Università degli Studi di PerugiaFacoltà di Ingegneria

Inquinamento atmosferico: inquinanti secondari, sorgenti di

emissione

Corso di Impatto AmbientaleModulo A: Pianificazione Energetica

Ing. Giorgio Baldinelli

a.a. 2011-12

Inquinanti secondari

• Si formano a partire dagli inquinanti primari a seguito di reazioni chimiche che avvengono in atmosfera

• Esempi: biossido di azoto NO2 e Ozono O3

• In generale, l’insieme dei composti che si formano a seguito di reazioni fotochimiche tra gli inquinanti primari presenti in atmosfera (specialmente NOx e HC) viene detto smog fotochimico :

• NOx + HC + luce solare = smog fotochimico

• Lo smog fotochimico trova condizioni favorevoli di formazione in presenza di intenso irraggiamento solare, cielo sereno, temperature dell’aria elevate (> 20 °C) e bassa umidità relativa, unitamente a elevate concentrazioni di NOx e di idrocarburi incombusti al suolo

• Il ciclo fotolitico del monossido di azoto è costituito da una serie di reazioni, realizzate in stadi distinti, che conducono all’ossidazione di NO in NO2

• N2+O2 = 2NO

• 2NO + O2 = 2NO2

• In presenza di radiazioni ultraviolette l’NO2 passa ad uno stato eccitato instabile, dissociandosi nuovamente in NO e O:

• NO2 + hν = NO + O

• O + O2 + M = O3 + M

• O3 +NO = NO2+O2

• Nelle aree urbane la concentrazione di NO comincia ad aumentare nelle prime ore della mattina (autoveicoli, accensione impianti termici); dopo alcune ore la concentrazione di NO inizia a diminuire ed aumenta quella di NO2 a causa del processo di ossidazione dell’NO

• Durante le ore centrali della giornata, a mano a mano che aumenta la radiazione solare, aumenta anche la frazione di NO2 che si converte in NO, originando l’ossigeno monoatomico che produce poi l’ozono

• Sfasamento dei processi di produzione di NO, NO2 e O3• Effetti nocivi smog fotochimico:irritazione vie

respiratorie,affaticamento, edemi polmonari.• Danni vegetazione (necrosi foglie dovuta all’ozono)

Le sorgenti di emissione

• Le sorgenti di emissione possono essere classificate in relazione alla tipologia della fonte inquinante e all’andamento temporale della portata emessa

• Sorgenti puntuali: caratterizzate da emissioni quantitativamente rilevanti, coincidenti con i camini dei grandi impianti di combustione o industriali

• Sorgenti diffuse: presentano emissioni di piccola entità ma distribuite su ampie superfici

Le sorgenti diffuse producono complessivamente una maggiore quantità di emissioni inquinanti, ma determinano in genere minori concentrazioni di inquinanti al suolo, per il minor carico di inquinante per unità di superficie

Le sorgenti puntuali causano potenzialmente elevati livelli di inquinamento nelle aree limitrofe, ma si prestano meglio alla introduzione di sistemi di abbattimento degli inquinanti

CORINAIR90 Metodologia di censimento sorgenti puntuali:• Impianti combustione con P> 300 MW termici• Raffinerie oli minerali• Impianti produzione acido nitrico e solforico• Impianti siderurgici (produzione > 3milioni t/anno)• Industrie cartarie (produzione > 100.000 t/anno)• Impianti verniciatura autoveicoli (produzione > 100.000 veicoli/anno)• Impianti industriali con emissioni di SOx, NOx, COVNM superiori a

1000t/anno o di CO2 superiori a 300.000 t/anno)

Andamento temporale

• a) emissioni stazionarie continue

Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante con variazioni temporali poco significative, fatta eccezione per i transitori (centrali termoelettriche a carico costante, forni industriali)

• b) emissioni stazionarie e discontinue

• Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante con variazioni temporali poco significative all’interno di singole fasi di natura ciclica (lavorazione effettuate in successione utilizzando diversi sistemi di lavorazione)

• c) emissioni variabili e continue

Caratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante variabili nel tempo in maniera casuale (processi industriali con impiego di processi di lavorazione diversi e con apporti di materie prime e di energia variabili nel tempo)

• d) emissioni variabili e discontinueCaratterizzate da portate e concentrazioni di inquinante variabili nel tempo in maniera casuale all’interno di singole fasi di natura ciclica

Caratterizzazione delle emissioni

Insieme delle operazioni che consentono di: • Individuare le sostanze emesse• Descrivere i processi produttivi• Valutare le quantità di inquinante emesse nell’ambiente• Verificare il rispetto dei limiti di emissione• Verificare il corretto funzionamento degli impianti

produttivi e dei sistemi di depurazione• Costruire l’insieme dei dati di partenza per l’impiego di

modelli previsionali di dispersione• Individuare possibili interventi per la riduzione delle

emissioni

Valutazione della quantità di inquinante

• Misura diretta• Stime condotte sulla base dei cosiddetti fattori di

emissione

Il fattore di emissione F rappresenta la quantità di inquinante mediamente emessa da una specifica attività produttiva, con riferimento all’unità di materia prima lavorata o all’unità di prodotto finale o a qualunque altro parametro atto a caratterizzare la tipologia produttiva considerata

• Sono valutati a partire da un numero elevato di misure effettuate su campioni rappresentativi della tipologia considerata

• Possono essere ricavati anche da valutazioni teoriche (bilanci di materia e di energia)

• Possono tenere in conto la tecnologia considerata, l’età dell’impianto, il tipo di manutenzione

• Si prestano meglio a descrivere le sorgenti puntuali e sono più adatti per le valutazioni su vasta scala in ampi periodi temporali

• In generale la quantità di sostanza inquinante E emessa in un certo periodo di tempo è data da:

E = P * F * C

• dove P è la quantità di prodotto o di materia prima utilizzata nel periodo e C è un fattore correttivo per tenere in conto la presenza di sistemi di rimozione degli inquinanti (correlato all’efficienza dei dispositivi)