Development of methodologies for the design of air quality monitoring networks

L’obiettivo del lavoro consiste nell’implementare una metodologia operativa volta alla progettazione di reti di monitoraggio e di campagne di misura della qualità dell’aria con l’utilizzo del laboratorio mobile, ottimizzando le posizioni dei dispositivi di campionamento rispetto a differenti obiettivi e criteri di scelta. La revisione e l’analisi degli approcci e delle indicazioni fornite dalla normativa di riferimento e dai diversi autori di lavori scientifici ha permesso di proporre un approccio metodologico costituito da due fasi operative principali, che è stato applicato ad un caso studio rappresentato dal territorio della provincia di Ravenna. La metodologia implementata prevede l’integrazione di numerosi strumenti di supporto alla valutazione dello stato di qualità dell’aria e degli effetti che gli inquinanti atmosferici possono generare su specifici recettori sensibili (popolazione residente, vegetazione, beni materiali). In particolare, la metodologia integra approcci di disaggregazione degli inventari delle emissioni attraverso l’utilizzo di variabili proxy, strumenti modellistici per la simulazione della dispersione degli inquinanti in atmosfera ed algoritmi di allocazione degli strumenti di monitoraggio attraverso la massimizzazione (o minimizzazione) di specifiche funzioni obiettivo. La procedura di allocazione sviluppata è stata automatizzata attraverso lo sviluppo di un software che, mediante un’interfaccia grafica di interrogazione, consente di identificare delle aree ottimali per realizzare le diverse campagne di monitoraggioThe objective of this work is to implement an operational methodology for the design of air monitoring network and air quality monitoring campaigns that use the mobile laboratory, optimizing the chosen positions for the air analyzing devices with respect to different objectives and selection criteria. The review and analysis of approaches and guidance provided by the laws and by different authors of scientific papers allowed to propose a methodological approach consists of two main operational phases, applied to a case study represented by the province of Ravenna. The implemented methodology involves several tools to support the assessment of the air quality and the effects that air pollutants can generate on specific sensitive receptors (resident population, vegetation, materials). In particular, the methodology integrates approaches of disaggregation of emission inventories through the use of proxy variables, modeling tools to simulate the dispersion of pollutants into the atmosphere and algorithms for the allocation of monitoring instruments through the maximization (or minimization) of specific objective functions. The allocation procedure has been automated through the development of a software that, through a graphical I/O interface, allows the identification the optimal areas to implement the different monitoring campaigns

A Review and Analysis of Traffic Data Sources

Transportation is essential for economic and social development, and vehicle flow data can be used for safety monitoring, pollution analysis, and traffic flow management. Unfortunately, traffic management and control centres do not always comply with codified standards, making it difficult to obtain up-To-date data. This paper analyses open traffic datasets and Italian public traffic data sources available online, providing a knowledge base for transportation managers and researchers. Open traffic datasets are dimensionality-reduced and clustered. An event with 209,135 visitors is used to benchmark the public data sources, the time series of traffic flows are decomposed and a regression tree is used to identify different periods. The results suggest that the available Italian sensor grid is not fine enough to identify all incoming and outgoing traffic, more infrastructure investments are required or the available measurements should be coupled with other evaluation approaches capable of extending the punctual data through mathematical means

Optimization of the logistic “fill rate” key performance indicator through the application of the DMAIC approach

Measuring and monitoring the performances of supply chains over time is a primary interest factor for companies. In this way, it is possible to determine the effectiveness and efficiency of strategies for being competitive in global markets, verify the achievement of the predetermined targets, and establish intervention and improvement measures. In this context, key performance indicators (KPIs) are widely used to measure the numerous activities performed across a supply chain. Numerous KPIs are available in the literature, and they are often customized by each user to make them more suitable for their reference context. This paper analyzes the logistic “fill rate” KPI that characterizes the shipping phase of goods by evaluating the fill rate of the transport unit used. A case study analyzes the fill rate indicator used by a multinational corporation that produces and markets food packaging. Through the DMAIC (Define, Measure, Analyze, Improve, and Control) approach, the criticalities of the current formulation of the index are highlighted, and a new model for calculating the index is proposed and applied experimentally at a plant in northern Italy

Large expert-curated database for benchmarking document similarity detection in biomedical literature search

Document recommendation systems for locating relevant literature have mostly relied on methods developed a decade ago. This is largely due to the lack of a large offline gold-standard benchmark of relevant documents that cover a variety of research fields such that newly developed literature search techniques can be compared, improved and translated into practice. To overcome this bottleneck, we have established the RElevant LIterature SearcH consortium consisting of more than 1500 scientists from 84 countries, who have collectively annotated the relevance of over 180 000 PubMed-listed articles with regard to their respective seed (input) article/s. The majority of annotations were contributed by highly experienced, original authors of the seed articles. The collected data cover 76% of all unique PubMed Medical Subject Headings descriptors. No systematic biases were observed across different experience levels, research fields or time spent on annotations. More importantly, annotations of the same document pairs contributed by different scientists were highly concordant. We further show that the three representative baseline methods used to generate recommended articles for evaluation (Okapi Best Matching 25, Term Frequency-Inverse Document Frequency and PubMed Related Articles) had similar overall performances. Additionally, we found that these methods each tend to produce distinct collections of recommended articles, suggesting that a hybrid method may be required to completely capture all relevant articles. The established database server located at https://relishdb.ict.griffith.edu.au is freely available for the downloading of annotation data and the blind testing of new methods. We expect that this benchmark will be useful for stimulating the development of new powerful techniques for title and title/abstract-based search engines for relevant articles in biomedical research.Peer reviewe

The Impact of the COVID-19 Emergency on Local Vehicular Traffic and Its Consequences for the Environment: The Case of the City of Reggio Emilia (Italy)

The COVID-19 health emergency has imposed the need to limit and/or stop non-essential economic and commercial activities and movement of people. The objective of this work is to report an assessment of the change in vehicle flows and in air quality of a specific study area in the north of Italy, comparing the periods February–May 2020 and February–May 2019. Circulating vehicles have been measured at nine characteristic points of the local road network of the city of Reggio Emilia (Italy), while atmospheric pollutant concentrations have been analysed using data extracted from the regional air quality monitoring network. The results highlight a rapid decline in the number of vehicles circulating in 2020 (with values of up to −82%). This has contributed to a reduction in air concentrations of pollutants, in particular for NO2 and CO (over 30% and over 22%, respectively). On the other hand, O3 has increased (by about +13%), but this is expected. Finally, the particulate matter grew (about 30%), with a behaviour similar to the whole regional territory. The empirical findings of this study provide some indications and useful information to assist in understanding the effects of traffic blocking in urban areas on air quality

Green Innovation Actions Digital Assessment – GIADA

La piattaforme GIADA (Green Innovation Actions Digital Assessment) è un sistema informatizzato web-based di raccolta dati e di valutazione di impatto delle politiche e delle strategie di green economy. Tale strumento è stato sviluppato quale supporto all’esigenza di allinearsi agli orientamenti dell’Unione Europea per quanto concerne l’applicazione dei concetti di Smart Regulation [1] e per un miglioramento continuo dell’attività di pianificazione strategica, di semplificazione normativa ed amministrativa al fine di incrementare la qualità della regolazione. GIADA, applicato in modo sperimentale ad un bando ministeriale rivolto al settore dell’energia sostenibile, permette di conseguire diverse finalità: archiviazione digitale e standardizzata dei dati progettuali; monitoraggio delle iniziative; applicazione di un framework multi-livello di valutazione d’impatto di iniziative afferenti a diversi livelli di programmazione [2][3].The platform GIADA (Green Innovation Actions Digital Assessment web-based) is a web-basedn informatic system for data collection and for the impact evaluation of green economy policies and strategies. This tool has been developed to support the need to align with the guidelines of the European Union with regard to the application of the Smart Regulation concepts [1] and for the improvement of the strategic planning activities, for the regulatory and administrative simplification and forin order to increase the quality of regulation. GIADA, experimentally applied to a specific ministerial tender regarding the sustainable energy allows to achieve several objectives: standardized and digital archiving and projects data; monitoring the initiatives progress; application of a multi-level framework for the impact assessment of initiatives relating various programming levels [2][3]

Inquinamento atmosferico indoor e outdoor: misure di confronto in due scuole di Ravenna

Due istituiti scolastici di Ravenna (il liceo scientifico “A. Oriani” e la scuola media “E. Mattei”) sono stati oggetto di un monitoraggio dell’inquinamento atmosferico e del rumore sia all’interno che all’esterno dell’istituto allo scopo di valutare la relazione tra il rischio reale legato all’inquinamento ambientale ed il rischio percepito dai giovani studenti. Tale attività è stata condotta nell’ambito del progetto europeo LIFE Environment Policy and Governance denominato GIOCONDA - i GIOvani CONtano nelle decisioni su Ambiente e Salute, nel le due scuole rappresentano i siti pilota per il territorio di Ravenna. Il monitoraggio della qualità dell’aria è stato condotto con l’ausilio di campionatori attivi per il particolato atmosferico (PM10 e PM2.5) e di campionatori passivi per i composti gassosi (NO2 e COV). Data la variabilità stagionale delle concentrazioni, le campagne di misura sono state distribuite durante la stagione invernale 2014-2015 e durante quella estiva 2015. Le misure sono state condotte in parallelo tra diverse postazioni all’interno e all’esterno delle scuole e presso una stazione di misura della Rete Regionale di Qualità dell'Aria selezionata come stazione di riferimento. L’analisi dei dati raccolti ha permesso di valutare il rapporto e le correlazioni esistenti tra le diverse postazioni di campionamento. Tali risultati hanno supportato anche la definizione di un approccio metodologico semplificato utile ad identificare, partendo dalle caratteristiche locali del territorio in prossimità degli edifici scolastici (es. presenza di aree densamente urbanizzate, strade trafficate, parchi verdi), la tipologia di stazione di rilevamento della qualità dell’aria da utilizzare come centralina di riferimento. I risultati conseguiti costituiscono un utile supporto anche ad altre realtà scolastiche nazionali ed europee che potranno elaborare, partendo dai dati rilevati dalla rete locale di monitoraggio della qualità dell’aria, un quadro di riferimento circa l’inquinamento atmosferico presente in prossimità delle strutture scolastiche

Progetto S.In.A.T.Ra - S.orveglianza In.quinamento Atmosferico Territorio di Ra.venna

Un’area urbana rappresenta un ambiente particolarmente delicato per la presenza di elevate concentrazioni di attività antropiche inquinanti e per la contemporanea significativa densità di popolazione residente. Le criticità legate all’inquinamento atmosferico per l’intero bacino padano e, di conseguenza, anche per la città di Ravenna sono dovute alle concentrazioni di NO2 e di particolato PM10, come dimostrano i risultati del monitoraggio della qualità dell'aria e come ripreso da documenti istituzionali (es. PAIR2020). In questo contesto, è stato avviato il progetto Sinatra con l’obiettivo generale di valutare gli effetti sulla salute della popolazione derivanti dall'esposizione agli inquinanti atmosferici emessi dal traffico autoveicolare, dal riscaldamento domestico, dalle industrie e dal porto nonché quello di fornire metodologie e strumenti operativi per l'eventuale implementazione di un sistema di sorveglianza in materia di inquinamento e salute. Lo studio è focalizzato su un dominio definito dell'area urbana del Comune di Ravenna considerando la popolazione ivi residente. Il progetto prevede una “ricostruzione storica” degli impatti, in termini emissivi ed immissivi, prodotti dalle principali sorgenti di inquinamento che insistono sull’area studio: traffico veicolare, riscaldamento domestico, industria, porto. Verranno inoltre valutati gli effetti dell'esposizione agli inquinanti indagati sullo stato della salute della popolazione residente attraverso uno studio di coorte storica. Il presente contributo intende fornire una descrizione delle attività condotte nell’ambito della “ricostruzione storica” degli impatti. In particolare, attraverso la valutazione storica delle sorgenti emissive presenti e dei relativi contributi emissivi, sono state elaborate e ricostruite le concentrazioni medie mensili ed annuali degli inquinanti considerati per il periodo 2004-2013 attraverso la simulazione della dispersione degli inquinanti mediante l’impiego del modello ADMS-Urban. Questa attività ha permesso di valutare la diversa distribuzione sul territorio degli inquinanti atmosferici per effetto della diversificazione delle sorgenti presenti, del relativo contributo emissivo e delle caratteristiche meteorologiche. Tali risultati costituiscono una delle informazioni necessarie alla successiva valutazione dell’esposizione della popolazione residente

Life cycle assessment of a biofuel production system from algal biomass cultivated in photobioreactors

Algae have been widely studied as a source of organic matter used by industrial technologies for the production of third generation biofuels, as well as for numerous other possible applications (e.g. human and animal food, environmental engineering solutions). In the energy field, the aim of using algae is to seek alternatives and sustainable energy solutions to fuels deriving from fossil fuels, but also from first- and second-generation biofuels. This paper describes results of a four-year experimental project for the development of a low-scale demonstration plant of an advanced energy system based on the massive cultivation of microalgae and their treatment. In particular, the article focuses on the results of the Life Cycle Assessment developed on the entire plant. The study compares the environmental impacts and the energy demand of different scenarios, analyzing their overall effects and evaluating alternative technological solutions, as well as further possible design alternatives. The system boundaries include algae cultivation, algae collection, lipids extraction, transesterification to produce bio-oil from lipids and anaerobic digestion of residual biomass. Results are be compared to those of conventional biodiesel from rape