Academic literature on the topic 'Dispersione inquinanti'

La seguente tesi di laurea punta creare una procedura completa per la modellistica della dispersione degli inquinanti in atmosfera, derivanti dell’installazione o dalla modifica di impianti industriali, tramite modello Lapmod, in un territorio ed un periodo di riferimento di interesse. Questa procedura prenderà come riferimento una verifica di assoggettabilità a VIA (Valutazione di Impatto Ambientale) pubblicata sull’apposito sito di consultazione dell’Emilia Romagna, cercando inoltre di introdurre un criterio di significatività dell’impatto come richiesto dalla normativa vigente del testo unico ambientale. L'elaborato sarà pertanto suddiviso in tre parti: • la prima parte descrive i principali riferimenti normativi riguardo la qualità dell'aria e la regolamentazione in materia di inquinamento atmosferico. • La seconda parte, invece, consiste in un riassunto della procedura utilizzata per il reperimento dei dati utili ai modelli, considerando i migliori dati ottenibili al fine di una valutazione il più accurata possibile edun sunto sulla procedura utilizzata per i modelli di dispersione. Il processore principale di dispersione utilizzato per il caso di studio è Lapmod, un modello Lagrangiano a particelle, tridimensionale e non stazionario, adatto a simulare la dispersione in atmosfera su terreno complesso di sostanze inerti o radioattive, emesse sia in fase gassosa sia in forma di aerosol. Oltre alla dispersione degli inquinanti convenzionali, LAPMOD è in grado di simulare anche la dispersione in atmosfera di sostanze odorigene. • Infine, nella terza parte dell'elaborato, viene applicato il modello ad un caso di studio, ricalcando una valutazione d’impatto sulla parte applicativa della modellistica, per quando tecnicamente possibile.

Una delle sfide scientifiche degli ultimi anni è avere dei modelli matematici più raffinati per simulare al meglio la dispersione di inquinanti in atmosfera. Il caso studiato affronta il problema di simulare la dispersione in atmosfera a lungo raggio di inquinanti radioattivi. Nel mondo ci sono centinaia di applicazioni mediche, industriali e accademiche che utilizzano potenti fonti radioattive, a cui si aggiunge anche il terrorismo radiologico, così cresce l’interesse da parte delle autorità internazionali competenti ad approfondire la tematica per stabilire maggiore sicurezza. Considerando un range di dispersione a lunga scala, per ricoprire anche aree intercontinentali è necessario che i dati meteo di input nei modelli siano accurati. I modelli invece prevedono dei sistemi di riferimento Lagrangiani. Nel seguente lavoro sono state analizzate le variazioni dovute all’utilizzo di due diversi dataset meteo su una simulazione di un avvenuto caso di emissione di Ru-106 già analizzato in ENEA. L’analisi ha evidenziato il peso della qualità dei dati meteo per la valutazione delle concentrazioni e della dispersione del plume radioattivo. Nel primo capitolo è stato trattato in modo generale l’inquinamento atmosferico per poi approfondire l’inquinamento radioattivo, analizzando le principali cause ed effetti. Nel secondo capitolo sono stati esposti i modelli matematici di dispersione in atmosfera, analizzando anche gli aspetti metereologici da parametrizzare e i modelli Lagrangiani. Nel terzo capitolo è stato approfondito il modello di dispersione Lagrangiano a particelle Flexpart, utilizzato per il calcolo delle simulazioni. Nel quarto capitolo è stato esposto il caso studio, analizzando attentamente le differenze tra i due dati meteo di input utilizzati nelle simulazioni. Nel quinto capitolo sono stati inseriti e analizzati i risultati ottenuti dalle simulazioni e nel sesto ed ultimo capitolo sono state redatte delle conclusioni del lavoro svolto.

Nelle reti di drenaggio di tipo unitario, durante gli eventi pluviometrici, alle portate reflue si sommano altresì, le portate di origine meteorica, e nel loro insieme possono essere regolarmente convogliate dalla rete fognaria verso l’impianto di trattamento e qui depurate entro limiti prestabiliti. In quest'ottica si collocano gli scolmatori di piena, preposti al rilascio delle portate eccedenti tale limite, posizionati lungo il tracciato della rete fognaria. L'inserimento nella rete di tali scaricatori comporta, inevitabilmente, un'uscita incontrollata di inquinanti verso il corpo idrico ricettore finale: numerosi studi hanno dimostrato il forte carico inquinante non solo dell’acqua reflua ma anche dell’acqua meteorica. È a questo proposito che si rende necessario rappresentare e descrivere i complessi fenomeni fisici, chimici e biologici, che hanno luogo all'interno dei corpi d'acqua, al fine di individuare, in termini quantitativi e qualitativi, il rapporto instaurato tra gli scarichi provenienti dagli scolmatori e le acque riceventi tali scarichi. Nel seguente lavoro di tesi, il rapporto tra i due elementi viene indagato attraverso l'impiego di un modello matematico, le cui simulazioni offrono un metodo integrato per valutare i possibili scenari generati dall’immissione, nel corso d’acqua, dei carichi inquinanti provenienti dagli scolmatori di piena durante gli eventi meteorici. WASP, Water Quality Simulation Program, è il codice di calcolo utilizzato per simulare il trasporto e le trasformazioni delle sostanze inquinanti all'interno della colonna d'acqua. La validità del modello è stata comprovata attraverso la sua applicazione a un caso di studio, il torrente Savena a Bologna: disponendo delle misure sperimentali effettuate in tempo di pioggia, le curve simulate dal programma riferite alle variabili di qualità di interesse (BOD5, COD, SST, DO), sono state verificate dalle corrispondenti curve registrate dai campionatori posti lungo il torrente.

L’impatto che le emissioni di origine industriale hanno sulla qualità dell’aria è uno degli argomenti centrali di questi decenni, per questo il presente studio si propone di valutare ed analizzare con modelli matematici le emissioni di un impianto di stoccaggio di gas naturale interrato nella zona della provincia di Bologna e il loro impatto sulla qualità dell’aria. Questa tipologia di impianto consente l’immagazzinamento di gas naturale in un giacimento sotterraneo, ricoprendo un ruolo fondamentale nella filiera del gas naturale perché permette di rispondere con flessibilità alle esigenze stagionali: si ha compressione e iniezione del gas nei pozzi durante la stagione estiva ed estrazione e trattamento durante la stagione invernale. Le emissioni principali durante la fase di stoccaggio sono metano, NOx e CO (questi ultimi due inquinanti sono presenti solo nel caso in cui sia utilizzato gas naturale anche per il funzionamento delle turbine di compressione). Gli inquinanti su cui questo studio si è focalizzato sono gli Ossidi di Azoto che l’impianto produce durante la fase compressione. Il modello utilizzato per simulare la dispersione in aria degli inquinanti è LAPMOD (LAgrangian Particle MODel) con il quale sono state caratterizzate le possibili sorgenti di emissione nell’area analizzata: l’impianto di stoccaggio, una strada ed un’altra grande industria nella zona. Lo studio procede con la validazione del modello e la valutazione dei contributi che ogni sorgente ha sulla qualità dell’aria, il confronto tra i risultati ottenuti dal modello con i valori misurati in una campagna di monitoraggio della qualità dell’aria realizzata dalla ditta di stoccaggio nel 2017 ed infine con l’analisi delle mappe di isoconcentrazione risultanti dal modello.

Grazie all'azienda di formazione e sicurezza sul lavoro SafetyForm s.r.l. e la sua strumentazione, sono state campionate le emissioni in atmosfera di 4 tipi di vernice (a polvere, a solvente, alto solida, "ecologica") da due camini di verniciatura dell'azienda MF di Lanzarini Fabio & C., campionando le emissioni di materiale particellare e composti organici volatili totali. Dopo un'introduzione sulle leggi in vigore per le emissioni e la qualità dell'aria (D.Lgs. 152/2006 e D.Lgs.155/2010), i campionamenti hanno dimostrato che le emissioni in atmosfera dell'azienda di verniciatura industriale risultano a norma secondo il D.Lgs. 152/2006. Successivamente è stata calcolata la dispersione in atmosfera degli inquinanti per ogni vernice, grazie all'utilizzo del modello CALPUFF con il pre processore CALMET e il post processore CALPOST. Questi software hanno permesso la creazione delle mappe di concentrazione media per ogni inquinante. Per il particolato sono state calcolate le concentrazioni medie giornaliere e annue, mentre per i COV totali sono state calcolate solo le concentrazioni medie annue, verificando che tutte fossero a norma. Si afferma, quindi, che i limiti di legge, sia delle emissioni che della qualità dell'aria, sono ampiamente rispettati e la vernice meno impattante risulta la vernice a polvere.

Oggetto del lavoro di tesi è la trattazione e la modellazione delle emissioni in aria di inquinanti tipici degli stabilimenti industriali, mediante software CalPuff. È stato applicato il modello CALPUFF a uno stabilimento industriale per valutarne gli effetti in termini di concentrazioni degli inquinanti che colpiscono l'uomo. Si è stimata la variazione degli effetti delle emissioni fra stato attuale e configurazione futura, nella previsione del raddoppio della capacità produttiva dell’impianto. Il software comprende tre processori: un preprocessore, CALMET per l’elaborazione dei dati metereologici, il processore centrale, CALPUFF, per la determinazione del file delle concentrazioni calcolate nella griglia di calcolo, e un post-processore CALPOST, che rende leggibili e fruibili i risultati da parte di software esterni per la relativa visualizzazione grafica. La simulazione è stata svolta tenendo conto dei dati dell’intero anno solare 2013. I risultati sono stati elaborati attraverso il software SURFER in grado di fornire isoplete di concentrazione che, riportate sulla mappa del territorio, consentono una chiara visualizzazione delle concentrazioni di inquinanti al suolo. Dai dati ottenuti si rileva che il contributo degli emissivi inquinanti dell’impianto sia modesto e si esclude che possa arrivare a “colpire” l’area urbana, esterna al dominio di calcolo e posta a sud ovest rispetto allo stabilimento. Si ridurrà in maniera sensibile l’impatto ambientale in termini di concentrazioni di inquinanti al suolo nella configurazione futura e dunque il contributo nocivo dell’impianto alla qualità globale dell’aria. Il miglioramento ottenibile nello scenario futuro è ascrivibile da un lato alla scelta progettuale di aumentare l’altezza dei camini per favorire la dispersione di inquinanti in atmosfera e diminuirne la ricaduta al suolo, dall’altro, all’adozione di ulteriori sistemi di abbattimento di inquinanti nei fumi in uscita rispetto alla configurazione attuale.

Le emissioni in atmosfera di inquinanti, come le polveri o gli odori, rappresentano una pressione antropica diffusa e la loro gestione implica la conoscenza del fenomeno e della dispersione all’interno del Planetary Boundary Layer. Questa tesi è incentrata sull’uso di due modelli previsionali: il Dimula, modello gaussiano a plume, e il Lapmod, modello lagrangiano a particelle. Sono state valutate le singole funzionalità, che consentono di stimare la dispersione, e si è analizzata l’affidabilità e la comparabilità dei risultati, in termini di concentrazione, in un reticolo di lati 10.000 m (asse X) ∙ 10.000 m (asse Y). Le simulazioni, relative a sorgenti puntiformi ed areali, a polveri ed odori, sono state condotte a livello orario (short term), usando come input un unico set di dati meteorologici (vento da Ovest e con velocità 1,5 m⁄s, T=293 K), per condizioni atmosferiche instabili, neutre e stabili, e a livello annuale (long term), impiegando come set di dati meteorologici 8760 record relativi al 2016 per la provincia di Ravenna. Nel post-processamento dei risultati, per singole sorgenti e sorgenti totali, sono stati prodotti quattro tipi di grafici: mappe con le curve di iso-concentrazione (per modello), istogrammi con il confronto delle concentrazioni calcolate nei nodi comuni lungo l’asse Y centrale, grafici normalizzati, per una percezione punto per punto dell’andamento dei modelli, e la validazione dei risultati stessi. A livello orario si è apprezzato il comportamento, nella restituzione delle concentrazioni, sopra e sottovento dei due modelli, per classe di stabilità, valutando come l’ubicazione di un recettore sensibile possa guidare la scelta dello strumento previsionale. A livello annuale, invece, si è valutato il diverso grado di modellizzazione del PBL ed in particolare del plume rise, dovuto all’utilizzo di due differenti algoritmi, nonché il diverso approccio nel calcolo dei percentili per le medie di un’ora.

La presente dissertazione si apre con l’analisi della costa dell’Emilia Romagna, in particolare quella antistante la città di Cesenatico. Nel primo capitolo si è voluto fare un breve inquadramento delle problematiche che affliggono le acque costiere a debole ricambio. Il Mare Adriatico e in particolare le acque costiere, ormai da più di trent’anni, sono afflitti da una serie di problemi ambientali correlati all’inquinamento. Sulla costa romagnola, già verso la metà degli anni settanta, le prime estese morie di organismi viventi acquatici avevano posto sotto gli occhi dell’opinione pubblica l’insorgenza di situazioni drammatiche per l’ambiente, per la salute pubblica e per due importanti settori dell’economia regionale e nazionale quali il turismo e la pesca. Fino ad allora aveva dominato la diffusa convinzione che la diluizione nell’enorme quantità di acqua disponibile avrebbe consentito di immettere nel mare quantità crescenti di sostanze inquinanti senza intaccare in misura apprezzabile la qualità delle acque. Questa teoria si rivelò però clamorosamente errata per i mari interni con scarso ricambio di acqua (quali per esempio il Mare Adriatico), perché in essi le sostanze che entrano in mare dalla terraferma si mescolano per lungo tempo solo con un volume limitato di acqua antistante la costa. Solo se l’immissione di sostanze organiche è limitata, queste possono essere demolite agevolmente attraverso processi di autodepurazione per opera di microrganismi naturalmente presenti in mare. Una zona molto critica per questo processo è quella costiera, perché in essa si ha la transizione tra acque dolci e acque salate, che provoca la morte sia del plancton d’acqua dolce che di quello marino. Le sostanze estranee scaricate in mare giungono ad esso attraverso tre vie principali: • dalla terraferma: scarichi diretti in mare e scarichi indiretti attraverso corsi d’acqua che sfociano in mare; • da attività svolte sul mare: navigazione marittima e aerea, estrazione di materie prime dai fondali e scarico di rifiuti al largo; • dall’atmosfera: tramite venti e piogge che trasportano inquinanti provenienti da impianti e attività situati sulla terraferma. E’ evidente che gli scarichi provenienti dalla terraferma sono quelli più pericolosi per la salvaguardia delle acque costiere, in particolare vanno considerati: gli scarichi civili (enormemente accresciuti nel periodo estivo a causa del turismo), gli scarichi agricoli e gli scarichi industriali. Le sostanze estranee scaricate in mare contengono una grande abbondanza di sali nutrienti per i vegetali (in particolare nitrati e fosfati) che provengono dai concimi chimici, dai residui del trattamento biologico negli impianti di depurazione e dall’autodepurazione dei fiumi. Queste sostanze una volta giunte in mare subiscono un nuovo processo di autodepurazione che genera ulteriori quantità di nutrienti; i sali di fosforo e azoto così formati si concentrano soprattutto nelle acque basse e ferme della costa e vengono assimilati dalle alghe che possono svilupparsi in modo massivo: tale fenomeno prende il nome di eutrofizzazione. La produzione eccessiva di biomasse vegetali pone seri problemi per la balneazione in quanto può portare a colorazioni rossastre, brune, gialle o verdi delle acque; inoltre la decomposizione delle alghe impoverisce di ossigeno l’acqua, soprattutto sul fondo, provocando morie della fauna ittica. Nello specifico, in questo lavoro di tesi, si prende in considerazione il Porto Canale di Cesenatico, e come le acque da esso convogliate vadano ad influenzare il recettore finale, ovvero il Mar Adriatico. Attraverso l’uso di un particolare software, messo a mia disposizione dal D.I.C.A.M. è stata portata avanti un’analisi dettagliata, comprendente svariati parametri, quali la velocità dell’acqua, la salinità, la concentrazione dell’inquinante e la temperatura, considerando due possibili situazioni. A monte di ciò vi è stata una lunga fase preparatoria, in cui dapprima sono state recepite, attraverso una campagna di misure progettata ad hoc, ed elaborate le informazione necessarie per la compilazione del file di input; in seguito è stato necessario calibrare e tarare il programma, in quanto sono state apportate numerose variazioni di recepimento tutt’altro che immediato; dopodiché è stata introdotta la geometria rappresentante l’area presa in esame, geometria molto complessa in quanto trattasi di una zona molto ampia e non uniforme, infatti vi è la presenza di più barriere frangiflutti, sommerse ed emerse, che alterano in svariati punti la profondità del fondale. Non è stato semplice, a tal proposito, ricostruire l’area e ci si è avvalsi di una carta nautica riportante la batimetria del litorale antistante Cesenatico. Come è stato già detto, questa fase iniziale ha occupato molto tempo e si è dimostrata molto impegnativa. Non sono state comunque da meno le fasi successive. Inoltre, tale simulazione è stata effettuata su due scenari differenti, per poter valutare le differenti conclusioni alle quali essi hanno indotto. Dopo molti “tentativi”, l’eseguibile ha girato ed è arrivato al termine ricoprendo un lasso di tempo pari a ventiquattro ore. I risultati ottenuti in output, sono stati tradotti e vagliati in modo da essere graficati e resi più interpretabili. Segue infine la fase di analisi che ha portato alle deduzioni conclusive. Nei prossimi capitoli, si riporta nel dettaglio quello che in questo paragrafo è stato sinteticamente citato.