POLLUTION MONITORING OF SHIP EMISSIONS: AN … · POSEIDON è stato sviluppato per la...

POLLUTION MONITORING OF SHIP EMISSIONS:

AN INTEGRATED APPROACH FOR HARBOURS

OF THE ADRIATIC BASIN

(POSEIDON)

Implementazione: 01/06/2014 - 31/05/2015

http://www.medmaritimeprojects.eu/section/poseidon

http://www.medmaritimeprojects.eu/section/poseidon

Mediterraneo: navi, porti e città – Genova 10 Febbraio 2015

INQUINANTI ATMOSFERICI DA NAVI

I principali inquinanti emessi sono

(Healy et al., Atmospheric

Environment 43, 2009, pp. 6408-

6414):

Ossidi di azoto globalmente

circa 5-7 Tg/anno.

Ossidi di zolfo globalmente

circa 4.7-6.5 Tg/anno.

Particolato atmosferico

globalmente circa 1.2-1.6

Tg/anno.

Le emissioni di particolato da trasporto marittimo necessitano di attenzione specifica

perché è stato evidenziato che hanno importanti effetti sulla salute (Corbett et al.,

Environmental Science and Technology 41, 2007, pp. 8512-8518).

E’ quindi possibile un effetto sia sulla salute sia sul clima considerando che molte

emissioni avvengono in prossimità delle aree costiere (entro circa 400 km) e

nelle aree portuali che sono spesso localizzate vicino ad aree industriali e centri

abitati.

SIMULAZIONI DEL CONTRIBUTO DEL TRAFFICO NAVALE INTERNAZIONALE AL PM10

Simulazioni numeriche

tratte da “The impact of

international shipping on

European air quality and

climate forcing”, EEA

Technical report N. 4/2013.

Nel Mediterraneo sono

evidenti tre rotte principali:

da Ovest ad Est;

Lungo le coste di

Spagna, Francia e Italia

nord-occidentale;

da Nord-Ovest a

Sud_Est lungo I mari

Adriatico e Ionio.


CONTRIBUTI AL PARTICOLATO ATMOSFERICOCONTESTO EUROPEO

La letteratura scientifica e la

recente review (Viana et al.,

Atmospheric Environment 90,

2014) mostrano:

Impatto confrontabile con quello

del traffico veicolare (città medie

dimensioni).

Mancanza di dati nell’area

Adriatico/Ionica.

E’ difficile confrontare risultati

ottenuti con approcci diversi.

Il contributo è prevalentemente sulle

particelle di piccole dimensioni, ma

non sono ancora disponibili dati

sufficienti per caratterizzare

l’impatto sulla concentrazione di

particelle ultrafini/nanoparticelle.


PARTNERSHIP DI POSEIDON

POSEIDON include un Advisory Committee a cui partecipano sei autorità

portuali/ambientali delle aree in studio che interagiranno con il Consorzio

durante l’implementazione del progetto.


OBIETTIVI E METODOLOGIA

OBIETTIVI SPECIFICI DI POSEIDON

Quantificare l’impatto del traffico navale e delle attività portuali all’inquinamento

atmosferico in quattro città portuali dell’area Adriatico/Ionica utilizzando

metodologie scientifiche omogenee e confrontabili allo stato dell’arte.

Interconfrontare le diverse aree in studio, identificare eventuali gaps nella

legislazione e supportare le proposte di strategie comuni integrate e di future

azioni per la gestione ambientale dei porti e lo sviluppo sostenibile delle aree

costiere della zona Adriatico/Ionica.

METODOLOGIA UTILIZZATA

Si utilizza una metodologia avanzata allo stato dell’arte che integra

informazioni provenienti dagli inventari delle emissioni, dalla modellistica

numerica a diverse scale e dai dati sperimentali per investigare l’impatto del

traffico navale e delle attività portuali all’inquinamento atmosferico.

POSEIDON è stato sviluppato per la capitalizzazione e l’integrazione di

esperienze e risultati ottenuti in precedenti progetti (CESAPO-Interreg

Greece-Italy 2007-2013 e progetti locali a Venezia e Rijeka) con nuove analisi

ed approfondimenti.


Comprendere il livello dell’inquinamento atmosferico in quattro

importanti città portuali dell’area Adriatico/Ionica dando maggiore enfasi

all’inquinamento da particolato.

Individuare il contributo relativo delle diverse sorgenti all’inquinamento

atmosferico nelle aree studiate evidenziando il ruolo del trasporto

marittimo e delle attività portuali per comprendere similitudini e differenze

nelle quattro aree in studio.

Condividere competenze, esperienze e metodologie tra i partners del

progetto ed i membri dell’Advisory Committee per identificare eventuali gaps

nelle normative e per supportare proposte di strategie comuni ed azioni

future in progetti transnazionali volti allo sviluppo sostenibile ed alla gestione

ambientale delle aree costiere del Mediterraneo.

Consolidare una rete di comunicazione tra le autorità locali e ambientali,

gli istituti di ricerca ed il pubblico promuovendo eventuali collegamenti con

altri progetti/azioni simili svolti in diverse aree del Mediterraneo.

ATTIVITA’ DI POSEIDON


EMISSIONI NAVALI

Fonti

Università di Patrasso (Patras)

ARPA Puglia e ISAC-CNR (Brindisi)

ARPA Veneto (APICE per Venezia)

School of Medicine di Rijeka (Rijeka)

Confronto del peso relativo del

traffico marittimo (azzurro)

rispetto al traffico veicolare

(rosso) nelle quattro aree in

studio a livello comunale.0

5

10

15

20

25

30

35

Patras Brindisi Rijeka Venice

Re

lati

ve e

mis

sio

ns

(%)

Municipality level - PM2.5

Ships Road traffic

Veico

li

Passeggeri

Vap

oretti

Co

mm

erciale


EMISSIONI A LARGA SCALA

PM2.5 - January 2009 emissions PM2.5 – July 2009 emissions

TNO emissioni (1/8o x 1/16o) (anno 2009) (EU FP7 progetto MACC).

Allocazione spaziale, analisi temporale e speciazione chimica utilizzando il

modello MOSESS per le emissioni antropiche (Markakis et al. 2013, Environ.

Model. Assess.).

L’Università di Patrasso sta analizzando le emissioni a larga scala nella zona sud-

orientale del Mediterraneo da utilizzarsi come input per I modelli numerici a

dispersione.


SIMULAZIONI NUMERICHE

Adriatic

Sea

Ionian

Sea

Verrà utilizzato il metodo zero-out per determinare il contributo del trasporto

marittimo sulle concentrazioni di inquinanti atmosferici nell’estate e nell’inverno del

2012 con il modello CAMx su tutta l’area Adriatico/Ionica (le simulazioni sono in

corso).

Simulazioni modellistiche a scala locale sono in corso nell’area di Rijeka

(modello ISC3) e nell’area di Brindisi (modello BOLCHEM).


SOURCE APPORTIONMENT

E’ stato utilizzato il modello a recettore Positive Matrix Factorization (EPA,

PMF 3.0) che permette di caratterizzare le principali sorgenti di particolato in

un sito di misura a partire dalla composizione chimica evidenziando i

“traccianti” di specifiche sorgenti.

L’analisi è stata svolta a Brindisi, Venezia e Rijeka ed in tutte e tre le aree è

stata trovata una sorgente caratterizzata da V e Ni tipicamente associabile

al contributo di combustione di oli pesanti “Oil Combustion” inclusi quelli

utilizzati in ambito marittimo.

In tutte e tre le aree di studio questa sorgente non è associabile al solo

traffico marittimo ma include contributi industriali.

La stima del contributo primario delle emissioni navali è stata fatta a

partire dalle concentrazioni di V secondo la metodologia descritta in

Agrawal (2009, Environmental Science & Technology 43) considerando un

valore tipico del contenuto di V nel carburante pari a 65 ± 25 ppm.


CONTRIBUTO DEL TRAFFICO NAVALE

CONTRIBUTO Sito di misura PM10 PM2.5

Brindisi ASI – urbano 2.1% (± 0.8%) 2.8% (± 1.1%)

VeneziaPunta Sabbioni 1.8% (± 0.7%) 2.4% (± 0.9%)

Malamocco 2.3% (± 0.9%) 3.1% (±1.2%)

Rijeka Urbano 1.1% (±0.4%) 1.4% (± 0.6%)

In nero i risultati sperimentali ed in blu le stime ottenute considerando che

il contributo assoluto delle emissioni navali al PM2.5 ed al PM10 è analogo

ed un rapporto tipico PM2.5/PM10=0.75.


SOURCE APPORTIONMENT - BRINDISI


A Brindisi la disponibilità di specie chimiche analizzate ha permesso di identificare 9

diverse sorgenti che spiegano il 97.8% del PM2.5 e di valutare il contributo della

combustione di oli pesanti al solfato di origine secondaria.

Contributo primario delle emissioni navali 2.8 % ± 1.1% del PM2.5.

Contributo combustione oli pesanti al solfato secondario circa 11% del PM2.5.

0

5

10

15

20

25

30

Mar

ino

Cro

stale -

carb

onato

Cro

stale

Bio

mas

se

Indu

stria

le

Ind.

- Oil co

mb.

Traffico

Nav

i

Sol

fato

Non

spi

egato

Co

ntr

ibu

to a

l P

M2

.5 (

%)

ALTA RISOLUZIONE TEMPORALE

0

40

80

120

160

200

240

0

20

40

60

80

100

120

16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00

SO

2(m

g /

m3)

O3

(mg

/ m

3)

27/06/2014

O3 SO2

Departure

DepartureArrival

Hotelling

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00

NO

x, N

O,

NO

2(m

g/m

3)

27/06/2014

NOx NO NO2

Departure

Arrival

Hotelling Departure

0

20

40

60

80

100

120

0

40000

80000

120000

160000

200000

240000

16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00

PM

2.5

(mg

/ m

3)

PN

C (

# /

cm

3)

27/06/2014

PNC PM2.5

ArrivalDeparture

DepartureHotelling

PM2.5 e concentrazione numerica di

particelle (PNC) risoluzione 1 minuto, gas

risoluzione 5 minuti.

Il contributo del traffico navale è composto

da brevi picchi di concentrazione

all’arrivo ed alla partenza delle navi molto

definiti su SO2.

I picchi sono chiaramente visibili anche

sugli ossidi di azoto e sulle concentrazioni

di particelle sia in numero sia in massa.

In alcuni periodi si osserva un

contributo dello stazionamento che

risulta minimo su SO2.

Il traffico navale causa una diminuzione

dell’ozono.

Un comportamento analogo è stato

osservato a Brindisi, Venezia e Patrasso.


VALUTAZIONE DEL CONTRIBUTO DEL TRAFFICO NAVALE

Le misure ad alta risoluzione temporale hanno permesso di evidenziare i picchi

nelle concentrazioni di inquinanti atmosferici. E’ stata sviluppata una

metodologia per analizzare tali dati e valutare statisticamente il contributo

primario del traffico navale tenendo conto sia della direzione del vento sia

dell’effettivo passaggio di navi (Contini et al. 2011, J. Environmental Management,

92, 2119-2129).

CONTRIBUTO PM10 PM2.5

Numero di

particelle

Brindisi5.5%

(± 0.4%)

7.4%

(± 0.5%)

26%

(± 1%)

Venezia2.6%

(± 0.8%)

3.5%

(± 1%)

6%

(± 1%)

Patrasso3.3%

(±1.3%)

3.8%

(± 1.4%)

11.2%

(± 3.8%)

In nero i risultati sperimentali ed in blu le stime ottenute considerando che il

contributo assoluto delle emissioni navali al PM2.5 ed al PM10 è analogo ed un

rapporto tipico PM2.5/PM10=0.75.

I risultati a Patrasso sono riferiti ad un periodo limitato e saranno estesi nel corso

del progetto previa disponibilità dei dati di traffico navale.


TREND A VENEZIA


La disponibilità di dati ad alta risoluzione temporale a Venezia nelle estati 2007, 2009

e 2012 ha permesso di analizzare il trend dell’impatto primario alle concentrazioni di

PM2.5 (Contini et al., 2015, Atmospheric Environment 102).

Secondo lo studio, l’effetto positivo è associabile all’utilizzo di combustibile a

basso tenore di zolfo (normative Europee ed accordi volontari Venice-Blue-Flag)

che risulta quindi avere un effetto di riduzione anche sulle emissioni primarie.

Riduzione del

contributo al PM2.5

Incremento del

traffico navale

passeggeri (in

tonnellaggio).

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2007 2009 2012

Ave

rage

sh

ip t

raff

ic (

kto

ns/

day

)

Ship

pri

mar

y co

ntr

ibu

tio

n (

%)

PM2.5PNCship traffic

CONCENTRAZIONI DI IPA


0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Brindisi Venice Rijeka

ng/

m3

PAHs summer 2012

Gas Aerosol

0

0.5

1

1.5

Venice Rijeka

ng/

m3

PAHs aerosol - trends

2009 2012

Misure IPA disponibili a Venezia,

Brindisi e Rijeka (quest’ultima solo

aerosol). Concentrazioni maggiori

nella fase gas.

In tutte e tre le aree i rapporti

diagnostici ed i profili dei

congeneri mostrano una influenza

di sorgenti pirogeniche

compatibili con emissioni navali.

Il confronto estate 2009 ed

estate 2012 mostra una

riduzione delle concentrazioni

sia a Venezia sia a Rijeka.

IPA - CAMPIONAMENTO WIND-SELECT


ΣPAHs dal campionamento 360°

(Q360 per h360 ore)

Valutazione dell’effetto

complessivo dell’area portuale

sulle concentrazioni di IPA.

ΣPAHs dal campionamento direzione porto/industriale(QP per hp ore)

100(%)

360

360

P

P

P

P

P

P

hh

QQ

h

Q

h

Q

EFFETTO DEL PORTO SUGLI IPA


Il confronto del contributo del

porto a Venezia tra l’estate 2009

e l’estate 2012 non mostra

significative variazioni anche in

corrispondenza dell’aumento del

traffico navale passeggeri in

tonnellaggio.

0

20

40

60

80

100

Gas Aerosol

%

Summer 2012 - harbour effect on PAHs

Brindisi Venice

Harbour effect on PHAs

Venice

Brindisi e Venezia effetto del

porto confrontabile su IPA

aerosol e maggiore su IPA gas

a Venezia.

CONCLUSIONI


Il contributo primario del traffico navale alle concentrazioni di particolato

atmosferico è di alcuni punti percentuali (tra 1.4% e 7.4%) in tutte e quattro le

città portuali investigate con una buona confrontabilità dei diversi metodi di

calcolo utilizzati.

Il contributo è maggiore (in termini relativi) per le particelle di piccole dimensioni.

Il contributo associato alle concentrazioni numeriche di particelle (ultrafini e

nanoparticelle) è 2-3 volte maggiore rispetto a quello sulle concentrazioni in

massa (PM1, PM2.5 e PM10). Le concentrazioni di particelle ultrafini

potrebbero essere un parametro migliore per analizzare questa sorgente

rispetto, ad esempio, al PM10.

E’ stata osservata una riduzione del contributo primario al PM2.5 del traffico

navale passeggeri a Venezia dal 2007 al 2012 e, nello stesso periodo, il traffico

navale è aumentato (come tonnellaggio). Questo effetto è risultato associabile

all’utilizzo di combustibile a basso tenore di zolfo introdotto sia dalla

normativa Europea sia dagli accordi locali a Venezia (Venice Blue Flag).

L’effetto delle emissioni portuali alle concentrazioni di IPA totali

(gas+aerosol) variano dal 56% al 82%. Non sono stati osservati trend relativi

all’influenza delle emissioni portuali di Venezia sugli IPA tra il 2009 ed il 2012.

GRAZIE DELL’ATTENZIONE !!!

Institute of Atmospheric Sciences and Climate, ISAC-CNR (Lead partner)

Daniele Contini – [email protected]

University Ca’ Foscari, Department of Environmental Sciences, Informatics and

Statistics (Partner 2). Andrea Gambaro – [email protected]

University of Patras, Department of Physics (Partner 3)

Athanassios Argiriou - [email protected]

University of Rijeka, School of Medicine, Environmental Health Department

(Partner 4). Ana Alebić-Juretić - [email protected]

POLLUTION MONITORING OF SHIP EMISSIONS: AN … · POSEIDON è stato sviluppato per la...

Documents

Transcript of POLLUTION MONITORING OF SHIP EMISSIONS: AN … · POSEIDON è stato sviluppato per la...