SENSORI A BASSO COSTO PER IL CONTROLLO DIFFUSO DELLA QUALITÀ DELL’ARIA URBANA

ABSTRACT L'inquinamento atmosferico colpisce tutti, ed è la seconda principale causa di morte per malattie non trasmissibili dopo il fumo di tabacco. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), si sono verificati oltre 550˙000 decessi in Europa nel 2016 attribuibili agli effetti congiunti dell'inquinamento atmosferico indoor e outdoor e stime recenti (Lelieveld et at., 2019), ancora più allarmanti, rendono l'inquinamento atmosferico la prima causa ambientale di morte prematura in Europa. Oltre l'80% delle persone che vivono in aree urbane ove sia monitorato l'inquinamento atmosferico sono esposte a livelli di contaminanti che superano i limiti delle linee guida dell'OMS per la qualità dell’aria, con esposizioni più alte nei paesi a basso e medio reddito. In Europa, tra le principali fonti di inquinamento atmosferico si trovano il traffico stradale, il riscaldamento domestico e la combustione industriale. Gli impatti ambientali del traffico veicolare sono assai rilevanti in molte aree metropolitane europee. Le direttive sulla qualità dell’aria ambiente (2004/107/CE; 2008/50 /CE) stabiliscono l'obbligo di sviluppare e attuare piani di qualità dell'aria e conseguenti misure per zone e agglomerati ove le concentrazioni di inquinanti superino gli standard dell'Unione Europea (UE). Piani e misure sono stati quindi implementati dagli stati membri, e costituiscono l’elemento centrale della gestione della qualità dell'aria. Nel 2013 la Commissione Europea ha pubblicato il pacchetto "Aria pulita" (Clean Air Policy) che mira sostanzialmente a ridurre l'inquinamento atmosferico in tutta l'UE, stabilisce obiettivi per diminuire gli impatti sulla salute e sull'ambiente entro il 2030 e contiene proposte legislative volte ad attuare norme più severe in materia di emissioni e di inquinamento atmosferico. Nel febbraio 2017, la Commissione Europea ha allertato cinque paesi, tra cui Spagna e Italia, per i ripetuti superamenti dei limiti di inquinamento atmosferico da biossido di azoto (NO2), ed ha esortato tali stati ad attivarsi per garantire una buona qualità dell'aria e salvaguardare la salute pubblica. Il maggiore contributo alle emissioni totali di biossido di azoto nell'UE viene dal settore dei trasporti su strada, mentre la combustione di carburanti nell’ambito di attività commerciali, istituzionali e domestiche contribuisce principalmente alle emissioni di particolato primario, soprattutto in alcune nazioni dell’Est Europa.La maggior parte delle misure attivate dagli Stati membri in ottemperanza alle direttive sulla qualità dell'aria ambiente negli ultimi 3 anni mira a ridurre concentrazioni e numero di superamenti dei valori limite di PM10 e NO2 (EEA, 2018). Per diminuire l’impatto del traffico veicolare si adottano agevolazioni per passare ad altre modalità di trasporto, si interviene su pianificazione urbanistica ed infrastrutture per il trasporto sostenibile, su miglioramenti al trasporto pubblico, sugli appalti pubblici. Seguono misure relative a combustione commerciale e residenziale, all'industria per il PM10, e alla combustione industriale, commerciale e residenziale per NO2, prevedendo principalmente il passaggio a carburanti a basse emissioni, l’introduzione di apparecchiature per il controllo delle emissioni e l’aggiornamento delle tecnologie. Sono infine importanti anche le modalità di comunicazione: l'amministrazione locale è il principale responsabile della pianificazione ed attuazione delle misure e della notificazione delle azioni che i singoli possono adottare per ridurre l'inquinamento atmosferico (EEA, 2018). La valutazione della qualità dell'aria a termini di legge (D.Lgs. 155 del 13/08/2010, attuazione 2008/50/CE) viene svolta dagli enti territoriali preposti (Agenzie ARPA) con reti di stazioni di misura in siti fissi, ove il monitoraggio segue un rigoroso protocollo Quality Assurance/Quality Control (QA /QC) per garantire incertezze di misura comprese in intervalli specifici ed appropriati allo scopo. I costi associati al mantenimento ed all’efficienza di tali siti di monitoraggio hanno però portato a una riconfigurazione delle reti di controllo normativo per la qualità dell'aria in Europa nell'ultimo decennio, con conseguente miglioramento delle reti, ma anche diradamento spaziale dei siti di misura fissi. Ciò risponde alle principali esigenze legislative, ma non alla crescente domanda di informazioni diffuse sulla qualità dell'aria nelle aree urbane, dove vive la maggior parte della popolazione mondiale (Nazioni Unite, 2015). Infatti, anche se la maggior parte delle misure attivate riguarda il settore trasporto su strada, si risente della mancanza di strumenti per stimare in modo efficiente e rapido il livello di inquinamento nelle diverse zone delle città, derivante principalmente dalle condizioni del flusso di traffico: tali strumenti potrebbero ottimizzare le strategie di controllo ed anche accrescere nella popolazione la consapevolezza delle condizioni di qualità dell'aria. Sono stati quindi sviluppati ulteriori approcci per stimare lo stato di inquinamento in ambienti complessi come le aree urbane: fra i più promettenti fino ad ora adottati, si trovano la simulazione della dispersione atmosferica di inquinanti e l’utilizzo di piccoli sensori a basso costo. Il primo approccio prevede la modellizzazione della dispersione con software di diversa complessità ed adeguata scala spazio-temporale, ampiamente documentati in letteratura, mentre il secondo consiste nella dislocazione di sensori per mappare la qualità dell'aria con risoluzione temporale (Bigi et al., 2018), o altre applicazioni, migliorando la copertura dell’area urbana. L’utilizzo di sensori a basso costo per la misura di inquinanti atmosferici in fase gas o particolato, soluzione tra le più economiche e di facile installazione, è oggi oggetto di notevole attenzione: nel prossimo futuro nei paesi “sviluppati” essi saranno affiancati alle stazioni di monitoraggio normativo in aree urbane per aumentare la copertura spaziale, pur fornendo dati affetti da maggiore incertezza. Mentre nelle zone urbane di paesi in via di sviluppo essi potrebbero sostituirsi alle centraline di qualità dell’aria normative, per le quali manca l’infrastruttura necessaria.