Dispersione da incendi forestali,
industriali e roghi a cielo aperto
Rossella Prandi – Simularia Srl
G. Brusasca, S. Finardi, N. Pepe, P. Radice, C. Silibello – Arianet Srl
V. Magliulo, P. Ciccioli, R. Baraldi, – CNR
Contesto
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PM10 Napoli/Caserta
2017 2018 2019
Metodo e strumenti – Studio IPSA – Incendi e Polveri Sottili nel territorio Acerrano
Ricerca e analisi dati locali
su combustioni incontrollate
Determinazione sperimentale di
FE specifici per mix di materiali e
condizioni più frequenti
Stima delle emissioni di
combustioni incontrollate
Anno 2018
WRF 4.1.1
FE da letteratura
FARM
BC Quale Aria
Stima bottom-up delle emissioni da incendi
• Forestali (698)
• Roghi️ (393)
• Impianti (11)
Nell’anno 2018
abbiamo censito
Emissioni da roghi accidentali 2018: il database SMA Campania
Il database contiene 393 eventi
Per ogni evento segnalato dai cittadini ai vigili
del fuoco:
• Data e ora della segnalazione telefonica;
• Localizzazione (coordinata geografica),
Provincia, Comune, Località;
• Informazioni relative al segnalante;
• Informazioni relative all’intervento effettuato:
data e ora di inizio/fine e durata;
• Documentazione fotografica realizzata dai
VVFF nel corso dell'intervento.
Solo nel 5% dei casi la durata è superiore
a 3 ore.
Il report dei VVFF (PROMETEO) segnala
per il 2018 455 roghi in prov di Caserta e
1155 in prov di Napoli
Emissioni da incendi forestali: il database SMA Campania
Il database contiene 698 eventi
Per ogni evento segnalato:
• Data e ora dell’evento
• Localizzazione (coordinata geografica), Provincia,
Comune, Località
• Informazioni relative alla segnalazione dell’evento
e note
• Tipologia di incendio: boschivo, non boschivo,
pulizia agraria, …
• Tipologia di fiamma: radente, di chioma,
sotterranea
• Superficie bruciata: totale, boschiva/non boschiva
e per tipologia di vegetazione
• Informazioni relative all’intervento effettuato: data
e ora di inizio/fine e durata
• Dettagli relativi all’intervento aereo
• Il volume della biomassa per unità di superficie è
stato dedotto dall’Inventario Forestale Nazionale
• I fattori di emissione derivano dalla review di
Andreae, 2019.
Emissioni da incendi in impianti
Nello stesso anno 2018 sono stati identificati un totale di 11
incendi di medie dimensioni, principalmente in impianti
destinati al trattamento e al deposito di rifiuti.
Le fonti consultate per raccogliere queste informazioni sono
state:
• Report di Arpa Campania;
• Notizie/foto/video sui giornali locali;
• Foto aeree.
ore
CO
(kg)
NMVOC
(kg)
NH3
(kg)
NOX
(kg)
PM10
(kg)
PM2.5
(kg)
SO2
(kg)
DIOX
(kg)
PAH
(kg)
BN STIR Casalduni 24 1102 655 32 108 345 284 15 1.07E-05 9
SA Nappi Sud 24 375 0 0 168 27 22 0 0.00E+00 0
NA Ambiente spa 48 68400 40680 2016 6732 21420 17640 900 6.66E-04 540
NA Di gennaro 48 114000 67800 3360 11220 35700 29400 1500 1.11E-03 900
NA Acerra 24 532 316 16 52 167 137 7 5.18E-06 4
CE Barba film 12 104 0 0 47 7 6 1 0.00E+00 0
BN STIR Casalduni 48 60800 36160 1792 5984 19040 15680 800 5.92E-04 480
CE Spalloni 24 61 36 2 6 19 16 1 5.92E-07 0
CE Gesia Spa 48 28500 16950 840 2805 8925 7350 375 2.78E-04 225
CE Lea - Marcianise 72 83600 49720 2464 8228 26180 21560 1100 8.14E-04 660
CE Stir SMCV 48 19000 11300 560 1870 5950 4900 250 1.85E-04 150
376.47 223.62 11.08 37.22 117.78 96.99 4.95 3.66 2.97
CO
(t/y)
NMVOC
(t/y)
NH3
(t/y)
NOX
(t/y)
PM10
(t/y)
PM2.5
(t/y)
SO2
(t/y)
DIOX
(TEQ g/y)
PAH
(t/y)
3160.83 499.13 38.96 162.72 539.26 489.19 22.71 3.86E-06 3.46
CO (t/y) NMVOC (t/y) NH3 (t/y) NOX (t/y) PM10 (t/y) PM2.5 (t/y) SO2 (t/y) DIOX (t/y) PAH (t/y)
CO NMVOC NH3 NOX PM10 PM2.5 SO2 DIOX PAH
87.9% 54.4% 71.1% 76.9% 77.8% 79.8% 77.8% 3.6% 12.6%
11.9% 44.8% 28.4% 22.9% 21.8% 19.8% 21.8% 94.8% 85.9%
0.2% 0.8% 0.5% 0.3% 0.4% 0.4% 0.4% 1.6% 1.5%
Nell’anno 2018 le emissioni stimate per i 1102 eventi censiti sono:
Le emissioni dei diversi inquinanti hanno una distribuzione non uniforme nel tempo e
nello spazio:
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PM10 (539 t) PCDD/DF (3.87 TEQ-g)
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AV BN CE NA SA
Pm10 (539 t) PCDD/DF (3.87 TEQ-g)
Emissioni da combustioni incontrollate
Forestali
Impianti
Roghi diffusi
Altre emissioni: ISPRA provinciale 2015
• Comunalizzazione nazionale con un set omogeneo di proxy
• Calcolo bottom up della risospensione stradale
• Calcolo bottom up della risospensione agricola (nuovi fattori di emissione, SAU)
• disaggregazione della parte non esausta delle emissioni da traffico (presente solo a livello
nazionale), ottenendo evaporative e usura del veicolo
• Emissioni biogeniche calcolate dal preprocessore SurfPRO
• Calcolo bottom up di roghi, incendi forestali e di impianti <- MACROSETTORE 11
Input al modello di dispersione
• Precisa collocazione nello spazio-tempo (modulo INEMOS)
• Durata dell’evento: dall’ora precedente alla segnalazione fino all’ora di spegnimento documentata,
con durata minima 2 ore. Per gli incendi in impianti 12, 24 o 72 ore.
• Emissione costante nel tempo per forestali e roghi; negli incendi in impianti modulazione temporale
standard con 30% di materiale bruciato nelle prime 3 ore e poi decrescita lineare nelle n-3 ore
successive fino a spegnimento.
• Stima del plume rise come in CMAQ (Pouliot, 2005) - i roghi sono trattati come sorgenti fredde
Uso di TRACCIANTI
per isolare il
contributo e
consentire una
analisi di sensibilità
ex-post sui fattori di
emissione
Risultati
Risultati
Contributo delle combustioni accidentali: VALORI MASSIMI ORARI PM10
I valori massimi dovuti alle
combustioni
incontrollate/accidentali possono
essere molto elevati ma non
incidono in maniera rilevante sugli
indicatori di lungo periodo di qualità
dell’aria.
ROGHI
INCENDI INDUSTRIALI
INCENDI FORESTALI
Impatto degli incendi: confronto con i dati sperimentali
1.
2.
Ambiente SPA San
Vitaliano dove un incendio
ha interessato un’area di
circa 5000 mq destinata al
recupero di materiali
plastici (PET, HDPE)
Roghi di rifiuti: scala locale
Stesso input emissivo + Downscaling meteo (SWIFT) luglio 2018 + SPRAY a 100 m di risoluzione orizz.
MEDIA MENSILE
Roghi di rifiuti: scala locale - luglio 2018
Luglio 2018
Resto 2018
MASSIMA MEDIA GIORNALIERA
MASSIMO ORARIO
Conclusioni
• In Campania sono raccolte di routine informazioni di grande dettaglio che, con poco sforzo,
potrebbero includere dati utili a caratterizzare le emissioni delle combustioni incontrollate,
anche nella prospettiva futura di studi epidemiologici di lungo periodo.
• La revisione delle emissioni ha consentito una ricostruzione accurata della qualità dell’aria sul
territorio campano, ad eccezione dei valori di PM10 osservati nell’Acerrano che presentano una
rilevante componente coarse non riprodotta dal sistema modellistico/input emissivo.
• Gli incendi negli impianti di trattamento dei rifiuti, gli incendi boschivi e gli eventi di
combustione incontrollata di rifiuti all’aria aperta forniscono un contributo non particolarmente
significativo a livello di concentrazioni medie di lungo periodo di particolato.
• Molto significativo il contributo degli incendi al bilancio delle emissioni di sostanze nocive (IPA,
diossine, etc.).
• I roghi di rifiuti a cielo aperto forniscono un contributo minore alle concentrazioni medie di
macroinquinanti a causa della limitata quantità di massa bruciata e alla generale brevità degli
eventi.
• L’impatto dei fuochi a scala locale, cioè a poche decine o centinaia di metri dall’incendio,
espone gli abitanti a concentrazioni significative di PM e inquinanti nocivi per periodi di tempo
limitati.
Grazie per l’attenzione
r.prandi@simularia.it
Progetto SAPERI (2020-2022)
(Simulazione Accelerata su Piattaforme Eterogenee di Rilasci Incidentali
in atmosfera)
Esplorazione della possibilità di accelerare il codice lagrangiano
opensource SPRAY-WEB per calcolo su GPU e FPGA, sviluppo di ambiente
dedicato e amichevole per la simulazione speditiva di eventi incidentali
3 PMI (Simularia, Aethia e SmartBrain) del POLO ICT
2 Università (Aldinucci @DI UNITO e Ferrero @DISIT UPO)
1 End User (Arpa Piemonte)

Prandi incendi giornata arianet_2021

  • 1.
    Dispersione da incendiforestali, industriali e roghi a cielo aperto Rossella Prandi – Simularia Srl G. Brusasca, S. Finardi, N. Pepe, P. Radice, C. Silibello – Arianet Srl V. Magliulo, P. Ciccioli, R. Baraldi, – CNR
  • 2.
  • 3.
    Metodo e strumenti– Studio IPSA – Incendi e Polveri Sottili nel territorio Acerrano Ricerca e analisi dati locali su combustioni incontrollate Determinazione sperimentale di FE specifici per mix di materiali e condizioni più frequenti Stima delle emissioni di combustioni incontrollate Anno 2018 WRF 4.1.1 FE da letteratura FARM BC Quale Aria
  • 4.
    Stima bottom-up delleemissioni da incendi • Forestali (698) • Roghi️ (393) • Impianti (11) Nell’anno 2018 abbiamo censito
  • 5.
    Emissioni da roghiaccidentali 2018: il database SMA Campania Il database contiene 393 eventi Per ogni evento segnalato dai cittadini ai vigili del fuoco: • Data e ora della segnalazione telefonica; • Localizzazione (coordinata geografica), Provincia, Comune, Località; • Informazioni relative al segnalante; • Informazioni relative all’intervento effettuato: data e ora di inizio/fine e durata; • Documentazione fotografica realizzata dai VVFF nel corso dell'intervento. Solo nel 5% dei casi la durata è superiore a 3 ore. Il report dei VVFF (PROMETEO) segnala per il 2018 455 roghi in prov di Caserta e 1155 in prov di Napoli
  • 6.
    Emissioni da incendiforestali: il database SMA Campania Il database contiene 698 eventi Per ogni evento segnalato: • Data e ora dell’evento • Localizzazione (coordinata geografica), Provincia, Comune, Località • Informazioni relative alla segnalazione dell’evento e note • Tipologia di incendio: boschivo, non boschivo, pulizia agraria, … • Tipologia di fiamma: radente, di chioma, sotterranea • Superficie bruciata: totale, boschiva/non boschiva e per tipologia di vegetazione • Informazioni relative all’intervento effettuato: data e ora di inizio/fine e durata • Dettagli relativi all’intervento aereo • Il volume della biomassa per unità di superficie è stato dedotto dall’Inventario Forestale Nazionale • I fattori di emissione derivano dalla review di Andreae, 2019.
  • 7.
    Emissioni da incendiin impianti Nello stesso anno 2018 sono stati identificati un totale di 11 incendi di medie dimensioni, principalmente in impianti destinati al trattamento e al deposito di rifiuti. Le fonti consultate per raccogliere queste informazioni sono state: • Report di Arpa Campania; • Notizie/foto/video sui giornali locali; • Foto aeree. ore CO (kg) NMVOC (kg) NH3 (kg) NOX (kg) PM10 (kg) PM2.5 (kg) SO2 (kg) DIOX (kg) PAH (kg) BN STIR Casalduni 24 1102 655 32 108 345 284 15 1.07E-05 9 SA Nappi Sud 24 375 0 0 168 27 22 0 0.00E+00 0 NA Ambiente spa 48 68400 40680 2016 6732 21420 17640 900 6.66E-04 540 NA Di gennaro 48 114000 67800 3360 11220 35700 29400 1500 1.11E-03 900 NA Acerra 24 532 316 16 52 167 137 7 5.18E-06 4 CE Barba film 12 104 0 0 47 7 6 1 0.00E+00 0 BN STIR Casalduni 48 60800 36160 1792 5984 19040 15680 800 5.92E-04 480 CE Spalloni 24 61 36 2 6 19 16 1 5.92E-07 0 CE Gesia Spa 48 28500 16950 840 2805 8925 7350 375 2.78E-04 225 CE Lea - Marcianise 72 83600 49720 2464 8228 26180 21560 1100 8.14E-04 660 CE Stir SMCV 48 19000 11300 560 1870 5950 4900 250 1.85E-04 150 376.47 223.62 11.08 37.22 117.78 96.99 4.95 3.66 2.97 CO (t/y) NMVOC (t/y) NH3 (t/y) NOX (t/y) PM10 (t/y) PM2.5 (t/y) SO2 (t/y) DIOX (TEQ g/y) PAH (t/y)
  • 8.
    3160.83 499.13 38.96162.72 539.26 489.19 22.71 3.86E-06 3.46 CO (t/y) NMVOC (t/y) NH3 (t/y) NOX (t/y) PM10 (t/y) PM2.5 (t/y) SO2 (t/y) DIOX (t/y) PAH (t/y) CO NMVOC NH3 NOX PM10 PM2.5 SO2 DIOX PAH 87.9% 54.4% 71.1% 76.9% 77.8% 79.8% 77.8% 3.6% 12.6% 11.9% 44.8% 28.4% 22.9% 21.8% 19.8% 21.8% 94.8% 85.9% 0.2% 0.8% 0.5% 0.3% 0.4% 0.4% 0.4% 1.6% 1.5% Nell’anno 2018 le emissioni stimate per i 1102 eventi censiti sono: Le emissioni dei diversi inquinanti hanno una distribuzione non uniforme nel tempo e nello spazio: 0% 10% 20% 30% 40% 50% gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic PM10 (539 t) PCDD/DF (3.87 TEQ-g) 0% 10% 20% 30% 40% 50% AV BN CE NA SA Pm10 (539 t) PCDD/DF (3.87 TEQ-g) Emissioni da combustioni incontrollate Forestali Impianti Roghi diffusi
  • 9.
    Altre emissioni: ISPRAprovinciale 2015 • Comunalizzazione nazionale con un set omogeneo di proxy • Calcolo bottom up della risospensione stradale • Calcolo bottom up della risospensione agricola (nuovi fattori di emissione, SAU) • disaggregazione della parte non esausta delle emissioni da traffico (presente solo a livello nazionale), ottenendo evaporative e usura del veicolo • Emissioni biogeniche calcolate dal preprocessore SurfPRO • Calcolo bottom up di roghi, incendi forestali e di impianti <- MACROSETTORE 11
  • 10.
    Input al modellodi dispersione • Precisa collocazione nello spazio-tempo (modulo INEMOS) • Durata dell’evento: dall’ora precedente alla segnalazione fino all’ora di spegnimento documentata, con durata minima 2 ore. Per gli incendi in impianti 12, 24 o 72 ore. • Emissione costante nel tempo per forestali e roghi; negli incendi in impianti modulazione temporale standard con 30% di materiale bruciato nelle prime 3 ore e poi decrescita lineare nelle n-3 ore successive fino a spegnimento. • Stima del plume rise come in CMAQ (Pouliot, 2005) - i roghi sono trattati come sorgenti fredde Uso di TRACCIANTI per isolare il contributo e consentire una analisi di sensibilità ex-post sui fattori di emissione
  • 11.
  • 12.
  • 13.
    Contributo delle combustioniaccidentali: VALORI MASSIMI ORARI PM10 I valori massimi dovuti alle combustioni incontrollate/accidentali possono essere molto elevati ma non incidono in maniera rilevante sugli indicatori di lungo periodo di qualità dell’aria. ROGHI INCENDI INDUSTRIALI INCENDI FORESTALI
  • 14.
    Impatto degli incendi:confronto con i dati sperimentali 1. 2. Ambiente SPA San Vitaliano dove un incendio ha interessato un’area di circa 5000 mq destinata al recupero di materiali plastici (PET, HDPE)
  • 15.
    Roghi di rifiuti:scala locale Stesso input emissivo + Downscaling meteo (SWIFT) luglio 2018 + SPRAY a 100 m di risoluzione orizz.
  • 16.
    MEDIA MENSILE Roghi dirifiuti: scala locale - luglio 2018 Luglio 2018 Resto 2018 MASSIMA MEDIA GIORNALIERA MASSIMO ORARIO
  • 17.
    Conclusioni • In Campaniasono raccolte di routine informazioni di grande dettaglio che, con poco sforzo, potrebbero includere dati utili a caratterizzare le emissioni delle combustioni incontrollate, anche nella prospettiva futura di studi epidemiologici di lungo periodo. • La revisione delle emissioni ha consentito una ricostruzione accurata della qualità dell’aria sul territorio campano, ad eccezione dei valori di PM10 osservati nell’Acerrano che presentano una rilevante componente coarse non riprodotta dal sistema modellistico/input emissivo. • Gli incendi negli impianti di trattamento dei rifiuti, gli incendi boschivi e gli eventi di combustione incontrollata di rifiuti all’aria aperta forniscono un contributo non particolarmente significativo a livello di concentrazioni medie di lungo periodo di particolato. • Molto significativo il contributo degli incendi al bilancio delle emissioni di sostanze nocive (IPA, diossine, etc.). • I roghi di rifiuti a cielo aperto forniscono un contributo minore alle concentrazioni medie di macroinquinanti a causa della limitata quantità di massa bruciata e alla generale brevità degli eventi. • L’impatto dei fuochi a scala locale, cioè a poche decine o centinaia di metri dall’incendio, espone gli abitanti a concentrazioni significative di PM e inquinanti nocivi per periodi di tempo limitati.
  • 18.
  • 19.
    Progetto SAPERI (2020-2022) (SimulazioneAccelerata su Piattaforme Eterogenee di Rilasci Incidentali in atmosfera) Esplorazione della possibilità di accelerare il codice lagrangiano opensource SPRAY-WEB per calcolo su GPU e FPGA, sviluppo di ambiente dedicato e amichevole per la simulazione speditiva di eventi incidentali 3 PMI (Simularia, Aethia e SmartBrain) del POLO ICT 2 Università (Aldinucci @DI UNITO e Ferrero @DISIT UPO) 1 End User (Arpa Piemonte)