Inquinamento atmosferico: inquinanti secondari, sorgenti di emissione Università degli Studi di Perugia Facoltà di Ingegneria Corso di Impatto Ambientale Modulo A: Pianificazione Energetica Ing. Giorgio Baldinelli a.a. 2011-12 Inquinamento atmosferico: inquinanti secondari, sorgenti di emissione

Inquinanti secondari Si formano a partire dagli inquinanti primari a seguito di reazioni chimiche che avvengono in atmosfera Esempi: biossido di azoto NO2 e Ozono O3 In generale, l’insieme dei composti che si formano a seguito di reazioni fotochimiche tra gli inquinanti primari presenti in atmosfera (specialmente NOx e HC) viene detto smog fotochimico : NOx + HC + luce solare = smog fotochimico

Lo smog fotochimico trova condizioni favorevoli di formazione in presenza di intenso irraggiamento solare, cielo sereno, temperature dell’aria elevate (> 20 °C) e bassa umidità relativa, unitamente a elevate concentrazioni di NOx e di idrocarburi incombusti al suolo

Il ciclo fotolitico del monossido di azoto è costituito da una serie di reazioni, realizzate in stadi distinti, che conducono all’ossidazione di NO in NO2 N2+O2 = 2NO 2NO + O2 = 2NO2 In presenza di radiazioni ultraviolette l’NO2 passa ad uno stato eccitato instabile, dissociandosi nuovamente in NO e O: NO2 + hν = NO + O O + O2 + M = O3 + M O3 +NO = NO2+O2

Nelle aree urbane la concentrazione di NO comincia ad aumentare nelle prime ore della mattina (autoveicoli, accensione impianti termici); dopo alcune ore la concentrazione di NO inizia a diminuire ed aumenta quella di NO2 a causa del processo di ossidazione dell’NO Durante le ore centrali della giornata, a mano a mano che aumenta la radiazione solare, aumenta anche la frazione di NO2 che si converte in NO, originando l’ossigeno monoatomico che produce poi l’ozono Sfasamento dei processi di produzione di NO, NO2 e O3 Effetti nocivi smog fotochimico:irritazione vie respiratorie,affaticamento, edemi polmonari. Danni vegetazione (necrosi foglie dovuta all’ozono)

Le sorgenti di emissione Le sorgenti di emissione possono essere classificate in relazione alla tipologia della fonte inquinante e all’andamento temporale della portata emessa Sorgenti puntuali: caratterizzate da emissioni quantitativamente rilevanti, coincidenti con i camini dei grandi impianti di combustione o industriali Sorgenti diffuse: presentano emissioni di piccola entità ma distribuite su ampie superfici Le sorgenti diffuse producono complessivamente una maggiore quantità di emissioni inquinanti, ma determinano in genere minori concentrazioni di inquinanti al suolo, per il minor carico di inquinante per unità di superficie

Le sorgenti puntuali causano potenzialmente elevati livelli di inquinamento nelle aree limitrofe, ma si prestano meglio alla introduzione di sistemi di abbattimento degli inquinanti CORINAIR90 Metodologia di censimento sorgenti puntuali: Impianti combustione con P> 300 MW termici Raffinerie oli minerali Impianti produzione acido nitrico e solforico Impianti siderurgici (produzione > 3milioni t/anno) Industrie cartarie (produzione > 100.000 t/anno) Impianti verniciatura autoveicoli (produzione > 100.000 veicoli/anno) Impianti industriali con emissioni di SOx, NOx, COVNM superiori a 1000t/anno o di CO2 superiori a 300.000 t/anno)

b) emissioni stazionarie e discontinue Andamento temporale a) emissioni stazionarie continue Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante con variazioni temporali poco significative, fatta eccezione per i transitori (centrali termoelettriche a carico costante, forni industriali) b) emissioni stazionarie e discontinue Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante con variazioni temporali poco significative all’interno di singole fasi di natura ciclica (lavorazione effettuate in successione utilizzando diversi sistemi di lavorazione)

c) emissioni variabili e continue Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante variabili nel tempo in maniera casuale (processi industriali con impiego di processi di lavorazione diversi e con apporti di materie prime e di energia variabili nel tempo) d) emissioni variabili e discontinue Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante variabili nel tempo in maniera casuale all’interno di singole fasi di natura ciclica

Caratterizzazione delle emissioni Insieme delle operazioni che consentono di: Individuare le sostanze emesse Descrivere i processi produttivi Valutare le quantità di inquinante emesse nell’ambiente Verificare il rispetto dei limiti di emissione Verificare il corretto funzionamento degli impianti produttivi e dei sistemi di depurazione Costruire l’insieme dei dati di partenza per l’impiego di modelli previsionali di dispersione Individuare possibili interventi per la riduzione delle emissioni

Valutazione della quantità di inquinante Misura diretta Stime condotte sulla base dei cosiddetti fattori di emissione Il fattore di emissione F rappresenta la quantità di inquinante mediamente emessa da una specifica attività produttiva, con riferimento all’unità di materia prima lavorata o all’unità di prodotto finale o a qualunque altro parametro atto a caratterizzare la tipologia produttiva considerata

Sono valutati a partire da un numero elevato di misure effettuate su campioni rappresentativi della tipologia considerata Possono essere ricavati anche da valutazioni teoriche (bilanci di materia e di energia) Possono tenere in conto la tecnologia considerata, l’età dell’impianto, il tipo di manutenzione Si prestano meglio a descrivere le sorgenti puntuali e sono più adatti per le valutazioni su vasta scala in ampi periodi temporali

In generale la quantità di sostanza inquinante E emessa in un certo periodo di tempo è data da: E = P * F * C dove P è la quantità di prodotto o di materia prima utilizzata nel periodo e C è un fattore correttivo per tenere in conto la presenza di sistemi di rimozione degli inquinanti (correlato all’efficienza dei dispositivi)