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

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 contiguità con il Sahara, la principale sorgente di polveri desertiche del pianeta, rende l’area 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’evidente impossibilità di una sua riduzione tramite strategie di intervento locali. La normativa europea prevede infatti la possibilità di deroga dai valori limite qualora si dimostri che il superamento è causato da eventi naturali, fra cui il “trasporto di materiale particolato da zone aride” (DM60, 2002). La rivelazione con elevata sensibilità 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’identificazione e quantificazione dell’impatto delle intrusioni di polvere sahariana [2]. L’incremento simultaneo nella concentrazione di questi elementi costituisce già 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’impatto di questi episodi. L’utilizzo sia di modelli diffusionali che di tecniche di remote sensing è indubbiamente di grande utilità 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’aria contenenti polveri desertiche non è 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’occorrenza di episodi di trasporto di polveri Sahariane in Toscana su lungo periodo, (2) caratterizzarne la composizione elementale e, soprattutto, (3) valutarne l’impatto 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’ambito di alcune campagne di studio. Questi dati di composizione elementale sono stati integrati dal calcolo delle retro-traiettorie delle masse d’aria, 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; Pérez, 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] Borbély-Kiss, I; Kiss, A. Z; Koltay, E.; Szabó, Gy; Bozó, L. Saharan dust episodes in Hungarian aerosol: elemental signatures and transport trajectories. J. Aerosol Science, 2004, vol. 35, 1205- 1224