Tra Novembre 2015 e Gennaio 2016 è stata condotta una campagna di misura che ha coinvolto simultaneamente cinque siti del Sud Italia, quattro dei quali appartenenti alla rete I-AMICA (www.i-amica.it). Lo studio, pubblicato su Atmosphere [2], ha avuto lo scopo di caratterizzare la diversa distribuzione spaziale del contenuto carbonioso presente nel particolato atmosferico in due frazioni dimensionali (PM₁₀ e PM_2.5). I siti di misura (Fig. 3.1) sono stati: Lecce, Lamezia Terme, Capo Granitola, Monte Curcio e Napoli. I primi quattro siti sono stazioni regionali del GAW-WMO – Global Atmosphere Watch program. Si tratta di siti con caratteristiche diverse e classificati sulla base della loro distanza dalle sorgenti di inquinamento: Napoli sito urbano, Lecce suburbano, Lamezia Terme e Capo Granitola siti costieri e Monte Curcio sito remoto. Misure di PM₁₀ e PM_2.5 sono state effettuate con un campionatore bicanale a basso volume (2.3 m³/h) automatico (SWAM 5a Dual Channel Monitor-FAI Instruments) che tramite la tecnica dell’attenuazione beta fornisce la concentrazione del particolato. I campioni di PM₁₀ e PM_2.5 sono stati raccolti su filtri in fibra di quarzo (Whatman Q-grade, diametro 47 mm) pretrattati termicamente per eliminare possibili contaminazioni organiche, ed analizzati con tecnica termo-ottica in trasmittanza (TOT) tramite l’analizzatore di OE/EC (Sunset Laboratory, Tigard, OR, USA), protocollo EUSAARII. Per ciascuna frazione di PM è stata quantificata la componente carboniosa totale TC = OC + EC, somma della componente organica (OC) ed elementare (EC).

 Fig. 3.1) Mappa del Sud Italia con evidenziati i siti di osservazione.

 I valori più alti di concentrazione di PM₁₀ e PM_2.5 sono stati osservati nel sito di Napoli (50.8 ± 21.7 e 37.8 ± 18.0 μg/m³), seguono Lecce (32.7 ± 13.0 and 25.7 ± 11.6 μg/m³), Capo Granitola (23.2± 8.6 and 10.4 ± 2.6 μg/m³), Lamezia Terme (10.1 ± 3.8 and 7.2 ± 3.5 μg/m³) e Monte Curcio (3.4 ± 1.4 and 3.0 ±1.2 μg/m³). Il rapporto medio PM_2.5/PM₁₀ varia tra 0.68 e 0.82 e mostra che più del 68% del PM₁₀ è costituito da PM_2.5, inoltre le concentrazioni di PM₁₀ e PM_2.5 sono ben correlate tra di loro nei siti di Lecce (R² = 0.98), Napoli (R² = 0.95) e Lamezia Terme (R² = 0.88) indicando che le due frazioni derivano da sorgenti comuni e sono controllate da processi simili. Monte Curcio ha mostrato una correlazione di 0.77 ed un rapporto PM_2.5/PM₁₀ di 0.82 che sottolinea l’importante contributo della frazione fine al PM, probabilmente di origine long-range.

I risultati delle concentrazioni medie di TC, OC ed EC sono riportate nelle Tabelle 3.1 e 3.32. Le concentrazioni medie di OC contenute nel PM₁₀ e PM_2.5 variano da 0.9 μg/m³ a 12.8 μg/m³ e da 0.9 μg/m³ a 11.8 μg/m³, rispettivamente, mentre le concentrazioni medie di EC variano da 0.06 μg/m³ a 2.3 μg/m³ (in PM₁₀) e da 0.05 μg/m³ a 1.8 μg/m³ (in PM_2.5), mostrando una elevata variabilità tra sito remoto e sito urbano. I più alti valori di OC ed EC infatti sono stati osservati a Napoli e Lecce, maggiormente influenzati dalle emissioni primarie di sorgenti antropogeniche ed accompagnate da elevate quantità di composti organici volatili che, sotto condizioni meteorologiche favorevoli, agevolano la produzione di carbonio organico secondario (SOC). Concentrazioni più basse sono state rilevate a Lamezia Terme e Capo Granitola, non solo per la diversa influenza delle sorgenti emissive ma anche grazie all’effetto delle brezze marine che favoriscono la dispersione degli inquinanti. Le concentrazioni estremamente basse misurate a Monte Curcio sono in buon accordo con le condizioni troposferiche che caratterizzano questo sito remoto. La percentuale di TC contenuto nel PM (TC/PM) ha evidenziato valori più alti a Lamezia Terme (48% e 67%) seguita da Lecce (35% e 40%), Napoli (31% e 39%) e Monte Curcio (30% e 33%), mentre percentuali più basse sono state trovate a Capo Granitola (13% e 17%), nel PM₁₀ e PM_2.5  rispettivamente.

Fig. 3.2) Andamenti temporali  delle concentrazioni in massa di (a) PM₁₀ e (b) PM_2.5  corrispondenti a ciascun sito di misura durante la campagna. Le line tratteggiate orizzontali si riferiscono ai valori limite di PM₁₀ e PM_2.5 imposti dalla Direttiva Europea 2008/50 e suggeriti dal WMO.

Tabella 3.1) Concentrazioni medie di TC, OC, EC, e SOC (±STD) nel PM₁₀ insieme alle medie di OC/EC, TC/PM, OC/PM, EC/PM e SOC/PM per ciascun sito di misura.

Tabella 3.2) Concentrazioni medie di TC, OC, EC, e SOC (±STD) nel PM_2.5 insieme alle medie di OC/EC, TC/PM, OC/PM, EC/PM e SOC/PM per ciascun sito di misura.

Il rapporto OC/EC è stato utilizzato per quantificare il SOC prodotto in atmosfera in seguito all’ossidazione di composti organici volatili. Come riportato nelle tabelle, i valori medi ottenuti variano tra 0.4 e 7.6 μg/m³ nel PM₁₀ e tra 0.4 e 7.2 μg/m³ nel PM _2.5, occupando dal 37 al 59% della massa di OC nel PM₁₀ e dal 40 al 57% nel PM_2.5. Questi risultati mostrano che il SOC costituisce una importante frazione di PM in tutti i siti di monitoraggio. In particolare, le più alte percentuali di SOC osservate nei siti di Napoli e Lecce possono essere spiegate ipotizzando che in inverno le emissioni di precursori gassosi aumentano e che in combinazione con condizioni atmosferiche stabili e prolungati tempi di permanenza in atmosfera, i processi di ossidazione si possano intensificare favorendo la formazione di prodotti secondari.

[2] Inter-Comparison of Carbon Content in PM2.5 and PM10 Collected at Five Measurement Sites in Southern Italy, Dinoi, A., Cesari, D., Marinoni, A., Bonasoni, P., Riccio, A., Chianese, E., Tirimberio, G., Naccarato, A., Sprovieri, F., Andreoli, V., Moretti, S., Gullì, D., Calidonna, C.R., Ammoscato, I., Contini, D., 2017, Atmosphere 8, 243, http://dx.doi.org/10.3390/atmos8120243.