Inquinamento da particolato PM10: l'agricoltura
Riprendiamo gli approfondimenti dedicati alle sorgenti responsabili dell’inquinamento da particolato PM10. Dopo un primo inquadramento generale, dopo l’analisi specifica del comparto emissivo del trasporto stradale e del riscaldamento domestico, ci occupiamo di agricoltura.
Le pratiche agricole influiscono sulle concentrazioni di particolato PM10 sia direttamente, attraverso l’emissione di particolato PM10 primario, sia indirettamente con l’emissione di precursori del particolato secondario; la frazione inorganica di quest’ultimo si forma infatti attraverso le reazioni chimiche che avvengono in atmosfera a partire da sostanze quali ossidi di azoto, ammoniaca, biossido di zolfo (i cosiddetti precursori).
Le sorgenti più significative di particolato primario PM10 sono il riscaldamento domestico, predominante nel periodo invernale, e il traffico, distribuito in modo piuttosto uniforme nel corso dell’anno, seguite dal comparto agricoltura (comprendente le colture agricole e la zootecnia). Come illustrato in Figura 1, grafico in alto a destra, il particolato PM10 primario dovuto al comparto agricolo è associato prevalentemente agli allevamenti mentre, per quanto riguarda le colture agricole, è sostanzialmente riconducibile alla combustione delle stoppie.
Il contributo maggiore del comparto agricolo alla formazione del particolato PM10 è associato alle emissioni di ammoniaca; questo gas, irritante se presente ad alte concentrazioni, reagisce in atmosfera neutralizzando i composti gassosi acidi formatisi a partire da precursori quali ossidi di azoto e ossidi di zolfo, portando alla formazione di solfati e nitrati di ammonio, che costituiscono gran parte della componente secondaria inorganica del particolato PM10.
Esaminando in dettaglio le emissioni del comparto agricoltura, illustrate in Figura 1 nel grafico a sinistra, si osserva come il contributo emissivo maggiore risulti essere relativo ai composti organici volatili non metanici (NMVOC) e all’ammoniaca (NH3), seguiti da monossido di carbonio (CO), particolato PM10, ossidi di azoto (NOx) e ossidi di zolfo (SO2). Come si può notare dal grafico in basso a destra nella Figura 1, la maggior parte dell’ammoniaca emessa dal comparto agricoltura proviene da attività zootecniche, a seguito di processi degradativi della materia organica presente nei reflui animali. Dal punto di vista temporale, le emissioni di ammoniaca a seguito dello spandimento di reflui zootecnici si collocano nel periodo compreso fra febbraio e novembre, principalmente in primavera e autunno.
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Figura 1: Contributo del comparto agricoltura alle EMISSIONI e dettaglio per le emissioni di PM10 e NH3 (IREA- Inventario Regionale Emissioni)
La distribuzione delle emissioni di ammoniaca sul territorio piemontese a livello comunale è descritta in Figura 2, suddividendo il contributo delle colture agricole (grafico a sinistra) e della zootecnia (grafico a destra).
Figura 2: Contributo emissivo di ammoniaca a livello comunale (in t/anno) per le colture agricole e la (IREA- Inventario Regionale Emissioni)
Fino ad ora abbiamo analizzato la responsabilità del comparto agricoltura in relazione all’inquinamento da particolato PM10 solo considerandone le EMISSIONI: questo non è sufficiente, per uno studio completo è necessario considerare i processi chimico-fisici che avvengono in atmosfera e quindi analizzare le CONCENTRAZIONI. Le concentrazioni in aria ambiente di PM10 misurate nelle stazioni di monitoraggio della qualità dell’aria sono infatti il risultato della combinazione di più fenomeni:
- le reazioni chimiche che avvengono in atmosfera a partire dai cosiddetti precursori del particolato primario (ossidi di azoto, ammoniaca, biossido di zolfo), che producono la componente secondaria del particolato PM10, che si somma alla componente primaria emessa localmente;
- il trasporto e la dispersione in atmosfera, governati dalle condizioni meteorologiche, delle componenti primaria e secondaria del particolato PM10 e dei suoi precursori, provenienti da aree anche lontane dal punto di misura.
La valutazione del contributo dei diversi comparti emissivi alle concentrazioni di PM10 in atmosfera è stata condotta a supporto del Piano Regionale della Qualità dell’Aria attraverso l’applicazione della metodologia del source apportionment alle simulazioni condotte con il Sistema Modellistico Regionale in uso presso Arpa Piemonte, che riproducono su tutto il territorio regionale, con alto dettaglio spaziale, i fenomeni che vengono misurati presso le stazioni di monitoraggio della qualità dell’aria. I risultati del source apportionment modellistico permettono di individuare il contributo percentuale alle concentrazioni di PM10 delle colture agricole e della zootecnia, nonché degli altri comparti emissivi.
In Figura 3 sono illustrati i risultati ottenuti in corrispondenza di alcune stazioni di monitoraggio della qualità dell’aria: nella stazione di Vercelli – Coni (grafico a sinistra), stazione di fondo urbano localizzata in area a vocazione agricola, il comparto agricolo contribuisce alle concentrazioni di PM10 per il 17%, con un evidente contributo delle colture agricole (13%) concentrato nei mesi di ottobre e novembre e attribuito alla combustione delle stoppie; per la stazione di Alba (CN) (grafico a destra), stazione di fondo urbana, il contributo del comparto agricolo (8.9%) è associato prevalentemente alla zootecnia (6.2%).
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Figura 3: Contributo percentuale mensile e riepilogo annuale dei diversi comparti emissivi alle CONCENTRAZIONI di particolato PM10 (Elaborazioni Piano Regionale Qualità Aria)
Nel Bacino Padano durante il periodo invernale, le concentrazioni di nitrato e solfato d’ammonio possono arrivare a rappresentare oltre il 40% in massa (60% durante gli episodi acuti) delle concentrazioni di PM10. Mentre la formazione del nitrato d’ammonio è favorita, oltre dalla quantità dei reagenti, da ambienti freddi e umidi tipici della stagione invernale, nel periodo estivo risulta privilegiata la formazione di solfato d’ammonio.
Tale evidenza trova conferma con i risultati ottenuti con la tecnica del source apportionment analitico (attraverso l’applicazione del modello PMF dell’EPA ai risultati analitici della composizione chimica del particolato PM10 campionato presso le stazioni di monitoraggio della qualità dell’aria), che fornisce ulteriori elementi utili alla valutazione del contributo del particolato secondario inorganico. Nella Figura 4 è sintetizzato il contributo percentuale alle concentrazioni misurate nel periodo invernale presso la stazione di Torino-Lingotto (stazione di fondo urbano) che per il particolato secondario inorganico (nitrato di ammonio e solfato di ammonio) raggiunge valori del 37%. Questa tecnica non consente di attribuire l’origine del particolato alle specifiche sorgenti mentre la tecnica del source apportionment modellistico riesce a discriminare sia il particolato primario (direttamente emesso in atmosfera) sia il particolato secondario (formatosi in atmosfera).
Figura 4: Contributi percentuali alle CONCENTRAZIONI di particolato PM10 presso una stazione di fondo urbano rappresentativa della città di Torino (stazione di Torino-Lingotto) – Source apportionment analitico
Per questo motivo, per ridurre l’inquinamento atmosferico, il Piano Regionale della Qualità dell’Aria (PRQA) prevede, oltre ad interventi che interessano comparti emissivi quali il traffico, l’energia e l’industria, anche specifiche misure che promuovono interventi mirati a limitare le emissioni di ammoniaca in ambito agricolo, al fine di prevenire la formazione di particolato PM10.
La Regione Piemonte, in attuazione del PRQA, sta predisponendo il Piano Stralcio Agricoltura con specifiche misure volte al raggiungimento degli obiettivi di riduzione previsti dalla pianificazione di settore: si tratta di un approccio integrato che interviene sulle criticità presenti sul territorio regionale e che, in un ambito più ampio quale quello del progetto LIFE PREPAIR, vede coinvolte le Regioni e le Agenzie Regionali del Bacino Padano impegnate in uno sforzo comune mirato allo studio e al miglioramento della qualità dell’aria.
