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Prof. Ing. Andrea Corti Corso di Gestione dei Servizi e delle Tecnologie Ambientali (GS&TA) Parte 11 – Inquinamento atmosferico: definizione,

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1 Prof. Ing. Andrea Corti Corso di Gestione dei Servizi e delle Tecnologie Ambientali (GS&TA) Parte 11 – Inquinamento atmosferico: definizione, effetti locali, effetti globali e normativa di riferimento Facoltà di Ingegneria – Università degli Studi di Siena Laurea Magistrale in Ingegneria Gestionale

2 Sommario Definizione inquinamento atmosferico Normativa inquinamento atmosferico Legislazione qualità dell'aria Inquinanti e limiti di qualità dell'aria (effetti locali) Legislazione emissioni in atmosfera Effetto serra (effetti globali)

3 Atmosfera e inquinamento L atmosfera è un involucro gassoso che circonda la terra. La distribuzione verticale della temperatura la suddivide in cinque differenti strati principali: - troposfera - stratosfera - mesosfera - termosfera - esosfera. La troposfera è la parte più bassa e quindi più densa dell'atmosfera, sede delle più vaste perturbazioni meteorologiche; in essa è concentrata una porzione considerevole (75%) dell'intera massa gassosa e quasi tutto il vapore acqueo. ComponenteFormula% in volume AzotoN2N2 78,08 OssigenoO2O2 20,9 ArgonAr0,93 Anidride carbonicaCO 2 0,033 NeonNe18 ppm ElioHe5,2 ppm MetanoCH 4 1,5 ppm KriptoKr1,1 ppm IdrogenoH2H2 0,5 ppm XenonXe0,087 ppm OzonoO3O3 0,01 ppm Biossido di AzotoNO 2 0,001 ppm Biossido di ZolfoSO 2 0,0002 ppm Monossido di AzotoNO0,0002 ppm Acido SolfidricoH2SH2S0,0002 ppm Monossido di CarbonioCOtracce In assenza di inquinamento la composizione della troposfera è sufficientemente omogenea, soprattutto per la presenza di movimenti orizzontali e verticali di masse d'aria che in essa circolano. Queste circolazioni sono legate essenzialmente alla rotazione terrestre e agli squilibri termici. A causa dei moti verticali ascendenti e discendenti delle masse d'aria, si formano e si dissolvono le nubi provocando precipitazioni e tempeste.

4 Si parla di inquinamento atmosferico quando l'immissione nella stessa di sostanze di qualsiasi natura è tale da alterare lo stato della qualità dellaria in termini di salubrità e da costituire pregiudizio diretto o indiretto per la salute dei cittadini o danno dei beni pubblici e/o privati. L'inquinamento atmosferico, nella sua natura complessa, può essere definito in base all'origine dei fenomeni che lo determinano. Si possono quindi riscontrare cause naturali oppure cause antropiche. Le cause di tipo naturale sono rilevabili in concomitanza di particolari condizioni meteorologiche che provocano il trasporto delle sabbie sahariane nei paesi europei oppure le esalazioni vulcaniche che riversano in atmosfera, oltre al vapor d'acqua, diversi gas tra i quali CO2, HCl, H2, H2S, ecc. Altro fenomeno, le scariche elettriche in atmosfera che hanno origine in concomitanza di temporali provocano la reazione fra ossigeno e azoto dell'aria con formazione di ossidi di azoto e di ozono. Atmosfera e inquinamento

5 GAS PRIMARI PRESENTI NELLATMOSFERA TERRESTRE: azoto ossigeno vapore acqueo anidride carbonica metano Tipologie di inquinamento: Naturale Antropico 1. Pulviscolo 2. Esalazioni vulcaniche 3. Decomposizione materiale organico 4. Combustione, incendi 5. Scariche elettriche - Su piccola scala (scala locale) - Su grande scala (scala globale): Ozone Layer Depletion (Ozono troposferico): Cl + O3 ClO + O2 Piogge acide (acido solforico e nitrico) Effetto serra Atmosfera e inquinamento

6 Inquinanti primari e secondari Primari: inquinanti direttamente emessi dalle sorgenti Secondari: inquinanti formati nell'atmosfera a seguito di reazioni chimiche tra i primari e specie normalmente presenti in atmosfera. ClasseInquinanti primariInquinanti secondari Composti solforatiSO 2, H 2 SSO 3, H 2 SO 4, MSO 4 Composti organiciComposti C1-C5Chetoni, aldeidi, acidi Composti azotatiNO, NH 3 NO 2, MNO 3 Ossidi di carbonioCO, (CO 2 )Nessuno AlogeniHCl, HFNessuno Nota: MSO4, MCO3 indicano solfati e carbonati generici; CO2 può essere considerato un inquinante solo tramite i riflessi sull'effetto serra. Atmosfera e inquinamento

7 Responsabilità, problematiche e miglioramenti possibili Problema Miglioramento ottenibile Responsabili Atmosfera e inquinamento

8 Strategie di controllo dell'inquinamento Interventi normativi – limiti, produzione, uso e smaltimento dei contaminanti Linee guida – adozione di idonee tecnologie di depurazione, cambiamento dei comportamenti individuali e collettivi, indirizzamento del mercato verso produzioni competitive ed ecologiche Per gestire e risolvere i molteplici problemi ambientali, in molti Stati sono state create le Agenzie per la Protezione dell'Ambiente (per es: US-EPA, EEA, le varie ARPA in Italia come l'ARPAT, coordinate a livello nazionale dall'APAT [ex-ANPA]) e anche le grandi organizzazioni internazionali (ONU e OMS/WHO) hanno creato gruppi di esperti per l'emanazione di linee guida in tema di inquinamento, gestione e risanamento ambientale; hanno inoltre indetto conferenze internazionali e portato a convenzioni (come quelle sul clima a Rio del 1994 e di Kyoto del 1997, da cui il noto protocollo, e quella sull'inquinamento atmosferico transfrontaliero a lunga distanza di Ginevra del 1979, con relativo protocollo) per fissare obiettivi da raggiungere e raccomandare l'eliminazione di molecole inquinanti persistenti e tossiche o la cessazione graduale della loro immissione nei vari comparti ambientali Atmosfera e inquinamento

9 Normativa inquinamento atmosferico La legislazione internazionale prevede due possibilità: Limiti sulla qualità dell'aria Limiti sulle emissioni alla fonte 1 2 1) Le norme sulla qualità dell'aria definiscono le massime concentrazioni ammissibili in atmosfera per gli inquinanti regolamentati 2) Le norme sulle emissioni alla fonte definiscono le massime concentrazioni di inquinanti presenti negli effluenti immessi in atmosfera dalle sorgenti di emissione La legislazione Europea prevede ambedue i tipi di limiti. La legislazione statunitense è più orientata verso limposizione a livello territoriale di limiti sulla qualità dellaria, anche molto stringenti, ritenendo così di favorire lo sviluppo tecnologico ed il miglioramento continuo. Decreto Legislativo 4 Agosto 1999, n. 351 (Norma vigente sulla qualità aria) Attuazione della Direttiva 96/92/CE in materia di valutazione e gestione della qualità dell'aria ambiente Decreto Legislativo 3 Aprile 2006, n. 152 (Norma vigente sulle emissioni alla fonte) Norme in materia ambientale (il cosiddetto testo unico ambientale) PARTE QUINTA: Norme in materia di tutela dell'aria e di riduzione delle emissioni in atmosfera [Titolo I: Prevenzione e limitazione delle emissioni in atmosfera di impianti e attività]

10 Inquinamento atmosferico: legislazione italiana per lungo tempo inadeguata problema considerato marginale e localizzato ad aree definite e ristrette (scala locale) potenziale pericolo riferito esclusivamente a ricadute negative per luomo nessuna considerazione per limpatto ambientale e lalterazione dellecosistema Sviluppo attività industriali: anni 50 e seguenti nuove problematiche che hanno richiesto lemanazione di unalegge – quadro la Legge n°615/66 Inquadramento storico Normativa inquinamento atmosferico

11 Legge 615/66 Campo di applicazione: tutte le tipologie di emissione; regolamentazione per le tre tipologie: – emissioni da impianti termici civili; –emissioni da impianti industriali; –emissioni da veicoli a motore Per ognuna di queste fonti è stato successivamente emanato un regolamento di attuazione della legge Emissioni da impianti industriali: –utilizzo di sistemi di abbattimento secondo le migliori tecnologie disponibili (regolamento di attuazione, D.P.R. 322/71); –norma non molto efficace carenza o inadeguatezza dei sistemi di abbattimento sanzionata con lieve ammenda Mancanza di limiti stabiliti per le emissioni Normativa inquinamento atmosferico

12 Nuova legge quadro: D.P.R. 24 Maggio 1988, n. 203 Attuazione delle direttive CEE numeri 80/779, 82/884, 84/360, 85/203 concernenti norme in materia di qualità dell'aria, relativamente a specifici agenti inquinanti, e di inquinamento prodotto dagli impianti industriali, ai sensi dell'art. 15 della legge 16 Aprile 1987, n. 183 DPR 203/88 nuova legge quadro in materia di inquinamento atmosferico strumento fortemente innovativo sia nei contenuti che nelle procedure autorizzative –abroga quasi totalmente la L. 615/66 (tranne che per gli impianti termici) –impone allimprenditore lobbligo di munirsi di autorizzazione per le emissioni in atmosfera facendone richiesta alla regione di competenza –prevede una differente disciplina autorizzatoria (iter procedurale) per gli impianti esistenti e per i nuovi impianti –DPCM 21/07/89 integrazioni ed interpretazioni sul DPR 203/88 Definizione impianti esclusi dal campo di applicazione del DPR 203/88 (esclude gli impianti termici) Distinzione di dettaglio tra impianti nuovi ed impianti esistenti –DPR 25/07/91 Impianti ad emissioni insignificanti o poco significative per cui non è necessaria l'autorizzazione –DM 12/07/1990 linee guida al contenimento delle emissioni di inquinanti degli impianti industriali e la fissazione dei valori minimi di emissione. Normativa inquinamento atmosferico

13 Nuova legge quadro: D.P.R. 24 Maggio 1988, n. 203 Attuazione delle direttive CEE numeri 80/779, 82/884, 84/360, 85/203 concernenti norme in materia di qualità dell'aria, relativamente a specifici agenti inquinanti, e di inquinamento prodotto dagli impianti industriali, ai sensi dell'art. 15 della legge 16 Aprile 1987, n. 183 Contiene la disciplina generale in materia di emissioni in atmosfera – Legge Quadro Fornisce indicazioni in materia di qualità dellaria: –Valori limite di qualità dell'aria (abrogati da D.Lgs 351/99) –Obiettivi di qualità per il biossido di azoto e il biossido di zolfo (abrogati da D.Lgs 351/99) Stabilisce lobbligo di autorizzazione per tutti gli impianti capaci di produrre inquinamento atmosferico Lautorizzazione sostituisce ogni altra autorizzazione richiesta da normativa precedente (Legge 615/66 e D.P.R 322/71 solo per impianti ubicati in zone particolari – denominate A o B) Normativa inquinamento atmosferico

14 Nuova legge quadro: D.P.R. 24 Maggio 1988, n. 203 Attuazione delle direttive CEE numeri 80/779, 82/884, 84/360, 85/203 concernenti norme in materia di qualità dell'aria, relativamente a specifici agenti inquinanti, e di inquinamento prodotto dagli impianti industriali, ai sensi dell'art. 15 della legge 16 Aprile 1987, n. 183 Decreto Legislativo 4 Agosto 1999, n. 351 Attuazione della Direttiva 96/92/CE in materia di valutazione e gestione della qualità dell'aria ambiente Decreto Legislativo 3 Aprile 2006, n. 152 Norme in materia ambientale (il cosiddetto testo unico ambientale) Decreto Legislativo 18 Febbraio 2005, n. 59 Attuazione integrale della Direttiva 96/61/CE relativa alla prevenzione e riduzione integrate dell'inquinamento In realtà alcune parti e alcuni limiti stabiliti dal DPR 203/88 restano tuttora in vigore in attesa della pubblicazione di nuovi decreti attuativi delle vigenti normative Normativa inquinamento atmosferico

15 Normativa sulla qualità dell'aria Finalità del decreto = Definire i principi per: 1 – Stabilire i limiti di qualità dell'aria 2 – Valutare la qualità dell'aria sul territorio nazionale 3 – Informare e rendere pubblici i dati sulla qualità dell'aria 4 – Mantenere e migliorare la qualità dell'aria

16 Definizioni per la qualità dellaria (D.Lgs. 4 agosto 1999, n. 351 ): Inquinante: Qualsiasi sostanza immessa direttamente o indirettamente dall'uomo nell'aria ambiente che può avere effetti dannosi sulla salute umana o sull'ambiente nel suo complesso. Valore Obiettivo: Livello fissato al fine di evitare, a lungo termine, ulteriori effetti dannosi per la salute umana o per lambiente nel suo complesso; tale livello deve essere raggiunto per quanto possibile nel corso di un dato periodo Valore Limite: Livello fissato in base alle conoscenze scientifiche al fine di evitare, prevenire o ridurre gli effetti dannosi sulla salute umana o per lambiente nel suo complesso; tale livello deve essere raggiunto entro un dato termine ed in seguito non superato. Soglia di allarme: Livello oltre il quale vi è un rischio per la salute umana in caso di esposizione di breve durata e raggiunto il quale si deve immediatamente intervenire. Il non intervento comporta il passaggio delle competenze (ad es. prefettura o magistratura). Margine di tolleranza: Percentuale del valore limite nella cui misura tale valore può essere superato alle condizioni stabilite dal presente decreto Soglia di valutazione superiore: Livello al di sotto del quale le misurazioni possono essere combinate con le tecniche di modellizzazione al fine di valutare la qualità dell'aria ambiente Soglia di valutazione inferiore: Livello al di sotto del quale è consentito ricorrere soltanto alle tecniche di modellizzazione o di stima oggettiva al fine di valutare la qualità dell'aria ambiente. Normativa sulla qualità dell'aria

17 1. Biossido di zolfo; 2. Biossido di azoto/ossidi di azoto; 3. Materiale particolato fine, incluso il PM 10; 4. Particelle sospese totali; 5. Piombo; 6. Ozono. II. Altri inquinanti atmosferici. 7. Benzene; 8. Monossido di carbonio; 9. Idrocarburi policiclici aromatici; 10. Cadmio; 11. Arsenico; 12. Nichel; 13. Mercurio. Il D.L. 4/8/99 n.351, pur abrogando le norme precedenti, in via transitoria ne conferma valori limite e livelli di attenzione e di allarme, delegando a successivi Decreti del Ministero dell'Ambiente (che recepiscano le direttive comunitarie) la fissazione dei valori limite, delle soglie di allarme, dei margini di tolleranza e relativi termini temporali, per i 13 inquinanti elencati nell'Allegato I Con le stesse modalità delega a successivi decreti il recepimento delle direttive comunitarie sui valori obiettivo ed altri requisiti di monitoraggio, valutazione, gestione ed informazione dell'ozono, nonché i criteri di monitoraggio e informazione, e la fissazione delle soglie di valutazione minime e massime per tutti gli inquinanti per cui si abbia un valore limite e una soglia di allarme. Stabilisce inoltre la possibilità di adottare norme più restrittive rispetto alle direttive comunitarie definendo eventuali nuovi valori limite, soglie di allarme, valori obiettivo ed eventuali nuovi inquinanti di cui tener conto, con le modalità descritte negli Allegati II, III e IV. Normativa sulla qualità dell'aria

18 1. Biossido di zolfo; 2. Biossido di azoto/ossidi di azoto; 3. Materiale particolato fine, incluso il PM 10; 4. Particelle sospese totali; 5. Piombo; 6. Ozono. II. Altri inquinanti atmosferici. 7. Benzene; 8. Monossido di carbonio; 9. Idrocarburi policiclici aromatici; 10. Cadmio; 11. Arsenico; 12. Nichel; 13. Mercurio. Con le stesse modalità delega a successivi decreti il recepimento delle direttive comunitarie sui valori obiettivo ed altri requisiti di monitoraggio, valutazione, gestione ed informazione dell'ozono, nonché i criteri di monitoraggio e informazione, e la fissazione delle soglie di valutazione minime e massime per tutti gli inquinanti per cui si abbia un valore limite e una soglia di allarme. Stabilisce inoltre la possibilità di adottare norme più restrittive rispetto alle direttive comunitarie definendo eventuali nuovi valori limite, soglie di allarme, valori obiettivo ed eventuali nuovi inquinanti di cui tener conto, con le modalità descritte negli Allegati II, III e IV. Inquinanti per cui il D.M. 2 aprile 2002, n. 60 stabilisce i nuovi limiti e i margini di tolleranza Decreto del Ministero dell'Ambiente del 2/4/2002 n. 60 – Recepimento direttive 1999/30/CE e 2000/69/CE Normativa sulla qualità dell'aria

19 1. Biossido di zolfo; 2. Biossido di azoto/ossidi di azoto; 3. Materiale particolato fine, incluso il PM 10; 4. Particelle sospese totali; 5. Piombo; 6. Ozono. II. Altri inquinanti atmosferici. 7. Benzene; 8. Monossido di carbonio; 9. Idrocarburi policiclici aromatici; 10. Cadmio; 11. Arsenico; 12. Nichel; 13. Mercurio. Con le stesse modalità delega a successivi decreti il recepimento delle direttive comunitarie sui valori obiettivo ed altri requisiti di monitoraggio, valutazione, gestione ed informazione dell'ozono, nonché i criteri di monitoraggio e informazione, e la fissazione delle soglie di valutazione minime e massime per tutti gli inquinanti per cui si abbia un valore limite e una soglia di allarme. Stabilisce inoltre la possibilità di adottare norme più restrittive rispetto alle direttive comunitarie definendo eventuali nuovi valori limite, soglie di allarme, valori obiettivo ed eventuali nuovi inquinanti di cui tener conto, con le modalità descritte negli Allegati II, III e IV. Inquinanti per cui il D.Lgs. 3 Agosto 2007, n. 152 stabilisce i nuovi limiti e i margini di tolleranza Decreto Legislativo del 3/8/2007 n. 152 – Recepimento direttiva 2004/107/CE Normativa sulla qualità dell'aria

20 1. Biossido di zolfo; 2. Biossido di azoto/ossidi di azoto; 3. Materiale particolato fine, incluso il PM 10; 4. Particelle sospese totali; 5. Piombo; 6. Ozono. II. Altri inquinanti atmosferici. 7. Benzene; 8. Monossido di carbonio; 9. Idrocarburi policiclici aromatici; 10. Cadmio; 11. Arsenico; 12. Nichel; 13. Mercurio. Con le stesse modalità delega a successivi decreti il recepimento delle direttive comunitarie sui valori obiettivo ed altri requisiti di monitoraggio, valutazione, gestione ed informazione dell'ozono, nonché i criteri di monitoraggio e informazione, e la fissazione delle soglie di valutazione minime e massime per tutti gli inquinanti per cui si abbia un valore limite e una soglia di allarme. Stabilisce inoltre la possibilità di adottare norme più restrittive rispetto alle direttive comunitarie definendo eventuali nuovi valori limite, soglie di allarme, valori obiettivo ed eventuali nuovi inquinanti di cui tener conto, con le modalità descritte negli Allegati II, III e IV. D.Lgs. 21 maggio 2004, n. 183 Attuazione della direttiva 2002/3/CE relativa all'ozono nell'aria Normativa sulla qualità dell'aria

21 Ulteriori disposizioni previste dal D.Lgs. 4 agosto 1999, n. 351: Valutazione della qualità dell'aria [Regioni]: Entro 12 mesi dalla pubblicazione del decreto attuativo relativo ai valori limite (DM 2/4/2002 n.60) predisposizione di una valutazione preliminare secondo le norme tecniche individuate da successivo decreto (D.M. 1 ottobre 2002, n. 261). Secondo le risultanze di tale valutazione preliminare la valutazione della qualità dell'aria viene quindi effettuata secondo diverse metodologie a seconda dei livelli di inquinamento riscontrati durante la valutazione preliminare. Le metodologie previste sono anch'esse delegate a successivo decreto (D.M. 2 aprile 2002, n. 60). Piani d'azione e altre misure: sulla base della valutazione della qualità dell'aria le regioni devono predisporre piani di azione atti alla gestione delle situazioni più critiche individuando le relative autorità competenti, individuare piani e programmi atti al risanamento delle zone dove si hanno superamenti dei valori limite, redarre piani di mantenimento per le zone in cui non si hanno superamenti, garantiscono (tramite le autorità competenti individuate) l'informazione al pubblico nel caso di superamenti delle soglie di allarme. Normativa sulla qualità dell'aria

22 Valori in massa: mg o g riferiti a metro cubo di gas in certe condizioni di riferimento: mg/m 3 – g/m 3 – mg/Nm 3 – g/Nm 3 condizioni normali: 0°C, Pa (1 atm) condizioni ambiente: 25 °C, Pa (1 atm) Per caratterizzare una concentrazione è necessario conoscere anche la temperatura e la pressione, poi usando la legge dei gas perfetti è possibile riferirsi a condizioni pre- definite. Valori volumetrici: ppm o ppb ppm: è la frazione in volume (o in moli) moltiplicata per un fattore ppb: è la frazione in volume (o in moli) moltiplicata per un fattore volume inquinante volume totale miscela 10 6 ppm = volume inquinante volume totale miscela 10 9 ppb = Variabili di comune utilizzo nella legislazione – Misure di concentrazione Per le emissioni solide è possibile esprimersi solo in termini di concentrazioni in massa. Per le emissioni gassose sono possibili ed utilizzati ambedue i metodi, ed occorre saper convertire il valore di concentrazione Normativa sulla qualità dell'aria

23 Sia per la qualità dellaria che per le emissioni alla fonte, il problema delle serie temporali relative al monitoraggio delle emissioni è la possibilità che la serie presenti dei valori vuoti in periodi limitati di non operatività della strumentazione (complessa e che necessita di manutenzione e calibrazione, trattandosi di analizzatori chimici). Per questo motivo, gli indicatori statistici tradizionali (es. varianza) sono poco usati, e si preferisce ad esempio lanalisi per percentili. Variabili di comune utilizzo nella legislazione: Concentrazione Media Oraria, Giornaliera, Annuale: Valore medio dei rilevamenti nell'arco temporale considerato. Concentrazione massima giornaliero su 8 ore: Massima media su 8 ore registrata nell'arco della giornata (si applica al CO). Percentile: Indicatore della frequenza di eventi; per gli eventi acuti, si utilizza spesso il 98° o 95° percentile, alternativo alla varianza o deviazione standard. Il 50° percentile corrisponde alla Mediana del campione, ed è un valore più significativo del valore medio per campioni a numerosità limitata. Per il calcolo del percentile, si ordinano i valori misurati in ordine crescente: x1

24 Inquinanti atmosferici – EFFETTI LOCALI 1 – Materiale particolato 2 – Monossido di carbonio 3 – Ossidi di zolfo 4 – Ossidi di azoto 5 – Idrocarburi 6 – Ossidanti fotochimici 7 – Altre emissioni in atmosfera

25 Particolato Il particolato è un termine usato per descrivere le particelle solide e liquide disperse in atmosfera più grandi della singola molecola (~ > µm) ma, generalmente, più piccole di 500 µm. Le caratteristiche che principalmente ne identificano il comportamento e leffetto sulla salute sono:. la composizione. la forma. la concentrazione. la densità. la composizione granulometrica. la corrosività. la reattività. la tossicità In particolare, la composizione granulometrica è di importanza fondamentale per due motivi: - le particelle in grado di penetrare nelle parti più interne dellapparato respiratorio – e quindi di causare i maggiori danni clinici – sono contenute nel range dimensionale 0.1 – 2,5 µm (diametro equivalente) - i fenomeni che sovrintendono al moto delle particelle in flusso gassoso sono fortemente influenzati dalla dimensione delle stesse e pertanto sia le trattazioni teoriche che le tecniche di depurazione utilizzate dipenderanno direttamente dal diametro equivalente delle particelle

26 In relazione alle sue caratteristiche (dimensione, composizione chimica, forma, fase e provenienza) al particolato vengono attribuite le seguenti denominazioni: Aerosol: è usato per indicare qualsiasi particella solida o liquida dispersa in atmosfera Polveri (dust): particelle solide derivanti da operazioni di macinazione e frantumazione Fumo (fume): particelle solide derivanti da processi di condensazione di vapori. Se costituite principalmente da carbonio incombusto sono chiamate anche smoke o soot Nebbie (mist o fog): particelle liquide sospese in atmosfera Smog: miscela di fumo e nebbia Particolato

27 Effetti del particolato Riduzione della visibilità Riduzione della visibilità: assorbimento e riflessione della luce. Sporcamento superfici e corrosione Sporcamento superfici e corrosione: il particolato atmosferico può essere inerte o reattivo dal punto di vista chimico, a seconda delle sostanze che lo compongono e lo stato fisico in cui si trova; può quindi diventare un problema per quel che riguarda il danneggiamento dei materiali. Effetti su vegetazione e animali Effetti su vegetazione e animali: ancora non perfettamente conosciuti; la fotosintesi può essere ridotta dal deposito di particolato grossolano sulla superficie foliare; la maggior parte dei danni è attribuibile comunque alla composizione chimica del particolato (ad es. sostanze tossiche come fluoruri, ossido di magnesio, arsenico, altri metalli pesanti, etc...) Effetti sulla salute umana Effetti sulla salute umana: il particolato entra nel corpo umano attraverso la respirazione, specialmente nella fascia 0.01 – 2.5 µm; può risultare tossico attraverso uno o più dei seguenti meccanismi: 1. Tossicità intrinseca della particella 2. Effetti collaterali sui normali meccanismi di pulizia dell'apparato respiratorio 3. Funzionamento della particella come vettore di sostanze tossiche adsorbite Particolato

28 Effetti documentati (valori in g/Nm 3 ): M.A. con SO 2 ed umiditàCorrosione accelerata su acciaio e zinco 150Umidità relativa < 70%Visibilità < 8km Con SO 2 > 120 mg/Nm 3 Disturbi respiratori probabili alla popolazione infantile 200M.G. con SO 2 > 250mg/Nm 3 Assenze da lavoro probabili per i lavoratori esposti 300Max giorno con SO 2 > 630 mg/Nm 3 Peggioramento pazienti con bronchite cronica 750M.G. con SO 2 > 715 mg/Nm 3 Incremento dei casi di decesso e di grave malattia Speciazione: Amianto, Berillio e metalli pesanti (piombo, Cadmio, Arsenico,…) sono intrinsecamente tossici e vengono rilevati nel particolato raccolto mediante speciazione chimica (Spettrometria di massa) Normativa di riferimento Le emissioni di particolato in atmosfera sono in genere limitate alla fonte in termini di polveri totali (mg/Nm 3 ). I valori correnti sono tra 50 e 150 mg/Nm 3. Le emissioni di particolato sono anche oggetto di limiti di qualità dellaria: in tal caso, oltre al particolato totale (PTS), viene considerata anche la frazione fine (PM10, dimensione caratteristica < 10 µm) ed stanno per essere inseriti anche i limiti per la frazione finissima (PM2.5, D < 2,5 µm): - PTS: 150 g/m 3 media annuale ( DPCM 28/03/1983 ) - PM 10 : 40 g/m 3 media annuale al 2005 ( DM 60/2002 ) 50 g/m 3 media su 24 ore al 2005 da non superare più di 35 volte in un anno ( DM 60/2002 ) - PM 2.5 :25 g/m 3 media annuale al 2015 (Direttiva europea 2008/50/CE) Particolato

29 Particolato

30 CONCENTRAZIONI IN ATMOSFERA DI PM10 – ITALIA ANNO 2007 MEDIA ANNUALE MEDIA GIORNALIERA Particolato

31 Monossido di carbonio Caratteristiche e ciclo di vita: Il monossido di carbonio (CO) è un gas incolore ed inodore di alta stabilità, con vita nell'atmosfera compresa tra 2 e 4 mesi, dopodiché ne avviene l'ossidazione a CO 2 od interviene un meccanismo di riduzione basato su batteri operanti nel suolo. Non si osserva quindi un incremento progressivo della concentrazione di CO nell'atmosfera. In ambiente urbano il CO non viene in sostanza ridotto al suolo, e la sua presenza in atmosfera – essendo direttamente emesso dai MCI veicolari - è soggetta a forti gradienti spazio-temporali (anche a livello di metri e secondi, con gravi problemi modellistici per la diffusione). Effetti del CO La presenza di CO non appare avere effetti negativi né sulla corrosione dei metalli né sulla crescita delle piante, alle concentrazioni (<100 ppm) ipotizzabili. Leffetto sulluomo e sugli animali è tossico a causa della forte affinità con lemoglobina del sangue, ed al blocco della circolazione dellossigeno nellorganismo.

32 Tossicità per luomo : Il monossido di carbonio è affine con l'emoglobina del sangue, e forma carbossiemoglobina COHb. Tale reazione è molto più probabile (affinità circa 210 volte superiore) rispetto alla normale combinazione dell'emoglobina con l'ossigeno, che dà come risultato l'ossiemoglobina, O2Hb. La pressione parziale di CO necessaria per saturare completamente l'emoglobina è soltanto 1/200 circa di quella necessaria per saturarla normalmente con ossigeno. Per un'esposizione contemporanea ad una miscela di O 2 e CO, il rapporto delle concentrazioni all'equilibrio è dato da: (COHb/O2Hb) = k(PCO/PO 2 )(1) Con k compreso tra 200 e 250, e PCO e PO2 sono le pressioni parziali del monossido di carbonio e dell'ossigeno. Si ha perciò una proporzionalità diretta tra la concentrazione di CO nell'aria e quella di COHb nel sangue; tale fenomeno è fortunatamente reversibile: in individui sani, terminando l'esposizione il livello di COHb nel sangue diminuisce alla metà del valore iniziale nel termine di 3-4 ore. Monossido di carbonio

33 Valori : Un livello di base di 0.4% di COHb risulta dalla produzione di CO nel corpo umano; per fumatori è normale un livello di COHb nel sangue superiore al 5% (6% per 20 sigarette /giorno; 8% circa per 40 sigarette/giorno). Nelle aree industriali od urbane, anche i residenti non fumatori mostrano spesso livelli compresi tra 1.5 e 2%. Ambienti industriali con concentrazioni di CO superiori ai 100 ppm sono considerati a rischio Valori compresi tra 5 e 20 ppm sono stati rilevati nelle medie giornaliere di molti centri urbani. Il fumo di sigaretta contiene tipicamente ppm di CO. Un MCI non catalizzato in buono stato emette ppm di CO. Effetti: L'effetto statistico rilevato per esposizione prolungata a livelli di ppm di CO (COHb nel sangue dell'ordine del 2.5%), è una diminuzione della capacità di riconoscere gli intervalli di tempo. L'esposizione per 8 ore a livelli di CO di 30 ppm (35 mg/Nm3) corrisponde a circa il 5% di COHb nel sangue, e causa l'incapacità di rispondere a tipici test di attività psicomotoria. Valori più alti causano stati di ansietà od altri disturbi psicologici. Valori di 750 ppm sono responsabili di decesso. Monossido di carbonio

34 La figura mostra, in funzione del livello di CO nell'ambiente e del tempo di esposizione, la percentuale calcolata di COHb nel sangue. Già una esposizione di 2 ore a 40 ppm di CO causa livelli del 2% di COHb; se il livello è di 100 ppm, si ha il 5% di COHb. Monossido di carbonio

35 Valore limite per la qualità dellaria Media massima giornaliera su 8 ore: 10 mg/m 3 ( DM 60/2002 ) EMISSIONI DI CO IN ITALIA Monossido di carbonio

36 Ossidi di zolfo Caratteristiche e ciclo di vita: L'anidride solforosa (SO 2 ) è un gas incolore, non infiammabile e non esplosivo, già distinguibile per l'odore caratteristico a concentrazioni molto ridotte nell'aria (0.3-1 ppm). Emessa dalla combustione di combustibili solforati, è poi soggetta in atmosfera ad ossidazione ad anidride solforica SO 3 (direttamente emessa in percentuale dal 5 al 15%); la presenza di vapore dacqua porta quindi allacidificazione delle piogge (H 2 SO 4 ) ed alla deposizione al suolo dove lo zolfo viene infine catturato sotto forma di solfati (CaSO 4, MgSO 4, ….). LSO2 in quanto può dar luogo alla formazione di solfati in forma solida è un precursore di paticolato di origine secondaria. Altra specie importante prodotta in alcuni processi energetici, caratterizzati da condizioni riducenti (gassificatori), è l'acido solfidrico H 2 S, detto anche idrogeno solforato. H 2 S è anche un naturale prodotto di degradazione organica e viene emesso da depuratori, vasche di decantazione, etc.

37 Per metalli direttamente esposti, la presenza di ossidi di zolfo aumenta la corrosione, che nelle aree urbane risulta da 2 a 5 volte superiore rispetto alle zone rurali. Il metallo con migliori caratteristiche di resistenza alla corrosione da specie solforate è l'alluminio: anche in questo caso, la corrosione è comunque notevole per umidità relativa superiore al 70%. L'attacco alla pietra avviene attraverso la formazione di solfati solubili che vengono poi dilavati dalla pioggia. Anche le fibre sintetiche, ed in particolare il nylon, risultano fortemente indebolite dalla presenza di SO 2 nell'atmosfera. Concentrazioni anche ridotte (>0.3 ppm ovvero 785 g/m3) di SO 2 causano danni alla vegetazione, che si manifestano prima come eccessiva umidità delle foglie; poi come sbiancamento delle zone colpite. Particolarmente colpiti sono i legumi a foglia larga (insalata, spinaci, etc.), ma l'effetto si risente anche sugli aghi delle conifere. Effetti degli ossidi di zolfo: La presenza di ossidi di zolfo nelle aree urbane ed industriali ha effetti combinatori sulla formazione dello smog di città: infatti, gli aerosol di H 2 SO 4 ed altri solfati costituiscono dal 5 al 20% del particolato complessivo, con dimensioni particellari molto piccole ( m): si ha di conseguenza una riduzione della visibilità ed un'attenuazione della radiazione solare, con effetti indotti di inversione termica al suolo. Danno ai materiali: concentrazioni di SO 2 di ppm causano un aumento dal 50 al 100% del tempo di essiccazione delle vernici; valori di ppm allungano i tempi di essiccazione fino a giorni (smalti sintetici), e lo strato essiccato risulta comunque meno resistente e duraturo. Ossidi di zolfo

38 Tossicità per luomo: SO 2 è un inquinante studiato da molto tempo per gli effetti sulla salute umana, in quanto nel periodo di utilizzo del carbone in molti paesi (es. Inghilterra) si sono verificati anche episodi acuti; SO 2 è spesso utilizzato come il tracciante-tipo per la determinazione del livello di qualità dell'aria. La presenza di SO 2 si risente in termini di costrizione delle vie bronchiali, ed è già avvertibile a concentrazioni da 2 a 5 ppm; gli effetti negativi si risentono però - sul lungo termine - a concentrazioni molto più basse , M.A.In combinazione con fumo a concentrazioni superiori a 185 mg/m3, problemi respiratori e danni possibili ai polmoni ppm, M.G.Aumento dell'ospedalizzazione di anziani per problemi respiratori. Aumento della corrosione >0.2 ppm, M.G.In combinazione con particolato, aumento della mortalità 0.25 ppm, M.G.In combinazione con fumo >750 mg/m3, aumento evidente di malattia e tasso di mortalità 0.3ppm,-8 oreDanno ad alcuni tipi di alberi 0.52 ppm, M.G.Aumento della mortalità Relativamente al fenomeno delle piogge acide, le emissioni di ossidi di zolfo sono responsabili del 60-70% dell'acidità, mentre la parte restante è attribuibile all acido nitrico a seguito delle emissioni di ossidi di azoto (causate principalmente dai veicoli). Il valore del pH della pioggia viene così alterato dal valore naturale di circa 5,65 a valori medi annuali anche compresi tra 3 e 5, con trasporto dellacidità anche a lunga distanza. Ossidi di zolfo

39 Valore limite di qualità aria per la protezione della salute umana - Media su 1 ora: 350 g/m 3 da non superare più di 24 volte in un anno ( DM 60/2002 ) - Media su 24 ore:125 g/m 3 da non superare più di 3 volte in un anno ( DM 60/2002 ) Valore limite di qualità aria per la protezione degli ecosistemi: - Media annuale: 20 g/m 3 ( DM 60/2002 ) - Media periodo invernale (1 ottobre – 31 marzo): 20 g/m 3 ( DM 60/2002 ) EMISSIONI DI SOx IN ITALIA Ossidi di zolfo

40 CONCENTRAZIONI IN ATMOSFERA DI SO2 – ITALIA ANNO 2007 MEDIA ORARIA MEDIA GIORNALIERA Ossidi di zolfo

41 Caratteristiche e ciclo di vita: Gli Ossidi di Azoto sono vari: N 2 O, NO, NO 2, N 2 O 5. Tra questi il più nocivo e stabile in atmosfera è il Biossido di Azoto NO 2 ; NO 2 viene emesso in misura ridotta alla fonte (nella combustione si produce in genere NO), ma lulteriore ossidazione avviene in atmosfera con un meccanismo più o meno rapido (2-5 giorni), fortemente influenzato dalla radiazione solare e dalla presenza di altre specie chimiche (CO, HC, particolato: ciclo fotochimico). In presenza di umidità da NO 2 si forma (in 2-4 giorni) acido nitrico HNO 3, che determina oggi buona parte dellacidità delle piogge; dopo la deposizione umida al suolo si ha la formazione di nitrati. Gli NOx in quanto possono dar luogo in atmosfera alla formazione di nitrati in forma solida è un precursore di paticolato di origine secondaria. L'ossido N 2 O (Protossido di Azoto) è normalmente presente nella bassa atmosfera per azione biologica sulla superficie: è normalmente usato come anestetico e non viene considerato di norma un inquinante ; recentemente è stata dimostrata una sua attività nei confronti dellozono stratosferico e dell'effetto serra. Lossido N 2 O non viene di norma prodotto dai sistemi di combustione, che operano in condizioni ossidanti che favoriscono la formazione di NO o NO 2 ; peraltro, tutti i sistemi e processi che vengono sviluppati per inibire la formazione degli ossidi convenzionali possono portare alla formazione del protossido (Es. combustione in letto fluido); tale formazione può essere molto limitata con un accurato controllo delle condizioni di combustione. Ossidi di zolfo

42 Effetti sulluomo: L'effetto sull'uomo di NO 2 - molto più acuto rispetto all'ossido NO - è lirritazione alle vie respiratorie. Leffetto non si risente alle normali concentrazioni: solo i bambini nella fascia 2-3 anni di età manifestano un incremento di bronchiti per concentrazioni dell'ordine di 10 ppb. L'effetto degli ossidi azoto è potenziato dalla combinazione con idrocarburi incombusti e forte radiazione solare (formazione di smog fotochimico). Effetti sullambiente: NO e NO 2 non causano danni diretti ai materiali: la combinazione di NO 2 con l'umidità presente nell'atmosfera per dare acido nitrico HNO 3 aumenta l'acidità delle piogge e lazione corrosiva su monumenti, pietra ed intonaci. Concentrazioni anche contenute di NO 2 (>0.25 ppm) causano riduzione della visibilità (assorbimento nelle lunghezze d'onda nel visibile). Concentrazioni di NO 2 dell'ordine di 0.5 ppm per periodi di giorni bloccano la crescita di legumi, pomodori e - per esposizioni più prolungate - arance. Ossidi di zolfo

43 La frazione di NO 2 emessa alla fonte nei sistemi di combustione non supera il 10% degli ossidi di azoto; la parte restante è quasi tutta NO. Con l'esposizione alla radiazione solare, l'NO 2 assorbe energia nella fascia ultravioletta; a seguito di tale assorbimento si ha la dissociazione di NO 2 in NO ed ossigeno atomico. L'ossigeno atomico, molto reattivo, interagisce con l'O 2 dell'atmosfera formando O 3 (Ozono). L'ozono a sua volta interagisce con NO per dare NO 2 ed O 2. NO2 NO Rad. Solare Fonte NO O=O= O2 O3 HC, CO Ambiente Il Ciclo Fotochimico: Le emissioni di NO 2 sono un tipico problema di qualità dellaria nelle aree urbane con forte traffico veicolare nel periodo invernale; solo dopo lintroduzione delle vetture catalitiche il problema è stato ridimensionato. Oggi la produzione di NO 2 nelle aree urbane può essere addebitata in buona misura (50-60%) ai motori Diesel di media-grande cilindrata; per la parte restante (35-50%), ai sistemi di riscaldamento domestico. Ossidi di zolfo

44 Ciclo Fotochimico ed origine delle emissioni: In base al ciclo precedente, le concentrazioni finali di NO ed NO 2 non cambierebbero. La presenza di idrocarburi HC e CO nell'atmosfera fa però sì che NO si ossidi più rapidamente a NO 2 rispetto alla dissociazione di NO 2 in NO ed O: si ha in definitiva l'accumulo progressivo delle specie NO 2 (nel periodo invernale, quando la radiazione UV e la temperatura sono basse) ed O 3 (nel periodo estivo). A livello di medie annuali su territori urbani, le concentrazioni di NOx rilevate sono rapportabili approssimativamente a quelle di CO, confermando lorigine prevalente da traffico veicolare. E da rilevare che negli ultimi anni (dal 97) si nota una tendenza alla riduzione del rapporto NOx/CO su media annuale – a seguito dellintroduzione dei catalizzatori su gran parte del parco circolante; indicativamente si può concludere oggi che circa il 30-40% delle emissioni di NOx proviene invece da sorgenti fisse (impianti di riscaldamento) Ossidi di zolfo

45 Valore limite di qualità aria per la protezione della salute umana (biossido di azoto NO 2 ) - Media su 1 ora: 200 g/m 3 da non superare più di 18 volte in un anno ( DM 60/2002 ) - Media annuale:40 g/m 3 ( DM 60/2002 ) Valore limite di qualità aria per la protezione della vegetazione NOx - Media annuale: 30 g/m 3 ( DM 60/2002 ) EMISSIONI DI NOx IN ITALIA Ossidi di zolfo

46 CONCENTRAZIONI IN ATMOSFERA DI NO2 – ITALIA ANNO 2007 MEDIA ORARIA MEDIA ANNUALE Ossidi di zolfo

47 Idrocarburi Caratteristiche e ciclo di vita: Gli idrocarburi raggruppano moltissime specie, alcune delle quali con effetti dannosi per luomo e per gli animali. Il ciclo di vita degli idrocarburi si completa con l ossidazione fotochimica (in presenza contemporanea di ossidi di azoto, radiazione UV, CO); ne risulta la formazione di specie (ossidanti fotochimici) che hanno effetti sia sull'ambiente (smog fotochimico con riduzione della visibilità), sia sulla corrosione e sulla salute umana. Effetti sullambiente e sulluomo: Soltanto l'etilene presenta effetti ambientali negativi alle normali concentrazioni in atmosfera (rallentamento della crescita della vegetazione). Concentrazioni anche molto ridotte ( ppm) di etilene causano danni alle piante (caduta dei fiori e delle foglie). Una soglia accettata per il danno è l'esposizione per 6 ore a concentrazioni di oltre 0.05 ppm. Alcune classi di idrocarburi (ad esempio i Policiclici Aromatici, IPA o PAH e il benzene) presentano in grado diverso attività carcinogena.

48 Idrocarburi La maggior parte delle emissioni gassose riguardano il Metano CH 4, di bassissima tossicità e prodotto da molti processi antropici o naturali. Preoccupazioni destano invece gli idrocarburi volatili (quindi in fase gassosa) diversi dal metano, che sono soggetti a monitoraggio e vincoli di legge. EMISSIONI DI COVNM IN ITALIA

49 Tra gli idrocarburi non metanici, particolare attenzione viene posta al Benzene, in quanto precursore di altri composti organici di elevata tossicità (Diossine, Furani,...). Le emissioni di Benzene sono in gran parte legate ai trasporti ed alla formulazione dei carburanti. Valore limite di qualità aria - Media annuale: 5 g/m 3 ( DM 60/2002 ) EMISSIONI DI BENZENE IN ITALIA Idrocarburi

50 CONCENTRAZIONI IN ATMOSFERA DI BENZENE – ITALIA ANNO 2007 MEDIA ANNUALE Idrocarburi

51 Fenantrene Ciclopenta(cd)pirene Indeno(1,2,3-cd)pirene Naftalene Pirene Benzo(a)pirene Benzo(ghi)perilene Gli Idrocarburi Policiclici Aromatici: Determinano la formazione di fuliggine (sporcamento) nelle fiamme Sono corresponsabili dello smog fotochimico (riduzione visibilità) Alcuni hanno attività carcinogena in grado + o - forte Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA): E il nome collettivo per una serie di idrocarburi con catene raggruppate, basate su anelli di tipo benzene o ciclo-pentano. Valore limite di qualità aria - Media annuale: 1 ng/m 3 in termini di benzo(a)pirene ( D.Lgs. 152/2007) Idrocarburi

52 Idrocarburi e Diossine EMISSIONI DI COMPOSTI ORGANICI PERSISTENTI IN ITALIA

53 Ossidanti fotochimici Caratteristiche e ciclo di vita: Sono lOzono (O 3 ), il nitrato di perossiacetile o perossiacetilnitrato (PAN), il perossibenzoilnitrato (PBN) ed altre specie in traccia accomunate dalla capacità di ossidare lo ione ioduro del composto ioduro di potassio. Sono normalmente prodotti direttamente in atmosfera (inquinanti secondari) all'interno del ciclo fotochimico (interazione con radiazione solare, CO, HC, NO X e altri)

54 Direttamente da NO 2 : NO 2 + h -> NO + O (per < 420 nm) O + O 2 -> O 3 NO + O 3 -> NO 2 + O 2 (fonti naturali: incendi, fulmini, processi di degradazione nel suolo) Ozono: troposfera Alti valori di concentrazione si verificano con frequenza in estate, alle nostre latitudini, in ambiente urbano in zone limitrofe alla città (dove esiste meno concorrenza di NOx nel meccanismo fotochimico, e la radiazione è elevata). Purtroppo la regressione del meccanismo è lenta (in genere si deve attendere uninversione delle tendenze meteo, con pioggia e raffreddamento dellambiente); iniziative temporanee di limitazione della circolazione non sono particolarmente efficaci. NO2 NO Rad. Solare Fonte NO O=O= O2 O3 HC, CO Ambiente Ossidanti fotochimici

55 Effetti sullambiente e sulluomo: O 3 e PAN hanno effetto sulla visibilità - smog fotochimico, con tipica colorazione rossastra. O 3 ha capacità di attacco della gomma sintetica (che può essere prevenuta con opportuni inibitori), e riduce la resistenza delle fibre tessili e della cellulosa. Tutti gli ossidanti fotochimici hanno potere sbiancante dei colori degli indumenti. Lozono ha effetti negativi sulla vegetazione, che si manifestano con la formazione di macchie rossastre sulla faccia superiore delle foglie. Tali effetti si rilevano, a seconda delle specie vegetali, a concentrazioni comprese tra 0.03 e 0.1 ppm per tempi di ore. Concentrazioni elevate di ozono causano irritazione agli occhi ed alle prime vie aeree, nonché costrizione bronchiale; concentrazioni superiori a 3900 g/m3 causano forte tosse ed incapacità di concentrazione. Valore bersaglio di qualità aria per la protezione della salute umana: Media su 8 ore massima giornaliera: 120 g/m 3 da non superare più di 25 giorni in un anno ( D.Lgs. 183/2004 ) Ossidanti fotochimici

56 Altre emissioni in atmosfera Specie Acide ed Alcaline: Danni gravi alla vegetazione si hanno per esposizione a concentrazioni superiori ad 1 ppm di acido cloridrico HCl, acido solfidrico H 2 S, ammoniaca NH 3 (precursore particolato di origine secondaria). Tali concentrazioni sono raggiunte in genere solo a seguito di rilasci accidentali. Sostanze Fluorurate: hanno effetto cumulativo sulla vegetazione; le numerose sostanze sono raggruppate come acido fluoridrico equivalente. Le aree colpite assumono colore marrone e si seccano: l'attacco è riconoscibile per la presenza di una sottile linea rossa a delimitare la zona colpita. La soglia è molto bassa, del livello di 0.1 ppb (0.08 g/m3) per un periodo di settimane. EMISSIONI DI NH3 IN ITALIA

57 Altre emissioni in atmosfera Metalli Pesanti: particolarmente pericoloso è il Berillio, che causa danni all'apparato respiratorio e lesioni cutanee ed oculari. L'esposizione a vapori di mercurio metallico (possibile a seguito di rilascio accidentale di mercurio, a causa della ridotta tensione di vapore) provoca danni al sistema nervoso ed ai reni. In casi di esposizione prolungata si hanno anche danni cerebrali. Tra gli altri metalli pesanti, elevata tossicità presentano: Piombo, Cadmio, Arsenico,….. Amianto:Le particelle di Amianto (od Asbesto) sono riconosciute da tempo come fonte di cancro polmonare. L'amianto è particolarmente pericoloso per la sua caratteristica di fragilità, che causa la produzione di fibre molto piccole che sono facilmente trasportate dalle correnti d'aria. A parte le zone di produzione, il rischio espositivo principale è oggi per gli addetti ai lavori di smantellamento e rifacimento di coibentazioni di impianti termotecnici, realizzate in passato con fibre di amianto per le buone caratteristiche di resistenza termica e di infiammabilità. Metalli pesanti ed Amianto si ritrovano nel particolato; per determinarne la concentrazione occorre la speciazione, in genere mediante spettrometro di massa A tutt'oggi i metalli pesanti normati a livello di qualità dell'aria sono Piombo, Cadmio, Arsenico e Nichel. Altre sostanze vengono in genere limitate direttamente alla fonte e non a livello di qualità dell'aria

58 Altre emissioni in atmosfera Valore limite di qualità aria (media annuale) - Piombo: 0.5 g/m 3 ( D.M. 60/2002 )- Cadmio: 5 ng/m 3 ( D.Lgs. 152/2007 ) - Arsenico:6 ng/m 3 ( D.Lgs. 152/2007 )- Nichel:20 ng/m 3 (D.Lgs. 152/2007) EMISSIONI DI METALLI PESANTI IN ITALIA

59 Altre emissioni in atmosfera EMISSIONI DI PIOMBO IN ITALIA

60 Monitoraggio della qualità dell'aria Le stazioni di monitoraggio sono distinte per localizzazione: - Urbana - Rurale - Suburbana e per destinazione duso: - Fondo - Traffico - Industriale Le stazioni di fondo sono quelle più significative per la valutazione degli effetti sulla salute perchè non risentono della presenza ravvicinata di zone ad alto traffico (stazioni di tipo traffico) o delle sorgenti industriali (tipo industriale) Le stazioni di tipo traffico ed industriali permettono il controllo di sorgenti rilevanti e quindi la valutazione delle concentrazioni negli hotspot STAZIONI DI MONITORAGGIO IN ITALIA

61 Monitoraggio della qualità dell'aria Bollettino qualità dellaria DI ARPAT - Provincia di Firenze

62 Normativa sulle emissioni in atmosfera La rilevanza del DPR 24 maggio 1988, n. 203, che contiene la disciplina generale in materia di emissioni in atmosfera, sta nell'aver stabilito il generale obbligo di autorizzazione per tutti gli impianti capaci di produrre inquinamento atmosferico. In attesa che i decreti attuativi della nuova legge quadro entrino in vigore e che la stessa legge quadro venga modificata, il DPR 203/88 resta ancora in vigore La parte di decreto ancora in vigore riguardante le emissioni alla fonte disciplina in particolare (art. 1 comma 2): a) tutti gli impianti che possono dar luogo ad emissione nell'atmosfera; b) le caratteristiche merceologiche dei combustibili ed il loro impiego;... d) i limiti delle emissioni inquinanti ed i relativi metodi di campionamento, analisi e valutazione. DEFINIZIONE Emissione: qualsiasi sostanza solida, liquida o gassosa introdotta nell'atmosfera, proveniente da un impianto, che possa produrre inquinamento atmosferico.

63 Rilascio dell'Autorizzazione per emissioni in atmosfera (Art.7) Ai fini del rilascio dell'autorizzazione la Regione accerta: a) che siano previste tutte le misure appropriate di prevenzione dell'inquinamento atmosferico; b) che l'impianto progettato non comporti emissioni superiori ai limiti consentiti. La regione si pronuncia sulla domanda, sentito il comune o i comuni ove è localizzato l'impianto, entro 60 giorni dalla presentazione della domanda stessa, nel caso in cui ritenga di invitare il richiedente ad apportare modifiche al progetto, entro 30 giorni dalla presentazione di dette modifiche; decorsi inutilmente tali termini, l'interessato, entro i successivi sessanta giorni, ha facoltà di richiedere al Ministro dell'ambiente di provvedere sulla domanda, notificando tale istanza alla regione. Il Ministro dell'ambiente, di concerto con i Ministri della sanità e dell'industria, del commercio e dell'artigianato, provvede entro i successivi trenta giorni. L'autorizzazione stabilisce, in ogni caso, la quantità e la qualità delle emissioni misurate secondo le metodologie prescritte, nonché il termine per la messa a regime degli impianti. Il sindaco è tenuto ad esprimere il parere entro 45 giorni dalla richiesta della regione. La regione, contestualmente al rilascio del provvedimento autorizzatorio, comunica alle autorità competenti e all'impresa la periodicità e la tipologia dei controlli comunque necessari. Normativa sulle emissioni in atmosfera

64 L'autorità competente per il controllo è autorizzata ad effettuare all'interno degli impianti tutte le ispezioni che ritenga necessarie per l'accertamento delle condizioni che danno luogo alla formazione delle emissioni. (Art. 9) In caso di inosservanza delle prescrizioni autorizzatorie, l'autorità regionale competente procede secondo la gravità delle infrazioni (Articolo 10) : a) alla diffida, assegnando un termine entro il quale devono essere eliminate le irregolarità; b) alla diffida e contestuale sospensione della attività autorizzata per un tempo determinato, ove si manifestino situazioni di pericolo per la salute e/o per l'ambiente; c) alla revoca dell'autorizzazione e alla chiusura dell'impianto, in caso di mancato adeguamento alle prescrizioni imposte con la diffida e in caso di reiterate violazioni che determinino situazioni di pericolo e di danno per la salute e/o per l'ambiente. Normativa sulle emissioni in atmosfera

65 Articolo Le prescrizioni dell'autorizzazione possono essere modificate in seguito all'evoluzione della migliore tecnologia disponibile, nonché alla evoluzione della situazione ambientale. Migliore tecnologia disponibile: sistema tecnologico adeguatamente verificato e sperimentato che consente il contenimento e/o la riduzione delle emissioni a livelli accettabili per la protezione della salute e dell'ambiente, sempreché l'applicazione di tali misure non comporti costi eccessivi. Articolo Sono sottoposte a preventiva autorizzazione: a) la modifica sostanziale dell'impianto che comporti variazioni qualitative e/o quantitative delle emissioni inquinanti; b) il trasferimento dell'impianto in altra località. Normativa sulle emissioni in atmosfera

66 Successivamente l'applicabilità del principio di obbligo di autorizzazione per tutti gli impianti capaci di produrre inquinamento atmosferico si è ristretta notevolmente a seguito dell'emanazione del DPCM 21 luglio 1989 e del DPR 25 luglio 1991 in materia di emissioni poco significative ed attività a ridotto inquinamento atmosferico. L'atto di indirizzo e coordinamento alle Regioni per l'attuazione e l'interpretazione del DPR 203/1988 in materia di qualità dell'aria, contenuto nel DPCM 21 luglio 1989, ha previsto: - le attività che producono un inquinamento atmosferico poco significativo, che sono indicate nell'allegato 1 del DPR 25 luglio 1991 e non sono soggette alle disposizioni del DPR 203/1988 in materia di autorizzazione. - le attività a ridotto inquinamento atmosferico, indicando i criteri per l'individuazione dei soggetti appartenenti a tale categoria nell'allegato 2 al DPR 25 luglio PROCEDURE SEMPLIFICATE Normativa sulle emissioni in atmosfera

67 Il DPCM 21 luglio 1989 prevede che siano esclusi dal campo di applicazione del DPR 203 gli impianti termici non inseriti in un ciclo di produzione industriale ivi compresi gli impianti inseriti in complessi industriali, ma destinati esclusivamente a riscaldamento dei locali, nonché gli impianti di climatizzazione, gli impianti termici destinati al riscaldamento di ambienti, al riscaldamento di acqua per utenze civili, a sterilizzazione e disinfezioni mediche, a lavaggio di biancheria e simili, all'uso di cucine, mense, forni da pane ed altri pubblici esercizi destinati ad attività di ristorazione. Sono esclusi altresì gli impianti di distribuzione di carburante per autotrazione, nonché gli impianti di produzione di energia elettrica tramite sistemi eolici, fotovoltaici e solari. Normativa sulle emissioni in atmosfera

68 DPR 25 luglio Allegato 1 - ELENCO DELLE ATTIVITA AD INQUINAMENTO ATMOSFERICO POCO SIGNIFICATIVO 1. Pulizia a secco di tessuti e pellami, escluse pellicce, pulitintolavanderie: per tali impianti la condizione necessaria per essere inclusi nel presente elenco è il ciclo chiuso. 2. Lavorazioni meccaniche in genere con esclusione di attività di verniciatura, trattamento superficiale dei metalli e smerigliature. 3. Rosticceria e friggitoria. 4. Attività estetica, sanitaria e di servizio e cura della persona. 5. Laboratorio odontotecnici. 6. Laboratorio orafi senza fusione di metalli. 7. Decorazione di piastrelle ceramiche senza procedimento di cottura. 8. Officine meccaniche di riparazioni veicoli (carburatoristi, elettrauto e simili). 9. Le seguenti lavorazioni tessili: preparazione, filatura, tessitura trama, catena o maglia di fibre naturali, artificiali e sintetiche con eccezione dell'operazione di testurizzazione delle fibre sintetiche e del bruciapelo; nobilitazione di fibre, filati, tessuti di ogni tipo e natura distinta nelle fasi di purga, lavaggio, candeggio (ad eccezione dei candeggi effettuati con sostanze in grado di liberare cloro e/o suoi composti), tintura, finissaggio a condizione che siano rispettate le seguenti condizioni: a) le operazioni in bagno acquoso vengano condotte a temperatura inferiore alla temperatura di ebollizione del bagno medesimo; b) le operazioni di bagno acquoso vengano condotte alla temperatura di ebollizione ma senza utilizzazione di acidi, alcali o altri prodotti organici ed inorganici volatili; c) le operazioni in bagno acquoso vengano condotte alla temperatura di ebollizione in macchinari chiusi; d) le operazioni di asciugamento o essiccazione e i trattamenti con vapore espanso o a bassa pressione vengano condotti a temperatura inferiore a 150º e che nell'ultimo bagno acquoso applicato alla merce non siano stati utilizzati acidi, alcali o altri prodotti organici od inorganici volatili. 10. Cucine, ristorazione collettiva e mense. 11. Panetteria, pasticceria ed affini con non più di 300 kg di farina al giorno. Normativa sulle emissioni in atmosfera

69 12. Stabulari acclusi a laboratori di ricerca e di analisi. 13. Serre. 14. Stirerie. 15. Laboratori fotografici. 16. Autorimesse. 17. Autolavaggi. 18. Silos per materiali da costruzione ad esclusione di quelli asserviti agli impianti di produzione industriale. 19. Officine ed altri laboratori annessi a scuole. 20. Eliografia. 21. Impianti termici o caldaie inseriti in un ciclo produttivo o comunque con un consumo di combustibile annuo utilizzato per più del 50% in un ciclo produttivo. La potenza termica di ciascuna unità deve essere inferiore a 3 Mw se funzionanti a metano o GPL, e 1 Mw per il gasolio e a 0,3 Mw se funzionanti ad olio combustibile, con contenuto di zolfo non superiore all'1% in peso. 22. Stoccaggio e movimentazione di prodotti petrolchimici ed idrocarburi naturali estratti da giacimento, stoccati e movimentati a ciclo chiuso o protetti da gas inerte. 23. Sfiati e ricambi d'aria esclusivamente adibiti alla protezione e sicurezza degli ambienti di lavoro. 24. Impianti trattamento acque. 25. Impianti termici connessi alle attività di stoccaggio dei prodotti petroliferi con una potenzialità termica minore di 5 Mw se funzionanti a metano o GPL e 2,5 Mw se funzionanti a gasolio, per meno di ore annue. 26. Gruppi elettrogeni e di cogenerazione con potenza termica inferiore a 3 Mw se alimentati a metano o GPL e potenza termica inferiore a 1 Mw se alimentati a benzina o gasolio. 27. Concerie e pelliccerie con impianti dotati di macchinari a ciclo chiuso. 28. Seconde lavorazioni del vetro ad esclusione di quelle comportanti operazioni di acidatura e satinatura. 29. Produzione di vetro con forni elettrici a volta fredda. Normativa sulle emissioni in atmosfera

70 DPR 25 luglio Allegato 2 - ELENCO DELLE ATTIVITA A RIDOTTO INQUINAMENTO ATMOSFERICO Descrizione attività. 1. Pulizia a secco di tessuti e pellami con utilizzo di impianti a ciclo aperto e utilizzo di solventi non superiore a 20 kg/g. 2. Riparazione e verniciatura di carrozzerie di autoveicoli, mezzi e macchine agricole con utilizzo di impianti a ciclo aperto e utilizzo di prodotti vernicianti pronti all'uso non superiore a 20 kg/g. 3. Tipografia, litografia, serigrafia, con utilizzo di prodotti per la stampa (inchiostri, vernici e similari) non superiore a 30 kg/g. 4. Produzione di prodotti in vetroresine con utilizzo di resina pronta all'uso non superiore a 200 kg/g. 5. Produzione di articoli in gomma e prodotti delle materie plastiche con utilizzo di materie prime non superiore a 500 kg/g. 6. Produzione di mobili, oggetti, imballaggi, prodotti semifiniti in materiale a base di legno con utilizzo di materie prime non superiore a kg/g. 7. Verniciatura, laccatura, doratura di mobili ed altri oggetti in legno con utilizzo di prodotti vernicianti pronti non superiore a 50 kg/g. 8. Verniciatura di oggetti vari in metalli o vetro con utilizzo di prodotti vernicianti pronti all'uso non superiore a 50 kg/g. 9. Panificazione, pasticceria e affini con consumo di farina non superiore a kg/g. 10. Torrefazione di caffè ed altri prodotti tostati con produzione non superiore a 450 kg/g. 11. Produzione di mastici, pitture, vernici, cere, inchiostri e affini con produzione non superiore a 500 kg/h. 12. Sgrassaggio superficiale dei metalli con consumo di solventi non superiore a 10 kg/g. 13. Laboratori orafi con fusione di metalli con meno di venticinque addetti. 14. Anodizzazione, galvanotecnica, fosfatazione di superfici metalliche con consumo di prodotti chimici non superiore a 10 kg/g. AUTORIZZAZIONE SEMPLIFICATA Normativa sulle emissioni in atmosfera

71 AUTORIZZAZIONE SEMPLIFICATA 15. Utilizzazione di mastici e colle con consumo di sostanze collanti non superiore a 100 kg/g. 16. Produzione di sapone e detergenti sintetici prodotti per l'igiene e la profumeria con utilizzo di materie prime non superiore a 200 kg/g. 17. Tempra di metalli con consumo di olio non superiore a 10 kg/g. 18. Produzione di oggetti artistici in ceramica, terracotta o vetro in forni in muffola discontinua con utilizzo nel ciclo produttivo di smalti, colori e affini non superiore a 50 kg/g. 19. Trasformazione e conservazione di frutta, ortaggi, funghi esclusa la surgelazione con produzione non superiore a kg/g. 20. Trasformazione e conservazione carne esclusa la surgelazione con produzione non superiore a kg/g. 21. Molitura cereali con produzione non superiore a kg/g. 22. Lavorazione e conservazione pesce ed altri prodotti alimentari marini esclusa surgelazione con produzione non superiore a kg/g. 23. Prodotti in calcestruzzo e gesso con produzione non superiore a kg/g. 24. Pressofusione con utilizzo di metalli e leghe, 100 kg/g. 25. Lavorazioni manifatturiere alimentari con utilizzo di materie prime non superiori a kg/g. 26. Lavorazioni conciarie con utilizzo di prodotti vernicianti pronti all'uso non superiore a 50 kg/g. 27. Fonderie di metalli con produzione di oggetti metallici non superiore a 100 kg/g. 28. Produzione di ceramiche artistiche esclusa decoratura con utilizzo di materia prima non superiore a kg/g. 29. Produzione di carta, cartone e similari con utilizzo di materie prime non superiore a kg/g. 30. Saldature di oggetti e superfici metalliche. 31. Trasformazioni lattiero-casearie con produzione non superiore a kg/g. Normativa sulle emissioni in atmosfera

72 Modifiche introdotte dalla nuova legge quadro ambientale La parte V del D. Lgs 152/06 - Titolo I: tratta la prevenzione e la limitazione delle emissioni in atmosfera di impianti ed attività TITOLO I: Insieme ai suoi allegati abroga quasi tutte le leggi ed i decreti relativi alla regolamentazione delle emissioni in atmosfera da attività produttive riproponendole con più di una modifica. Nuova definizione di impianto: il macchinario o il sistema o linsieme di macchinari o di sistemi costituiti da una struttura fissa dotata di autonomia funzionale in quanto destinato ad una specifica attività; la specifica attività a cui è destinato il macchinario può costituire la fase di un ciclo produttivo più ampio. Punto di rottura rispetto al DPR 203/88 in cui a tale termine potevano essere attribuite le interpretazioni più varie, dal singolo macchinario allintero stabilimento. Nel 152/06 il termine individua una corrispondenza biunivoca tra impianto ed attività intesa come cellula base coerente di un ciclo produttivo più ampio. Concetto esteso ed ampliato: viene meno il carattere di industrialità che aveva fatto ritenere escluse dallambito di applicazione del DPR 203/88 una serie di attività ad es. quelle connesse ad aziende agricole ed allevamenti. Estensione dellobbligo di autorizzazione per gli impianti termici civili che superano determinate soglie di potenzialità in funzione dei combustibili utilizzati. Normativa sulle emissioni in atmosfera

73 Rimane la definizione di impianto fisso anche se per alcune specifiche attività (verniciature, lavorazione di materiali agricoli, ecc.) tale concetto viene esplicitato essere legato non tanto alla loro mobilità ma al loro utilizzo non occasionale Procedimento di autorizzazione: Scompare la richiesta al comune di competenza ed è invece prevista una conferenza dei servizi nella quale vengono esaminati in via istruttoria gli interessi coinvolti in altri procedimenti amministrativi La durata del procedimento si allunga passando da 60 giorni a 120 giorni più 30 giorni nel caso di richiesta di integrazioni La scadenza dellautorizzazione è fissata a 15 anni dal rilascio della stessa Messa in esercizio impianti: Continua ad essere prevista la comunicazione preventiva (15 giorni prima) della messa in esercizio dellimpianto ma è lasciata alla autorizzazione la determinazione del periodo di tempo decorrente dalla messa a regime entro il quale effettuare ed inviare allautorità competente lanalisi di avvio. Scansione temporale per ottenere nuove autorizzazioni degli impianti già autorizzati ai sensi del DPR 203/88 dietro presentazione di nuova domanda: - per impianti anteriori al 1988 entro il 31/12/2010; - per impianti anteriori al 2006 autorizzati prima del 1/1/2000 entro il 31/12/2014; - per impianti anteriori al 2006 autorizzati dopo il 31/12/1999 entro il 31/12/2018. Normativa sulle emissioni in atmosfera

74 Modifiche: E fatto obbligo di comunicare allautorità competente anche le modifiche non sostanziali entro 60 giorni prima della modifica stessa Ai sensi della nuova definizione costituisce modifica sostanziale da autorizzare preventivamente anche il convogliamento allesterno di emissioni indoor. Definizione Modifica Sostanziale: Aumento capacità produttiva dellimpianto o delle materie prime o combustibili impiegati Modifica della convogliabilità tecnica delle emissioni Variazione qualitativa delle emissioni Attività in deroga: Non cambia nulla per le attività a inquinamento poco significativo che diventano attività con emissioni scarsamente rilevanti; aggiunta degli allevamenti zootecnici al di sotto di alcune soglie Viene rivoluzionata la disciplina relativa a attività a ridotto inquinamento che vengono genericamente comprese nelle attività in deroga: per tali attività viene previsto un procedimento semplificato costituito da unautorizzazione di carattere generale che la Provincia è tenuta ad emanare entro due anni dallentrata in vigore del D. Lgs 152/06 Normativa sulle emissioni in atmosfera

75 Linee guida e valori limite emissioni DM 12 luglio 1990 Linee guida per il contenimento delle emissioni inquinanti degli impianti industriali e la fissazione dei valori minimi di emissione fissa valori di emissione minimi e massimi rispetto a inquinanti emessi da specifiche tipologie di impianti dà indicazioni su cicli tecnologici relativi a specifiche tipologie di impianti dà indicazioni su alcune delle tecnologie disponibili relative agli impianti di abbattimento

76 DM 12/07/90 Allegato I: fissa i valori di emissione minimi e massimi per le sostanze inquinanti Allegato II: –fissa valori di emissione minimi e massimi diversi per alcuni degli inquinanti emessi da specifiche tipologie di impianti –dà indicazioni su cicli tecnologici relativi a specifiche tipologie di impianti Allegato III: valori di emissione e le prescrizioni per: –le raffinerie –gli impianti di combustione con potenza termica nominale pari o superiore a 50 MW –gli impianti per la coltivazione di idrocarburi e dei fluidi geotermici Allegato IV: metodi di campionamento, analisi e valutazione delle emissioni Allegato V: dà indicazioni su alcune delle tecnologie disponibili agli impianti di abbattimento Linee guida e valori limite emissioni

77 DM 12/07/90 – art.3: valori limite Le emissioni possono essere caratterizzate come segue : –per concentrazione: rapporto tra massa di sostanza inquinante emessa e volume dell'effluente gassoso (es. mg/m 3 ); –per flusso di massa: massa di sostanza inquinante emessa per unità di tempo (es. g/h); –per fattore di emissione: rapporto tra massa di sostanza inquinante emessa e unità di misura specifica di prodotto elaborato o fabbricato (es.kg/t; g/m); –per altre grandezze indicate nell'allegato 2 I valori limite di emissione espressi in concentrazione si riferiscono alla quantità di effluente gassoso non diluito più di quanto sia inevitabile dal punto di vista tecnico e dell'esercizio. –In caso di ulteriore diluizione, le concentrazioni delle emissioni devono essere calcolate mediante la seguente formula: E = E M *P M / P E = concentrazione riferita alla portata P P = portata dell'emissione non diluita più di quanto inevitabile P M = portata misurata E M = concentrazione misurata Linee guida e valori limite emissioni

78 I valori delleccesso daria nella combustione sono molto diversi a seconda della tipologia dimpianto (dal 2-3% per generatori di calore a gas naturale, fino al 400% per i turbogas); la formula seguente esprime la scalatura a condizioni di riferimento di eccesso daria: E = [(21-O) / (21-O M )] E M E M = concentrazione misurata, E = concentrazione nelle condizioni di riferimento, O M = tenore volumetrico di ossigeno misurato nei gas di scarico su base secca, O = tenore volumetrico di ossigeno di riferimento (3% per combustibili gassosi o liquidi; 6% per combustibili solidi (carbone); 15% per impianti turbogas; 11% per inceneritori di rifiuti od in genere per combustibili solidi diversi dal carbone; 5% per motori fissi a combustione interna; etc.). La formula scala lemissione in base alla diluizione volumetrica dei gas di scarico prodotta dalleccesso daria diverso da quello di riferimento DM 12/07/90 – art.3: valori limite Linee guida e valori limite emissioni

79 Il D.M. 12/7/90 classifica le sostanze di particolare pericolosità, classificate come: Tabella A1 Sostanze ritenute cancerogene e/o teratogene e/o mutagene Tabella A2 Sostanze di tossicità e cumulabilità particolarmente elevate Tabella B Sostanze inorganiche che si presentano prevalentemente sotto forma di polvere Tabella C Sostanze inorganiche che si presentano prevalentemente sotto forma di gas o vapore Tabella D Sostanze organiche sotto forma di gas, vapori o polveri Nelle varie tabelle sono previste diverse classi di pericolosità, per ognuna delle quali viene in genere prescritto un limite (Es. 0.1, 1 o 5 mg/m 3 ). D.M. 12/7/90 –ALLEGATO I Linee guida e valori limite emissioni

80 D.M. 12/7/90 –ALLEGATO I Tabella A1 Classe I: Asbesto; berillio; benzo- e di-benzopirene Classe II: Arsenico; cromo; Nichel; Cobalto;... Classe III: Benzene; vinile cloruro; idrazina Tabella A2ClasseI: Policlorodibenzodiossine (PCDD), policlorodibenzofurani (PCDF) Classe II: Policlorobifenili; Policlorotrifenili; …. Tabella B Classe I: Cadmio; Mercurio; Tallio. Classe II: Selenio;Tellurio. Classe III: Antimonio; Cianuri; Cromo; Manganese; Palladio; Piombo; Platino; Rame; Rodio; Stagno; Vanadio Linee guida e valori limite emissioni

81 D.M. 12/7/90 –ALLEGATO I Tabella C Classe I: Clorocianuro; fosfina; fosgene Classe II: Acido cianidrico; Cloro; Fluoro; Idrogeno solforato (H2S) Classe III: Composti inorganici del cloro (espressi come HCl) Classe IV: Ammoniaca Classe V: Ossidi di azoto; ossidi di zolfo. Tabella D 5 classi con molti composti organici. Per l'ammoniaca, il limite generale per grandi impianti è 250 mg/m 3. Per il particolato, il limite del carico di polveri totali è fissato in 50 mg/m 3 per grandi impianti (portata in massa di particolato > 0.5 kg/h); tale limite viene triplicato per taglie più piccole ( kg/h). Le misure sono da riferirsi ai gas secchi, cioè previa detrazione del vapor d'acqua. Linee guida e valori limite emissioni

82 D.M. 12/7/90 –ALLEGATO II Limiti emissioni per tipologie di impianti: Impianti di combustione (< 50MW) differenziati per tipo di combustibile (solido,liquido,gassoso) Impianti di essiccazione Motori fissi a combustione interna Turbine a gas Inceneritori rifiuti Cementifici Forni per produzione di vetro Forni per ceramica e produzione piastrelle Impianti per fusione di minerali ecc. Impianti per la produzione di conglomerati bituminosi Cokerie Produzione accumulatori al piombo Impianti chimici per la produzione di acido solforico, cloro, acrilonitrile e polimeri, ecc. Impianti di verniciatura in serie Impianti produzione di manufatti in gomma Zuccherifici Impianti di estrazione e raffinazione oli di sansa e di semi Linee guida e valori limite emissioni

83 Per le Turbine a gas, prendendo a riferimento un tenore di ossigeno del 15% nei gas di scarico, si applicano i seguenti limiti: CO 100 mg/m 3 NOx 400 mg/m 3 (Qg> m 3 /h) 450 mg/m 3 (Qg< m 3 /h) 600 mg/m 3 impianti a gasolio Per turbine con rendimento superiore al 30%, è consentito di elevare tali limiti in proporzione all'aumento di rendimento. Per i Motori fissi a combustione interna, riferendosi al 5% di ossigeno nei gas di scarico, si applicano i seguenti limiti: CO 650 mg/m 3 Polveri 130 mg/m 3 NOx 2000 mg/m 3 (Motori Diesel di potenza > 3 MW) 4000 mg/m 3 (Motori Diesel di potenza < 3 MW) 500 mg/m 3 (Motori a ciclo otto a quattro tempi) 800 mg/m 3 (Motori a due tempi acc. comandata) Turbine a Gas, MCI stazionari D.M. 12/7/90 –ALLEGATO II Linee guida e valori limite emissioni

84 Grandi impianti di combustione Sono identificati dalla legislazione come quelli con potenzialità del focolare > 50 MWt, con alcuni importanti casi significativi – anche di potenzialità minore - che hanno normative specifiche (turbogas; motori a combustione interna; reattori chimici; inceneritori di rifiuti; alcuni impianti metallurgici;...); comprendono gli impianti termoelettrici con ciclo a vapore; si applicano i seguenti limiti generali: Potenza termica > 500 MW SO2 400 mg/m3 NOx 200 mg/m3 Polveri 50 mg/m3 Potenza termica < 500 MW SO mg/m3 NOx 650 mg/m3 Polveri 50 mg/m3 Il limite per l'ossido di carbonio CO è fissato a 250 mg/m3. Per le sostanze organiche volatili (HC), espresse come carbonio totale, il limite è di 300 mg/m3. D.M.12/7/90 – Allegato IIIA Linee guida e valori limite emissioni

85 Grandi impianti di combustione D.M.12/7/90 – Allegato IIIA Per le sostanze cancerogene o tossiche (Tabelle A1 e A2) si applicano i limiti generali. Per le sostanze inorganiche che si presentano prevalentemente sotto forma di polveri (Tabella B), si applicano i seguenti limiti: Tabella B Classe I: 0.2 mg/m3 (Cadmio, Mercurio,…) Tabella B Classe II: 2 mg/m3 (Selenio;…) Tabella B Classe III: 10 mg/m3 (Altri metalli pesanti) Con riferimento alle sostanze inorganiche che si presentano sotto forma di gas o vapore (Tabella C), limiti specifici sono i seguenti: Cloro 5 mg/m3 Idrogeno solforato H2S 5 mg/m3 Bromo e suoi composti (espressi come acido bromidrico)5 mg/m3 Fluoro e suoi composti (espressi come acido fluoridrico) 5 mg/m3 Ammoniaca e comp. a base di cloro (espressi come HCl)100 mg/m3 Linee guida e valori limite emissioni

86 Grandi impianti di combustione D.M.12/7/90 – Allegato IIIA I limiti per gli inquinanti convenzionali (NOx, SO2, CO, polveri) sono riferiti a valori medi mensili riferiti alle ore di effettivo funzionamento. Non si tiene conto dei periodi di avvio e di arresto. Per impianti con potenza termica > 300 MW, la misura di SO 2, NOx, polveri ed ossigeno nei gas di scarico deve essere effettuata mediante analizzatori in continuo a partire dal Deroghe: Tra le deroghe più significative si citano valori di SO 2 consentiti più elevati (1700 mg/m 3 ) anche per grandi impianti che operino per meno di 2200 ore/anno; il limite per gli ossidi di azoto a 300 mg/m 3 per impianti di combustione a letto fluido di potenza termica superiore a 500 MW; e la non applicabilità delle linee guida al caso della combustione di combustibili solidi indigeni, per i quali restano validi i limiti ben più elevati del Decreto 8/5/89, Allegato 9. Linee guida e valori limite emissioni

87 METODI DI CAMPIONAMENTO, ANALISI E VALUTAZIONE DELLE EMISSIONI PER METODI DISCONTINUI: manuali e metodi UNICHIM – Manuale 122/1986 – Manuale 151/1988 – Manuale 158/1988 – Metodo 723/1986 – Metodo 758/1987 – Metodo 811/1988 Riguardano sostanzialmente: – scelta del punto di campionamento – determinazione della velocità dei fumi e della portata – determinazione di polveri totali – determinazione di C.O.V., di alcune singole sostanze organiche o inorganiche (monomeri acrilici, ammoniaca, DMF, fenolo, aldeide formica, NOx, SOx, Cl- e F-), di "microinquinanti" organici (diossine, PCB, IPA) PER MONITORAGGIO IN CONTINUO: rimando a futuro decreto D.M.12/7/90 – Allegato IV Linee guida e valori limite emissioni

88 D.M.12/7/90 – Allegato V INDICAZIONI SULLE TECNOLOGIE DI ABBATTIMENTO Per polveri: –a secco (ciclone, filtri meccanici o elettrostatici), –a umido (torri di lavaggio) Per liquidi: –gocce (separatori per gravità, per inerzia d'urto, cicloni), –spray (filtri a candela) Per gas e vapori: –inorganici (torri di lavaggio con eventuale reagente, torri di assorbimento per via umida o secca), –organici non solubili (condensatori, assorbitori, biofiltri, combustori termici o catalitici), –organici solubili (torri di lavaggio, biofiltri). Linee guida e valori limite emissioni

89 Leffetto serra è un processo naturale che permette alle radiazioni solari di attraversare latmosfera terrestre ed impedisce a buona parte delle radiazioni riflesse di tornare nello spazio 89 Bilancio di energia del pianeta: - Flusso entrante: radiazione solare diretta - Flusso uscente: radiazione infrarossa emessa dalla superficie terrestre + radiazione emessa dai vari strati atmosferica EFFETTO SERRA

90 Per effetto di questi processi la ripartizione della radiazione solare entrante risulta: 33% riflessa indietro dal pianeta 24% assorbita dallatmosfera 43% assorbita dalla superficie terrestre Durante il suo passaggio attraverso latmosfera la radiazione solare subisce numerosi processi di assorbimento, diffusione e riflessione. EFFETTO SERRA

91 La densità di flusso della radiazione infrarossa emessa in atmosfera verso lalto risulta essere considerevolmente più piccola di quella emessa verso il basso (208 W/m 2 contro 304 W/m 2 – 0,6:1) Questa proprietà dellatmosfera di assorbire la maggior parte della radiazione emessa dalla superficie terrestre e a sua volta di emettere verso la superficie in misura maggiore che verso lo spazio prende il nome di EFFETTO SERRA Se latmosfera non esistesse la superficie terrestre raggiungerebbe il Bilancio Radiativo ad una temperatura di 33 °C centigradi più fredda dellattuale, cioè a circa 0 °C. La temperatura media di 33 °C ha permesso lo sviluppo delle forme viventi. Leffetto serra prodotto dai gas atmosferici presenti in condizioni normali non causa, di per sé, alcun effetto straordinario di riscaldamento dellatmosfera ma contribuisce solamente a mantenere sul pianeta le condizioni di equilibrio climatico più favorevoli alla vita delluomo. E il rapido aumento delle concentrazioni atmosferiche medie di alcuni dei gas responsabili delleffetto serra che sta causando il graduale incremento dei processi di assorbimento ed emissione che generano leffetto serra, in misura tale da produrre un incremento radiativo così intenso da provocare un marcato riscaldamento dellatmosfera terrestre. EFFETTO SERRA

92 Immissione antropogenica in atmosfera - CO2: combustibili fossili, altre attività industriali (cementizia) - CH4: naturali: terre umide, risaie, processi digestivi animali antropiche: perforazioni pozzi petrolio e gas naturale, perdite gasdotti, incendi foreste, decadimento anaerobico rifiuti, estrazione carbone - N2O: attività industriali, minerarie, agricole e zootecniche - CLOROFLUOROCARBURI: sostanze schiumogene, propellente spray, impianti di refrigerazione, procedimenti chimici, attività industriali EFFETTO SERRA

93 GHGs (GreenHouse Gases) Leffetto che un gas può avere in termini di effetto serra viene determinato tramite il GWP (Global warming potential). Il GWP è una misura di quanto una determinata massa di gas serra contribuisce al riscaldamento globale terrestre. E una scala relativa che confronta tale effetto rispetto ad una massa equivalente di CO2 (il GWP della CO2 è pari a 1). Leffetto serra globale (GHE) è dato da: GHE = GWPi mi Greenhouse effect, Unit GWP Air1,1,1-trichloroethane100kg AirCFC (hard)7100kg AirCFC (soft)1600kg AirCFC kg AirCFC kg AirCFC kg AirCO21kg Airdichloromethane15kg AirHALON kg AirHALON kg Airmethane21kg AirN2O270kg Airtetrachloromethane1300kg Airtrichloromethane25kg

94 Concentrazione di CO : 280 ppm 1998: 365 ppm aumento annuo 1,5 ppm Produzione di CO 2 22 Gt/anno = 6 Gt di Carbonio lanno (GtC/anno) stima IPCC: totale pari a GtC (20-35 GtC al 2010) variazione stagionale Dallera preindustriale ad oggi: - CO2 +30%- CH4 +150%- N 2 O +15% ANDAMENTO NEL TEMPO ANIDRIDE CARBONICA – CO 2 GHGs (GreenHouse Gases)

95 Trend di decrescita per i fluoroclorocarburi, dovuta alla messa al bando di tali sostanze ANDAMENTO NEL TEMPO GHGs GHGs (GreenHouse Gases)

96 EFFETTO SERRA - CONSEGUENZE Laumento di GHGs ha provocato un incremento di calore fornito alla superficie terrestre pari a W/m 2 Alcuni modelli suggeriscono che il solo effetto dell'aumento di GHGs in atmosfera, provocherà un incremento di riscaldamento di 3-8 W/m 2 entro il Incremento di temperatura: –dalla fine del XIX secolo: °C –entro il 2100: °C Aumento dellevaporazione dovuta al riscaldamento della superficie terrestre Aumento delle precipitazioni e della frequenza di quelle molto intense, soprattutto a latitudini elevate e sugli oceani Diminuzione dellumidità del suolo nelle regioni continentali a medie latitudini. Aumento del livello dei mari: cm entro la fine del prossimo secolo, principalmente a causa dellespansione termica degli oceani e dello scioglimento dei ghiacci. –USA: aumento 50 cm livello del mare che porterà alla perdita di 5000 miglia quadrate di terra asciutta e 4000 miglia quadrate di terra umida Diminuzione della quantità e della qualità delle risorse idriche, aumento delle inondazioni Diffusione di malattie favorite dallaumento della temperatura (malaria, febbre gialla, encefaliti, colera, salmonella)

97 EFFETTO SERRA - CAUSE Sorgenti di emissione di CO 2 99%: USO COMBUSTIBILI FOSSILI (USA): –42% petrolio –36% carbone –22% gas naturale Utilizzo combustibili fossili divisi per settori: –settore industriale: 34% –settore trasporti: 30% –riscaldamento abitazioni private: 20% –riscaldamento costruzioni commerciali: 16% Altre fonti: –combustibili ricavati da biomassa –processi industriali –deforestazione –discariche rifiuti Emissioni di GHGs, negli USA, divise per settore di produzione. Prima della rivoluzione industriale le emissioni naturali di CO 2 ed il suo assorbimento da parte dei mari, degli alberi, del suolo e della copertura vegetale, erano tali da mantenere questo ciclo in equilibrio. Oggi questo equilibrio non esiste più a causa dellincremento delle emissioni antropogeniche (tasso di emissione >> tasso di assorbimento).

98 EFFETTO SERRA - CAUSE Il ciclo del carbonio Il ciclo del carbonio descrive il movimento del carbonio, nelle sue varie forme, tra la biosfera, atmosfera, oceani e geosfera. Nel ciclo vi sono molti sinks o magazzini di carbonio e processi mediante i quali i vari magazzini scambiano carbonio tra loro. Latmosfera e la vegetazione scambiano carbonio, le piante assorbono anidride carbonica (CO2) dallatmosfera durante la fotosintesi e rilasciano la CO2 nellatmosfera durante la respirazione. Un altro principale scambio di CO2 si verifica tra gli oceani e latmosfera, infatti gli organismi marini utilizzano la CO2 dissolta negli oceani durante la fotosintesi. I più importanti processi di alterazione derivanti dallattività umana sono: a) la combustione di carburanti fossili b) la variazione dellutilizzo del territorio Carbone fossile, gas naturale, petrolio e suoi derivati sono bruciati dalle industrie, dalle automobili e dalle centrali energetiche con produzione di CO2; La variazione dellutilizzo del territorio è un termine generico che indica un gran numero di attività umane tra cui lagricoltura, la deforestazione e la riforestazione etc..

99 EFFETTO SERRA – Strategie di riduzione a)miglioramento efficienza sul consumo di materiali e energia b)energia rinnovabile (solare, idroelettrica, biomassa, eolica, fotovoltaico) c)nucleare (?) d)petrolio e gas a scapito del carbone (- 40%) OPZIONI PER RIDURRE LE EMISSIONI OPZIONI SVILUPPABILI NEL CAMPO ENERGETICO Le alternative percorribili Impianti per la produzione di energia elettrica: 1.utilizzo di combustibili a bassa emissione di CO 2 2.incremento dellefficienza con riduzione dei kg di CO 2 emessa per kWh prodotto 3.separazione CO 2 dagli effluenti gassosi Per quanto riguarda la seconda alternativa i seguenti impianti appaiono particolarmente interessanti: –NGCC: Natural Gas Combined Cycle –IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle –Combustione del carbone polverizzato in atmosfera ricca di ossigeno –Cicli innovativi a zero emissioni Per quanto riguarda la terza opzione le tecniche di rimozione e recupero presentano i seguenti vantaggi: –applicabili nel breve e lungo periodo –possibilità di continuare ad utilizzare i combustibili fossili –entro il 2100 riduzione fino a 300 GtC

100 EFFETTO SERRA – Strategie di riduzione Fattori di emissione di CO 2 per diversi combustibili (Fonte IPCC)

101 EFFETTO SERRA – Strategie di riduzione Protocollo di Kyoto (1997) 38 nazioni dovranno tagliare le loro produzioni di gas serra tra il 2008 e il Le riduzioni ammontano complessivamente al 5,2% rispetto ai livelli degli anni –USA -7% –Unione Europea -8% –Giappone -6% –Russia, Nuova Zelanda, Ucraina: stabilizzazione –Norvegia +1% –Australia +8% –Islanda +10% –Paesi in via di sviluppo: non ci sono limitazioni I paesi che non riuscissero a mantenersi entro i limiti loro assegnati, potranno acquistare parte delle loro quote di emissione dagli stati sviluppati che, facendo meglio di quanto imposto dal Protocollo, siano riusciti a mantenersi al di sotto della propria soglia. Inoltre sono previsti sistemi di crediti di quote per i paesi industrializzati interessati ad investire in tecniche di riduzione delle emissioni nei paesi in via di sviluppo. Proprio questi ultimi paesi, pur avendo altissimi livelli di emissioni, non sono vincolati alle quote, ma sollecitati a introdurre volontariamente limiti alla loro produzione di gas a effetto serra.


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