L’obiettivo della giornata di studio sul Black Carbon (BC),  le sue sorgenti, i suoi effetti sulla salute e sul clima, è stato quello di favorire, grazie alla presenza di esperti a livello nazionale ed internazionale, un approfondimento sul  tema tra i diversi portatori di interesse con particolare attenzione al territorio della Val d’Agri. Il BC, ovvero  la componente dell’aerosol atmosferico emessa come residuo di qualsiasi processo di combustione (processi industriali, emissioni da traffico, incendi boschivi, riscaldamento domestico), è  contenuto principalmente nella frazione fine del particolato (PM2.5) e può per questo essere inalato facilmente veicolando anche molecole organiche e particelle metalliche con effetti negativi sia sull’apparato respiratorio che su quello cardiovascolare. Questa componente riveste poi una grande importanza dal punto di vista del bilancio radiativo terrestre, dei cambiamenti climatici globali ma anche delle modificazioni del microclima delle aree interessate da tali emissioni (per esempio influenza sulla formazione delle nubi), specie per zone a vocazione agricola, come la Val d’Agri. Benché attualmente il BC non sia un parametro atmosferico normato, il suo impatto  sull’ambiente non può essere trascurato tanto che l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha prodotto nel 2015 un report dedicato agli inquinanti a vita breve, tra cui c’è il BC, e alle politiche di mitigazione che possono essere messe in campo per ridurne gli effetti. 

Di seguito sono descritti in modo sintetico i contributi degli esperti di settore intervenuti:

Junji CAO (Direttore del “Key Lab of Aerosol Chemistry & Physics” e Vice Presidente dell’ ”Institute of Earth Environment, Chinese Academy of Sciences – IEECAS-Cina), Carmine Serio (professore dell’Università di Basilicata), Mariarosaria Calvello (ricercatrice dell’IMAA-CNR).  I lavori sono stati introdotti e moderati da Giulia Pavese, ricercatrice e responsabile del Laboratorio di Interferometria e Radiometria (LIRA) del CNR-IMAA.

Junji CAO

La relazione di Junji Cao ha previsto una prima parte introduttiva generale sul BC, i principali processi in cui viene emesso, i possibili effetti sul clima e sulla salute.  A proposito di questi ultimi, sono stati illustrati i risultati di due recenti studi di cui è stato autore e che evidenziano come nella metropoli di Xi’an i costituenti del PM2.5 derivanti dalla combustione hanno un’influenza rilevante sull’incidenza di patologie cardiopolmonari.  La seconda parte è stata dedicata alla descrizione delle principali attività che il gruppo di Junji Cao svolge in tutta la Cina per lo studio del BC e che ha consentito di valutarne le variazioni spaziali  e temporali sia in siti urbani che rurali e remoti, di caratterizzarne le proprietà ottiche e microfisiche e di analizzarne le sorgenti principali. In particolare, le  principali fonti di BC del paese sono risultate la combustione del carbone all’interno delle numerose centrali  presenti in Cina e il traffico veicolare. Dalla relazione è emerso chiaramente che la  Cina è attualmente tra i principali emettitori di BC a livello globale.

Carmine Serio

La relazione di Carmine Serio ha illustrato le potenzialità delle misure satellitari per lo studio di alcuni inquinanti gassosi spesso prodotti in processi emissivi  che coinvolgono anche il BC e determinanti per la valutazione dello stato della qualità dell’aria di un’area concludendo con le possibili applicazioni in Val d’Agri. Infatti, nel suo intervento ha spiegato come sia possibile derivare i profili di alcune specie gassose che influenzano lo stato della qualità attraverso osservazioni spettrali nell’infrarosso  da satellite. In particolare, oggetto dell’intervento è stato il sensore IASI - operativo sul satellite EUMETSAT METOP-A dal Novembre 2006 - che permette di ottenere, grazie all’algoritmo L2 sviluppato proprio dal gruppo di Carmine Serio, il contenuto colonnare CO, CO2, CH4, N2O, SO2, HNO3, NH3, OCS, CF4. Le conclusioni hanno riguardato la possibile applicazione di tale tecnica di retrieval al sito del Centro Olio Val d’Agri (COVA) con particolare attenzione alle emissioni di SO2.

Mariarosaria Calvello

L’intervento di Mariarosaria Calvello si è incentrato sulle attività che il gruppo di ricerca LIRA ha portato avanti negli ultimi anni per lo studio del BC in Val d’Agri presso il Centro Olio Val d’Agri (COVA).

Tale attività di ricerca ha previsto da un lato misure in continua di concentrazioni di BC dal 2011 che hanno prodotto il primo data set di lungo termine di misure di BC presso il più grande impianto europeo di pre-trattamento di greggio in una zona antropizzata, dall’altro campagne di misura multi strumentali di breve termine. Tra queste particolarmente importante è stata quella realizzata nel luglio 2013 che, attraverso l’integrazione di misure al suolo e sulla colonna, ha fornito informazioni utili sulle proprietà fisiche, chimiche e morfologiche del particolato atmosferico presso il COVA. Un esempio sono le immagini al microscopio elettronico a scansione (SEM) di particelle di BC fresco e invecchiato riportate in Figura 1 e che danno indicazioni sui processi di trasformazione che coinvolgono le particelle una volta emesse in atmosfera modificandone le proprietà microfisiche e ottiche. 

Figura 1. Immagini al SEM di particelle fresche (sinistra) e invecchiate (destra) di BC campionato presso il COVA  

In generale lo studio sul BC ha consentito di individuarne le sorgenti, evidenziando che esso ha origine principalmente industriale (forte variabilità sul breve periodo con episodi frequenti di intense emissioni di durata di pochi giorni o di poche settimane) con l’aggiunta di un contributo di background associato al traffico ( giorno tipo mediato sui due anni presenta struttura a due picchi tipica del traffico). E’ stata inoltre rilevata la presenza di una frazione organica disgiunta dal BC associato al traffico, ma in accordo con le emissioni gassose organiche (metano, benzene, toluene) misurate dalla centralina di ARPA Basilicata di Viggiano -Zona Industriale.

Per informazioni:

Giulia Pavese,  CNR-IMAA, giulia.pavese at imaa.cnr.it

Mariarosaria Calvello, CNR-IMAA, mariarosaria.calvello at imaa.cnr.it

Approfondimenti

Cao, J., Xu, H., Xu, Q., Chen, B., Kan, H. Fine particulate matter constituents and cardiopulmonary mortality in a heavily polluted chinese city. Environmental Health Perspectives, vol. 120, n. 3,  2012.

Huang, W., Cao, J., Tao, Y., Dai, L., Lu, S-E., Hou, B., Wang, Z., and Zhu, T. Seasonal Variation of Chemical Species Associated With Short-Term Mortality Effects of PM2.5 in Xi’an, a Central City in China. American Journal of Epidemiology, 2012.

Liuzzi, G., Masiello, G., Serio, C., Venafra, S., Camy-Peyret, C. Physical inversion of the full IASI spectra: Assessment of atmospheric parameters retrievals, consistency of spectroscopy and forward modelling, vol. 182, 128–157, 2016.

Calvello, M., Esposito, F., Lorusso, M., Pavese, G. A two-year database of BC measurements at the biggest European crude oil pre-treatment plant: a comparison with organic gaseous compounds

and PM10 loading, Atmospheric Research vol. 164–165,  156–166, 2015.