Rappresentatività spaziale di misure di qualità dell'aria. Valutazione di un metodo di stima basato sull'uso di "BACKWARD TRAJECTORIES"

The representativeness of air quality monitoring sites is a critical parameter when choosing the location of the measurement stations and assessing the effects of long term exposure to air pollution on population. Generally, according to literature, the spatial representativeness of a monitoring site is related to the variability of pollutants concentrations around the site. In this work we propose the analysis of the spatial representativeness of a monitoring station by means of the meteorological characterization of the site, based on the calculation and statistical elaboration of backward trajectories. In order to take advantage of the high resolution meteorological database of the Italian national air quality model MINNI, a dedicated set of procedures was implemented (M-TraCE) to retrieve wind fields and to calculate and process the backward trajectories of air masses reaching the site of interest. The developed methodology was applied to the Italian Network of Special Purpose Monitoring Stations (according to the law D.Lgs. 155/2010, art. 6 and 8), in order to assess its applicability for the analysis of spatial representativeness of the stations; the trajectories arriving at different hours of the day, for all days of three years, were retraced in each site. The results provided, for each site, not only a synthetic analysis of the whole picture, but also an appraisal of the variability of the estimates according to both long term and short term variation of meteorological conditions. Furthermore, in order to better assess the capability of the methodology, in-depth investigations were carried out by means of GIS analysis on some sites of the monitoring network that were selected in different environmental frameworks according to different natural and anthropogenic conditions. Even if the results show that this methodology is not suitable for the quantitative estimation of the area of representativeness, it has demonstrated its capabilities to provide a detailed anemological characterization of the site under investigation. Therefore, when assessing spatial representativeness of a monitoring site, this approach is useful to support other methods, focussing specifically on the analysis of the effects due to meteorological variables.

La rappresentatività dei siti di monitoraggio delle concentrazioni di inquinanti in atmosfera è un parametro fondamentale nella scelta della dislocazione delle stazioni di misura e nelle valutazioni di esposizione della popolazione ai livelli di concentrazione misurati. In generale, la rappresentatività spaziale di un sito è definita in letteratura facendo riferimento alla variabilità dei livelli di concentrazione nell’intorno del sito stesso. Nel presente studio è proposta un’analisi della rappresentatività spaziale basata sulla caratterizzazione meteorologica del sito, attraverso il calcolo e l’elaborazione statistica di backward trajectories. Per poter usufruire della base dati meteorologica ad alta risoluzione messa a disposizione dal Modello Nazionale MINNI, è stato sviluppato un insieme di procedure ad hoc (M-TraCE) per il calcolo e l’elaborazione statistica delle traiettorie delle masse d’aria in arrivo al sito di interesse. La metodologia sviluppata è stata applicata per una sua valutazione all’analisi di rappresentatività di tutti i siti delle Reti Speciali di misura della qualità dell’aria (D.Lgs. 155/2010, artt. 6 e 8), ricostruendo per ciascuno di essi le traiettorie in arrivo a diverse ore della giornata per tutti i giorni di tre intere annualità. L’insieme dei risultati a disposizione ha fornito, per ciascun sito, non solo un’analisi sintetica d’insieme, ma anche una valutazione della variabilità di tale stima al variare delle condizioni meteorologiche sia su lungo periodo sia su breve scala temporale. Al fine di valutare le potenzialità della metodologia sviluppata, sono stati selezionati alcuni siti della Rete caratterizzati da diversi contesti, sia dal punto di vista dell’ambiente naturale che dal punto di vista delle attività antropiche, per i quali è stata effettuata una più approfondita analisi ambientale e territoriale in ambiente GIS. Anche se, alla luce dei risultati ottenuti, questa metodologia non si è mostrata adatta per la stima assoluta e quantitativa dell’area di rappresentatività, essa ha mostrato ottime potenzialità nel fornire una particolareggiata caratterizzazione anemologica del sito. Questo approccio può essere pertanto efficacemente utilizzato, in studi di rappresentatività spaziale, a supporto di altre metodologie, consentendo di isolare gli effetti dovuti alla sola meteorologia.