BANCA DATI:QUALITA’ DELL’ARIA A FIRENZE E NELL’AREA FIORENTINA

QUADRO CLIMATICO FIORENTINO
L’inquinamento atmosferico nei bassi strati della atmosfera è un fenomeno molto rilevante in quanto le sostanze nocive emesse nell’attività urbana hanno effetti sia sull’ambiente cittadino, sia a grande distanza a causa della dispersione nell’atmosfera.
Ma quali sono i fattori che permettono o meno quest’inquinamento?
Inversione termica: è un fenomeno naturale in cui l’andamento della temperatura dell’aria aumenta con l’aumentare della quota fino ad una certa altezza dal suolo dove la temperatura comincia poi a diminuire. La temperatura in condizioni normali non dovrebbe aumentare con l’altitudine ma, al contrario, diminuire. L’altitudine alla quale la temperatura ricomincia a diminuire si chiama, appunto, zona di inversione termica.Tale fenomeno si verifica soprattutto nelle ore notturne fino al primo mattino; può assumere particolare rilevanza d’inverno quando l’inversione è a circa 200 mt. dal suolo e la sua durata si può prolungare anche per giorni ( come si è verificato anche a Firenze). Questa situazione rende sfavorevole la dispersione degli inquinanti perché questi trovano una maggiore pressione che gli ostacola il deflusso verso l’alto e quindi la loro dispersione. Tutto questo provoca una situazione di alta concentrazione di inquinanti al livello del suolo e di conseguenza un’aria pesante e pericolosa per ha problemi respiratori.
Precipitazioni: la pioggia è molto utile in caso di alta concentrazione di inquinamento perché lava l’atmosfera. L’assenza di questo fenomeno favorisce l’accumulo degli inquinanti e incrementa l’inversione termica.L’aiuto che danno le precipitazioni alla diminuzione della concentrazione degli inquinanti è un dato di fatto; infatti, a Firenze, nell’inverno 93/94 , più piovoso del 94/95 e del 95/96, la concentrazione media rilevata di inquinamento atmosferico è più bassa degli anni successivi.L’unico problema è che la pioggia, portandosi via con se la maggior parte degli inquinanti e reagendo con essi, provoca un altro fenomeno di inquinamento: le piogge acide di cui parleremo in seguito.
Vento: anche il vento è un fattore determinante nell’inquinamento atmosferico perché la sua presenza favorisce il rimescolamento dell’aria disperdendo così gli inquinanti. Il vento è considerato uno dei parametri meteorologici più importante perché riesce a disperdere maggiori quantità di inquinanti e in minor tempo rispetto agli altri fattori suddetti.

SMOG FOTOCHIMICO
Lo smog fotochimico è un miscuglio di composti inquinanti che si formano per azione della luce solare. L’ozono è il principale prodotto delle reazioni fotochimiche: è un inquinante pericoloso per la salute umana, irrita gli occhi e provoca disturbi all’apparato respiratorio. Si forma nella bassa atmosfera per fotolisi del biossido di azoto.
NO₂ + hv (380nm) = NO + O
O + O₂ = O₃
NO + O₃  = NO₂ + O₂
La sostanza sulla quale si effettuano le analisi di questo tipo di smog è generalmente l’ozono (O₃). Questo composto si forma anche nella stratosfera per effetto delle radiazioni ultraviolette ad alta energia sull’ossigeno.
O₂ + hv  = O + O
Nel territorio fiorentino gli episodi di smog fotochimico con il superamento dei valori massimi di ozono sono molto frequenti. In seguito a questo fenomeni l’ARPAT (Agenzia Regionale Per l’Ambiente Toscana) e l’ISPELS hanno definito un programma per studiare e monitorare il fenomeno dello smog fotochimico.Il monitoraggio viene tuttora effettuato sia nel centro che nella periferia di Firenze le cui postazioni, nell’area urbana, sono state poste a Settignano, Boboli, Novoli, Scandicci. A queste vanno aggiunti laboratori mobili a Monte Morello, Pozzolatico e in Piazza Duomo.Per poter effettuare una buona analisi di smog fotochimico bisogna analizzare anche le varie situazioni meteorologiche. Per questo sono state aggiunte altre postazioni meteorologiche che sono : l’Osservatorio Ximeniano , il Duomo, le Cascine, Monte Morello, Settignano, Pozzolatico, San Martino alla Palma e l'aeroporto di Firenze Peretola.Ad avvalorare l’importanza dello studio meteorologico si può prendere come esempio l’anno 1997 durante il quale le condizioni del tempo furono tali che l’ozono non raggiunse mai livelli alti come gli anni precedenti e ciò ci fa capire quanto incidano sull’inquinamento le condizioni del tempo.Condizioni di stabilità atmosferica sono la causa dell’aumento dell’inquinamento provocato dall’ozono; è infatti il contributo radicalico alla formazione di O₃ la caratteristica chimico-fisica che incrementa l’inquinamento. Questo suggerisce di pensare nuovi piani di risanamento strutturale laddove sono frequenti condizioni meteorologiche sfavorevoli alla dispersione degl’inquinanti.

MONITORAGGIO DELLA QUALITA’ DELL’ARIA A FIRENZE
Il monitoraggio dell’area di Firenze è gestito dal dipartimento provinciale fiorentino ARPAT, che effettua i rilevamenti della qualità dell’aria e dà l’allarme se i dati pervenuti non sono accettabili.I rilevamenti non sono solamente sull’inquinante CO, ma anche su tutti gli altri composti che incrementano l’inquinamento atmosferico come SO₂, CO₂, NO, NO₂, O₃, PM10 (polveri sospese), NMHC (idrocarburi non metanici), B(a)P (benzo-a-pirene).Le stazioni sono otto, così suddivise:

INQUINAMENTO ATMOSFERICO
Generalmente nelle aree urbane l'inquinamento è provocato da tre fattori:
1) dal traffico veicolare
2) dalle attività industriali
3) dal riscaldamento domestico
Anche se le emissioni dovute alle industrie sono, a Firenze, relativamente poche, l’inquinamento viene trasportato dai venti in altre zone. Questo provoca un inquinamento di fondo.Come possiamo capire l’inquinamento atmosferico è condizionato dal clima. L’area di Firenze si trova in una "conca", compresa tra Pontassieve e Serravalle Pistoiese, ed è caratterizzato da un clima continentale. In inverno la scarsità dei venti e le frequenti nebbie provocano un inquinamento simile ai fumi di Londra, mentre in estate la tanta insolazione e l’elevato traffico veicolare possono originare lo smog fotochimico.Gli inquinanti emessi dai gas di scarico dipendono non solo dal tipo di carburante(benzina, gasolio) e dalla sua composizione, ma anche dai macchinari che li convertono e dallo stile di guida.Siamo a conoscenza solo di alcune cifre approssimative per quanto riguarda le emissioni per Km percorso:
ossido di carbonio................. 10-30 g/Km
idrocarburi incombusti........ 1-2 g/Km
ossidi di azoto.......................... 3-4 g/Km

NUOVE DISPOSIZIONI CONTRO LÕINQUINAMENTO URBANO
Sono 23 le città italiane con più di 150mila abitanti interessate al "decreto benzene" dell’ottobre 1997. Questo fissa i criteri ambientali e sanitari in base ai quali i vari sindaci decidono i provvedimenti da adottare e le limitazioni del traffico.Le città in questione, oltre a Firenze, sono: Torino, Genova, Brescia, Milano, Padova, Venezia, Verona, Trieste, Bologna, Parma, Livorno, Roma, Napoli, Bari, Foggia, Taranto, R. Calabria, Catania, Messina, Palermo, Siracusa e Cagliari.
I limiti di concentrazioni in vigore dal 1° gennaio 1999 sono:
- 40 microgrammi / m³ per i Pm10 (= particelle sospese con diametro <10 micro m.)
- 10 microgrammi / m³ per il benzene
- 1 nanogrammo / m³ per gli IPA (= idrocarburi policiclici aromatici)
Il sindaco ha piena libertà, per quanto concerne le modalità e i provvedimenti da prendere, per far rimanere questi valori sotto i limiti. Può decidere di applicare una restrizione del traffico totale oppure articolata per fasce orarie giornaliere, settimanali o in particolari periodi dell’anno.Per quanto riguarda le emissioni di anidride carbonica l’Italia, secondo gli accordi di Kyoto, dovrà spendere 120mila miliardi entro il 2010 .

ANDAMENTO DEL TRAFFICO
Firenze, per quanto riguarda il controllo dell'andamento del traffico, è fornita di ben 35 stazioni di rilevamento (i dati si riferiscono al 1997) che forniscono i passaggi automobilistici giornalieri. Questi valori , insieme ai rilevamenti sui vari tipi di inquinanti, danno origine, in città grandi come Firenze, alla decisione di bloccare il traffico.Si è notato che, col passare del tempo, la differenza tra il numero dei passaggi in un giorno normale e in un giorno con il blocco del traffico è diminuita. L’incremento delle rottamazioni con gli incentivi dello stato, per macchine catalitiche e il continuo aumento dell’uso delle autovetture per muoversi è uno dei motivi per cui durante i blocchi del traffico le macchine in circolazione non diminuiscono in maniera sostanziale. Nel 1996 il totale di passaggi mensili è rimasto pressoché stabile in tutto l’anno, tranne che in agosto con 15.500.000 circa di passaggi. Negli altri mesi i passaggi variano da un minimo di 15.900.000 (settembre) a un massimo di 23,500,000 in gennaio e marzo. Per quanto riguarda i passaggi giornalieri negli scorsi anni (1992-97), abbiamo alcuni dati del periodo invernale ed estivo:
*settembre - marzo: il maggior numero di passaggi si è avuto nell’annata 1994/95, con oltre 750000 passaggi. Anche l’anno 1995/96 non è arrivato per poco allo stesso numero di passaggi. Nel 1992/93 si è registrato il valore più basso (698000 passaggi).
*aprile - agosto: il 1992 rimane l’anno con meno passaggi mentre, nel 1995 i passaggi sono stati 683000 ed anche il 1993 ha raggiunto livelli abbastanza alti (679000 passaggi).
Durante il giorno, invece, per tutto il trascorrere della settimana, a partire dalle 5:30 alle 8:00 si ha un aumento dei passaggi impressionante (da 5000 a 43000 ). Con piccole oscillazioni, questi valori rimangono stabili, fin verso le 20:00 quando diminuiscono un po’ (27000 passaggi) per riaumentare nuovamente fin verso le 1:00, dove c’è un drastico calo fino alle successive 5:30. Anche di sabato e la domenica l’andamento non cambia ma, i passaggi sono minori.

DISPOSITIVO PER LA MISURA DEL PROFILO VERTICALE DI TEMPERATURA NELLO STATO LIMITE
Il profilo verticale di temperatura è un’informazione importante per lo studio dell’inquinamento. La sua conoscenza permette di individuare possibili accumuli di aria stabile con conseguente accumulo di inquinanti e la dispersione degli inquinanti stessi.L’evoluzione giornaliera del profilo dipende dalle condizioni climatiche e dalla posizione geografica.La misura avviene mediante sonde PTU (pressione – temperatura - umidità), messe presso aeroporti o in stazioni di ricerca.A Firenze è stato adottato un dispositivo elettronico, a basso costo, che montato su un autoveicolo (=autobus di linea), misura la temperatura all’esterno del veicolo stesso. Questo autobus farà un percorso tra fondovalle e collina affacciandosi sulla vallata in questione.In condizioni di alta pressione lo strato limite planetario (PBL) ha una sua tipica composizione giornaliera. Lo strato rimescolato che si forma durante la mattina a causa dell’irraggiamento solare. Lo strato residuo che si forma nelle ore serali a causa del dissolvimento dello strato rimescolato. Lo strato stabile notturno che si forma la notte col raffreddamento dall’aria prossima al suolo. In condizioni di calma di venti e irraggiamento solare lo strato stabile può durare anche alcune giornate, accumulando su di sé gli inquinanti in grandi concentrazioni. Misurare il profilo di temperatura consente di stimare la durata di questi eventi (che portano spesso al fenomeno dell’inversione termica) e decidere le eventuali limitazioni da prendere. Ma, misurare la temperatura all’esterno di un veicolo è ben diverso che rilevarla da un pallone sonda sulla verticale del sito di interesse. Infatti, brezze, evapotraspirazione della vegetazione e altri fattori rendono diversi questi due profili. Oltre a questo problema c’è il fatto che la temperatura è diversa se il mezzo è in movimento o fermo, se c’è il sole o meno. Per questo ci si basa, per poter dare un risultato, su dati meteorologici standard misurati nel centro cittadino (Osservatorio Ximeniano) e a Monte Morello (350 m di quota e a 10 Km dalla città). Per quanto riguarda l’apparecchiatura è un dispositivo che acquisisce dati di pressione, temperatura e umidità da tre sensori. Il sensore di temperatura è fissato su un’asta di 0,5-1 metro protetta dalla luce solare e da altre fonti di calore. Il sensore di pressione barometrica è nel contenitore data - logger, all’interno del veicolo. Questa tecnica di misura è utilizzabile esclusivamente in zone circondate da colline e percorse da viabilità ordinaria (linee di autobus) e può risentire fortemente della topografia del percorso utilizzato.Lo scarto di temperatura ottenuto con questo metodo e quella determinata dalle stazioni meteorologiche utilizzate dall’ARPAT per il monitoraggio della zona fiorentina è risultato essere entro +- 5°C durante la sua sperimentazione. Questo risultato è stato incoraggiante e ha permesso di applicarlo su autobus di linea a scopo sperimentale. Il grafico che segue è un esempio di un profilo ottenuto il 22 marzo 1996 alle ore 8:30. Si nota l’inversione termica (vedi "quadro climatico fiorentino") fino a circa 300 metri; i dati meteo registravano, invece, una atmosfera quasi isoterma. Possiamo così capire quanto importante sia questo tipo di misura.

LE PIOGGE ACIDE
L’ossido d’azoto e l'ossido di zolfo sono i principali responsabili dell’acidità delle piogge. Questi vengono prodotti nei processi di combustione ad alte temperature e, per questo, sono i principali inquinanti prodotti dai mezzi di trasporto.La pioggia diventa acida quando le reazioni che coinvolgono i suddetti composti, li trasformano in acido nitrico e acido solforico.
SO₃ + H₂O = H₂SO₄
NO₃+ H₂O  = HNO₃
Le precipitazioni acide comportano gravi danni in molti ecosistemi come la defogliazione delle foreste, l’acidificazione di laghi, attacco alle opere dell’uomo (monumenti, abitazioni.....), ecc.Si definisce abbastanza acida un’acqua che ha un pH inferiore a 5,6.

IL RUMORE NELLA CITTA’
Per analizzare il rumore in una città, come Firenze, non è indicativa una misura di una situazione isolata perché non estensibile nell’area circostante.
Per risolvere un problema del genere bisogna individuare tutte le cause, che possono non essere tutti parametri acustici, e intervenire di conseguenza.I dati analizzati a Firenze, come nella maggior parte delle città, sono i Livelli Equivalenti pesanti con filtro A (L_A eq) relativi a periodi diurni (6-22) e notturni (22-6). Ogni sito misura l’importanza della strada rispetto al traffico.La misurazione dei siti è così suddivisa: (arrotondato a 0,5dB)

Queste sono le costanti di rumore sui vari tipi di strade. Se si vuol sapere il rumore prodotto da una strade con traffico di tipo A, di giorno feriale, fiancheggiata da edifici e con passaggio di autobus, bisogna sommare tutti i valori corrispondenti.

58 + 8,5 + 3 + 2,5 + 2,5 = 74,5dB

Il modello acustico di Firenze è quello di una città in cui :
* ci sono elevati livelli di rumore che sono quasi sempre superiori di almeno 10dB rispetto alla classificazione del territorio.
* il rumore è rimasto sostanzialmente invariato negli ultimi 10 anni. Ci sono per˜ anche delle zone di silenzio individuabili nel retro di edifici, corti e giardini chiusi; nella strade senza sfondo, in quelle solo locali e nei grandi parchi pubblici (Albereta, Boboli, Cascine, ecc.)