Concentrazioni di inquinanti atmosferici NO2

Secondo la conclusione di uno studio TROPOS, commissionato dall'Ufficio statale sassone per Ambiente, agricoltura e geologia (LfULG), la densità del traffico, la stratificazione del vento e dell'aria influenzano l'inquinamento con il biossido di azoto.

In relazione agli effetti della pandemia COVID-19, le misurazioni satellitari hanno fatto notizia mostrando quanto il biossido di azoto inquinante nell'aria (NO₂) fosse diminuito in Cina e nel nord Italia. In Germania, la densità del traffico è il fattore più importante. Tuttavia, il clima ha anche un'influenza sulle concentrazioni di NO₂, secondo uno studio dell'Istituto Leibniz per la ricerca troposferica (TROPOS), (1) che ha valutato l'influenza delle condizioni meteorologiche sulle concentrazioni di biossido di azoto in Sassonia dal 2015 al 2018 per conto dell'Ufficio statale sassone per Ambiente, agricoltura e geologia (LfULG). È stato dimostrato che la velocità del vento e l'altezza dello strato d'aria più basso sono i fattori più importanti che determinano la quantità di inquinanti che possono accumularsi localmente.

Al fine di determinare l'influenza di vari fattori meteorologici sulla qualità dell'aria, il team ha utilizzato un metodo statistico che consente di rimuovere matematicamente le fluttuazioni meteorologiche dalle misurazioni a lungo termine. La qualità dell'aria varia, in alcuni casi molto fortemente, a causa delle diverse emissioni e dell'influenza del tempo. Fino ad ora, tuttavia, è stato difficile stimare, quali sono le misure legali condivise come le zone a basse emissioni o i divieti di circolazione del diesel e quali sono le influenze meteorologiche sulla qualità dell'aria reale. Con il metodo utilizzato, questo sarà più facile in futuro.

Il biossido di azoto (NO₂) è un gas irritante che attacca la mucosa delle vie respiratorie, provoca reazioni infiammatorie come ossidante e aumenta l'effetto di altri inquinanti atmosferici. Come sostanza precursore, può anche contribuire alla formazione di particolato. Nell'UE sono stati stabiliti valori limite per proteggere la popolazione: per il biossido di azoto si applica un valore medio annuo di 40 microgrammi per metro cubo di aria (µg/m³). Per proteggere la salute della popolazione, devono essere prese misure se questi valori limite non vengono rispettati. Nel 2018/2019, ad esempio, sono state adottate vari provvedimenti in Germania, che vanno dalla riduzione del numero di corsie (ad esempio a Lipsia) ai divieti di circolazione per i veicoli diesel più vecchi (ad esempio a Stoccarda).

Per valutare l'efficacia di tali misure, sarebbe utile determinare l'esatta influenza delle condizioni meteorologiche. L'Ufficio statale sassone per l'ambiente, l'agricoltura e la geologia (LfULG) ha quindi commissionato a TROPOS uno studio sull'influenza dei fattori meteorologici sulle concentrazioni di NO₂ e ha fornito i suoi dati di misurazione dalla rete sassone di misurazione della qualità dell'aria e dati meteorologici a tale scopo.

I ricercatori hanno valutato i dati provenienti da 29 stazioni in Sassonia per un periodo di quattro anni, che rappresentano una sezione trasversale dell'inquinamento atmosferico - dalle stazioni dei centri di traffico alle stazioni di fondo urbane e rurali nonché stazioni sul crinale dei monti Erzgebirge. Gli studiosi hanno anche calcolato l'altezza dello strato più basso nell'atmosfera e incorporato nello studio i dati delle stazioni di conteggio del traffico a Lipsia e Dresda. Un metodo dal campo dell'apprendimento automatico è stato utilizzato per la modellistica statistica, la cui applicazione nel campo della qualità dell'aria è stata pubblicata per la prima volta dai ricercatori britannici nel 2009.

In questo modo, lo studio ha dimostrato che la densità del movimento di veicoli sulla rete di trasporto in tutte le stazioni del traffico è la causa più significativa delle concentrazioni di ossido di azoto. Tuttavia, due parametri meteorologici hanno anche un'influenza significativa sulle concentrazioni di biossido di azoto: la velocità del vento e l'altezza del cosiddetto strato di miscelazione. Quest'ultimo è un parametro meteorologico che indica l'altezza a cui si estende lo strato d'aria più basso, dove si mescolano le emissioni.

«È stato anche dimostrato che l'elevata umidità può anche ridurre la concentrazione di biossido di azoto. Si ipotizza che l'origine di questo fenomeno sia dovuto al fatto che gli inquinanti si depositano più fortemente su superfici umide. Tuttavia, le cause esatte sono ancora poco chiare», afferma il dottor Dominik van Pinxteren. (2)

L'analisi statistica ha inoltre permesso ai ricercatori di rimuovere l'influenza del tempo dalle serie temporali delle concentrazioni di inquinanti: aggiustata per il clima, la concentrazione di ossidi di azoto (NOx) è diminuita di un totale di 10 microgrammi per metro cubo tra il 2015 e il 2018 in media su tutte le stazioni di traffico in Sassonia. Tuttavia, nelle aree urbane e rurali e sulla cresta dell'Erzgebirge le concentrazioni di NOx tendono a rimanere allo stesso livello. Anche se negli ultimi anni ci sono stati alcuni miglioramenti nella qualità dell'aria, esistono buoni argomenti scientifici per ridurre ulteriormente l'inquinamento atmosferico.

In un certo senso, ciò vale anche per le conclusioni premature della crisi del coronavirus: per scoprire quanto fosse effettivamente forte l'influenza delle restrizioni iniziali sulla qualità dell'aria, l'influenza del tempo atmosferico dovrebbe essere statisticamente rimossa in una serie più lunga di misure. A tal fine, sono attualmente in corso le indagini per l'area di Lipsia presso TROPOS, così come uno studio su scala europea dell'infrastruttura di ricerca dell'UE per componenti atmosferici di breve durata come aerosol, nuvole e gas in traccia (ACTRIS), il contributo tedesco a cui è coordinato da TROPOS. Tilo Arnhold (3)

Riferimenti:

(1) Meteorologische Einflüsse auf Stickstoffdioxid

(2) Dominik van Pinxteren

(3) Tilo Arnhold

(4) Meteorologische Einflüsse auf Stickstoffdioxid

Descrizione foto: Secondo la conclusione di uno studio TROPOS, commissionato da LfULG, la densità del traffico, la stratificazione del vento e dell'aria influenzano l'inquinamento con il biossido di azoto. - Credit: Burkhard Lehmann, LfULG.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Traffic density, wind and air stratification influence the concentrations of the air pollutant nitrogen dioxide