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

Abstract

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