Particule

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Particulate (dezambiguizare) .
Această animație arată grosimea optică a aerosolilor troposferici emiși și transportați din 17 august 2006 până în 10 aprilie 2007, cu o rezoluție GEOS-5 de 10 km „ natură ”, folosind modelul GOCART. [1] [2] ( faceți clic pentru mai multe detalii )
• verde: negru și carbon organic
• roșu / portocaliu: pudră
• alb: sulfați
• albastru: sare de mare.

Materie sub formă de particule (sau mai multă materie sub formă de particule rar [3] ), în chimia mediului , indică setul de solide sau lichide de substanțe în suspensie în aer [4] (cu care formează un amestec numit „ atmosferic aerosol[5] ) , care au dimensiuni variind de la câțiva nanometri la 100 µm . [6]

Particulele sunt unul dintre cei mai frecvenți poluanți din zonele urbane . Exemple de substanțe prezente în particule sunt fibrele naturale și artificiale , polenul , sporii , particulele carbonice , metalele , silica și poluanții lichizi.

Originea acestor substanțe poate fi naturală sau asociată cu activitatea umană . [7] Particulele pot fi găsite atât în ​​locuri deschise, cât și închise, dar, în general, concentrația sa este mai mare în locuri închise (de exemplu, în case și la locul de muncă) și în zonele urbane și industriale, sau în cazul în care acestea au loc în general mai mult sau mai puțin " poluând „activitățile umane.

Particulele sunt periculoase pentru sănătatea umană și pentru alte ființe vii . În special, Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului (IARC) și Organizația Mondială a Sănătății (OMS) au clasificat particulele ca fiind cancerigene , adică capabile să provoace tumori sau să favorizeze debutul și răspândirea acestora. [8] Mai multe studii ar indica un rol al poluării aerului în răspândirea și persistența virusurilor în suspensie în atmosferă, demonstrat în 2002 în timpul infecției cu SARS în China. [9] [10] De asemenea, a fost definit ca cea mai periculoasă formă de poluare a aerului, [11] datorită capacității sale de a pătrunde în plămâni și sânge, provocând astfel atacuri de cord, boli respiratorii și moarte prematură. [12] În special, pare a fi a șasea cauză principală de deces prematur din lume. [13]

Particulele pot avea, de asemenea, un impact negativ asupra climei și precipitațiilor.

În ipotezele cu privire la cauzele extincției în masă Cretacic-Paleocen , o creștere considerabilă a particulelor atmosferice (ca o consecință a erupțiilor vulcanice sau a impactului unui asteroid) este adesea indicată printre cauzele care au determinat această dispariție.

Alte definiții și terminologii

În mod obișnuit, termenul „particule” este folosit în schimb cu un sens mai restrictiv, referindu-se la particulele formate din particule solide solide și de origine antropogenă. [14]

Același termen este, de asemenea, utilizat cu un sens mai larg, pentru a se referi nu numai la așa-numita particulă atmosferică , care este prezentă în atmosfera terestră, ci și la particulele prezente în orice gaz. [15]

Particulele atmosferice sunt adesea menționate prin multe denumiri comune, în funcție de natura sa: praf, funingine și ceață pentru cele solide și ceață pentru cele lichide.

Clasificare

Particulele sunt de obicei clasificate pe baza mărimii particulelor. De fapt, fiecare probă de particule conține particule de diferite dimensiuni. Vorbim de „particule grosiere” în cazul particulelor cu particule cu un diametru aerodinamic mai mare de 2,5 µm, în timp ce vorbim de „particule fine” în cazul particulelor cu particule cu un diametru aerodinamic mai mic de 2,5 µm. [6]

Particulele caracterizate prin particule mai grosiere (între aproximativ 50 µm și 100 µm) sunt identificate prin termenul „ Total Suspended Particles ” (sau TSP, din engleza Total Suspended Particles ). [6]

Fiecare set de particule de particule care se încadrează într-un anumit interval de dimensiune a particulelor este, de asemenea, indicat prin abrevierea „PM” (din engleză „ particulate matter” ) urmată de un număr care indică gama de valori asumate de diametrul aerodinamic al fiecărei particule.

Comparație între mărimea particulelor și părul uman

În special, se distinge prin:

  • PM 10 - particule formate din particule cu dimensiuni mai mici de 10 µm; [4] [16]
  • PM 2,5 - particule fine cu un diametru mai mic de 2,5 µm. [4] [16]

De asemenea, este definită uneori și fracția de particule între 2,5 µm și 10 µm, indicată prin abrevierea PM 10-2,5 [17] și care corespunde fracției de particule PM 10 fără a lua în considerare fracția de particule PM 2,5 .

Pentru dimensiuni chiar mai mici vorbim de particule ultrafine (UFP sau UP sau PUF); [18] această fracție este capabilă să pătrundă adânc în plămâni până la alveole ; Există discrepanțe între surse cu privire la definirea lor, deși definiția UFP ca PM 0.1 mai degrabă decât PM 1 este mai frecventă și acceptată:

  • PM 1, cu particule având un diametru mai mic de 1 um;
  • PM 0,1 , cu particule având un diametru mai mic de 0,1 um; [19] [20] [21]
  • nanopulberi (sau PM 0,001 ), cu particule având un diametru de ordinul mărimii nanometrilor .

Hinds [22] [23] împarte particulele în trei categorii generice, de asemenea, în funcție de mecanismul de formare:

  • particule ultrafine (UFP), cu un diametru <0,1 µm și formate în principal din reziduuri de ardere (PM 0,1 );
  • particule formate prin agregarea celor mai mici particule, cu diametrul între 0,1 și 2,5 µm (PM 2,5 );
  • particule formate din particule mai grosiere (> 2,5 µm) generate de procese mecanice din particule mai mari.

Distincția nu este atât de clară din motive experimentale. Deoarece nu este posibilă prelevarea exactă a tuturor particulelor cu un diametru mai mic de 10 µm și aruncarea celorlalte, Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) a definit parametrii geometrici referitori la instrumentele de măsurare și parametrii referitori la fluxurile de eșantionare; apoi, pe baza acestor parametri, toate particulele colectate se numesc PM 10 chiar dacă o parte a particulelor eșantionate vor avea dimensiuni mai mari. În mod similar pentru PM 2.5 .

Diferențele dintre particulele inhalabile, toracice și respirabile

În funcție de capacitatea de a trece prin sistemul respirator uman, se face și o distincție între:

  • „fracțiune inhalabilă”, care poate ajunge la faringe și laringe exact după inhalarea prin gură sau nas și include practic toate particulele;
  • „fracțiune toracică”, care este capabilă să ajungă la trahee și bronhii; poate fi asimilat PM 10 ; [6] [18]
  • „fracțiune respirabilă” pentru a indica clasa celor mai mici particule care este capabilă să ajungă în alveole și prin acestea să fie transmise în sânge; poate fi asimilat PM 2.5 . [18]

O altă clasificare a particulelor este dată de Agenția pentru Protecția Mediului (EPA), care distinge particulele drept „condensabile” (CON), „filtrabile” (FIL) și „primare” (PRI), unde particulele primare sunt date de suma particulelor condensabile și filtrabile. [24] Mai mult, PM 2,5 este adesea indicat de EPA cu acronimul „PM25”, fără punct zecimal, deci avem: [24] [25]

  • PM10-PRI = PM10-CON + PM10FIL
  • PM25-PRI = PM25-CON + PM25FIL

Compoziție chimică

În ceea ce privește compoziția chimică a materialului sub formă de particule, este posibil să se identifice trei clase principale:

  • ioni anorganici: sulfați (SO 4 2- ), nitrați (NO 3 - ), amoniu (NH 4 + );
  • fracțiunea carbonată (TC) formată din carbon organic și carbon elementar;
  • materialul crustal care poate apărea sau asociat cu praf atmosferic (Si, Ca, Al etc.) sau cu oligoelemente (Pb, Zn etc.);
  • o fracțiune neidentificată care deseori corespunde apei dar nu numai.

Aceste componente, care împreună alcătuiesc materialul sub formă de particule, au dimensiuni diferite și, prin urmare, contribuie diferit la PM 2,5 sau PM 10 .

În special, cele mai mici particule sunt în general alcătuite din vapori metalici și organici și fracțiune carbonată, [6] în timp ce particulele mai grosiere sunt în general formate din cristale prezente în mod natural în scoarța terestră și praf provenit din poluarea vehiculelor și din industrii. [6]

Originea particulelor

Măsurarea nivelului PM 2.5 într-un depozit de deșeuri din Bhiwandi , lângă Mumbai

Principalele surse de particule sunt:

  • Surse legate de activitatea umană: procese de ardere (inclusiv cele care apar în motoarele cu ardere internă, sistemele de încălzire, multe activități industriale, incineratoare și instalații termoelectrice), uzura anvelopelor, frânelor și asfaltului;
  • Surse naturale: eroziunea solului, incendii forestiere , erupții vulcanice, dispersia polenului , sare de mare.

Potrivit Agenției Europene de Mediu , arderea pentru încălzirea clădirilor pare a fi principala sursă de PM 10 și PM 2.5 , crescând în perioada 2003–2015 și egală cu de trei ori cantitatea de transport. [26]

Mai mult, o parte semnificativă a PM 10 prezentă în atmosferă derivă din transformarea în particule lichide sau solide a unor gaze (compuși de azot și sulf ) emise de activitățile umane.

Sursele de particule atmosferice pot fi, de asemenea, clasificate în „surse primare” și „surse secundare”:

  • Primul indică o emisie directă de particule în atmosferă și ia în considerare sursele naturale (constând din sare de mare, acțiunea vântului, polenul, erupțiile vulcanice etc.) și sursele antropice (trafic vehicul, încălzire, procese industriale, incineratoare, poluare) de la centrale electrice etc. [6] );
  • Sursele secundare se referă, pe de o parte, la condensarea moleculelor prezente în faza gazoasă, la nucleația ulterioară și în final la coagulare, pentru a forma aerosoli cu diametre cuprinse între 0,1 µm și 1 µm.
Orașul Yogyakarta , Indonezia, poluat de cenușă vulcanică în timpul erupției vulcanului Kelud din 2014

Elementele care contribuie la formarea acestor agregate suspendate în aer sunt numeroase și includ atât factori naturali cât și antropici (adică cauzați de om), cu pericole diferite în funcție de caz.
Factorii naturali includ, de exemplu:

Printre factorii antropici de la originea majorității poluanților atmosferici se numără:

Relația dintre factorii naturali și antropici este foarte diferită în funcție de loc. S-a estimat că, în general, izvoarele naturale contribuie cu 94% din total [27], lăsând restul la factorul uman. Cu toate acestea, aceste proporții se schimbă considerabil în zonele urbane unde contribuția predominantă este determinată, fără îndoială, de traficul rutier și de încălzirea casnică.

Un alt aspect se referă la compoziția acestor pulberi. În general, particulele produse prin procese de ardere , atât de origine naturală, cât și antropică, se caracterizează prin prezența preponderentă a carbonului și a produselor de ardere și, prin urmare, este definită ca „ particule carbonice ”. Este considerat, în principiu și cu excepțiile cuvenite, mai dăunător în cazul în care este produs prin arderea anumitor materiale organice, cum ar fi materialele plastice , deoarece poate încorpora cu ușurință substanțe toxice astfel generate ( compuși organici volatili , dioxine etc.) ..).

În ceea ce privește particulele „naturale”, depinde mult de natura lor, deoarece acestea variază de la particule agresive pentru infrastructuri precum aerosoli marini (fenomene de coroziune și deteriorări ale cimentului și structurilor metalice), până la particule dăunătoare, cum ar fi pământul, polenul, fumul din incendiile forestiere pentru a ajunge la particule extrem de dăunătoare, cum ar fi microfibrele de azbest.

O altă sursă este cenușa vulcanică dispersată în mediu prin erupții care sunt adesea cauza problemelor respiratorii în zone deosebit de expuse și, deși rareori, pot atinge astfel de cantități care, proiectate la altitudini mari, rămân în atmosferă luni sau ani. Și sunt capabili să modifice radical clima pentru perioade mai mult sau mai puțin lungi (vezi Santorini , Tambora , Krakatoa ).

Surse antropice

Fotomicrografie a particulelor produse de evacuarea unei mașini
Exemplu de creștere a particulelor antropice: creșterea particulelor asociată cu artificiile de Ziua Independenței din Statele Unite [28]

Problema este puternic dezbătută. În general, în instalațiile de ardere care nu sunt echipate cu tehnologii specifice, se pare că diametrul pulberilor este cu atât mai mic cu cât temperatura de funcționare este mai mare.

În orice instalație de ardere (de la cazane la incineratoare, până la motoare pentru mașini și camioane), o creștere a temperaturii (cu toate acestea sub o limită maximă) îmbunătățește eficiența arderii și, prin urmare, ar trebui să scadă cantitatea totală de materiale parțial arse (deci de particule).

SCENIHR ( Comitetul științific pentru riscurile de sănătate emergente și nou identificate ), un comitet științific al UE care se ocupă de riscurile de sănătate noi / viitoare, consideră că motoarele diesel și mașinile cu catalizatori reci sau deteriorați sunt cele mai responsabile pentru producția de nanoparticule. [29] SCHER ( Comitetul științific pentru riscuri pentru sănătate și mediu, Comitetul UE pentru riscuri pentru sănătate și mediu) afirmă că cele mai mari emisii de praf fin (acesta este termenul folosit, adică PM 2.5 ) este dat de descărcările de vehicule, din arderea cărbunelui sau a lemnului de foc , a proceselor industriale și a altor combustii de biomasă . [19]

Difuzie

Concentrația medie de particule în lume în perioada 2001-2006 (sursa: NASA ).

Poluarea cu particule din arderea combustibililor fosili prin transport și vehicule industriale tinde să fie mai mare în zonele metropolitane dens populate din țările în curs de dezvoltare, precum Delhi și Beijing.

Australia

Poluarea cu PM 10 în zonele miniere de cărbune din Australia, precum Latrobe Valley din Victoria și regiunea Hunter din New South Wales, a crescut semnificativ în perioada 2004-2014. Deși creșterea nu s-a adăugat semnificativ statisticilor privind neîndeplinirea obiectivelor naționale, rata creșterii a crescut anual în perioada 2010-2014. [30]

China

Nivelul de particule din orașul Beijing a atins un maxim istoric de 993 µg / m 3 pe 12 ianuarie 2013. [31]

Pentru a monitoriza calitatea aerului din sudul Chinei, consulatul SUA din Canton a instalat un monitor PM 2.5 pe insula Shamian , care afișează citirile pe site-ul său oficial și pe rețelele sociale. [32]

Europa

Concentrația medie anuală de particule PM 2,5 în Europa în 2010

Conform datelor APAT ( Agenția pentru protecția mediului ) (acum ARPA regională) referitoare la 2003, producția de PM 10 în Italia ar proveni: 49% din transport; 27% din industrie; 11% din sectorul rezidențial și terțiar; 9% din sectorul agricol și forestier; 4% din producția de energie. Potrivit unui studiu al CSST comandat de Automobile Club of Italy, 29% din totalul emisiilor de PM 10 în Italia ar proveni din mașinile diesel și, în special, 8% din mașinile în general și 1-2% din Euro3 și Euro4 mașini. [33]

Trebuie luat în considerare faptul că, începând din 2009, toți combustibilii auto comercializați în Europa sunt fără sulf (adică cu cantități de sulf în limita a 10 ppm ): deoarece sulful este un element important în formarea particulelor, acest lucru ar trebui să contribuie la reducerea emisiilor .la aceeași, precum și a oxizilor de sulf, a căror reducere este scopul principal. În plus, se împrăștie uleiuri lubrifiante pentru motor cu conținut scăzut de cenușă (specific ACEA C3) (specificații ACEA C3) (necesare vehiculelor echipate cuun filtru activ de particule ), care ajută la conținerea în continuare a formării particulelor.

Din documentul SEE „Calitatea aerului în Europa - raport 2019” [34] este clar că cel mai mare număr de orașe europene în care s-au înregistrat niveluri ridicate de particule se găsesc în Italia și Europa de Est.

Statele Unite

Efecte

Despre sănătate

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Nanotoxicologia .
Decese la nivel mondial asociate cu particule atmosferice (sursă: Wolrd în date (OWID))

Particulele au efecte diferite asupra sănătății umane și animale în funcție de origine (naturală, antropică etc.) și de dimensiunea prafului. În unele cazuri (gândiți-vă la aerosoli marini), efectul poate fi benefic, dar în majoritatea cazurilor, particulele au efecte negative, chiar fatale, asupra sănătății umane. În special, particulele mai mici de 10 μm sunt potențial mai periculoase, deoarece pot pătrunde în plămâni și chiar pot fi transportate în sânge. [35]

Organizația Mondială a Sănătății , pe baza datelor colectate în 2008, a estimat că particulele fine sunt responsabile de aproximativ 2 milioane de decese în întreaga lume pe an [36] . Particulele fine cauzează 22.000-52.000 de decese pe an în SUA (date din 2000) [37], iar în Europa contribuie la aproximativ 370.000 de decese premature (date din 2005 ) [38] sau aproximativ 400.000 (conform datelor mai recente [39] ).

Un studiu din 2013, realizat pe 300.000 de persoane și publicat în Lancet Oncology , arată că pentru fiecare creștere de 5 µg / m³ a PM 2,5 în aer, riscul relativ de cancer pulmonar crește cu 18%, în timp ce crește cu 22% cu fiecare creștere de 10 µg / m³ de PM 10. [40]

În octombrie 2013, Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului (IARC) a inclus poluarea mediului și praful fin în grupa 1, adică printre agenții cancerigeni umani. [41]

Conform orientărilor OMS din 2005 privind calitatea aerului , reducerea PM 10 de la 70 la 20 µg / m³ ar putea reduce mortalitatea în orașele poluate cu 15% pe an. [42]

Printre tulburările atribuite particulelor fine și ultrafine (PM 10 și în special PM 2,5 ) se numără boli acute și cronice care afectează sistemul respirator ( astm , bronșită , emfizem , alergie , tumori ) și sistemul cardio-circulator (agravarea simptomelor la subiecții predispuși) ). [43] [44]

De asemenea, a fost evidențiată o corelație între concentrația de particule și probabilitatea mai mare de a contracta COVID-19 , precum și alte infecții cu virus. [45] De fapt, particulele de particule ar acționa ca un vector pentru viruși, care, prin atașarea lor la particule, sunt transportate și pe distanțe mari, într-un mod similar cu ceea ce se întâmplă pentru substanțele chimice transportate de particulele. [45]

În special, unele studii apărute în reviste pre-tipărite și apoi publicate în reviste științifice internaționale de prestigiu au estimat, prin modele complexe Depp Learning, noi valori prag ale particulelor capabile să ajute efectul advers al virusului. [46] [47]

Despre mediu

Reducerea radiației solare asociate cu erupțiile vulcanice (măsurători de la Observatorul Mauna Loa , Hawaii)

Particulele atmosferice produc diverse efecte negative asupra mediului înconjurător:

  • deteriorarea vegetației, cauzată în principal de ozon;
  • scăderea vizibilității, [6] cauzată de faptul că particulele cu dimensiuni de ordinul lungimii de undă a radiației solare reflectă mult mai eficient radiația însăși până la punctul de a provoca estompare globală ;
  • schimbările climatice; [6]
  • creșterea fenomenului de ploi acide; [6]
  • deteriorarea bunurilor materiale care apar în termeni de coroziune, mai degrabă resimțită în cazul monumentelor.

Praful are efecte în propagarea și absorbția radiației solare, asupra vizibilității atmosferice și în procesele de condensare a vaporilor de apă (favorizând smogul și ceața ).

În ultimii ani, creșterea poluării a provocat formarea unui fenomen cunoscut sub numele de estompare globală , care constă într-o reducere treptată a intensității radiațiilor directe de pe suprafața pământului (datorită difuziei mai mari a luminii datorită unei cantități mai mari de aerosol atmosferic), rezultând o ușoară răcire a suprafeței terestre. Acest fenomen, care variază în funcție de zonele implicate, a fost observat încă din anii 1950 și a compensat până acum parțial (și, prin urmare, a atenuat) efectele încălzirii globale , în termeni dificil de cuantificat. Scăderea emisiilor de particule în atmosferă în zone precum Europa reduce acest fenomen.

Rata de depunere

Tendința ratei de depunere, deoarece diametrul aerodinamic al particulelor variază. Cei cu dimensiuni mai mari de câțiva micrometri se stabilesc după gravitație, în timp ce cei cu dimensiuni mai mici de câteva sute de nm se comportă ca molecule și sunt supuși mișcării browniene

Particulele sunt caracterizate printr-o rată de depunere pe sol care variază în funcție de mărime. Curba vitezei este caracterizată de doi factori: depunerea gravitațională, care privește cele mai masive particule, și depunerea prin difuzie , care privește cele mai mici particule.

În special, această ultimă modalitate nu trebuie considerată ca o difuzie moleculară, deoarece altfel mișcările ascendente ar compensa exact cele descendente. Principala diferență este că gravitația are încă un efect de tracțiune descendent ascuțit, care este mai mare la dispersarea particulelor decât la cele relativ staționare. Mai mult, stratul limită planetar constituie o barieră dincolo de care este dificil ca particulele să poată pătrunde și, prin urmare, difuzia netă este dezechilibrată în jos.

La un diametru cuprins între 0,3-0,4 μm există rata minimă de depunere, datorită faptului că în această regiune atât efectele difuziei, cât și scăderea gravitațională nu sunt încă importante.

Masuri de securitate

O formă de prevenire a poluării cu particule este reglementarea prin reguli naționale de către guverne, care stabilesc de obicei limite maxime de concentrație care trebuie respectate de persoanele fizice sau juridice (de exemplu, companiile producătoare, producătorii de mijloace de transport, gospodăriile de utilități etc.) care sunt implicați în producerea de particule.
În plus față de reglementările legislative, există diverse standarde și orientări care au ca scop furnizarea de indicații practice pentru prevenirea și protecția împotriva poluării cu particule. Astfel de standarde și orientări sunt, în general, considerate de guverne ca să stabilească limite legale admise. În special, Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) publică și dezvoltă, printre altele, diverse standarde referitoare la metodele de măsurare și caracterizare a particulelor și la tehnologiile utilizate pentru reducerea particulelor și pentru protecția drumurilor. . [48]

Adaptarea la astfel de reglementări sau standarde și, în general, prevenirea și protecția împotriva riscului de particule, se realizează utilizând diferite tehnologii și metodologii, în funcție de originea particulelor.

În industrie, îndepărtarea particulelor din efluenți are loc prin intermediul unor echipamente speciale de separare, care includ: cicloni, scruber-uri, filtre pentru saci, precipitatori electrostatici etc. Fiecare tip de echipament este capabil să descompună particulele într-un anumit interval de dimensiune a particulelor (PM), astfel încât o combinație de mai multe echipamente în serie este în general utilizată pentru a elimina atât particulele fine, cât și cele grosiere.

Comparația echipamentelor industriale utilizate în mod obișnuit pentru reducerea particulelor

În domeniul transportului, este dezbătută eficiența filtrelor de particule pentru motoarele diesel.

În plus față de metodele de prevenire, sunt utilizate metode de control al particulelor, cum ar fi măsurarea concentrației de particule în aer prin dispozitive staționare sau portabile.

Atunci când prevenirea nu este suficientă pentru a minimiza riscul de particule, adică măsurarea detectează o concentrație mare de particule, o metodă de protecție împotriva riscului este adoptarea unor măsuri de protecție adecvate, cum ar fi, de exemplu, măștile de filtrare a particulelor FFP3 și filtrul de tip HEPA în medii închise, de asemenea, utilizate în sălile de operații și în secțiile de boli infecțioase ale spitalelor, particulele intră în case slab izolate (curenți de aer); detectoarele de praf fin de tip casă cu tehnologie laser (cu dimensiuni și costuri limitate) cu detectare instantanee ajută la prevenirea în interior (de exemplu, știind când să înlocuiți filtrele HEPA sau dacă este potrivit să le utilizați acasă, la birou ...) și în aer liber ( de exemplu, înțelegeți dacă este util să folosiți o mască de particule FFP3 sau FFP2).

Legislație

Datorită efectelor extrem de toxice asupra particulelor asupra sănătății, majoritatea guvernelor au creat reglementări atât pentru emisiile admise de anumite tipuri de surse de poluare (autovehicule, emisii industriale etc.), cât și pentru concentrația de particule în mediu.

În 2006, Organizația Mondială a Sănătății (OMS), recunoscând corelația dintre expunerea la praf fin și apariția bolilor cardiovasculare și creșterea daunelor cauzate de creșterea fineții prafului, a indicat PM 2.5 ca măsură suplimentară. aer și a redus concentrațiile maxime „recomandate” la 20 și 10 micrograme / m³ pentru PM 10 și respectiv PM 2,5 . [49]

I limiti per la concentrazione di PM 10 e PM 2,5 nell'aria sono così stabiliti:

Stati PM 10 - media annuale PM 10 - media giornaliera (24 ore) PM 10 - Numero consentito di superamenti all'anno PM 2,5 - media annuale PM 2,5 - media giornaliera (24 ore) PM 2,5 - Numero consentito di superamenti all'anno
Australia 25 μg/m 3 50 μg/m 3 - 8 μg/m 3 25 μg/m 3 -
Cina 70 μg/m 3 150 μg/m 3 - 35 μg/m 3 75 μg/m 3 -
Unione Europea 40 μg/m 3 50 μg/m 3 35 25 μg/m 3 - -
Hong Kong 50 μg/m 3 100 μg/m 3 9 35 μg/m 3 75 μg/m 3 9
Giappone - 100 μg/m 3 - 15 μg/m 3 35 μg/m 3 -
Corea del Sud 50 μg/m 3 100 μg/m 3 - 15 μg/m 3 35 μg/m 3 -
Taiwan 65 μg/m 3 125 μg/m 3 - 15 μg/m 3 35 μg/m 3 -
Stati Uniti d'America - 150 μg/m 3 1 12 μg/m 3 35 μg/m 3 -

La sensibilità degli attuali strumenti di controllo sulle emissioni apprezza ordini di grandezza del micrometro. Per rilevare particelle ancora più fini è necessario utilizzare strumenti di laboratorio molto sofisticati e costosi, e su questa categoria di polveri non esistono limiti di legge (che operativamente non potrebbero essere fatti rispettare alla luce della tecnologia attuale).

In Europa

European Air Quality Index (indice della qualità dell'aria europea) Good (buona) Fair (discreta) Moderate (moderata) Poor (cattiva) Very poor (molto cattiva) Extremely poor (pessima)
Particles less than (particelle quando inferiori a) 2.5µm (PM 2,5 ) 0-10 μg/m 3 10-20 μg/m 3 20-25 μg/m 3 25-50 μg/m 3 50-75 μg/m 3 75-800 μg/m 3
Particles less than (particelle quando inferiori a) 10µm (PM 10 ) 0-20 μg/m 3 20-40 μg/m 3 40-50 μg/m 3 50-100 μg/m 3 100-150 μg/m 3 150-1200 μg/m 3

Al PM 10 fanno riferimento alcune normative (fra cui le direttive europee 2008/50/CE sulla qualità dell'aria ambiente e per un'aria più pulita in Europa e quelle sulle emissioni dei veicoli), tuttavia tale parametro si sta dimostrando relativamente grossolano, dato che sono i PM 2,5 ei PM 1 (anche se comunque correlati al PM 10 ) ad avere i maggiori effetti negativi sulla salute umana e animale. Per le emissioni di impianti industriali (fabbriche, centrali, inceneritori) il riferimento è ancora più grossolano (le Polveri Sospese Totali PTS), e si riferisce solamente al peso totale delle polveri e non alla loro dimensione.

Nell'aprile 2008 l'Unione europea ha adottato definitivamente una nuova direttiva (2008/50/EC) che detta limiti di qualità dell'aria con riferimento anche alle PM 2,5. [50] Tale direttiva è stata recepita dalla legislazione italiana con il D. Lgs. n. 155/2010 [51] , che abroga numerosi precedenti decreti tra cui il DM n. 60 del 2 aprile 2002 recante recepimento della direttiva 1999/30/CE del 22 aprile 1999 del Consiglio concernente i valori limite di qualità dell'aria ambiente per il biossido di zolfo, il biossido di azoto, gli ossidi di azoto, le particelle e il piombo e della direttiva 2000/69/CE relativa ai valori limite di qualità dell'aria ambiente per il benzene e il monossido di carbonio.

La riduzione del particolato è da decenni un obiettivo della politica europea e mondiale. Fra il 1990 e il 2010, l'emissione totale annua di PM 10 e PM 2,5 in Europa è diminuita di circa il 25%, da quasi 3 milioni di tonnellate annue a circa 2. Risulta però una grande variabilità fra paesi, per esempio il PM 2,5 è sceso del 90 % in Repubblica Ceca ma salito del 120% in Finlandia . [52] Nel 2013, la Commissione ha dichiarato l'intenzione di ridurre le emissioni (l'impatto) di PM 2,5 del 50% entro il 2030. [53]

I limiti annuali e giornalieri risultano violati in più zone dell'Europa. In particolare si hanno i maggiori scostamenti rispetto ai valori limite indicati dall'OMS e dall'Unione europea nei seguenti Stati: [6]

  • Polveri Sospese Totali (TPS): Italia e Portogallo;
  • PM10 e SPM: Repubblica Ceca, Portogallo e Regno Unito.

Secondo i dati raccolti nel 2012, i limiti giornalieri risultano superati in larga parte d'Europa. [54]

La Commissione europea sollecita i paesi a rispettare i valori limite di qualità dell'aria dell'UE per il particolato e ricorre contro tali Stati alla Corte di giustizia . [55] [56]

Il rilevamento inquinanti è disciplinato dal documento: APAT Agenzia per la Protezione dell'Ambiente e per i servizi Tecnici (oggi ARPA regionali), Linee guida per la predisposizione delle reti di monitoraggio della qualità dell'aria in Italia. [57]

In Italia l'inquinamento ambientale (tra cui il particolato) viene investigato dal NOE (Nucleo Operativo Ecologico) un organo dei Carabinieri specializzato nel scroprire e reprimere le violazioni ambientali.

Negli Stati Uniti

Negli Stati Uniti il controllo di particolato è regolamentato dal Clean Air Act , che incarica l'EPA ( Environmental Protection Agency ) a determinare i limiti massimi di concentrazione di particolato (e di altri inquinanti, quali: ozono , NOx , monossido di carbonio , SO 2 e piombo ) che non devono essere superati. [58]

Contee degli Stati Uniti che nel giugno 2018 risultavano in violazione dei limiti sul PM 2.5 (a sinistra) e sul PM 10 (a destra)

Misurazione

Misurazione della concentrazione di particolato

Le tecnologie generalmente utilizzate per la misurazione della concentrazione di particolato includono: [59]

La quantità totale di polveri sospese è in genere misurata in maniera quantitativa (peso/volume). In assenza di inquinanti atmosferici particolari, il pulviscolo contenuto nell'aria raggiunge concentrazioni diverse (mg/m³) nei diversi ambienti, generalmente è minimo in zone di alta montagna, e aumenta spostandosi dalla campagna alla città, alle aree industriali.

Le tecniche gravimetriche (basate quindi sul peso delle polveri) non riescono a misurare con la precisione e sensibilità sufficiente i quantitativi di particolato ancora più fine. Sono state però messe a punto tecniche ottiche basate sull'uso del laser e in grado di "contare" il numero di particelle presenti per unità di superficie di caduta. [60]

L'EPA ha inoltre messo a disposizione una guida su come costruire, per fini didattici, un semplice rilevatore per misurare la concentrazione di particolato. [61]

Misurazione della distribuzione delle dimensioni

Le tecnologie generalmente utilizzate per la misurazione della distribuzione delle dimensioni delle particelle di particolato includono: [59]

L'insieme delle polveri totali sospese (PTS) può essere scomposto a seconda della distribuzione delle dimensioni delle particelle. Le particelle sospese possono essere campionate mediante filtri di determinate dimensioni, analizzate quantitativamente e identificate in base al loro massimo diametro aerodinamico equivalente (d ae ). Tenuto conto che il particolato è in realtà costituito da particelle di diversa densità e forma, il d ae permette di uniformare e caratterizzare univocamente il comportamento aerodinamico delle particelle rapportando il diametro di queste col diametro di una particella sferica avente densità unitaria (1 g/cm³) e medesimo comportamento aerodinamico (in particolare velocità di sedimentazione e capacità di diffondere entro filtri di determinate dimensioni) nelle stesse condizioni di temperatura , pressione e umidità relativa .

Il PTS, così come ogni suo sottoinsieme, è caratterizzato da una distribuzione statistica dei diametri medi, ovvero è composto da diversi insiemi di particelle di diametro aerodinamico variabile da un minimo rilevabile fino al massimo diametro considerato: ad esempio il PM 10 è una frazione del PTS, il PM 2,5 contribuisce al totale del PM 10 e così via fino ai diametri inferiori (nanopolveri).

La distribuzione dei diametri aerodinamici medi è variabile, ma alcuni autori ritengono di poter valutare il rapporto fra PM 2,5 e PM 10 compreso fra il 50% e il 60% [62] . Questo significa che – ad esempio – di 10 µg di PM 10 contenuti in un metro cubo di aria mediamente 6 µg sono di PM 2,5 .

Note

  1. ^ William Putman e Arlindo Silva, Simulating the Transport of Aerosols with GEOS-5 , su gmao.gsfc.nasa.gov , Global Modeling and Assimilation Office, Goddard Space Flight Center , NASA , febbraio 2013.
  2. ^ Aerosol transport and assimilation , su gmao.gsfc.nasa.gov , Global Modeling and Assimilation Office, Goddard Space Flight Center , NASA .
  3. ^ Vocabolario Treccani, particolato
  4. ^ a b c ( EN ) United States Environmental Protection Agency - Particulate Matter (PM) Basics
  5. ^ John Seinfeld e Spyros Pandis, Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change , 2nd, Hoboken, New Jersey, John Wiley & Sons , 1998, p. 97 , ISBN 978-0-471-17816-3 .
  6. ^ a b c d e f g h i j k ( EN ) Europeam Environment Agency - Supspended Particulates (TSP/SPM)
  7. ^ S. Plainiotis, KA Pericleous, BEA Fisher e L. Shier, Application of Lagrangian particle dispersion models to air quality assessment in the Trans-Manche region of Nord-Pas-de-Calais (France) and Kent (Great Britain) ( PDF ), in International Journal of Environment and Pollution , vol. 40, n. 1/2/3, gennaio 2010, pp. 160-174, DOI : 10.1504/IJEP.2010.030891 .
  8. ^ EHP – Outdoor Particulate Matter Exposure and Lung Cancer: A Systematic Review and Meta-Analysis , su ehp.niehs.nih.gov . URL consultato il 29 dicembre 2016 (archiviato dall' url originale il 29 maggio 2016) .
  9. ^ Ciencewicki J, Jaspers I, Air pollution and respiratory viral infection , in Inhal Toxicol , vol. 19, n. 14, novembre 2007, pp. 1135-46, DOI : 10.1080/08958370701665434 , PMID 17987465 . URL consultato il 17 giugno 2020 .
  10. ^ Cui Y, Zhang ZF, Froines J, Zhao J, Wang H, Yu SZ, Detels R, Air pollution and case fatality of SARS in the People's Republic of China: an ecologic study , in Environ Health , vol. 2, n. 1, novembre 2003, p. 15, DOI : 10.1186/1476-069X-2-15 , PMC 293432 , PMID 14629774 . URL consultato il 17 giugno 2020 .
  11. ^ ( EN ) Andrew Wasley, Alexandra Heal, Fiona Harvey e Mie Lainio, Revealed: UK government failing to tackle rise of serious air pollutant , in The Guardian , 13 giugno 2019, ISSN 0261-3077 ( WC · ACNP ) . URL consultato il 14 giugno 2019 .
    «PM2.5 is probably responsible for somewhere between half and three-quarters of the total harm we derive as humans from air pollution» .
  12. ^ ( EN ) OAR US EPA, Health and Environmental Effects of Particulate Matter (PM) , su US EPA , 26 aprile 2016. URL consultato il 5 ottobre 2019 .
  13. ^ The Weight of Numbers: Air Pollution and PM2.5 , in Undark . URL consultato il 6 settembre 2018 .
  14. ^ ( EN ) Cambridge Dictionary, particulate
  15. ^ Enciclopedia Treccani, particolato
  16. ^ a b ( EN ) WHO Air quality guidelinesfor particulate matter,ozone, nitrogendioxide and sulfur dioxide - Global update 2005 - Summary of risk assessment
  17. ^ ( EN ) United States Environmental Protection Agency - PM10-2.5 (Coarse) Chemical Speciation Pilot
  18. ^ a b c Istituto Superiore di Sanità - ISSalute, "PM10 - Particolato atmosferico o polveri sottili".
  19. ^ a b ( EN ) europa.eu "New evidence of air pollution effects on human health and the environment", SCHER 2005 (PDF)
  20. ^ Studio dell'Università della California Archiviato il 9 luglio 2006 in Internet Archive . "Emerging issues in nanoparticle aerosol science and technology" (2003)
  21. ^ Copia archiviata , su enhs.umn.edu . URL consultato il 7 luglio 2008 (archiviato dall' url originale il 25 luglio 2008) .
  22. ^ Hinds WC. 1999. Aerosol Technology. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons
  23. ^ "Exposure Assessment for Atmospheric Ultrafine Particles (UFPs) and Implications in Epidemiologic Research", Constantinos Sioutas, Ralph J. Delfino and Manisha Singh, 2005
  24. ^ a b ( EN ) EPA Pollutant Codes
  25. ^ ( EN ) United States Environmental Protection Agency - How do the different parts of particulate matter (PM) fit together?
  26. ^ Copia archiviata , su qualenergia.it . URL consultato il 7 gennaio 2016 ( archiviato il 10 gennaio 2016) .
  27. ^ Particolato atmosferico , su nonsoloaria.com .
  28. ^ Seidel, DJ and AN Birnbaum, 2015: Effects of Independence Day fireworks on atmospheric concentrations of fine particulate matter in the United States, Atmospheric Environment, 115, 192-198, doi: 10.1016/j.atmosenv.2015.05.065
  29. ^ ( EN ) europa.eu "The appropriateness of existing methodologies to assess the potential risks associated with engineered and adventitious products of nanotechnologies", SCENIHR 2006 (PDF)
  30. ^ Oliver Milman, Call for action on pollution as emissions linked to respiratory illnesses double , in The Guardian , 1º aprile 2015. URL consultato il 3 aprile 2015 .
    «emissions of a key pollutant linked to respiratory illness have doubled over the past five years» .
  31. ^ Mongolia: Air Pollution in Ulaanbaatar – Initial Assessment of Current Situations and Effects of Abatement Measures ( PDF ), su documents.worldbank.org , The World Bank, 2010 (archiviato dall' url originale il 19 settembre 2016) .
  32. ^ Consulate General of the United States of America Guangzhou, China, US Consulate Air Quality Monitor and StateAir , su guangzhou.usembassy-china.org.cn , US Department of State, nd. URL consultato il 24 dicembre 2014 (archiviato dall' url originale il 1º luglio 2011) .
  33. ^ I dati su entrambi gli studi sono tratti da la Repubblica Salute , anno 13 n. 524 del 22 febbraio 2007.
  34. ^ ( EN ) [1]
  35. ^ ( EN ) United States Environmental Protection Agency - Health and Environmental Effects of Particulate Matter (PM)
  36. ^ Smog: pm10, per Oms inquinamento aria uccide 2 mln all'anno , in Ansa , 26 settembre 2011. URL consultato il 3 febbraio 2015 ( archiviato il 3 febbraio 2015) .
  37. ^ Ali H. Mokdad, et al., Actual Causes of Death in the United States, 2000 , in J. Amer. Med. Assoc. , vol. 291, n. 10, 2004, pp. 1238-45, DOI : 10.1001/jama.291.10.1238 , PMID 15010446 .
  38. ^ European Environment Agency (EEA), Spatial assessment of PM10 and ozone concentrations in Europe , 2005, DOI : 10.2800/165 .
  39. ^ Copia archiviata , su europarl.europa.eu . URL consultato il 3 maggio 2019 ( archiviato il 27 dicembre 2015) .
  40. ^ L'inquinamento atmosferico può aumentare il rischio di ammalarsi di cancro? , su airc.it , AIRC. URL consultato il 3 febbraio 2015 ( archiviato il 3 febbraio 2015) .
  41. ^ IARC: l'inquinamento dell'aria è cancerogeno , su scienzainrete.it . URL consultato il 3 febbraio 2015 ( archiviato il 3 febbraio 2015) .
  42. ^ ( EN ) Ambient (outdoor) air quality and health , su who.int , WHO. URL consultato il 3 febbraio 2015 ( archiviato il 3 febbraio 2015) .
  43. ^ ( EN ) Donaldson K, MacNee W. Potential mechanisms of adverse pulmonary and cardiovascular effects of particulate air pollution (PM10). Int J Hyg Environ Health. 2001 Jul;203(5-6):411-5. Sunto
  44. ^ ( EN ) Francesca Dominici, PhD; Roger D. Peng, PhD; Michelle L. Bell, PhD; Luu Pham, MS; Aidan McDermott, PhD; Scott L. Zeger, PhD; Jonathan M. Samet, Fine Particulate Air Pollution and Hospital Admission for Cardiovascular and Respiratory Diseases, MD – JAMA. 2006;295:1127-1134. Sunto
  45. ^ a b Il Sole 24Ore - Perché l'inquinamento da Pm10 può agevolare la diffusione del virus
  46. ^ ( EN ) Cosimo Magazzino, Marco Mele e Nicolas Schneider, The relationship between air pollution and COVID-19-related deaths: An application to three French cities , in Applied Energy , vol. 279, 1º dicembre 2020, p. 115835, DOI : 10.1016/j.apenergy.2020.115835 . URL consultato il 20 febbraio 2021 .
  47. ^ ( EN ) Marco Mele e Cosimo Magazzino, Pollution, economic growth, and COVID-19 deaths in India: a machine learning evidence , in Environmental Science and Pollution Research , vol. 28, n. 3, 1º gennaio 2021, pp. 2669-2677, DOI : 10.1007/s11356-020-10689-0 . URL consultato il 20 febbraio 2021 .
  48. ^ ( EN ) ISO - risultati della ricerca "particulate"
  49. ^ ( EN ) OMS: 2006 Air quality guidelines executive summary, PDF Archiviato il 17 ottobre 2006 in Internet Archive .
  50. ^ Notizia sul sito della Commissione Europea (14 aprile 2008)
  51. ^ Decreto Legislativo 13 agosto 2010, n.155
  52. ^ Copia archiviata , su eea.europa.eu . URL consultato il 26 dicembre 2015 ( archiviato il 27 dicembre 2015) .
  53. ^ Copia archiviata , su europarl.europa.eu . URL consultato il 3 maggio 2019 ( archiviato il 21 luglio 2019) .
  54. ^ Copia archiviata , su eea.europa.eu . URL consultato il 26 dicembre 2015 (archiviato dall' url originale il 27 dicembre 2015) .
  55. ^ UE Reference: IP/10/1586 Event Date: 24/11/2010 Environment - Air Quality: Cyprus, Italy, Portugal and Spain taken to Court over failure to comply with EU rules , su europa.eu . URL consultato il 21 novembre 2012 ( archiviato il 6 marzo 2013) .
  56. ^ PARLAMENTO EUROPEO Commissione per le petizioni 13.1.2011 COMUNICAZIONE AI MEMBRI Oggetto: Petizione 801/2005 , su europarl.europa.eu . URL consultato il 6 maggio 2020 ( archiviato il 24 settembre 2015) .
  57. ^ APAT Agenzia per la Protezione dell'Ambiente e per i servizi Tecnici, Linee guida per la predisposizione delle reti di monitoraggio della qualità dell'aria in Italia , su isprambiente.gov.it . URL consultato il 21 novembre 2012 ( archiviato il 7 luglio 2014) .
  58. ^ ( EN ) United States Environmental Protection Agency - Particulate Matter (PM) Air Quality Standards
  59. ^ a b ( EN ) Simone Simões Amaral, João Andrade De Carvalho, Jr., Maria Angélica Martins Costa, Cleverson Pinheiro, An Overview of Particulate Matter Measurement Instruments ( PDF ), in Atmosphere , vol. 6, n. 9, MDPI, 2015, pp. 1327-1345, ISSN 2073-4433 ( WC · ACNP ) . URL consultato il 3 agosto 2020 .
  60. ^ Diego Barsotti, Misurate le nanopolveri dell'inceneritore di Bolzano. Presentati in un convegno i dati comparati sulle emissioni delle nanopolveri rilevate con tecnologia tedesca
  61. ^ ( EN ) Build Your Own Particle Sensor
  62. ^ Roy M. Harrison, Andrew R. Deacon e Marcus R. Jones, Sources and processes affecting concentrations of PM10 and PM2.5 particulate matter in Birmingham (UK) , in Atmospheric Environment , vol. 31, n. 24, 1º dicembre 1997, pp. 4103-4117, DOI : 10.1016/S1352-2310(97)00296-3 . URL consultato il 19 gennaio 2020 .

Bibliografia

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 37799 · GND ( DE ) 4153891-2