le attività dell’istituto superiore per la protezione e la...

Roma, 28 maggio 2014Workshop

La qualità dell'aria indoor: attuale situazione nazionale e comunitaria. L'esperienza del Gruppo di Studio Nazionale Inquinamento Indoor

Le attività dell’Istituto superioreper la protezione e la ricerca ambientale

sull’inquinamento negli ambienti confinatiGiorgio Cattani

Hanno contribuito:Silvia Brini, Arianna LeporeSettore ambiente urbano, servizio valutazioni ambientali

Luciana Sinisi, Francesca De Maio, Jessica TuscanoSettore ambiente e salute, servizio valutazioni ambientali

Francesco SalviServizio misure radiometriche, dipartimento nucleare, rischio tecnologico e industriale

Alessandro di Menno Di Bucchianico, Alessandra GaetaServizio monitoraggio degli Impatti sull’atmosfera, dipartimento stato dell’ambiente e metrologia ambientale

Attività ISPRA

• Gruppo di studio nazionale sull’inquinamento indoor• Partecipazione a studi ed attività promosse da organismi

nazionali e internazionali• Implementazione di banche dati• Divulgazione scientifica• Attività metrologica e di laboratorio

http://www.areeurbane.isprambiente.ithttp://www.mais.sinanet.isprambiente.it/ost/

Belli M, Brini S, Cattani G, De Maio F, Di Menno di Bicchianico A, Lepore A, Salvi F, Simeone MG, Sinisi L, Sotgiu AM, Torri G, Tuscano J. Qualità dell’aria negli ambienti confinati: le attività dell’ISPRA. RAPPORTI ISTISAN 13/39.

Gruppi di studio ad hoc

• “Strategie di monitoraggio dei composti organici volatili (COV) in ambiente indoor” (Rapporto ISTISAN 13/4, 2013);

• “Strategie di monitoraggio dell’inquinamento di origine biologica dell’aria in ambiente indoor” (Rapporto ISTISAN 13/37, 2013)

• “Presenza di CO2 e H2S in ambienti indoor-residenziali: analisi critica delle conoscenze di letteratura”, in corso di pubblicazione

• “Strategie di monitoraggio del materiale particellare in ambiente indoor”, in corso di pubblicazione

• “Influenza dei parametri microclimatici sugli inquinanti indoor”• “Strategia di monitoraggio per la determinazione della

concentrazione di fibre d’amianto e fibre artificiali vetrose aerodisperse in ambiente indoor” in corso di pubblicazione

Progetto SEARCH I (2006 - 2009) e SEARCH II (2010 - 2013) indoor scolastico e salute dei bambini

• 7860 bambini, 388 classi, 100 scuole, 10 paesi • PM10, NOx, aldeidi (tra cui la formaldeide) BTEX (benzene, etil-

benzene, toluene e xyleni)• Uso, fabbisogno di energia e caratteristiche strutturali proprie

degli edifici scolastici• valutazione della salute respiratoria, attraverso questionari ed

esami spirometrici

Beregszaszi T, Burali A, Colaiacomo E, Csobod E, Koicic A, Magyar Z, De Maio F, Moscato U, Nemeth G, Neri M, Poscia A, Prokai R, Rudnai P, Sinisi L, Szuppinger P, Varro M, Vaskovi E

Making schools healthy: Meeting environment and health challenges.

Burali A, Calzoni J, Colaiacomo E, De Maio F, Sinisi L. Targeting indoor air quality in sustainable patterns

http://www.isprambiente.gov.it/it/progetti/search/ispra-per-indoor-scuole/progetto-search-ii

Il gruppo di lavoro nazionale “SEARCH Italia”

• Ministero dell’Ambiente, Federazione Maugeri di Varese, ISPRA ARPA Emilia Romagna, Lazio, Lombardia, Piemonte, Sardegna, Sicilia, Federasma onlus.

• Programmare, organizzare ed effettuare le indagini previste dal progetto

• Divulgazione (dirigenti e personale scolastico, famiglie, genitori di bambini allergici e asmatici) al fine di mettere in atto comportamenti a tutela della salute attraverso azioni concrete.

• brochure informativa completa di allegati, in cui sono brevemente riassunti i dati delle indagini ambientali nelle scuole italiane e tutte le informazioni utili per una prevenzione attiva e consapevole.

http://www.isprambiente.gov.it/files/progetti/qualitadellarianellescuole.pdf

Banca dati radon - convenzione con il Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare.

• coordinamento attività per lo sviluppo di una Banca dati radon, con il supporto dell’Istituto Superiore di Sanità e delle Agenzie Regionali per la protezione dell’ambiente.

• È stata effettuata una raccolta dei dati prodotti in Italia e il gruppo di lavoro ha definito i campi della Banca dati che verranno proposti alle ARPA/APPA per verificare la compatibilità con i database regionali.

• L’accordo prevede la realizzazione di un DB unico nell’ambito dell’Archivio Nazionale Radon, previsto all’interno del Piano Nazionale Radon, nel quale raccogliere e analizzare dati e informazioni nazionali

Radon Atlas

• Progetto JRC (Joint Research Centre della Commissione Europea) realizzazione di una mappa europea del radon. Attualmente c’èuna discussione aperta sulla modalità di rappresentazione delle mappe tematiche.

• Medie annuali di stanze al piano terra

• Griglia 10x10 km• Oltre 800.000 misure

Servizio Misure

• ISPRA fornisce un servizio di misure nell’ambito del quale possono essere richieste misurazioni della concentrazione di radon per le abitazioni, le scuole e gli ambienti di lavoro.

Un focus sulle particelle ultrafini negli ambienti indoor

Particelle ultrafini

Science 307:1857-1861, News Focus, March 2005

Quali sono le principali sorgenti indoor di particelle ultrafini, e in che modo influenzano la qualità

dell’aria all’interno di un’abitazione?

Sorgenti indoor di particelle ultrafini

Molte sorgenti, comunemente presenti nelle abitazioni emettono quantità molto rilevanti di particelle ultrafini nell’unità di tempo

Sorgenti indoor di particelle ultrafini Dinamiche in un appartamento

0

30000

60000

90000

120000

150000

180000

210000

240000

270000

3000000:

301:

302:

303:

30

4:30

5:30

6:30

7:30

8:30

9:30

10:3

011

:30

12:3

013

:30

14:3

015

:30

16:3

017

:30

18:3

0

19:3

020

:30

21:3

022

:30

23:3

0

PNC

(#/c

m3 )

outdoorcucinasalacamera

Risoluzione temporale 1 min

CPC-TSI3007 (10 nm – 3 µm)

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

110000

1200007:

30

7:40

7:50

8:00

8:10

8:20

8:30

8:40

8:50

9:00

9:10

9:20

9:30

9:40

9:50

10:0

0

10:1

0

10:2

0

10:3

0

PN

C (#

/cm

3 )

outdoorcucinasalacamera

Caffè1tazza

Finestre chiuse

Intrusioni dall’esterno

Sorgenti indoor di particelle ultrafini – dinamiche in un appartamento

Attività di cucina e fenomeni di intrusione

0

8000

16000

24000

32000

40000

48000

56000

64000

72000

8000010

:30

10:4

5

11:0

0

11:1

5

11:3

0

11:4

5

12:0

0

12:1

5

12:3

0

12:4

5

PNC

(#/c

m3 )

outdoorcucinasalacamera

Apertura finestre

Finestre chiuse

Fumo1 sigaretta

Finestre aperte

Sorgenti indoor di particelle ultrafini – dinamiche in un appartamento

Fumo di tabacco

0

30000

60000

90000

120000

150000

180000

210000

240000

270000

30000012

:50

13:0

5

13:2

0

13:3

5

13:5

0

14:0

5

14:2

0

14:3

5

14:5

0

15:0

5

15:2

0

15:3

5

15:5

0

PNC

(#/c

m3 )

outdoorcucinasalacamera

Caffè

Finestre chiuse

Frittura

Finestre aperte

Sorgenti indoor di particelle ultrafini – dinamiche in un appartamento

Attività di cucina - frittura

0

30000

60000

90000

120000

150000

180000

210000

240000

270000

30000015

:50

16:5

0

17:5

0

18:5

0

19:5

0

20:5

0

21:5

0

22:5

0

23:5

0

PNC

(#/c

m3 )

outdoorcucinasalacamera

CucinaFinestre aperte

Cucina

Stiratura

Sorgenti indoor di particelle ultrafini – dinamiche in un appartamento

Stiratura con ferro a vapore

Qual è la potenziale esposizione a particelle ultrafini in ambienti confinati particolari

come le automobili?

A) Percorso urbano

12,6 km

40’ (± 8’)

18.9 km/h

B) Percorso suburbano

21.3 km

28’ (± 7’)

45.6 km/h

28 test su due percorsi2 modalità studiate:

ricircolo naturale (i.e. finestrini aperti) e aria condizionata accesa con ricircolo di aria interna

0

50000

100000

150000

200000

250000

3000008.

508.

559.

009.

059.

109.

159.

209.

259.

309.

359.

409.

459.

509.

5510

.00

10.0

510

.10

10.1

510

.20

10.2

510

.30

10.3

510

.40

10.4

510

.50

10.5

511

.00

11.0

511

.10

11.1

511

.20

11.2

511

.30

11.3

511

.40

(#/c

m³)

Ora Evento8.59 Uscita casa9.07 Partenza Y9.13 Semaforo Casilina9.16 Ingresso GRA9.42 Chiusi vetri+ AC (altezza uscita 21)9.47 Acceso ricircolo AC9.51 Aperti vetri, chuso ricircolo

10.20 Ingresso tunnel GRA Appia antica10.27 Ingresso tunnel GRA Appia antica10.47 Uscita GRA, Via Laurentina11.02 Parcheggio Via Tomasi di Lampedusa11.08 Entrata ISPRA Via Cesare Pavese 31311.11 Ufficio ISPRA

GRA

Percorso suburbano, congestione sul raccordo

PNC (#/cm³)media 65,021 ds 40,690 min 6,138 max 239,206

Percorso urbano, ricircolo naturale, finestrini anteriori parzialmente aperti

-5,000

10,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,00050,00055,00060,00065,00070,00075,00080,00085,00090,00095,000

100,00009

:34:

2009

:35:

5809

:37:

3609

:39:

1409

:40:

5209

:42:

3009

:44:

0809

:45:

4609

:47:

2409

:49:

0209

:50:

4009

:52:

1809

:53:

5609

:55:

3409

:57:

1209

:58:

5010

:00:

2810

:02:

0610

:03:

4410

:05:

2210

:07:

0010

:08:

38

PNC

(#/c

m³)

media 35,908 ds 16,833 min 6,751 max 93,123

PNC (#/cm3)

-5,000

10,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,00050,00055,00060,00065,00070,00075,00080,00085,00090,00095,000

100,00016

:01:

2816

:02:

4816

:04:

0816

:05:

2816

:06:

4816

:08:

0816

:09:

2816

:10:

4816

:12:

0816

:13:

2816

:14:

4816

:16:

0816

:17:

2816

:18:

4816

:20:

0816

:21:

2816

:22:

4816

:24:

0816

:25:

2816

:26:

4816

:28:

0816

:29:

28

PNC

(#/c

m³)

Percorso urbano, aria condizionata accesa, modalità ricircolo aria interna

media 4,483 ds 1,558 min 1,851 max 10,185

PNC (#/cm3)

Qual è il potenziale contributo medio all’esposizione della permanenza in ciascun

ambiente abitualmente frequentato?

Sintesi delle misure di PNC in diversi microambienti (medie di 1 minuto) – Roma, primavera/estate 2013,

giorni lavorativi (soggetti non fumatori)A) Veicolo percorso

urbano

B) Veicolo percorso Suburbano –GRA

C) Veicolo percorso urbano con A/C

D) Veicolo percorso Suburbano –GRA con A/C

E) Cucina

F) Sala

G) Camera da letto (notte)

H) Ufficio

I) Outdoor

Stima del contributo relativo di diversi microambienti all’esposizione totale integrata in giorni lavorativi

(Roma, primavera – estate 2013)

Cattani G, Di Menno di Bucchianico A, Inglessis M. Car commuter’s personal exposure to ultrafine particles. Environ Eng Manag J 2013 12(S11) 217-220

Il ruolo delle sorgenti indoor è rilevante ma altrettanto importante è quello delle sorgenti

outdoor. È possibile utilizzare le misure ad alta risoluzione temporale per stimare il fattore di

infiltrazione?

igoutInfisout

in CCFVkAer

QkAerCAerPC +=

++

+⋅⋅

=)(

FInf: Fattore d’infiltrazione (pt/cc);Cpin: Concentrazione particolato penetrato dall’esterno (pt/cc);Cout: Concentrazione particolato in aria ambiente (pt/cc);Cin: Concentrazione particolato indoor (pt/cc);Cig: Concentrazione particolato generato indoor (pt/cc);Aer: Velocità di scambio d'aria (h-1);P: Efficienza di penetrazione (adimensionale);k: Velocità di deposizione (h-1)Qis: Emissioni da sorgenti indoor (pt/h);V: Volume ambiente indoor (m3).

out

iginInf C

CCF

−=

kAerAerP

CC

Fout

pinInf +

⋅==

Il fattore di infiltrazione

Criteri per la stima del fattore di infiltrazione in contesti reali (non test house)

H2 IN&OUT

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

200000

6.42

.00

7.02

.00

7.22

.00

7.42

.00

8.02

.00

8.22

.00

8.42

.00

9.02

.00

9.22

.00

9.42

.00

pt/c

c

IN December 13

OUT December 13

6:58

6:59

7:29

7:30

8:11

8:12

outdoor particle

intrusion

indoor source

outdoor sources

Un’intrusione outdoor si sovrappone parzialmente alla sorgente indoor

H2 IN&OUT

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

8.52

.00

9.12

.00

9.32

.00

9.52

.00

pt/c

c

IN 1st AugustOUT 1st AugustLinear interpolation 1Linear interpolation 2

indoor source

outdoor particle intrusion

outdoor source

Profilo della concentrazione indoor depurato delle sorgenti interne (Cin – Cig)

H2 IN&OUT

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

8.52

.00

9.12

.00

9.32

.00

9.52

.00

pt/c

c

IN 1st AugustOUT 1st August

outdoor particle

intrusionoutdoor source

Correlazione outdoor/indoor prima della sottrazione delle sorgenti interne

In vs OUT August

y = 0.8324x + 1619.3R2 = 0.72

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

IN (pt/cc)

OU

T (p

t/cc)

H2

In vs OUT August

y = 0.985x + 360.77R2 = 0.84

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

IN (pt/cc)

OU

T (p

t/cc)

H2

[Without the main internal particle source]

Correlazione outdoor/indoor dopo della sottrazione delle sorgenti interne

Stima del fattore di infiltrazione – caso studio Home Week Month Season R2

I/Or R2Finf Diff

H1 1 July Summer 0.67 0.81 +0.14H1 2 October Autumn 0.51 0.61 +0.10H1 3 November Autumn 0.23 0.39 +0.16H1 4 January Winter 0.51 0.76 +0.25H1 5 March Spring 0.23 0.44 +0.21H1 6 May Spring 0.06 0.48 +0.42

House Week Month Season R2I/Or R2

Finf DiffH2 1 August Summer 0.72 0.84 +0.12H2 2 September Autumn 0.06 0.23 +0.17H2 3 December Autumn 0.10 0.15 +0.05H2 4 February Winter 0.09 0.11 +0.02H2 5 April Spring 0.02 0.06 +0.04H2 6 June Spring 0.15 0.22 +0.07

highest valuelowest value

Correlation between indoor and outdoor

H1 I/Oratio Finf R2Finf H2 I/Oratio Finf R2

FinfSummer 0.97 0.95 0.98 Summer 1.01 0.99 0.97

Autumn 0.99 0.84 0.56 Autumn 1.00 0.70 0.62Winter 0.68 0.60 0.97 Winter 0.82 0.63 0.37Spring 1.08 0.92 0.45 Spring 1.00 0.90 0.63Year 0.97 0.85 0.72 Year 0.97 0.80 0.65

highest valuelowest value

Seasonal variation in infiltration factor

Due appartamenti

Misure di una settimana per 4 settimane distribuite nelle 4 stagioni

Di Menno di Bucchianico A, Cattani G, Inglessis M. Outdoor/indoor particle infiltration factor in residential buildings and its relation with urban air quality. Environ Eng Manag J 2013 12(S11) 221-224

Alcuni scenari espositivi indoor (notte, ufficio, assenza di sorgenti indoor rilevanti),

a parità di fattore di infiltrazione, dipendono essenzialmente dalla concentrazione outdoor

Che rilevanza assume ai fini della valutazione dell’esposizione a lungo termine la variabilità spaziale della

concentrazione outdoor?

Stima della concentrazione media annuale (aprile 2013 – marzo 2014) della PNC outdoor in 30 siti a Roma

(risultati preliminari)

I vantaggi delle misure ad alta risoluzione temporale

• Seguire l’evoluzione di fenomeni determinati da sorgenti di emissione rapidamente variabili nel tempo

• Individuare la sorgente responsabile del rilascio di particelle • Evidenziare esposizioni acute • Studiare il decadimento nel tempo delle concentrazioni rilevate

determinato dall’interruzione delle emissioni o dall’attivazione di sistemi di abbattimento

• Migliorare la stima del fattore di infiltrazione• Valutare l’efficacia delle misure di prevenzione e protezione

…molte questioni aperte

• Diverse sorgenti:– Caratteristiche chimico fisiche delle particelle – Rilevanza tossicologica

• Intervallo granulometrico 2 -10 nm non esplorato• Distribuzione dimensionale• Quale metrica? Particelle in numero vs area superficiale• Quale strategia per la valutazione dell’esposizione della

popolazione?– Monitoraggio personale + time activity pattern– Monitoraggio ambientale (caratterizzazione dei vari ambienti) +

time activity pattern– Monitoraggio outdoor + stima variabilità spaziale

I dati presentati sono stati in parte raccolti nell’ambito delle attività del Progetto CCM:

Metodi per la valutazione integrata dell'impatto ambientale e sanitario dell'inquinamento atmosferico

• OBIETTIVO SPECIFICO 5:Valutare a livello locale l’impatto ambientale delle particelle ultrafini

• www.viias.it

Grazie per lGrazie per l’’attenzione!attenzione!