cioè per più
di 3,6 secondi. Studi scientifici (NSW Environment Protection Authority, “Technical Notes.
Draft Policy: Assessment and Management of Odour from Stationary Sources in NSW”,
Sydney, 2001) dimostrano, a questo proposito, che la stima della concentrazione di picco può
essere condotta moltiplicando la concentrazione media oraria per un coefficiente (peak-to-
mean ratio) dedotto sperimentalmente, e dipendente soprattutto dalla morfologia della
sorgente. Nel presente studio è stato adottato un peak-to-mean ratio di 2,3, considerando
quanto segue.
•
La sorgenti in esame sono modellizzabili, secondo i casi, come sorgenti areali o
puntiformi aventi una bassa quota del punto di emissione e soggette ad effetto-scia.
Per questo tipo di sorgenti è consigliato un P/M compreso fra 1,9 e 2,5,
preferibilmente di 2,3 (NSW-EPA, "Technical Notes [...]", cit., p. 85)
•
E’ comunque possibile mantenere un P/M pari a 2,3 anche nel caso di sorgenti ad alta
quota, in quanto l’effetto sulle concentrazioni medie del serpeggio in direzione
verticale (più precisamente: l’effetto dell’asimmetria della funzione di distribuzione di
probabilità delle fluttuazioni della componente “z” del vettore velocità istantanea) è
esplicitamente descritto da CALPUFF mediante la distribuzione non gaussiana delle
concentrazioni all’interno del puff lungo la verticale.
•
Poiché il rapporto fra la quota (effettiva) dei punti di emissione e l’altezza media dello
strato limite convettivo è z/h<0,1, e poiché la quota effettiva del punto di emissione
rispetto al suolo è inferiore all’altezza media del “surface layer” (circa 50 m), l’effetto
sulle concentrazioni di picco del serpeggio in direzione verticale è modesto e i moti
convettivi hanno semmai l’effetto di far decrescere la concentrazione istantanea al
suolo piuttosto che crescere (Luhar A.K., Hibberd M.F., Borgas M.S. “A skewed
meandering plume model for concentration statistics in the convective boundary
layer” Atmospheric Environment 34 (2000) p. 3610. Arya S.P. “Air pollution
meteorology and dispersion” (1999) Oxford University Press, New York, USA, p.
189).
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5.3.
5.3.1.
ELABORAZIONE DEI RISULTATI
Limiti di accettabilità dell’impianto
Per la concentrazione di odore non sono noti limiti di riferimento né a livello nazionale né a
livello locale. Le autorizzazioni rilasciate al gestore dello stabilimento e ad oggi vigenti non
fissano limiti di impatto delle emissioni sul territorio.
Diversi Paesi esteri, quali il Regno Unito, la Germania e l’Australia, hanno invece emanato
alcune disposizioni in merito. Come documento legislativo di riferimento è scelta, in
particolare, la linea guida dell’Agenzia Ambientale del Regno Unito (UK-EA) “IPPC-H4.
Integrated Pollution Prevention and Control - Draft. Horizontal guidance for Odour. Part 1 –
Regulation and Permitting” (Environmental Agency, Bristol, 2002). Le ragioni principali
della scelta sono le seguenti.
•
La legislazione del Regno Unito è l’unica fra quelle europee, insieme con quella
tedesca, che abbia adottato un approccio al problema delle emissioni di odore
coerente, completo e cosiddetto “orizzontale”, ossia valido e omogeneo per qualunque
emissione di odore da attività industriali.
•
La legislazione tedesca, rispetto a quella del Regno Unito, è meno recente, e si
inquadra meno organicamente nell’ambito nelle Direttive ambientali della Comunità
Europea, valide anche per l’Italia. Inoltre i limiti fissati dalla legislazione nazionale
tedesca appaiono talvolta insufficienti ad ottenere una effettiva protezione ambientale
rispetto alle emissioni di odore.
I limiti di riferimento della linea guida UK-EA dipendono dal tono edonico, ossia dalla
gradevolezza/sgradevolezza degli odori emessi dall’impianto in esame. Nel caso di odori
considerati sgradevoli, i limiti sono più restrittivi, mentre il valore limite di concentrazione di
odore si alza per emissioni di qualità più gradevole.
Nel caso specifico, i criteri indicativi di valutazione di accettabilità di esposizione agli odori
espressi nella linea guida UK-EA, in termini di concentrazione di odore a livello del suolo,
sono riportati in Figura 5.
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Figura 5. Criteri di valutazione di accettabilità di esposizione agli odori secondo la linea guida UK-EA
E’ opportuno sottolineare che, in accordo con l’approccio sopra descritto, in Regione
Lombardia è prossima l’emanazione di una linea guida specifica per la caratterizzazione e
l’autorizzazione delle emissioni gassose in atmosfera delle attività ad impatto odorigeno.
(http://www.regione.lombardia.it/shared/ccurl/1018/1021/Linea%20guida%20odori.pdf)
La suddetta linea guida prevede che “il progettista di un nuovo impianto o di una modifica
sostanziale con ripercussioni sulle emissioni odorigene o in caso di conclamate problematiche
olfattive, deve, partendo da dati di bibliografia o da esperienze consolidate o da indagini
mirate, ricercare tutte le possibili fonti di disturbo olfattivo, associare a queste fonti una
portata d’odore (ouE/s) e, sulla base dei dati metereologici … e l’orografia del territorio,
utilizzare un modello di dispersione … per verificare quale sarà l’entità del disturbo olfattivo
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provocato nel raggio di 3 km dai confini dello stabilimento sui ricettori presenti in questa
area”.
Per nuove attività o in caso di modifiche caratterizzate da emissioni odori, la linea guida
fornisce anche i segue criteri di accettabilità, espressi in valori di concentrazione orarie di
picco di odore al 98° percentile su base annuale:
•
2 ouE/m3 per aree residenziali al primo ricettore / potenziale ricettore;
•
3 ouE/m3 per aree commerciali a 500 m dal confine aziendale o al primo ricettore /
potenziale ricettore;
•
4 ouE/m3 per aree agricole o industriali a 500 m dal confine aziendale o al primo
ricettore / potenziale ricettore.
5.3.2.
Calcolo dei percentili di concentrazione
Per ciascuno dei recettori idealmente disposti sul territorio circostante al sito in esame e per
ogni ora del dominio di tempo della simulazione, CALPUFF calcola la concentrazione media
oraria di ciascuno degli inquinanti presi in esame nel presente studio. Tutte le concentrazioni
di odore restituite dal modello sono inoltre moltiplicate per il peak-to-mean ratio, così da
ottenere le concentrazioni di picco di odore per ogni recettore e per ogni ora del dominio di
tempo.
Dalla matrice delle concentrazioni al suolo, per ogni ora del dominio di tempo, per ogni
recettore, sono estratti i percentili di ordine 98 e i massimi delle concentrazioni medie orarie
(un valore per ciascun recettore).
Nel caso della concentrazione di odore, come definito dalla norma EN 13725:2003, l’odore di
un campione aeriforme avente concentrazione di odore pari a 1 ouE/m3 è percepibile solo dal
50% degli individui. Quindi, ad esempio, se presso un dato recettore il 98° percentile delle
concentrazioni orarie è di 1 ouE/m3, la concentrazione di picco di odore simulata nell’aria al
suolo è inferiore a 1 ouE/m3 per il 98% delle ore nell’anno considerato; quindi il 50% della
popolazione non può percepire l’odore emesso dalle sorgenti in esame (nemmeno i picchi di
odore) per più del 2% delle ore su base annua.
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6. PRESENTAZIONE E VALUTAZIONE DEI RISULTATI
L’allegato 1 riporta i risultati della simulazione, visualizzati come mappa del 98° percentile su
base annua della concentrazione di picco di odore. E’ opportuno ribadire che le
concentrazioni visibili sulle mappe relative al 98° percentile non sono medie annuali, ma sono
le concentrazioni (incrementate anche del fattore dovuto alle fluttuazioni istantanee; cfr.
paragrafo 5.2) che sono superate per più del 2% delle ore all’anno.
E’ possibile osservare che, con le ipotesi adottate per la simulazione, l’impatto olfattivo
risultante è tale per cui l’isolinea di concentrazione più esterna, corrispondente alla
concentrazione di odore di 1.5 ouE/m3, non arrivi ad investire né il centro abitato di Cadino né
il primo ricettore, situato a nord-est rispetto all’impianto.
L’impatto olfattivo attribuibile all’impianto è dunque tale da rispettare i criteri della linea
guida del Regno Unito, che fissa un limite al primo ricettore di 1.5 ouE/m3 al 98° percentile, e
a maggior ragione quelli meno stringenti della linea guida di Regione Lombardia, per cui il
medesimo limite è di 2 ouE/m3.
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ALLEGATO 1
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