Il PM10 e la distanza

Nell’analizzare la bufala del bio-ionizzatore di Como una delle prove più evidenti della sua inefficacia è stata data dal confronto tra il PM10 misurato a Como e a Lecco.
Praticamente avevano lo stesso andamento, tanto che i grafici erano quasi sovrapponibili.
Dopo quell’indagine mi è venuta una curiosità: ma se il PM10 di Como è così simile a quello di Lecco, quanto sarà simile al PM10 di Bergamo, Brescia, Milano, Mantova? In altre parole, quanto lontano dobbiamo andare per trovare un PM10 completamente scorrelato?
La domanda è interessante, perché può darci utili indicazioni sui metodi da usare per risolvere il problema dell’inquinamento da polveri sottili.
Se il PM10 varia in maniera simile in tutta la Lombardia dovremo pensare a una soluzione da applicare a tutta la Lombardia, perché verosimilmente la causa sarà comune.
Se invece i PM10 di Brescia è indipendente da quello di Como allora ogni provincia potrà cercare le opportune soluzione per il proprio territorio.

Ho deciso allora di analizzare le misure del PM10 in tutte le centraline Lombarde per l’intero 2010. Qui sotto vedete una mappa delle centraline:

I dati sono prelevati direttamente dal sito dell’A.R.P.A. dove sono a disposizione di chiunque (senza neanche registrarsi).
In Lombardia le centraline che misurano il PM10 sono 63 (in realtà ce ne sono un paio in più che però durante il 2010 non hanno fatto alcuna misura).

Ho ricavato le coordinate GPS di ogni singola stazione utilizzando le informazioni sulla loro localizzazione a mia disposizione. Talvolta abbastanza agevole (erano nei pressi di altre centraline meteorologiche di cui sapevo le coordinate) altre volte meno, e ho preso delle coordinate generiche della via o della piazza in cui si trovava. Ad ogni modo, un errore di localizzazione di 200 o 300 metri cambia pochissimo, come vedremo poi.
La distanza tra due centraline viene calcolata come la retta tra i due punti, trascurando la curvatura terrestre.

Ho dato in pasto tutto a Octave, creando un programmino che legge le coordinate GPS di ogni centralina e i valori di PM10 misurati nel 2010. Scelta una centralina come riferimento, con le coordinate GPS calcolo la distanza dalle altre; poi calcolo la correlazione tra i valori di PM10 tra la centralina di riferimento e le altre per vedere quanto sono simili.
Se la correlazione è 1 significa che i due andamenti di PM10 sono identici; ciò non significa che i valori siano uguali, magari uno è costantemente il doppio dell’altro, ma aumentano e diminuiscono in egual modo.
Se la correlazione è 0 significa invece che i due andamenti di PM10 sono totalmente indipendenti, e non c’entrano niente l’uno con l’altro.

Ad esempio, prendiamo due centraline poste nella città di Mantova (per la precisione Via Ariosto e S. Agnese). Essendo a un tiro di schioppo misurano un PM10 molto simile. Qui sotto vedete l’andamento del PM10 nelle due centraline e si vede che è molto simile. In questo caso la correlazione è 0.95.

Se invece confrontiamo il PM10 misurato a Mantova via Ariosto con quello misurato a Milano in città studi, notiamo che le differenze aumentano. In questo caso la correlazione è 0.80. Ed è ovvio, le due centraline ora sono più distanti, quindi la correlazione diminuisce.

Si vede bene che più ci si allontana da Milano e più la correlazione diminuisce.

Ora prendo come riferimeto una centralina e calcolo la correlazione di tutte le altre centraline con essa.
Putroppo capita che ci siano dei buchi nei dati per il malfunzionamento di una centralina.
Pertanto scarto le coppie di centraline che hanno meno di 250 misure nello stesso giorno nell’arco di un anno. Questo per poter avere una base statistica abbastanza ampia.

Queste che seguono sono alcune mappe realizzate utilizzando la correlazione delle singole centraline.
Ad esempio, poniamoci in Milano. Le altre centraline lombarde misurano PM10 che è correlato a quello di Milano così:

Si vede bene che più ci si allontana da Milano e più la correlazione diminuisce.

Grafico simile per Lodi:

Ovviamente le cose vanno diversamente se facciamo centro a Sondrio. La correlazione col resto della Lombardia sarà molto più bassa. Presumibilmente perché l’ostacolo fisico delle montagne limita lo scambio d’aria col resto della Lombardia:

Poi delle volte capita che ci sia una centralina che lavora male, per cui misura qualcosa di totalmente diverso di quelle che gli sta attorno. Ad esempio qui vediamo la correlazione di Vigevano, e lì vicino c’è una centralina che funziona a modo suo, e si nota un buco anomalo nel grafico.

Ma ora guardiamo meglio come dipende la correlazione del PM10 dalla distanza.
Riposizioniamoci a Milano. Si vede bene che più mi allontano e più la correlazione diminuisce.
La linea rossa evidenzia questo fenomeno; fino a 60 km la correlazione diminuisce da 1 a 0,8. Poi la correlazione rimane stabile a 0,8.
Ovviamente c’è qualche campione, che come segnalato prima per Vigevano resta fuori dall’andamento generale.

Stesso discorso per Bergamo:

e anche per Lodi

Delle volte l’andamento lineare della correlazione si spinge un po’ più in là, come nel caso di Mantova:

Analisi
In generale da questi grafici possiamo dire che il PM10 ha una correlazione che diminuisce linearmente  per un’area di circa 60 – 70 km, per poi rimanere stabile.
E fin qui abbiamo solo guardato i dati.
Ora cerchiamo di capire qualcosa. Questo non è il mio mestiere, lo preciso, perché non sono un fisico dell’atmosfera.
Però provo ad ipotizzare una spiegazione per questo comportamento.
Poniamo di ragguppare i contributi alla correlazione del PM10 in due categorie: la prima sono le condizioni meteorologiche, che in buona sostanza sono abbastanza simili su tutta la Lombardia.
Se ora piove a Lodi, fra due ore piove a Bergamo e fra quattro a Brescia. Poi ovviamente ci sono giornate in cui Pavia c’è il sole e a Varese ci sia la tempesta, ma in generale in uno spazio come quello della Lombardia il meteo è simile nell’arco della giornata (teniamo presente che la misura è il PM10 dell’intero giorno, quindi se a Pavia piove alle 4 del mattino e a Varese piove a mezzogiorno, alla fine della giornata l’aria sarà stata ripulita in entrambe le città).
Proprio perché il meteo non è esattamente uguale in tutta la regione la correlazione che ne deriva sarà blanda, e quindi andrà a rappresentare quella parte di correlazione a 0,8 che si stabilisce dopo i 60-70 km di distanza.
A questa parte della curva probabilmente appartiene anche quella correlazione data da comportamente simili delle persone (es. in una giornata fredda si fa più uso del riscaldamento) che sono omogei su tutta la regione. Quindi in questo caso la correlazione non dipende dalla distanza.
Se invece stiamo su distanze più vicine, sotto i 60-70 km, la correlazione è dovuta alla generazione di polveri sottili: dopo essere state prodotte si diffondono per via del rimescolamento dell’aria.
Ovviamente se sei vicino il rimescolamento sarà tale rendere simile la concentrazione trai due luoghi presi in esame. Più ti allontani e più questo effetto va scemando. E questa sarebbe la causa per cui vediamo la parte di curva evidenziata in rosso per cui la correlazione scende linearmente  con la distanza.

Conclusione
Questa qui sopra, lo ripeto, è una interpretazione dei dati che propongo. Poi se passa di qui qualche esperto del settore potrà dire se è valida o meno.
Quello che è certo è che il PM10 rimane simile per un raggio di 60-70 km.
Ciò suggerisce che se si vuole trovare un metodo per limitare l’emissione di PM10 si deve pensare sulla scala delle decine di km.
Ad esempio, l’ecopass di Milano interessa un’area all’incirca circolare con un diametro (occhio e croce) di 3,5 km.
L’unico effetto che può avere è la diminuzione di polveri sottili dovute al fatto che uno parcheggia l’auto fuori dall’area dell’ecopass e prosegue con un mezzo pubblico. Quindi a fine giornata la sua macchina avrà percorso qualche km in meno, producendo meno inquinamento. O, meglio ancora, se il cittadino lascia del tutto la macchina a casa ed usa i mezzi pubblici.
Il contributo è quindi limitato alla minore produzione di polveri sottili, nel complesso.
Ma tutto il traffico che avviene fuori dall’area dell’ecopass, in quanto lì non può passare, produrrà del PM10 che giocoforza si riverserà anche nel centro, perché 3,5 km sono così pochi che il PM10 è praticamente omogeneo.
E questo ci fa pensare anche all’utilità dei micro blocchi delle città che spesso vengono decretati per tenere a bada le polveri sottili.
Se poi un automobilista percorre lo stesso numero di km per girare attorno all’area di blocco, non serve a niente, perché poi il PM10 “salta dentro” nell’area interessata al blocco.

Senza aver la pretesa di insegnare alla gente quello che deve fare, il fatto che im PM10 sia strettamente correlato per un raggio di 60 km significa che il problema va affrontato su una scala molto più ampia della singola città.
Se si vuole fare un blocco del traffico deve essere tale da diminuire sensibilmente il numero delle automobili circolanti, non di farle circolare da un’altra parte.
Allora diventa evidente che queste misure dovrebbero essere adottate dalle autorità di un’area metropolitana che interessi decine di km.

12 Comments

  1. mamoru said:

    So che e’ fuori dalla tua analisi, ma mi piacerebbe capire, nell’arco delle 24 ore, quali sono le fonti di PM10 che emettono di piu’ in termini assoluti, perche’ si parla in modo monotematico di traffico veicolare.

    Paradossalmente quest ultimo e’ anche quello che migliora le emissioni in continuazione: dall’euro0 all’euro3 mi pare che sia stata gia’ dimezzata l’emissione di particolato (e quindi in termini relativi la tendenza a ridurre gli inquinanti mi pare piuttosto buona).

    PS Ho sentito parlare (non ricordo chi) di ritenzione del particolato nella pianura padana “per cause geografiche”, cosa ne pensi?

    7 Marzo 2011
  2. mattia said:

    penso che si parli sempre del traffico perché è l’unica causa su cui puoi intervenire.
    Certo, c’è anche il riscaldamento, ma tu te li vedi i vigili che fanno irruzione a casa tua per vedere se hai accesa la caldaia?
    Mi fanno ridere i sindaci che decretano la temperatura massima di 20 °C. Perché, c’è qualcuno che controlla?
    E se anche controllassero che fanno “mi dispiace, sono 22 °C, le facciamo la multa”. “Eh, no, scusi, questo è solo un overshooting dovuto al regolatore. Io l’ho puntata a 20°C”.
    Presupponi che i vigili debbano saperne di controlli automatici per capire se dicono il vero o una balla?
    Improponibile.
    Mentre le macchine se vuoi le fermi senza troppi sbattimenti.

    7 Marzo 2011
  3. mamoru said:

    Non presuppongo nulla e sono d’accordo che e’ l’unica cosa controllabile istantaneamente. Tuttavia il problema e’ come quello dei sacchetti in PE: obbligano tutti ad un disagio ed i risultati sono discutibili.
    La mia curiosita’ verteva sull’efficacia di bloccare il traffico (che poi blocco reale non e’ mai perche’ i mezzi pesanti circolano, chi deve lavorare pure etc….). Sembrano gesti simbolici imposti.

    Pero, ripeto, finche non e’ chiara la causa “vera” la strategia di aggressione al problema non si puo’ fare. Qui verteva il mio dubbio.

    7 Marzo 2011
  4. mattia said:

    Be’, capire dov’è la causa non penso sia semplicissimo.
    Di certo il PM10 sale d’inverno e crolla d’estate.
    Il traffico veicolare, tolto il mese di agosto, e magari un po’ di luglio, è più o meno costante. Ché uno va al lavoro tutto l’anno.
    Mentre il riscaldamento lo fa andare solo quando fa freddo.
    Quindi a spanne direi che una buona fetta del PM10 è dovuta al riscaldamento.

    7 Marzo 2011
  5. camicius said:

    dall’euro0 all’euro3 mi pare che sia stata gia’ dimezzata l’emissione di particolato (e quindi in termini relativi la tendenza a ridurre gli inquinanti mi pare piuttosto buona).

    Sono state anche prodotte macchine a metano che di particolato non ne emettono per nulla…

    PS Ho sentito parlare (non ricordo chi) di ritenzione del particolato nella pianura padana “per cause geografiche”, cosa ne pensi?
    Alla fine la pianura padana è un grosso catino chiuso da catene montuose su tre lati. In caso di alta pressione, non ci sono venti che riescano a smuovere la massa d’aria “incastrata” in questi tre lati, quindi si crea la cappa di smog e anche la nebbia.
    In una situazione più aperta (un esempio può essere New York, ma credo anche Londra, Parigi, e molte altre zone densamente abitate) i venti riescono ad essere più intensi, quindi a spostare molto di più il particolato…

    7 Marzo 2011
  6. mamoru said:

    @mattia
    Piu’ o meno e’ la “conclusione” che mi veniva spontaneo trarre (pero’ v. sotto)

    @camicius
    Grazie!
    Ho immaginato anche io una cosa simile.

    Sulla questione euroX l’ho sollevata perche’ sembra che le soluzioni si inquadrino tutte li’ attorno, quando poi e’ il settore in continuo miglioramento.
    La questione del metano mi aumenta i dubbi per quanto riguarda la quota di PM10 a carico del riscaldamento domestico in citta’ dalla metanizzazione molto elevata o che usano il teleriscaldamento.
    Se non c’e’ emissione forte di particolato dal traffico e dal riscaldamento, da dove viene allora?

    8 Marzo 2011
  7. Turz said:

    Senza aver la pretesa di insegnare alla gente quello che deve fare, il fatto che im PM10 sia strettamente correlato per un raggio di 60 km significa che il problema va affrontato su una scala molto più ampia della singola città.

    Bravo Mattia, ottima analisi.

    8 Marzo 2011
  8. camicius said:

    Se non c’e’ emissione forte di particolato dal traffico e dal riscaldamento, da dove viene allora?
    Oddio, per quanto forte sia la metanizzazione e il teleriscaldamento, la percentuale di impianti vecchi, non controllati e quindi non a norma è di solito molto elevata. Tieni conto che nei centri storici ci sono un sacco di case con riscaldamenti a gasolio, se non a nafta, installati negli anni 60-70 quando il teleriscaldamento non era ancora nato (nasce come precursore a Brescia negli anni 70). Queste case per la maggior parte non sono state ristrutturate, i proprietari non ci abitano quindi se ne fregano se gli inquilini spendono di più, e quindi, senza forti incentivi (o magari una messa al bando) la situazione non cambierà.

    Voto anche io che il maggior colpevole sia il riscaldamento, magari unito a una situazione microclimatica particolare che sfavorisce il ricambio di aria.

    8 Marzo 2011
  9. mattia said:

    Sì, di gente che va ancora a gasolio ce n’è tanta.

    Bravo Mattia, ottima analisi.

    Comunque, Turz, questa cosa io me la sono calcolata per curiosità. Ma mi sembra strano che non ci sia delle gente che fa questi calcoli di professione.
    Cioè, con tutte le consulenze che commissionano i comuni, non hanno mai chiesto a qualcuno di fare un po’ di analisi sui dati del PM10, tipo questa?
    Ma con 300 euro la fai fare al primo sfigato che passa.
    O forse fanno queste analisi e non le pubblicizzano.

    8 Marzo 2011
  10. mamoru said:

    Concordo.
    Pertanto, se la cosa fosse supportata da una analisi quantitativa, si potrebbe puntare ad attaccare l’elevata concentrazione di particolato favorendo la riconversione dei vecchi impianti di riscaldamento e non bloccando il traffico. Almeno nei grandi ventri urbani (in montagna capisco che non si puo’ fare, ma li l’apporto alla produzione di PM10 dovrebbe essere numericamente esiguo).

    @mattia
    direi che hai trovato uno nuovo potenziale business! =)

    8 Marzo 2011
  11. manuel said:

    bella analisi

    8 Marzo 2011
  12. Turz said:

    Cioè, con tutte le consulenze che commissionano i comuni, non hanno mai chiesto a qualcuno di fare un po’ di analisi sui dati del PM10, tipo questa?

    Ma no, loro chiamano i bioarchitetti 🙂

    9 Marzo 2011

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