Effetti degli interventi di contrasto alla diffusione del Covid19 sulla qualità dell'aria in pianura padana

The rapid spread of the pandemic caused by the SARS-COV2 virus, at the beginning of 2020, led the Italian government to take urgent measures regarding the containment and management of the epidemiological emergency. The implemented measures have severely limited many human activities, such as school, travel, trade, industrial activities, until the implementation of the so-called lockdown. All this has caused a sharp reduction in the activity of different emissive sources, offering a scenario for the evaluation of air quality that has never occurred in the past. Unfortunately, the Po Valley area has been hit hard by the pandemic, making regional governments take important restrictive local measures since the last days of February. The Po Valley is also one of the most critical European areas for air quality for multiple reasons: high population density, high level of urbanization and industrialization, geographical configuration and climate. For these reasons, in this work, the air quality of the Po Valley was analyzed in the first six months of the year, when the emissive scenario had multiple phases: absence of lockdown, partial lockdown, total lockdown and post-lockdown. Data are provided by the Regional Environmental Protection Agencies (ARPA) and concern numerous pollutants: NO2, PM10, PM2.5, C6H6, NH3, benzo(a)pyrene, arsenic, cadmium, nickel, lead. The analysis focuses on the comparison of air quality for 2020 with the air quality of the previous six years, generally looking at the entire Po Valley (Emilia-Romagna, Lombardy, Piedmont and Veneto) and specifically evaluating finer temporal and spatial scales. The temporal aspect is investigated considering different temporal levels of data analysis: monthly, weekly, daily and hourly average were computed, with the relative effective and characteristic temporal trends (standard day, standard week); the spatial aspect is evaluated grouping stations located in similar territorial contexts or characterized by the same prevailing exposure to certain types of sources. Results show that the reduction in human activities has had different effects on the atmospheric presence of the considered pollutants. In particular, the largest and most persistent reductions in concentration levels during the lockdown period, which were also prolonged after the end of lockdown restrictive measures, concerned pollutants associated with emissions from vehicular traffic, nitrogen dioxide and benzene. For these pollutants, reductions compared to the previous six years are already observed starting from the first week of partial lockdown (24 February) and increase gradually until April, the month in which the lockdown measures were stronger and involved the entire month. In particular, the effect of measures to fight the spread of the virus is greater for the air quality of stations located in large conurbations, where traffic-related emissions have been reduced to a minimum, and, more generally, for all stations mainly exposed to traffic emissions. As regards dust pollutants (PM10 and PM2.5), whose atmospheric presence is determined not only by primary traffic emissions but also, in some areas, by domestic biomass combustion and secondary formation, the variation in concentrations is less evident. In general, the overall observed trends are similar to those recorded in the previous six years, with slightly lower levels during the lockdown period, but without particularly significant reductions such as those observed for nitrogen dioxide and benzene. The less noticeable effect of lockdown on dust is also reflected in the presence in the atmosphere of organic toxic element compound (benzo(a)pyrene) and inorganic elements (arsenic, cadmium, nickel, lead) conveyed by dust. On the one hand, the levels of benzo(a)pyrene in 2020, mainly emitted by domestic biomass combustion, are very similar to those of the previous six years, consistently with the minimal impact generated by the lockdown on that source. On the other hand, the levels of metals whose origin is mainly attributable to industrial combustion and production processes, have on average lower values during the lockdown than the average of the previous six years. As evidence of the multiplicity of factors that determine the presence of particulate material in the atmosphere, it is interesting to highlight a long-range transport event of particulate matter of relatively large dimensions from the Area of the Caspian Sea that affected the Po Valley at the end of March, resulting in a short and sudden increase in concentrations of PM10 only, therefore the lowest levels compared to the past in a particularly rainy June. Last, for ammonia, the concentration levels of 2020 show no substantial change compared to previous years, that is consistent with the fact that the agricultural sector, not affected by restrictions on activities, is almost entirely responsible for ammonia emissions in the Po Valley.

La rapida diffusione della pandemia causata dal virus SARS-COV2, a inizio 2020, ha portato il governo italiano a intraprendere misure urgenti in materia di contenimento e gestione dell’emergenza epidemiologica. Le disposizioni attuate hanno limitato fortemente numerose attività dell’uomo, quali, la scuola, gli spostamenti, il commercio, le attività industriali, fino all’arrivo dell’attuazione del cosiddetto lockdown. Tutto ciò ha portato a una forte riduzione dell’attività di diverse fonti emissive, offrendo uno scenario per la valutazione della qualità dell’aria mai verificatosi in passato. In particolare, la pianura padana, purtroppo, è stata colpita duramente dalla pandemia, costringendo i governi regionali a intraprendere localmente importanti misure restrittive già fin dagli ultimi giorni di febbraio. Il bacino padano, inoltre, rappresenta una delle aree europee più critiche per la qualità dell’aria per una serie di concause: l’elevata densità abitativa, l’alto grado di urbanizzazione e industrializzazione, la configurazione geografica e le caratteristiche meteoclimatiche. Per queste ragioni, nel seguente elaborato, si è analizzata la qualità dell’aria del bacino padano nei primi sei mesi dell’anno, in cui lo scenario emissivo ha visto molteplici fasi: assenza di lockdown, lockdown parziale, lockdown totale e post-lockdown. I dati utilizzati sono forniti dalle Agenzie Regionali per la Protezione dell’Ambiente (ARPA) e riguardano diversi inquinanti: NO2, PM10, PM2.5, C6H6, NH3, benzo(a)pirene, arsenico, cadmio, nichel e piombo. L’analisi verte sul confronto dei dati di qualità dell’aria del 2020 rispetto a quelli dei sei anni precedenti, in termini generali a livello dell’intero bacino padano (Emilia-Romagna, Lombardia, Piemonte e Veneto) e con specifici approfondimenti relativamente alla scala temporale e spaziale. L’aspetto temporale sarà approfondito considerando diversi livelli temporali di integrazione dei dati: media mensile, settimanale, giornaliera e oraria, con i relativi andamenti temporali effettivi e caratteristici (giorno-tipo, settimana-tipo); l’aspetto spaziale verrà considerato separando gruppi di stazioni localizzate in contesti territoriali simili o caratterizzate dall’esposizione prevalente a determinate tipologie di sorgenti. I risultati evidenziano che la riduzione delle attività antropiche ha avuto effetti diversi sulle presenze atmosferiche degli inquinanti considerati. In particolare, le riduzioni più consistenti e persistenti dei livelli di concentrazione durante il periodo del lockdown, peraltro prolungatesi anche dopo la revoca dei provvedimenti restrittivi, hanno riguardato gli inquinati associati alle emissioni del traffico veicolare, biossido di azoto e benzene. Per questi inquinanti, riduzioni rispetto ai sei anni precedenti si osservano già a partire dalla prima settimana di lockdown parziale (24 febbraio) e si intensificano progressivamente fino ad aprile, mese in cui le misure di lockdown sono state più forti ed hanno coinvolto interamente il mese. In particolare, si evidenzia un maggior effetto delle misure di contrasto alla diffusione del virus sulla qualità dell’aria delle stazioni situate nei grandi agglomerati urbani, dove le emissioni legate al traffico sono state ridotte al minimo, e, più in generale, in tutte le stazioni principalmente esposte alle emissioni del traffico. Per quanto riguarda gli inquinanti le polveri (PM10 e PM2.5), le cui presenze atmosferiche sono determinate non solo dalle emissioni primarie del traffico ma anche, in alcune aree soprattutto, della combustione domestica di biomasse e dalla formazione secondaria, la variazione delle concentrazioni appare meno evidente. In generale, si osservano andamenti complessivamente in linea con quelli registrati nei sei anni precedenti, con livelli leggermente inferiori nel periodo di lockdown ma senza riduzioni particolarmente sensibili come quelle osservate per biossido d’azoto e benzene. L’effetto meno marcato del lockdown sulle polveri trova riscontro anche nelle presenze in atmosfera di elementi tossici organici (benzo(a)pirene) ed inorganici (arsenico, cadmio, nichel, piombo) da esse veicolati. I livelli di benzo(a)pirene del 2020, emesso principalmente dalla combustione domestica di biomassa, risultano del tutto in linea con quelli dei sei anni precedenti, coerentemente con il minimo impatto generato dal lockdown su tale sorgente. Per contro, i livelli di metalli di origine principalmente attribuibile alla combustione industriale e ai processi produttivi, registrano valori mediamente inferiori durante il lockdown rispetto alla media dei sei anni precedenti. A testimonianza della molteplicità di fattori che determinano la presenza di materiale particolato in atmosfera, è interessante evidenziare dapprima un evento di trasporto a lungo raggio di particolato di dimensioni relativamente grandi dall’area del Mar Caspio che ha interessato la pianura padana alla fine di marzo, determinando un breve ed improvviso innalzamento delle concentrazioni del solo PM10, e quindi i livelli più bassi rispetto al passato in un mese di un giugno particolarmente piovoso. Per l’ammoniaca, infine, i livelli di concentrazione del 2020 non mostrano alcuna sostanziale variazione rispetto agli anni precedenti, coerentemente con il fatto che il settore agricolo, non interessato dalle restrizioni alle attività, è quasi interamente responsabile delle sue emissioni nella pianura padana.