La misura delle particelle sospese nell'aria che respiriamo e' importante per la salute... ma tecnicamente difficile a causa dell'ampia varieta' di dimensioni delle particelle sospese: non esiste a tutt'oggi uno strumento unico che possa "prenderle tutte"!
Le polveri possono essere raccolte su filtri, come generalmente eseguito da ARPA per le misure di legge, oppure essere misurate con metodi ottici (ecco un tutorial in inglese "particolato atmosferico e tecniche di misura" )

La tipica misura su filtro (che si ritiene conservativamente affidabile per le misure di legge) prevede una "pesata" del particolato raccolto su filtro dopo 24 ore di filtraggio di un flusso di aria. La normativa europea infatti richiede al momento la sola "sorveglianza" dei valori medi giornalieri di massa del particolato. Questa robusta tecnica e' ideale per il monitoraggio delle polveri su tempi lunghi da postazione fissa.

La misura ottica ricava la massa sospesa di particolato PM a partire dall'intensita' della luce da esso diffusa. La conversione da luce diffusa a massa sospesa e' meno affidabile della misura diretta del peso del filtro, ma il vantaggio e' la sua rapidita': pochi minuti tra due misure ottiche anziche' molte ore di filtraggio. La maggiore prontezza della misura ottica la rende perfetta nell'individuare picchi di concentrazione e, se opportunamente predisposta, anche l'origine della sorgente. Inoltre una piccola rete di questi sensori rappresenta la tecnica ideale per verificare la validita' dei modelli numerici di previsione dell'inquinamento da polvere: modelli sempre piu' usati per ridurre i costi della rete di monitoraggio ufficiale ma (attendo prova contraria) raramente validati in Italia con misure nel "mondo reale".

Un problema politico ed economico

In base all’art.5 della LRT n. 30 del 22/06/2009 (Nuova disciplina dell’Agenzia Regionale per la protezione ambientale della Toscana) ", ARPAT svolge le proprie attività istituzionali di natura tecnico scientifica solo a favore di amministrazioni comunali, provinciali, regionali e limitatamente ai tetti di attività previsti dalla programmazione annuale dell’attività". I cittadini, comitati, associazioni sono cosi' costretti a rivolgersi a privati (con costi elevati) per eventuali controlli di qualita' dell'aria. Le amministrazioni comunali possono richiedere i controlli certificati, se lo ritengono necessario, e se ci sono soldi pubblici per farlo. In molti casi fermare una attivita' economica come la gestione dei rifiuti può significare salate penali da pagare ai gestori dell'impianto, il tutto a carico delle amministrazioni pubbliche di vario grado. Un deterrente che puo' favorire l'immobilismo: il passato insegna (1) che la mobilitazione contro impianti effettivamente nocivi (es. Eternit di Casale Monferrato) spesso inizia quando l'attività è oramai in chiusura, chiusa o obsoleta, ed i danni alla salute non sono piu' compensati da un qualche beneficio economico.
D'altro canto l popolazione residente puo' percepire (1, 2, 3, ) come particolarmente pericolose attività che hanno invece un impatto localmente marginale sulla qualità complessiva dell'aria.

In assenza di minuziosi controlli "di legge", la qualità dell'aria attorno ai "punti caldi" esistenti (es. inceneritori) rimane ambito di inconcludenti discorsi da bar, diatribe tra catastrofisti e minimizzatori interessati: una empasse.... come uscirne?

Stimolando i sindaci (responsabili della salute pubblica) a richiedere le misure "di legge" nel caso che preliminari misure "non di legge" mostrino significativi ed inequivocabili contributi all'inquinamento da polveri da parte del controverso "punto caldo". Trattandosi di misure economicamente a carico della cittadinanza attiva, la strumentazione deve risultare facilmente utilizzabile ed a basso costo di realizzazione e noleggio, in modo da cortocircuitare l'alibi della carenza cronica di mezzi e fondi da parte degli enti.

-Con questo spirito e' nato presso INO CNR il "POLVEROMETRO" come strumento LOW-COST per misure di PM2.5 e micrometeorologiche da affiancare alle misure istituzionali.

- Il POLVEROMETRO punta alla realizzazione di economiche e flessibili mini-reti di misura attorno a "punti caldi", siano essi inceneritori o altri impianti sospettati di contribuire significativamente alla locale concentrazione di polveri sottili PM2.5

-Dal 2014 e' iniziata la costruzione, la sperimentazione e l'evoluzione (svincolate da ogni progetto) del dispositivo, giunto adesso alla versione 2.1

Qualche notizia sul POLVEROMETRO dal vivo.....

Due "Polverometri" versione 1.0 presso INO CNR

1. Montale (Prato) 2014

In collaborazione con ARPAT e presso la locale centralina di misura PM 10/ PM 2.5 di Montale (Prato), via Pacinotti , nel 2014 e' stata sperimentata la versione 1.0 del "Polverometro". Montale rappresenta una particolarita' nell'inquinamento da polveri per la Toscana, per la contemporanea presenza di un controverso inceneritore e le concentrazioni elevate di particolato atmosferico (ecco il link ad una relazione ARPAT). I due fenomeni non sono necessariamente correlati ma la situazione e' peculiare perchè lo stato dell'arte delle misure ufficiali non e', da solo, in grado di verificare sperimentalmente l'impatto relativo delle diverse fonti di polveri sottili presenti sul territorio. Le stime ufficiali indicano un contributo irrilevante dell'impianto di incenerimento al PM locale, mentre la percezione pubblica e' di avviso opposto. Un perfetto terreno di test per il "Polverometro". Un polverometro 1.0 e' stato installato inizialmente presso la locale scuola elementare (foto) , e in seguito spostato presso la rete di recinzione della centralina fissa di misura atmosferica, grazie alla cortesia di ARPAT.

prima localizzazione del polverometro a Montale, scuole elementari

La sperimentazione 2014 del Polverometro è servita soprattutto ad individuare i punti deboli dello strumento (in particolare l'inquinamento graduale ma reversibile del sensore, l'impatto della qualita' della calibrazione termica del sensore sulla qualita' dei dati di PM2.5, etc.).

I dati raccolti dal Polverometro ogni 5 minuti sono stati mediati (degradati) al fine di ottenere medie giornaliere di PM2.5 da confrontare con i dati ufficiali ARPAT.
Nella figura seguente riporto il confronto tra i dati di PM2.5 del polverometro ed i dati ARPAT:

-In ROSSO i dati PM2.5 del polverometro ottenuti ogni 5 minuti. In BLU i dati del polverometro mediati sulle 24 ore per confronto con i dati ARPAT (VERDE).
Nella figura inferiore i dati di temperatura (ROSSO) e umidità (BLU) come rilevati dal polverometro, ogni 5 minuti

Dalla figura di PM2.5 si nota un ragionevole accordo tra i valori di PM2.5 giornalieri ottenuti mediante tecniche standard ARPAT e Polverometro. Le discrepanze sono da attendersi trattandosi di due tecniche completamente diverse di misura di PM2.5. Vorrei notare invece la presenza di cicli giornalieri (con concentrazioni piu' elevate durante la tarda nottata) e picchi di concentrazione di PM2.5 presenti nei dati di Polverometro e necessariamente inesistenti nelle medie giornaliere di legge, che quindi non consentono da sole di individuare la tempistica del fenomeno PM2.5 e l'eventuale origine dei picchi. Questo primo test mostra l'importanza di strumenti come il "Polverometro" nel fare luce su fenomeni locali di inquinamento da polveri, in parte legati alla dinamica delle sorgenti ma anche alla locale dinamica atmosferica. Due fenomeni difficilmente modellizabili che richiedono misure a basso costo ed elevata frequenza temporale. L'esperienza 2014 a Montale ha inoltre indicato l'importanza dell'integrazione nel polverometro di un sensore di direzione del vento, per indicare la direzione di arrivo dei picchi di concentrazione di polveri.

Considerato l'interesse anche mediatico della situazione di Montale, e' prevista a livello di volontariato per il prossimo autunno 2016, attorno all'inceneritore di Montale, l'installazione di una piccola rete di Polverometri che fornira' misure complementari ad ARPAT, ad elevata risoluzione temporale e con discriminazione della direzione di arrivo dei picchi di particolato al fine specifico di verificarne il contributo alle concentrazioni di PM2.5 locale.

2. Temuco (Cile) 2014

Grazie ad una collaborazione informale e molto amichevole con CEFOP (CEntro de FOtonica y OPtica) della universita' di Conception (Cile) nell'inverno australe 2014 presso Temuco (una delle citta' piu' inquinate da polveri sottili del Cile) si e' svolta una campagna dimostrativa di misure di particolato con l'utilizzo di alcuni Polverometri (versione 1.0). Per la prima volta il "polverometro" è stato utilizzato in una mini-rete, che prevedeva l'installazione presso le abitazioni di volontari ed istituzioni :

Polverometro - Temuco Tetto dell' Università la Frontera

Polverometro - abitazione privata

Polverometro -Museo ferroviario

Polverometro - abitazione privata

A Temuco il riscaldamento civile e' ovunque realizzato con combustione di legna, rendendo la citta' fortemente inquinata soprattutto nelle notti invernali (vedi anche i dati online). I problemi sanitari legati al PM a Temuco sono drammatici. Già le seguenti foto serali ottenute durante la mini-campagna (durante la quale le concentrazioni non hanno tra l'altro mai assunto i valori massimi attesi in città, fino a 600ug/m^3 di PM2.5) evidenziano la situazione:

Foto serale e notturna di Temuco (giugno 2014) con concentrazioni di PM2.5 attorno ai 100 ug/m^3

Nonostante la brevita' della campagna, e problemi elettronici emersi per l'occasione dai Polverometri 1.0 (problemi che hanno portato allo sviluppo delle successive versioni), i dispositivi hanno mostrato la capacita' di seguire i picchi di inquinamento con estrema rapidità e fedeltà, ovviamente anche a causa delle elevate concentrazioni locali di polveri. Nel seguente grafico relativo a circa cinque giorni di misura mostro un confronto tra i dati PM2.5 del polverometro 1.0 (rosso) e, quando disponibili, i dati di PM2.5 della centralina governativa sulla quale il polverometro era installato ( Gendarmeria, loc. Las Casas, blu). La scala x e' in giorni e frazioni di giorno.

Si notano valori di PM2.5 decisamente elevati per lo standard europeo ( che prevede valori entro i 50 ug/m^3 su media giornaliera). L'ampia variabilita' temporale e' legata alla dinamica atmosferica locale, che trasferisce la "nube" di polveri dalle sorgenti (zone periferiche con combustione meno efficiente) alle altre zone cittadine con andamento non prevedibile mediante modello, sia per l'erraticita' delle sorgenti , sia per la complessita' della dinamica dei venti. La sperimentazione del polverometro ha consentito di verificarne l'utilità in forma di piccola rete, prontamente apprezzata dalle autorita' locali.
Purtroppo la recente crisi economica cilena ha impedito la programmata realizzazione di una rete di oltre cento polverometri per il monitoraggio delle polveri sottili nelle cittadine dell'intera regione cilena di Araucania.