Aerosol emission factors estimated for harvest threshing and ploughing in Po Valley

Accurate emission factors are required for reliable estimates of agricultural contribution to particulate matter (PM) emissions in the air. This study on the emission factors from agricultural operations performed in Po Valley aims to support the development of the National Emission Inventory. The work quantifies the production of aerosol particles using the size distribution of aerosol mass concentrations sampled during wheat harvest and ploughing activities in a coastal zone of Po Valley farmland (Ferrara – Italy). The aerosol was collected downwind of the emission source (combine or tractor according to the agricultural operation) in sea-land breeze conditions with an eight-stage cascade impactor. For each agricultural operation, the aerosol samplers were taken at the same location inside the emitted dust cloud, which corresponds to the maximum aerosol concentration. The area and the volume of air sampled were estimated from the technical characteristics of agricultural machines, position of eightstage cascade impactor with respect to the machine and images taken during sampling. These data together with aerosol mass size distributions allowed to estimate the emission factors for PM10 and PM2.5: 132.2 and 58.0 mg/m2 for harvest threshing and 23.7 and 8.8 mg/m2 for ploughing. Based on these new emission factors, the emission contribution of agriculture to total anthropogenic PM10 at regional level was estimated to be between 3% and 5% in highly anthropogenic polluted areas such as Po Valley and up to 12% in low polluted areas such as Basilicata.

Stime accurate dei fattori di emissione relativi alla quantità di particolato (PM) emesso in atmosfera da attività agricole come mietitura e aratura, sono necessarie per meglio quantificare il contributo al particolato atmosferico derivante dalle attività agricole. Quanto riportato è il primo studio nazionale per la valutazione dei fattori di emissione del PM derivante dalle principali attività agricole svolte nella Pianura Padana, con l’obiettivo di ottenere dati utili all’implementazione dell’Inventario nazionale delle emissioni. La quantità di PM emesso è stata stimata in base alle concentrazioni in massa delle diverse classi dimensionali di aerosol campionato durante le attività di mietitura del grano e di aratura, condotte in aree agricole situate in una zona costiera della Pianura Padana (Ferrara - Italia). L’aerosol è stato campionato utilizzando un impattore a cascata a otto stadi, mantenendosi sottovento alla sorgente di emissione (seguendo la macchina agricola). Per ogni operazione agricola, i campionamenti sono stati effettuati mantenendo il campionatore nella stessa posizione all’interno della nube di polvere emessa, corrispondente alla massima concentrazione di aerosol. L’area ed il volume di aria campionata sono stati stimati in base alle caratteristiche tecniche delle macchine agricole, alla posizione del campionatore rispetto alla macchina ed in base alle immagini prese durante il campionamento. Questi dati e le analisi della distribuzione dimensionale di massa dell’aerosol, hanno permesso di stimare i fattori di emissione per PM10 e PM2.5: 132,2 e 58,0 mg/m2 per la trebbiatura e 23,7 e 8,8 mg/m2 per l’aratura. Sulla base di questi nuovi fattori di emissione, il contributo emissivo dell’agricoltura al PM10 antropico totale a livello regionale è stato stimato tra il 3 e il 5% in zone ad alto inquinamento antropico, come la Pianura Padana, e fino al 12% a basso inquinamento antropico, come la Basilicata.