evoluzione della qualita' dell'aria a milano dagli anni cinquanta ad oggi

121 Pages·2017·23.87 MB·Italian

POLITECNICO DI MILANO

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio –
Environmental and Land Planning Engineering

EVOLUZIONE DELLA QUALITA’ DELL’ARIA A
MILANO DAGLI ANNI CINQUANTA AD OGGI

Relatore: Prof. Ing. Giovanni Lonati
Tesi di laurea di:
Stefano Scolari
Matr. 836762

Anno accademico 2016/2017
“Aerem corrumpere non licet”
1
SOMMARIO
LISTA DELLE FIGURE ............................................................................................................................................. 3
LISTA DELLE TABELLE .......................................................................................................................................... 5
SINTESI ...................................................................................................................................................................... 6
SINTESI IN INGLESE ............................................................................................................................................... 7
INTRODUZIONE ....................................................................................................................................................... 8
CAPITOLO 1 LA NORMATIVA SULLA QUALITA’ DELL’ARIA .................................................................... 10
1.1 INTRODUZIONE ................................................................................................................................................................... 10
1.2 PANORAMA NORMATIVO ................................................................................................................................................... 10
1.3 SVILUPPO NORMATIVA ITALIANA .................................................................................................................................... 11
1.4 NORMATIVA REGIONE LOMBARDIA ................................................................................................................................ 26
1.5 MISURE A LIVELLO MUNICIPALE ...................................................................................................................................... 33
CAPITOLO 2 EVOLUZIONE INQUINANTI REGOLATI DA NORMATIVA SULLA QUALITA’
DELL’ARIA ............................................................................................................................................................... 39
2.1 METODOLOGIA .................................................................................................................................................................... 39
2.2 BIOSSIDO DI ZOLFO (SO2) ................................................................................................................................................ 40
2.3 OSSIDI DI AZOTO (NO ) .................................................................................................................................................... 49
X
2.4 OZONO (O3) ........................................................................................................................................................................ 56
2.5 MONOSSIDO DI CARBONIO (CO) ...................................................................................................................................... 63
2.6 POLVERI (PTS, PM10, PM2,5) .......................................................................................................................................... 68
2.7 PIOMBO (PB) ...................................................................................................................................................................... 80
2.8 BENZENE (C6H6) ................................................................................................................................................................ 83
CAPITOLO 3 EVOLUZIONE INQUINANTI NON REGOLATI DA NORMATIVA SULLA QUALITA’
DELL’ARIA ............................................................................................................................................................... 87
3.1 AMMONIACA ........................................................................................................................................................................ 87
3.2 COMPOSIZIONE DEL PARTICOLATO .................................................................................................................... 89
CAPITOLO 4 CONSIDERAZIONI FINALI .......................................................................................................... 96
4.1 MEDIE ANNUALI NORMALIZZATE .................................................................................................................................... 96
4.2 INDICE QUALITA’ DELL’ARIA (IQA) .................................................................................................................... 100
CONCLUSIONI ...................................................................................................................................................... 114
BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................................................... 117
2
LISTA DELLE FIGURE

FIGURA 1.1 - RAPPRESENTAZIONE ZONIZZAZIONE REGIONE LOMBARDIA (DGR N.2605/2011) ....................................................... 30
FIGURA 2.1 - COPERTINA "ANNALI D'IGIENE E MICROBIOLOGIA" (1958). ............................................................................................... 41
FIGURA 2.2 - INTERVALLI TEMPORALI DI RILEVAMENTO NELLE DIVERSE STAZIONI PER SO2 ................................................................ 42
FIGURA 2.3 - ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI SO2 NELLE STAZIONI DI MILANO ......................................................... 43
FIGURA 2.4 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI SO2 NELLE STAZIONI DI MILANO DAL 1990 ..................................... 43
FIGURA 2.5 - ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI SO2 NELLA STAZIONE JUVARA ............................................................. 44
FIGURA 2.6 - ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI SO2 NELLA STAZIONE JUVARA DAL 1990 ........................................... 45
FIGURA 2.7 - BOXPLOT MEDIE MENSILI SO2 (JUVARA) ................................................................................................................................ 46
FIGURA 2.8 - BOXPLOT MEDIE MENSILI SO2 (PASCAL) ................................................................................................................................ 46
FIGURA 2.9 - SUPERAMENTI SOGLIE DI ATTENZIONE E DI ALLARME PER SO2 FISSATE DA DM/94 NELLA STAZIONE JUVARA ........ 48
FIGURA 2.10 - INTERVALLI TEMPORALI DI RILEVAMENTO NELLE DIVERSE STAZIONI PER NOX ............................................................. 50
FIGURA 2.11 - ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI, RICAVATE DALLE MEDIE MENSILI, DI NO2 E NO NELLA CITTÀ DI
MILANO ...................................................................................................................................................................................................... 51
FIGURA 2.12 - ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI NO E NO2 NELLA CITTÀ DI MILANO ................................................. 51
FIGURA 2.13 - BOXPLOT MEDIE MENSILI NO NELLA CITTÀ DI MILANO ..................................................................................................... 52
FIGURA 2.14 - BOXPLOT MEDIE MENSILI NO2 NELLA CITTÀ DI MILANO ................................................................................................... 52
FIGURA 2.15 - NUMERO SUPERAMENTI DELLA CONCENTRAZIONE MEDIA ORARIA LIMITE (DPRN.203/88) DI NO2 ALL'ANNO ... 53
FIGURA 2.16 - SUPERAMENTI DELLA CONCENTRAZIONE LIMITE ORARIA PER NO2 SECONDO LE NORMATIVE VIGENTI NEGLI ANNI 54
FIGURA 2.17 - ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DI NO2 E LIMITE NORMATIVO ........................................................... 55
FIGURA 2.18 - INTERVALLI TEMPORALI DI RILEVAMENTO NELLE DIVERSE STAZIONI PER O3 ................................................................ 57
FIGURA 2.19 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DI O3 NELLE STAZIONI DI MILANO .................................................. 57
FIGURA 2.20 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI O3 NELLA CITTÀ DI MILANO .............................................................. 58
FIGURA 2.21 - BOXPLOT CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI DI O3 NELLA CITTÀ DI MILANO ................................................................ 59
FIGURA 2.22 – CONCENTRAZIONI MEDIE MOBILI DI 8 ORE PER L’O3 NELLA STAZIONE JUVARA ............................................................ 60
FIGURA 2.23 - CONCENTRAZIONI MEDIE MOBILI DI 8 ORE PER L’O3 NELLA STAZIONE VERZIERE ........................................................ 60
FIGURA 2.24 - CONCENTRAZIONI MEDIE MOBILI DI 8 ORE PER L’O3 NELLA STAZIONE PASCAL ............................................................ 60
FIGURA 2.25 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI DI MASSIMA MEDIA MOBILI DI 8 ORE GIORNALIERE NELLA STAZIONE VERZIERE .. 61
FIGURA 2.26 - ANDAMENTO CONCENTRAZIONI DI MASSIMA MEDIA MOBILI DI 8 ORE GIORNALIERE NELLA STAZIONE PASCAL ....... 64
FIGURA 2.27 – SUPERAMENTI DELLA CONCENTRAZIONE LIMITE ESPRESSA COME MASSIMA MEDIA MOBILE DI 8 ORE ALL’ANNO .... 62
FIGURA 2.28 - INTERVALLI TEMPORALI DI RILEVAMENTO NELLE DIVERSE STAZIONI PER CO ................................................................ 64
FIGURA 2.29 - ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI DI CO ....................................................................................................... 65
FIGURA 2.30 - BOXPLOT CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI DI CO IN STAZIONE MARCHE ..................................................................... 65
FIGURA 2.31 – ANDAMENTO MASSIMA MEDIE MOBILE DI 8 ORE GIORNALIERA PER CO ......................................................................... 66
FIGURA 2.32 – SUPERAMENTI DELLE CONCENTRAZIONI LIMITE ANNUALI PER CO .................................................................................. 67
3
FIGURA 2.33 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI DI MATERIALE SEDIMENTABILE (MS) RICAVATE DA DATO DI DEPOSITO. ............... 69
FIGURA 2.34 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI DI PTS IN STAZIONI JUVARA E LIGURIA ........................................... 71
FIGURA 2.35 - ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI PM10 IN STAZIONI JUVARA E VERZIERE .......................................... 71
FIGURA 2.36 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI DI PM2,5 IN STAZIONI JUVARA, PASCAL E SENATO. ...................... 72
FIGURA 2.37 - BOXPLOT CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI (2007-2016) DI PM10 NELLA STAZIONE PASCAL .............................. 73
FIGURA 2.38 - BOXPLOT CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI (2007-2016) DI PM10 NELLA STAZIONE PASCAL .............................. 73
FIGURA 2.39 – CONFRONTO TRA PM2,5 E PM10 DALLE CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI NELLA STAZIONE PASCAL .................. 74
FIGURA 2.40 – SUPERAMENTI DEI LIMITI DI PTS DAL 1976 AL 1999 IN STAZIONE JUVARA ................................................................ 76
FIGURA 2.41 – SUPERAMENTI DELLA CONCENTRAZIONE MEDIA GIORNALIERA LIMITE DI 50 ΜG/M3 DI PM10 ................................. 77
FIGURA 2.42 - CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DI PM10 E VALORI LIMITE DAL 2000 ..................................................................... 78
FIGURA 2.43 – CONCENTRAZIONI MEDIE GIORNALIERE DI PB NELLA STAZIONE SENATO ....................................................................... 81
FIGURA 2.44 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DI PB DAL 2008 NELLE STAZIONI SENATO E PASCAL ................... 82
FIGURA 2.45 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DI BENZENE A MILANO ....................................................................... 84
FIGURA 2.46 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI DI BENZENE A MILANO ........................................................................ 84
FIGURA 2.47 – BOXPLOT CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI DI BENZENE A MILANO ............................................................................... 85
FIGURA 2.48 – SUPERAMENTI DEL VALORE LIMITE ANNUALE DI BENZENE ............................................................................................... 86
FIGURA 3.1 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DI AMMONIACA IN STAZIONE PASCAL ................................................. 88
FIGURA 3.2 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI DI AMMONIACA NELLA STAZIONE PASCAL ........................................... 89
FIGURA 3.3 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DI NICHEL NELLA STAZIONE PASCAL .................................................. 92
FIGURA 3.4 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONE MEDIA ANNUA DI CADMIO NELLE STAZIONI PASCAL E SENATO ................................. 93
FIGURA 3.5 - ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DI BENZO(A)PIRENE NELLE STAZIONI PASCAL E SENATO ............... 94
FIGURA 3.6 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE MENSILI DI BLACK CARBON NELLE STAZIONI DI SENATO E PASCAL ................ 95
FIGURA 3.7 – BOXPLOT MEDIE MENSILI DI BLACK CARBON NELLA CITTÀ DI MILANO ............................................................................. 95
FIGURA 4.1 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DI PM10 DA DATI DI PM10 E DATI PM10 CONVERTITI DA PTS . 97
FIGURA 4.2 – ANDAMENTO MEDIE ANNUALI PM10 E RIELABORAZIONI .................................................................................................... 97
FIGURA 4.3 – ANDAMENTO MEDIE ANNUALI DI PM2,5 E RIELABORAZIONI .............................................................................................. 98
FIGURA 4.4 – ANDAMENTO CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI DI SO2 NORMALIZZATE AL 2016 ....................................................... 98
FIGURA 4.5 – ANDAMENTO MEDIE ANNUALI NORMALIZZATE AL 2016 ..................................................................................................... 99
FIGURA 4.6 – ANDAMENTO DELLA MEDIE DELLE CONCENTRAZIONI MEDIE ANNUALI NORMALIZZATE AL 2016 ............................. 100
FIGURA 4.7 – INTERVALLI TEMPORALI DI RILEVAMENTO PER DIVERSI INQUINANTI NELLE STAZIONI JUVARA E PASCAL ............... 103
FIGURA 4.8 – ANDAMENTO IQA STANDARDIZZATO ................................................................................................................................... 105
FIGURA 4.9 – EVOLUZIONE CONTRIBUTI DEI DIVERSI INQUINANTI CHE PARTECIPANO NELLA DEFINIZIONE DELL’IQA
STANDARDIZZATO .................................................................................................................................................................................. 106
FIGURA 4.10 – ANDAMENTO IQA STANDARDIZZATO RIVISTO E IQA STANDARDIZZATO A CONFRONTO ........................................... 107
FIGURA 4.11 – ANDAMENTO IQA STANDARDIZZATO RIVISTO 2 E IQA STANDARDIZZATO 2 A CONFRONTO .................................... 108
FIGURA 4.12 - EVOLUZIONE CONTRIBUTI DEI DIVERSI INQUINANTI CHE PARTECIPANO NELLA DEFINIZIONE DELL’IQA
STANDARDIZZATO 2 .............................................................................................................................................................................. 109
FIGURA 4.13 – EVOLUZIONE IQA ATTUALIZZATO ....................................................................................................................................... 110
FIGURA 4.14 - EVOLUZIONE CONTRIBUTI DEI DIVERSI INQUINANTI CHE PARTECIPANO NELLA DEFINIZIONE DELL’IQA
ATTUALIZZATO ....................................................................................................................................................................................... 111
FIGURA 4.15 – ANDAMENTO IQA ATTUALIZZATO AL 2016 E AL 1998 ................................................................................................. 112
FIGURA 4.16 – RELAZIONE TRA MEDIE ANNUALI E 90,4-ESIMO PERCENTILE DI PM10 RILEVATO NELLE STAZIONI JUVARA E
PASCAL .................................................................................................................................................................................................... 113
4
FIGURA 4.17 – ANDAMENTO DI IQA ATTUALIZZATO 2 E IQA ATTUALIZZATO A CONFRONTO ............................................................ 113

LISTA DELLE TABELLE
TABELLA 1.1 - LIMITI MASSIMI DI ACCETTABILITÀ DELLE CONCENTRAZIONI E DI ESPOSIZIONE RELATIVI AD INQUINANTI DELL’ARIA
(ALLEGATO I – DPCM 28 MARZO 1983) ........................................................................................................................................... 14
TABELLA 1.2 - VALORI LIMITE DELLA QUALITÀ DELL’ARIA (ALLEGATO I – DPR N.203/88) ............................................................... 16
TABELLA 1.3 - VALORI GUIDA DELLA QUALITÀ DELL’ARIA (ALLEGATO II – DPR N.203/88) .............................................................. 17
TABELLA 1.4 – LIVELLI DI ATTENZIONE E DI ALLARME DA DM/91 E DM/94 ........................................................................................ 18
TABELLA 1.5 - VALORI LIMITE INQUINANTI (ALLEGATI DEL DM N.60/02) ............................................................................................ 20
TABELLA 1.6 - SOGLIE DI VALUTAZIONE SUPERIORE E INFERIORE PER PM10 (ALLEGATO VII – DM N.60/02) .............................. 21
TABELLA 1.7 - VALORI OBIETTIVO (D.LGS N.155/2010) .......................................................................................................................... 23
TABELLA 1.8 – LIVELLI QUALITÀ ARIA PER GLI INQUINANTI (D.LGS. N.155/2010) .............................................................................. 24
TABELLA 1.9 - LIVELLI ATTENZIONE E ALLARME. I VALORI DI SO2 E PTS SONO MEDIE GIORNALIERE MENTRE QUELLI DI CO, NO2 E
O3 SONO MEDIE ORARIE (OM DEL 20 NOVEMBRE 1991). ................................................................................................................ 35
TABELLA 2.1 – INTERVALLI TEMPORALI DI RILEVAZIONE PER LE POLVERI NELLE DIVERSE STAZIONI ARPA IN MILANO (COLORE
NERO PTS, ROSSO PM10 E VERDE PM2,5) ........................................................................................................................................ 70
TABELLA 4.1 – LIMITI DI QUALITÀ DELL’ARIA ADOTTATI NELL’IQA ....................................................................................................... 102

5
SINTESI

La qualità dell’aria è una misura che indica quanto l’inquinamento atmosferico puo’ essere
nocivo per l’uomo e per l’ambiente. La città di Milano è particolarmente sensibile al tema poiché
si colloca in una regione soggetta a fenomeni d’inquinamento acuto per via delle condizioni
meteorologiche che sono spesso sfavorevoli alla dispersione degli inquinanti. Per determinare la
qualità dell’aria è necessario avere a disposizione delle rilevazioni sulla stato dell’aria
(concentrazioni degli inquinanti) e dei valori limiti di riferimento, indicati dalle normative sulla
qualità dell’aria. Ai fini della valutazione della qualità dell’aria è importante osservare anche
l’evoluzione che essa ha avuto nel tempo. Dalle stazioni di rilevamento di inquinanti atmosferici
gestite da Arpa Lombardia e dai dati reperibili in letteratura si osserva come lo stato dell’aria
negli anni sia mediamente migliorato. Alcuni inquinanti, come il biossido di zolfo, non destano
più nessuna preoccupazione grazie a politiche mirate alla riduzione delle sorgenti emissive,
mentre gli inquinanti che si formano anche per via secondaria, come il particolato e l’ ozono
presentano ancora criticità, sia per le politiche di risanamento, sia per quelle di gestione dei
fenomeni di inquinamento acuto. La normativa negli anni ha subito numerose modifiche e
revisioni apportate da stato e regione e dal 1999 su indicazioni della comunità europea. Sono
stati rivisti i limiti di qualità dell’aria sotto tutti i punti di vista, sono state riviste le politiche di
risanamento e quelle di gestione degli episodi d’inquinamento acuto. La definizione di un indice
di qualità dell’aria permette di dare una valutazione di una tematica così complessa in modo più
sintetico. Permette infatti di individuare gli inquinanti più critici e l’evoluzione della qualità
dell’aria nel tempo che appare in netto miglioramento secondo i limiti di qualità dell’aria
attualmente in vigore.
6
SINTESI IN INGLESE
The air quality is a measure that shows how much the air pollution could be dangerous for
humans and the environment. The city of Milan is particularly exposed to this problem due to
his location. Actually Pianura Padana is an air pollution critical region because of the weather
conditions that are often bad for the dispersion of air pollutants. In order to the determination of
the air quality, on one hand it is necessary to know air pollution concentration and on the other
hand the air quality limit values, indicated by air quality regulations. The observation of the
evolution of the air quality is also helpful to have a well knowledge of the topic. From the dataset
that you can get thank to the monitoring stations operated by Arpa Lombardia or from the data
available in the literature, we observe how the air quality has improved. Some pollutants such as
sulfur dioxide are no longer concerned by policies thank to the emission sources reduction, while
secondary pollutants, such as particulate matter and ozone, are still critical for recovery policies
and for the management of critical pollution period. The legislation over the years has
undergone many changes and many revisions are made by state and region on European
community guidelines. Air quality limits have been revised in all their aspects, prevention
policies and acute pollution management policies have been reviewed. The definition of an air
quality index allows an evaluation of such a complex issue in a synthetic way. In fact, it shows
the most critical pollutants and the evolution of air quality over time, which appears to be clearly
improving according to the air quality limits currently in place.

7
INTRODUZIONE

Le società moderne, sia quelle dei paese occidentali che quelle dei paese in via di sviluppo,
sono attanagliate dal problema dell’inquinamento atmosferico. Tale fenomeno è una
conseguenza delle politiche economico-industriali del secolo scorso, caratterizzate dalla
diffusione delle grandi industrie e della mobilità privata entrambe dipendenti dall’energia
ricavabile dai combustibili fossili. Il fenomeno è ancor più problematico nelle grandi città,
dove sorgenti emissive e popolazione esposta sono maggiori in uno spazio limitato. La
situazione diventa ancora più critica in città, come Milano, che si trovano in aree geografiche
che sono spesso soggette a una limitata dispersione degli inquinanti in atmosfera, come la
Pianura Padana. Il mancato rispetto dei limiti di qualità dell’aria nel capoluogo lombardo è
stagionalmente frequente. In inverno la criticità è dovuta dalle polveri e dal biossido di azoto,
in particolare nei periodi di carenza di precipitazione e di inversione termica, mentre in estate
la forte radiazione solare e le alte temperature fanno sì che l’ozono diventi l’inquinante più
allarmante.
L’Agenzia Regionale per la Protezione dell’Ambiente (ARPA) ha a disposizione una rete di
stazioni fisse che monitorano in maniera sistematica la presenza degli inquinanti atmosferici a
Milano. I dati di qualità dell’aria, scaricabili dal sito dell’agenzia, sono utili sia per le autorità
che così verificano il rispetto dei limiti di qualità dell’aria sia per la popolazione. Infatti nei
giorni nostri la sensibilità dei cittadini su questa tematica è cresciuta notevolmente anche
grazie ad una crescente attenzione dei mass media sul tema. D’altro canto le istituzioni nel
tempo hanno incentivato studi e valutazioni sulle sorgenti emissive in città e preso dei
provvedimenti che solo in alcuni casi sono stati vincenti.
Lo scopo dello studio è stato quello di valutare come l’evoluzione delle normative e dei regimi
emissivi abbiano alterato lo stato di qualità dell’aria nella città di Milano. Parlando di qualità
dell’aria ci si riferisce da una parte alle concentrazioni degli inquinanti in atmosfera e dall’altra
ai limiti imposti dalla normativa dedicata.
Nel capitolo I si riassume l’evoluzione temporale delle norme sulla qualità dell’aria con
particolare attenzione a quelle nazionali, ai piani di risanamento di regione Lombardia e alle
iniziative adottate dal comune di Milano. Nel capitolo II si analizzano tutti gli inquinanti in
termini di serie di concentrazioni storiche, rilevate da letteratura e dalla rete di rilevamento di
Arpa Lombardia. Dopo aver valutato per ogni inquinante il rispetto dei limiti di qualità
dell’aria, si è riassunto quali siano state le principali iniziative volte al risanamento dell’aria.
8
Nel capitolo III si traggono delle conclusioni complessive sull’evoluzione della qualità dell’aria
a Milano, facendo riferimento tanto all’andamento medio annuale delle concentrazioni dei vari
inquinanti quanto ai valori di riferimento fissati dai vigenti limiti di qualità dell’aria, tramite
un indice di qualità dell’aria (IQA) complessivo appositamente sviluppato.
9