Il PM10

Le polveri sottili (tecnicamente anche PM, dall'inglese particulate matter) non sono niente altro che particelle così piccole da mantenersi in aria per tempi significativi. Di regola si tratta perciò di particelle di diametro inferiore a 100 µm (ovvero 0,1 mm).

Contrariamente a quanto inducono a credere gli articoli sui giornali, le polveri sottili non rappresentano affatto una categoria omogenea. Esse possono comprendere sostanze molto diverse, sia a seconda del luogo, sia a seconda del periodo dell'anno.

La loro composizione chimica e fisica, come pure i processi che portano alla loro formazione sono molto vari. Possono comprendere componenti solide e liquide, organiche e inorganiche, naturali e di origine antropica (ovvero dovute ad azioni umane).

Le polveri fini vengono classificate secondo le loro dimensioni. In particolare si distinguono generalmente tre categorie:

• Particolato grossolano: diametro equivalente superiore a 10 µm
• PM10: diametro equivalente inferiore o uguale a 10 µm
• PM2,5: diametro equivalente inferiore o uguale a 2,5 µm

(Provenienza: http://www.mfe.govt.nz)

Il riferimento al diametro equivalente vuole dire che le loro proprietà di sedimentazione corrispondono a quelle di particelle standard, di forma sferica e di densità pari a 1000 kg per metro cubo del diametro indicato. A livello pratico le polveri fini possiedono infatti ovviamente invece forme molto irregolari e varie, cosicché il loro diametro non è definibile in maniera rigorosa.

Il totale delle polveri fini viene anche definito PTS (polveri totali sospese).

Le polveri sottili, di cui il PM10 rappresenta una parte, possono essere di origine primaria, ovvero sono state immesse nell'atmosfera come tali, oppure secondaria, ovvero si sono formate a partire da particelle e sostanze già nell'aria.

Per quanto riguarda il particolato primario (le polveri fini sono dette anche materiale particolato), esso viene prodotto:

• da fonti antropiche quali impianti termici industriali, motori degli auto e motoveicoli, impianti di riscaldamento, inceneritori e qualsiasi altro tipo di combustione, usura dei freni e dei pneumatici
• da fonti naturali quali vulcani, incendi, sollevamento di polveri attraverso il vento e rilascio di particelle da parte delle onde marine, vegetazione.

La componente naturale non va sottovalutata. In alcuni casi (salsedine nelle località vicino al mare, sabbia del Sahara portata dal vento di scirocco) essa può essere anche molto importante. Ad esempio nel 2004 sul Monte Cimone (Appennino modenese), a più di 2000 metri s.l.m., si verificarono una decina di episodi in cui il PM10 raggiunse quasi i 100 µg per metro cubo a causa del forte vento di Scirocco. Anche gli alberi possono essere una fonte significativa di polveri sottili, attraverso sostanze di vario tipo liberate nell'aria e polverizzazione di parti secche al momento della perdita delle foglie.

Fonti spesso trascurate di polveri fini sono poi l'agricoltura, i cantieri e i lavori di demolizione, la legna bruciata in stufe e camini. Anche a Milano queste componenti non sono affatto trascurabili!

Il particolato secondario si forma invece in seguito a reazioni fotochimiche e ossidative in cui vengono coinvolti i precursori, sia di origine naturale che di origine antropica, già presenti nell'aria. In particolare, molto importanti in questi processi sono gli ossidi di azoto, gli ossidi di zolfo, l'ammoniaca e composti organici più reattivi presenti nell'aria.

Dal punto di vista della composizione chimica in media le polveri fini sono ricche di ioni solfato, nitrato, ammonio. Insieme ad altri ioni inorganici essi arrivano a costituire ca. metà della massa totale. Il resto è rappresentato da composti organici di varia origine. Fanno parte di questo ultimo gruppo i componenti più pericolosi per la salute umana.

La componente inorganica è ovviamente presente in percentuale maggiore nelle polveri provenienti dal Sahara e trasportate dal vento di Scirocco fino all'Italia settentrionale. Questi cosiddetti fenomeni di Saharan Dust possono comunque in linea di principio venire riconosciuti come tali in virtù della composizione chimica delle polveri trasportate, assai diversa da quella che si riscontra abitualmente nel particolato. Va sottolineato che la polvere sahariana va a concentrarsi proprio nelle frazioni più fini del particolato, ovvero nel PM2,5.

Oltre agli ioni inorganici, le polveri sottili comprendono poi anche vari tipi di ioni organici.

La componente inorganica è poi presente più nel particolato secondario, che in quello primario. Questo perché, in seguito a reazioni ossidative (incentivate da condizioni di forte irraggiamento solare), gli ossidi di azoto e di zolfo vengono trasformati in acidi nitrico e solforico. Questi ultimi reagiscono poi con gruppi basici presenti nel particolato primario, e rimangono ad esso aderenti in forma degli ioni sopra indicati.

Dal punto di vista degli elementi chimici in quanto tali, quelli presenti, e le loro quantità, essi possono in linea di principio venire utilizzati per individuare le diverse fonti di polveri e la loro importanza. Ad essere determinanti, per questo tipo di valutazioni, sono gli elementi diversi dal carbonio. Ad esempio, sodio e cloro corrispondono a particolato di origine marina, alluminio, silicio e e calcio a polvere dovuta all'erosione di rocce, potassio, zinco e rubidio alla combustione di materiali biologici, vanadio e nichel alla combustione di olii pesanti e così via. Il problema è ovviamente che è laborioso eseguire ogni volta tutte le prove necessarie per poter determinare quantitativamente la composizione elementare delle polveri. In molti casi si tratta di elementi traccia.

Per quanto riguarda la componente carboniosa, nel libro Particelle in atmosfera - Conosciamole meglio essa viene classificata come segue:

• Carbonio totale (TC), ovvero il totale del materiale carbonioso presente
• Carbonio Elementare (EC): possiede struttura simile alla grafite, ma con la presenza di gruppi funzionali contenenti zolfo, ossigeno, idrogeno e azoto. L'EC è caratterizzato da una colorazione nera, e viene perciò detto anche black carbon. L'EC è dovuto in gran parte ai motori dei veicoli Diesel, ma anche ai riscaldamenti a gasolio e carbone, cosa che a Milano sembra si voglia far dimenticare. Erroneamente si usa talvolta anche il termine “soot” (fuliggine), ma questo è in realtà una miscela di EC e di composti organici polimerici. Il carbonio elementare è la parte di inquinamento che provoca l'annerimento delle superfici esposte all'aria.
• Carbonio organico (OC): Il OC primario è dovuto alla combustione della benzina, di biomasse e di legna, ai processi di combustione industriale, ma anche all'immissione nell'ambiente da parte delle piante e del suolo di sostanze e particelle di vario genere. Il carbonio organico secondario si origina invece in seguito a processi di aggregazione quali condensazione e adsorbimento e a processi di conversione gas-particella. L'OC è detto anche Materiale Organico Particolato (POM).

L'OC o POM comprende un numero grandissimo di composti organici diversi, ed è pressoché impossibile riconoscerli e quantificarli tutti. Spesso il POM è presente in forma di pellicola semiliquida formatasi per condensazione intorno a particelle solide. Può però anche accadere che il POM vada a costituire il nucleo di particelle che si formano ex novo, a partire da molecole organiche complesse, che in seguito a reazioni varie diventano molto polari o ioniche e si aggregano ad altre molecole, fino a formare un nucleo di condensazione.

Va detto che questa classificazione non coincide però con quella del WHO European Centre for Environment and Health Europa, il quale afferma che “BC is an operationally defined term which describes carbon as measured by light absorption. As such, it is not the same as elemental carbon (EC), which is usually monitored with thermaloptical methods.” (Health effects of black carbon). Per il WHO il black carbon è dunque definito non in funzione della sua composizione, ma della modalità con cui viene rilevato. Il carbonio elementare non coincide con il black carbon: “BC is an operationally defined term which describes carbon as measured by light absorption. As such, it is not the same as elemental carbon (EC), which is usually monitored with thermaloptical methods” (Il BC è un termine definito operativamente che descrive il carbonio come misurato dall'assorbimento di luce. Come tale non coincide con il carbonio elementare - EC - che viene solitamente monitorato con metodi termico-ottici).

Su questo argomento c'è quindi ancora una certa discordanza fra le varie fonti.

E' interessante segnalare come queste informazioni - quale peso abbia il traffico privato sulle polveri sottili - in realtà siano già trapelate persino sulla stampa e anche sui siti cosiddetti “ambientalisti”, partiamo dalla stampa del settore motori:

• “In base a questa indagine, in Italia le emissioni di PM10 sono così ripartite: trasporto stradale 29%, emissioni industriali e da centrali termiche 25%, altre forme di trasporto (marittimo, aereo, ferroviario) 15%, impianti residenzaiali, commerciali, istituzionali 11%, processi produttivi 10%, processi di combustione naturali 10%.

E il 29% riferito al trasporto stradale può essere così suddiviso: veicoli industriali e bus 9%, autovetture 8%, veicoli commerciali leggeri 5%, non dovuti a combustione 4%, ciclomotori 2%, motocicli 1%”. (fonte CSST per conto ACI)

• "Polveri sottili Pm10 gli scarichi delle autovetture pesano, in Italia, per l'8% mentre le gomme e i freni per il 4 per cento"...
• "Come dire che criminalizzare il trasporto stradale e in particolare l'auto come principali responsabili dell'inquinamento da PM10, oltre a essere sbagliato, rischia di portare a ipotesi fuorvianti circa la reale soluzione del problema."

Ma ancora più sensazionale è l'informazione analoga pubblicata da Legambiente (che un po' inciampa perchè punta il dito sul traffico ma poi pubblica dati che imputano valori modesti sul totale):

• "i trasporti stradali, infatti, producono più di un quarto del totale delle emissioni" e "i maggiori responsabili sono soprattutto le automobili, che contribuiscono, sul totale emesso dal trasporto stradale, ad un terzo del Pm10". - Fare i conti… un terzo di un quarto = un dodicesimo, l'8,3%.

O l'ecoattenta Repubblica:

• "Gli edifici sono all'origine di circa il 40% dei consumi energetici e del 36% delle emissioni di CO2 nell'Unione europea e con queste regole si cerca di ridurli, contribuendo alla lotta contro i cambiamenti climatici e a rafforzare la sicurezza energetica dell'Unione. Il 68% di questa energia serve per il riscaldamento degli ambienti, il 18% per gli usi elettrici, il 9% per riscaldamento dell'acqua e il 5% per cucinare. Un'enorme miniera di potenziali risparmi finita al centro sia del Piano di efficienza energetica dell'Unione Europea sia di quello nazionale. Quest' ultimo affida agli interventi sugli edifici quasi il 50% dell'obiettivo nazionale al 2016 e al 2020."

Tornando alla disamina sul PM10, data l'estrema varietà di sostanze presenti è impossibile arrivare ad una descrizione quantitativa esaustiva del particolato organico. Si prendono invece delle sostanze tipiche delle varie emissioni e si concentra l'analisi su di esse. Poiché ogni tipo di sorgente comprende un diverso gruppo di marcatori, l'analisi quantitativa di tutte le sostanze interessate permette di arrivare ad una quantificazione ragionevolmente attendibile dell'apporto fornito dalle varie sorgenti. Si tratta però di un approccio molto complesso e laborioso, anche dal punto di vista dell'elaborazione statistica, e che non può perciò venire seguito in maniera routinaria.

Purtroppo la legislazione attuale non prevede assolutamente nessuna differenziazione fra componente naturale ineliminabile, e componente dovuta a traffico e riscaldamento. Allo stesso modo non prende in minima considerazione il fatto che le polveri fini possono essere più o meno dannose a seconda della composizione. In questo senso l'attuale legislazione risulta totalmente inadeguata.

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