Qualità dell'aria dei canyon urbani della città di Napoli e ruolo della vegetazione
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Qualità dell'aria dei canyon urbani della
città di Napoli e ruolo della vegetazione
Gianluca Pappaccogli
Napoli, 16 Dicembre 2015
L’ Inquinamento atmosferico nelle città
Il Decreto Legislativo n. 152 del 3 aprile 2006 definisce inquinamento atmosferico:
"ogni modificazione dell’ aria atmosferica dovuta alla presenza nella stessa di una o più sostanze in quantità e con caratteristiche tali da alterare le normali condizioni ambientali e di salubrità dell’ aria; da costituire pericolo, ovvero pregiudizio diretto o indiretto per la salute dell’ uomo; ledere i beni materiali o compromettere gli usi legittimi dell’ambiente"
L’ Inquinamento atmosferico nelle città
Il Decreto Legislativo n. 152 del 3 aprile 2006 definisce inquinamento atmosferico:
"ogni modificazione dell’ aria atmosferica dovuta alla presenza nella stessa di una o più sostanze in quantità e con caratteristiche tali da alterare le normali condizioni ambientali e di salubrità dell’ aria; da costituire pericolo, ovvero pregiudizio diretto o indiretto per la salute dell’ uomo; ledere i beni materiali o compromettere gli usi legittimi dell’ambiente"
*centrali termoelettriche, distribuzione gas e benzina, uso solventi, trasporto non stradale, smaltimento rifiuti, agricoltura e allevamento, sorgenti naturali
Altro*
Inquinamento urbano
Traffico veicolare
Riscaldamento civile
Industria: combustione
Altro*
Salute umana Ecosistemi Costruzioni e beni
architettonici
Inquinamento atmosferico in Europa
Percentuale della popolazione residente in aree urbane dove la concentrazione degli inquinanti è più alta dei valori indicati dalla direttiva, 2002-2012 (EU-28)
Morti premature attribuite alla esposizione di PM2.5, O3 e NO2, nel 2012 in 40 Paesi Europei
Air quality in Europe 2015 report, European Environment Agency Air quality in Europe 2015 report, European Environment Agency
Calo delle aspettative di vita dovuto al contributo antropogenico di PM 2.5 relative alle emissioni nell’ anno 2000 (Source: IIASA)
Necessità imprescidibile della nostra società sia a livello
urbano che rurale
Monitoraggio ambientale
Inquinamento atmosferico in Europa
Air quality in Europe 2015 report, European Environment Agency
Morti premature attribuite alla esposizione di PM2.5, O3 e NO2, nel 2012 in 40 Paesi Europei
Dati accurati e precisi
Solo in determinate posizioni
Dati scarsi rispetto all’ estensione territoriale di riferimento
Forte limitazione soprattutto quando i dati raccolti sono finalizzati a valutare l’ esposizione umana agli inquinanti atmosferici
Sistemi di monitoraggio: sistemi sensistici tradizionali
Elevati costi di acquisizione gestione e manutenzione che ne limita il numero di installazioni
Bassa risoluzione spaziale delle mappe di inquinamento
integrate con modelli di dispersione
Stazioni fisse
Sensori low-cost: integrazione delle
reti esistenti e nuove applicazioni
Sensori low-cost
Integrare le reti di monitoraggio esistenti
1. Monitoraggio direttamente alla fonte
2. Esposizione personale
Miglioramento attuali applicazioni Nuove applicazioni
Maggiore copertura spaziale Maggiore definizione temporale
AQM-2
AQM-2
Linea Alibus
Consentono di valutare la qualità dell’ aria in varietà di ambienti in cui i dati derivanti da stazioni fisse non sono disponibili, quindi potenzialmente utilizzabili nelle vicinanze delle fonte di inquinamento
Obiettivi: progetto AriaSaNa
Progetto AriaSaNa
L’Osservatorio AriaSaNa come strumento operativo per l’ identificazione delle variabili, su cui
incidere per il miglioramento della qualità dell’aria (anche a microscala urbana) migliorando la
programmazione degli obiettivi con la messa in opera di azioni strutturali relative al “Piano
Regionale di mantenimento e risanamento della qualità dell’aria”.
Comprendere come varia la concentrazione dei principali inquinanti atmosferici, all’ interno
della struttura street canyon, al variare della direzione e velocità del vento
Comprendere come la presenza della vegetazione influenzi la concentrazione di tali inquinanti
Qualità dell'aria dei canyon urbani della città di Napoli e ruolo della vegetazione
Aria di studio: street-canyon
Napoli
Aria di studio: street-canyon
Napoli Napoli
Aria di studio: street-canyon
Napoli Napoli
E’ una struttura architettonica tipica delle citta di medie e grandi dimensioni
La configurazione del centro abitato è rappresentata da strade relativamente strette rispetto alle dimensioni verticali degli edifici dove si sviluppano particolari condizioni climatiche impedendo il ricambio d’ aria ed incrementando la concentrazione di inquinanti
street-canyon
Aspect ratio, W/H
City basic geometry unit
Geometrie che influenzano i campi
di flusso e turbolenza
Oke T., 1988. Street design and urban canopy layer
climate. Energy and Buildings 11, 103-113
Aria di studio: street-canyon
Metodologia
Super-sito urbano
di San Marcellino
L’osservatorio del metabolismo
urbano di Largo San Marcellino è
situato nel cuore del centro storico di
Napoli. Il Supersito fornisce
informazioni in tempo reale sulle
concentrazioni e gli scambi di gas
serra e inquinanti, utili agli organi
decisionali per la regolamentazione
delle emissioni dovute al traffico
veicolare, attività industriali e al
riscaldamento domestico e per la
verifica quantitativa delle azioni di
mitigazione intraprese.
Linea a lunga percorrenza che esegue sevizio navetta dal centro città all’ aeroporto di Capodichino
Due centraline AirQuino
installete su linea ANM
Aibus e 151
Dati meteo
Linea a lunga percorrenza che attraversa tutto il centro storico di Napoli
Velocità e direzione del vento
a.v.g. time = 30 min
Stazioni sviluppate da CNR-IBIMET di Firenze, alloggiate in contenitori stagni Dimensioni: 25cm/15cm/15cm
Sono basate su una piattaforma mobile integrata, realizzata con tecnologia Open Source ARDUINO. Utilizzando sensori a basso costo, si propongono come soluzione innovativa per integrare le reti di monitoraggio
Sistemi di monitoraggio:
i sistemi miniaturizzati AirQuino
Stazioni sviluppate da CNR-IBIMET di Firenze, alloggiate in contenitori stagni Dimensioni: 25cm/15cm/15cm
Prima installazione: Dicembre 2014
Installati su autovetture, autobus, biciclette e natanti: trasmettono in tempo reale misure geo-localizzate delle concentrazioni degli inquinanti
Sistemi di monitoraggio:
i sistemi miniaturizzati AirQuino
Sono basate su una piattaforma mobile integrata, realizzata con tecnologia Open Source ARDUINO. Utilizzando sensori a basso costo, si propongono come soluzione innovativa per integrare le reti di monitoraggio
Risultati: concentrazione di CO2
Linea ALIBUS
[CO2] ppm
Panoramica delle concentrazioni di CO2 acquisite con i sistemi miniaturizzati AirQuino lungo la linea ALIBUS da Maggio a Giugno 2015.
Risultati: concentrazione di CO2
Linea ANM 151
[CO2] ppm
Panoramica delle concentrazioni di CO2 acquisite con i sistemi miniaturizzati AirQuino lungo la linea ANM 151 da Maggio a Giugno 2015.
Caso perpendicolare e caso parallelo
Corso Umberto [CO2] ppm
[CO2] ppm [O3] ppb
H/W = 1.08
Risultati: concentrazione di CO2
e O3
a.v.g. Time 2-3min
= orientazione delle strada
Corso Umberto [CO2] ppm H/W = 1.08
Risultati: concentrazione di CO2
e O3
a.v.g. Time 30min
= orientazione delle strada Inq(norm) = [𝑰𝒏𝒒]𝒊 − [𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕
[𝑰𝒏𝒒]𝒊× 𝟏𝟎𝟎
[𝑰𝒏𝒒]𝒊 = Concentrazione inquinante acquisita da centraline AirQuino
[𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕 = Concentrazione media dell’ inquinante per la strada considerata
CO2 (norm) O3 (norm)
Corso Umberto [CO2] ppm
[CO2] ppm
[O3] ppb
H/W = 1.08
Vento parallelo WD: 50° ± 30°
Vento perpendicolare WD: 140° ± 30°
Risultati: concentrazione di CO2
e O3
a.v.g. Time 2-3min
Corso Umberto [CO2] ppm
[CO2] ppm [O3] ppb
H/W = 1.08
Risultati: concentrazione di CO2
e O3
a.v.g. Time 2-3min
= orientazione delle strada
Corso Umberto [CO2] ppm H/W = 1.08
Risultati: concentrazione di CO2
0
7
[CO
2]
pp
m
Time (h)
Diminuzione significativa della concentrazione di CO2 durante le ore centrali del giorno
Risultati: concentrazione di CO2
e O3
Viale Augusto [CO2] ppm
[CO2] ppm [O3] ppb
H/W = 0.52
a.v.g. Time 2-3min
= orientazione delle strada
Risultati: concentrazione di CO2
e O3
Via Marina [CO2] ppm
[CO2] ppm [O3] ppb
H/W = 0.18
a.v.g. Time 2-3min
= orientazione delle strada
Risultati: concentrazione di CO2
e O3
Via della Stadera [CO2] ppm
[CO2] ppm [O3] ppb
H/W = 0.43
a.v.g. Time 2-3min
= orientazione delle strada
Risultati: concentrazione di CO2
e O3
Via Giulio Cesare [CO2] ppm
[CO2] ppm [O3] ppb
H/W = 0.84
a.v.g. Time 2-3min
= orientazione delle strada
Largo Viale Anton Dohrn [CO2] ppm
[CO2] ppm [O3] ppm
a.v.g. Time 2-3min
Risultati: concentrazione di CO2
e O3
= orientazione delle strada
Risultati: effetti della vegetazione
NO Alberi Alberi
Street canyon caratterizzato dalla presenza di vegetazione (sempre verde) e aiuole che
separano centralmente le due carreggiate
CO2 (norm) O3 (norm)
Street canyon caratterizzato dall’ assenza di vegetazione
interrotto da ampi spazi trasversali che attraversano
perpendicolarmente il canyon
Inq(norm) = [𝑰𝒏𝒒]𝒊 − [𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕
[𝑰𝒏𝒒]𝒊× 𝟏𝟎𝟎
[𝑰𝒏𝒒]𝒊 = Concentrazione inquinante acquisita da centraline AirQuino
[𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕 = Concentrazione media dell’ inquinante per la strada considerata
Due Street canyon paralleli e con stessa
lunghezza
Risultati: effetti della vegetazione
NO Alberi Alberi
Street canyon caratterizzato dalla presenza di vegetazione (sempre verde) e aiuole che
separano centralmente le due carreggiate
Street canyon caratterizzato dall’ assenza di vegetazione
interrotto da ampi spazi trasversali che attraversano
perpendicolarmente il canyon
CO2 (norm)
a.v.g. Time 2-3min
Inq(norm) = [𝑰𝒏𝒒]𝒊 − [𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕
[𝑰𝒏𝒒]𝒊× 𝟏𝟎𝟎
[𝑰𝒏𝒒]𝒊 = Concentrazione inquinante acquisita da centraline AirQuino
[𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕 = Concentrazione media dell’ inquinante per la strada considerata
Due Street canyon paralleli e con stessa
lunghezza
Risultati: effetti della vegetazione
NO Alberi Alberi
Street canyon caratterizzato dalla presenza di vegetazione (sempre verde) e aiuole che
separano centralmente le due carreggiate
Street canyon caratterizzato dall’ assenza di vegetazione
interrotto da ampi spazi trasversali che attraversano
perpendicolarmente il canyon
a.v.g. Time 30min
O3 (norm)
Inq(norm) = [𝑰𝒏𝒒]𝒊 − [𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕
[𝑰𝒏𝒒]𝒊× 𝟏𝟎𝟎
[𝑰𝒏𝒒]𝒊 = Concentrazione inquinante acquisita da centraline AirQuino
[𝑰𝒏𝒒]𝒔𝒕 = Concentrazione media dell’ inquinante per la strada considerata
Due Street canyon paralleli e con stessa
lunghezza
Conclusioni
L’ integrazione della rete di monitoraggio esistente, effettuata tramite l’ utilizzo delle centraline low-cost AirQuino, ha comportato un miglioramento nell’ acquisizione dei dati aumentandone in particolare la risoluzione spaziale e temporale
Integrazione della rete di monitoraggio all’ interno del progetto AriaSaNa
Monitoraggio della qualità dell’ aria all’ interno degli street canyon di Napoli
[CO2] ppm [O3] ppb
Velocità del vento > 3 m/s +
Vento parallelo al canyon Ore centrali-serali Piazze e aree verdi
Significativi fenomeni di avvezione con sorgenti lontane dal luogo di
acquisizione? Ore pomeridiane e serali
Condizioni di calma di vento 1-2m/s
Mattina-sera Presenza di vegetazione ?
Effetto della vegetazione in un Street canyon
Il monitoraggio della qualità dell’ aria all’ interno di canyon con vegetazione sembra limitare la concentrazione di CO2 , in condizioni di calma di vento, e nelle ore con meno intensità di traffico ?
Condizioni di calma di vento 1-2m/s +
Vento perpendicolare al canyon Mattina (traffico veicolare)
Entrata-uscita nei pressi gallerie
Ringraziamenti
Un ringraziamento all’Assessorato Ambiente della Regione Campania
A tutti i partner che hanno collaborato alla realizzazione del progetto
Un ringraziamento a Salvatore Cappello per l’ elaborazione dei dati delle stazioni AirQuino
Risultati: concentrazione di CO2
Risultati: concentrazione di CO2