Qualità dell'aria, ancora criticità per l'ozono nell'estate 2021

Il 30 settembre si è conclusa la stagione estiva per il monitoraggio dell’Ozono ai sensi del D.Lgs 155/2010; tale norma prevede che le concentrazioni di questo inquinante siano elaborate in indicatori relativi alla protezione della salute umana e della vegetazione e confrontate con i limiti normativi.

In regione persistono ancora condizioni critiche per quanto riguarda questo inquinante, la cui presenza risulta significativa in gran parte delle aree suburbane e rurali della nostra regione in condizioni estive. Nonostante permanga una situazione di superamento diffuso dei valori obiettivo per la protezione della salute umana (120 μg/m³), il numero di superamenti rilevato è in diverse aree della regione inferiore a quello degli ultimi 6 anni, in particolare nella parte orientale del territorio regionale. Tutte le 34 stazioni della rete regionale di monitoraggio (RRQA) hanno però registrato superamenti. In riduzione anche il numero di stazioni che ha oltrepassato i 25 superamenti nella media sugli ultimi 3 anni del valore obiettivo: sono 7 le stazioni (Parco Bertozzi, Caorle e Ballirana – RA, Savignano – FC, Febbio – RE, Castelluccio – BO, San Leo – RN) che rimangono sotto tale limite (erano 4 nel 2020). Anche il numero medio sugli ultimi 3 anni di superamenti mostra una diminuzione rispetto alle medie triennali precedenti in diverse aree della regione. Da rilevare la presenza di superamenti già alla fine del mese di marzo, mese non incluso dalla normativa nella stagione estiva (aprile-settembre, vedi Allegato VII D.Lgs. 155/2010), dovuti alla stabilità atmosferica ed alle temperature molto elevate riscontrate nel periodo.

L’estate 2021 mostra ancora di più una riduzione dell’occorrenza di episodi acuti; rispetto al periodo 2010-2020, il 2021 risulta l’anno con il minor numero di ore di superamento della soglia di informazione: 14 ore, verificatesi dall’11 al 14 agosto ed in sole 4 stazioni (su 34 che rilevano l’inquinante) – Badia (PR), Parco Montecucco (PC), San Pietro Capofiume e Castelluccio (BO) – localizzate nella parte occidentale e centrale della regione. Il numero di stazioni che eccedono il valore di riferimento, il numero di superamenti, e i valori massimi risultano inferiori rispetto a quelli registrati in tutti gli anni precedenti, nonostante i mesi estivi abbiamo registrato temperature superiori alle attese. La soglia di allarme (240 μg/m³), non è stata superata in nessuna stazione. Il valore massimo di ozono orario è stato 200 μg/m³, rilevato a Castelluccio, per una sola ora. L’unico episodio rilevante di inquinamento di ozono si è verificato, come già anticipato a cavallo di Ferragosto, dall’11 al 14.

Nonostante le riduzioni riscontrate, le concentrazioni rilevate e il numero di superamenti delle soglie continuano a superare gli obbiettivi previsti dalla legge. Da valutare con studi più approfonditi una variazione del trend dell’ozono, che sino al 2017 si è mostrato pressoché stazionario, con fluttuazioni dovute alla variabilità meteorologica della stagione estiva.

La complessa serie di reazioni chimiche interessate alla produzione e alla distruzione dell’ozono, introduce elementi di non linearità nella relazione sorgenti di precursori/concentrazione di ozono in atmosfera, diversamente da quanto vale per inquinanti primari non soggetti a reazioni chimiche, per i quali a una data riduzione delle sorgenti di inquinamento corrisponde un'analoga riduzione della concentrazione dello specifico inquinante. Non è detto quindi che ad una determinata riduzione delle emissioni di precursori corrisponda una equivalente riduzione della concentrazione di ozono. Pertanto le strategie di contenimento dell’ozono trovano i maggiori ostacoli proprio nella mancata linearità della risposta tra riduzione della concentrazione dei precursori e riduzione della concentrazione dell’ozono stesso.

Condizioni meteorologiche estate 2021

La stagione 2021 dell’ozono è stata caratterizzata nei mesi centrali di giugno, luglio e agosto da temperature superiori alle attese (sia rispetto al clima 1961-1990 che al clima recente 1991-2020) e da precipitazioni anche notevolmente inferiori al clima. Nonostante si siano presentati nel trimestre diversi periodi in cui si sono avute temperature medie giornaliere superiori alle medie decadali e superiori spesse volte a 25 °C, solamente in corrispondenza di quello di metà agosto si sono riscontrate le concentrazioni più elevate di ozono. I mesi di aprile e maggio hanno registrato temperature inferiori al clima, con il mese di aprile tra i più freddi degli ultimi 30 anni. In compenso l’ultima settimana del mese di marzo è stata caldissima, con massime sino a 26-27 °C. Ciò, unitamente alle variazioni dei processi fotochimici, già in atto nel periodo, ha favorito l’incremento delle concentrazioni di ozono, comportando i primi superamenti. Anche nel mese di settembre si sono avute spesso condizioni di stabilità meteorologica, con temperature superiori alla norma, che hanno generato superamenti del valore obiettivo a lungo termine di ozono.

Discussione

L’andamento delle condizioni meteorologiche estive non sembra spiegare totalmente i valori, non particolarmente elevati - sebbene vi siano stati diversi superamenti dei valori di riferimento - delle concentrazioni di ozono osservate. Vista infatti la sensibile persistenza di condizioni anticicloniche che ha caratterizzato il periodo caldo del 2021, sarebbe stato lecito aspettarsi concentrazioni ben più elevate e numero di giorni con superamenti maggiore di quelli che invece si sono rilevati. Le motivazioni che potrebbero essere sottese a quanto osservato sono probabilmente legate alla fenomenologia complessa che caratterizza questo inquinante e, in generale alla non linearità dei fenomeni associati alla produzione e alla distruzione della molecola di ozono. In particolare, le cause di quanto osservato potrebbero essere ricercate sia nei diversi rapporti tra le due grandi classi di composti precursori - come gli ossidi di azoto e i composti organici volatili - e come questi rapporti abbiano agito in presenza di temperature e radiazione solare come quelle monitorate, sia per la presenza di concentrazioni di vapor d’acqua (assolute e relative), che potrebbero aver giocato anche loro un ruolo attualmente non completamente chiaro nelle reazioni chimiche coinvolte.

L’ozono

L’ozono, gas formato da tre atomi di ossigeno, in natura si trova in concentrazioni rilevanti negli strati alti dell’atmosfera terrestre, dove protegge dalla radiazione ultravioletta. Negli strati bassi dell’atmosfera, invece, è presente in basse concentrazioni, tranne nelle aree in cui la presenza di alcuni inquinanti chimici (ossidi di azoto e composti organici volatili), in concomitanza di fattori meteo-climatici favorevoli, come le alte temperature estive, l’intenso irraggiamento solare, l’elevata stabilità atmosferica (elevata ampiezza dello strato di rimescolamento) la bassa ventilazione, può indurne la formazione, con conseguente aumento della concentrazione. Pertanto l’ozono presente nei bassi strati dell’atmosfera (ozono troposferico) è un inquinante prettamente secondario, in quanto non viene emesso direttamente da una o più sorgenti, ma è prodotto in gran parte per effetto della radiazione solare in presenza di altri composti, definiti precursori. Una piccola parte proviene anche da fenomeni naturali, quali fenomeni elettrici atmosferici o dal trasporto dagli alti strati verso i bassi strati dell’atmosfera. I suoi precursori vengono prodotti in particolare da processi di combustione civile e industriale, da processi che utilizzano o producono sostanze chimiche volatili, come solventi e carburanti, oltre che dal traffico veicolare.

Dato che nelle aree urbane vengono emesse grandi quantità di ossidi di azoto e di idrocarburi e l’ozono si forma in atmosfera durante il trasporto di masse d’aria che contengono questi inquinanti (precursori), le concentrazioni più elevate di ozono si ritrovano nelle zone suburbane e sottovento rispetto alle aree di emissione degli inquinanti primari.

Avvertenze

Le elaborazioni contenute in questo comunicato sono basate sui dati validati quotidianamente e mensilmente dagli operatori Arpae. Le procedure prevedono ulteriori controlli di qualità prima della trasmissione ufficiale dei dati alle autorità competenti, pertanto le statistiche definitive potrebbero presentare lievi differenze rispetto a quanto qui pubblicato.

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