Impatto delle polveri sahariane in Toscana: quantificazione del contributo al PM10 e al PM2.5 tramite lo studio della composizione elementale

Le polveri eoliche di origine terrigena costituiscono una componente maggioritaria del particolato atmosferico su scala globale e svolgono un ruolo determinante nel bilancio radiativo terrestre e nei cicli biogeochimici. Queste polveri, che hanno origine prevalentemente nelle zone aride e semiaride del pianeta, possono raggiungere altezze elevate ed essere trasportate su lunghe distanze. La contiguit\ue0 con il Sahara, la principale sorgente di polveri desertiche del pianeta, rende l\u2019area del Mediterraneo particolarmente soggetta a fenomeni di trasporto di polveri desertiche [1]. Quantificare il contributo di queste polveri alla concentrazione del PM10 (e del PM2.5), distinguendolo da quello dovuto alle altre sorgenti, risulta particolarmente importante sia per il diverso impatto sulla salute sia per l\u2019evidente impossibilit\ue0 di una sua riduzione tramite strategie di intervento locali. La normativa europea prevede infatti la possibilit\ue0 di deroga dai valori limite qualora si dimostri che il superamento \ue8 causato da eventi naturali, fra cui il \u201ctrasporto di materiale particolato da zone aride\u201d (DM60, 2002). La rivelazione con elevata sensibilit\ue0 di tutti gli elementi caratteristici della componente terrigena (Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Sr, Zr) rende la tecnica PIXE (Particle Induced X-ray Emission) particolarmente efficace nell\u2019identificazione e quantificazione dell\u2019impatto delle intrusioni di polvere sahariana [2]. L\u2019incremento simultaneo nella concentrazione di questi elementi costituisce gi\ue0 una prima indicazione; lo studio dei cambiamenti nei rapporti elementali permette di distinguere fra polveri locali e polveri sahariane; il contributo assoluto di questi elementi permette di dare una stima quantitativa dell\u2019impatto di questi episodi. L\u2019utilizzo sia di modelli diffusionali che di tecniche di remote sensing \ue8 indubbiamente di grande utilit\ue0 nel tracciare i fenomeni di trasporto delle polveri desertiche, tuttavia, in generale, non permette di determinarne il contributo al suolo (il passaggio di masse d\u2019aria contenenti polveri desertiche non \ue8 condizione sufficiente per avere aumenti significativi del PM locale al suolo). In questa comunicazione saranno mostrati i risultati ottenuti da uno studio di lunghe serie temporali di dati PIXE, effettuato con lo scopo di: (1) identificare l\u2019occorrenza di episodi di trasporto di polveri Sahariane in Toscana su lungo periodo, (2) caratterizzarne la composizione elementale e, soprattutto, (3) valutarne l\u2019impatto sul PM, anche in termini di superamenti dei limiti posti dalla normativa. I dati presi in esame si riferiscono a campioni di PM10 e PM2.5 raccolti in diversi siti di campionamento in Toscana, nell\u2019ambito di alcune campagne di studio. Questi dati di composizione elementale sono stati integrati dal calcolo delle retro-traiettorie delle masse d\u2019aria, effettuato, per tutti i giorni di campionamento, tramite il modello HYSPLIT (NOAA Air Resource Laboratory). [1] Querol, X; Pey, J; Pandolfi, M; Alastuey, A; Cusack, M; P\ue9rez, N; Moreno, N; Viana, M; Mihalopoulos, N; Kallos, G; Kleanthous, S. African dust contributions to mean ambient PM10 mass-levels across the Mediterranean Basin. Atmospheric Environment, 2009, vol. 43, 4266-4277. [2] Borb\ue9ly-Kiss, I; Kiss, A. Z; Koltay, E.; Szab\uf3, Gy; Boz\uf3, L. Saharan dust episodes in Hungarian aerosol: elemental signatures and transport trajectories. J. Aerosol Science, 2004, vol. 35, 1205- 122

Ultrafine particles (UFPs) from domestic wood stoves : genotoxicity in human lung carcinoma A549 cells

In this paper, results on the potential toxicity of ultrafine particles (UFPs d\ua0<\ua0100\ua0nm) emitted by the combustion of logwood and pellet (hardwood and softwood) are reported. The data were collected during the TOBICUP (TOxicity of BIomass COmbustion generated Ultrafine Particles) project, carried out by a team composed of interdisciplinary research groups. The genotoxic evaluation was performed on A549 cells (human lung carcinomacells) using UFPs whose chemical composition was assessed by a suite of analytical techniques. Comet assay and \u3b3-H2AX evaluation show a significant DNA damage after 24\ua0h treatment. The interpretation of the results is based on the correlation among toxicological results, chemical-physical properties of UFPs, and the type and efficiency conditions in residential pellet or logwood stoves

Analysis of the chemical composition of ultrafine particles from two domestic solid biomass fired room heaters under simulated real-world use

Two common types of wood (beech and fir) were burned in commercial pellet (11.1 kW) and wood (8.2 kW) stoves following a combustion cycle simulating the behavior of a real-world user. Ultrafine particulate matter (UFP, dp&lt;100 nm) was sampled with three parallel multistage impactors and analyzed for metals, main water soluble ions, anhydrosugars, total carbon, and PAH content. The measurement of the number concentration and size distribution was also performed by a fourth multistage impactor. UFP mass emission factors averaged to 424 mg/kgfuel for all the tested stove and wood type (fir, beech) combinations except for beech log burning in the wood stove (838 mg/kgfuel). Compositional differences were observed for pellets and wood UFP samples, where high TC levels characterize the wood log combustion and potassium salts are dominant in every pellet sample. Crucial aspects determining the UFP composition in the wood stove experiments are critical situations in terms of available oxygen (a lack or an excess of combustion air) and high temperatures. Whereas for the automatically controlled pellets stove local situations (e.g., hindered air-fuel mixing due to heaps of pellets on the burner pot) determine the emission levels and composition. Wood samples contain more potentially carcinogenic PAHs with respect to pellets samples. Some diagnostic ratios related to PAH isomers and anhydrosugars compiled from experimental UFP data in the present study and compared to literature values proposed for the emission source discrimination for atmospheric aerosol, extend the evaluation usually limited to higher particle size fractions also to UFP

Insights on wood combustion generated proinflammatory ultrafine particles (UFP)

This study aimed to collect, characterize ultrafine particles (UFP) generated from the combustion of wood pellets and logs (softwood and hardwood) and to evaluate their pro-inflammatory effects in THP-1 and A549 cells. Both cell lines responded to UFP producing interleukin-8 (IL-8), with wood log UFP being more active compared to pellet UFP. With the exception of higher effect observed with beech wood log UFP in THP-1, the ability of soft or hard woods to induce IL-8 release was similar. In addition, on weight mass, IL-8 release was similar or lower compared to diesel exhaust particles (DEP), arguing against higher biological activity of smaller size particles. UFP-induced IL-8 could be reduced by SB203580, indicating a role of p38MAPK activation in IL-8 production. The higher activity of beech wood log UFP in THP-1 was not due to higher uptake or endotoxin contamination. Qualitatively different protein adsorption profiles were observed, with less proteins bound to beech UFP compared to conifer UFP or DEP, which may provide higher intracellular availability of bioactive components, i.e. levoglucosan and galactosan, toward which THP-1 were more responsive compared to A549 cells. These results contribute to our understanding of particles emitted by domestic appliances and their biological effects

The chemical composition of ultrafine particles and associated biological effects at an alpine town impacted by wood burning

reserved17noCorsini, Emanuela; Vecchi, Roberta; Marabini, Laura; Fermo, Paola; Becagli, Silvia; Bernardoni, Vera; Caruso, Donatella; Corbella, Lorenza; Dell'Acqua, Manuela; Galli, Corrado L.; Lonati, Giovanni; Ozgen, Mueyyet Senem; Papale, Angela; Signorini, Stefano; Tardivo, Ruggero; Valli, Gianluigi; Marinovich, MarinaCorsini, Emanuela; Vecchi, Roberta; Marabini, Laura; Fermo, Paola; Becagli, Silvia; Bernardoni, Vera; Caruso, Donatella; Corbella, Lorenza; Dell'Acqua, Manuela; Galli, Corrado L.; Lonati, Giovanni; Ozgen, MUEYYET SENEM; Papale, Angela; Signorini, Stefano; Tardivo, Ruggero; Valli, Gianluigi; Marinovich, Marin