Caratterizzazione della frazione carboniosa dell’inquinamento particellare nell’area urbana di Roma - Parte I / Identification of the carbonaceous fraction of particulate matter pollution in the urban area of Rome - Part I

Abstract

Il materiale particellare è un inquinante che deriva dal contributo di differenti fonti emissive e presenta una differente composizione chimica. In tale ambito, la frazione carboniosa riveste particolare importanza per i suoi effetti sulla salute umana ed il clima. Scopo del presente lavoro è lo studio della composizione della frazione carboniosa del PM10 nell’area urbana di Roma e la caratterizzazione della composizione della sua frazione organica. La separazione delle frazioni Carbonio Elementare e Carbonio Organico è stata effettuata per mezzo di un analizzatore “Ambient Carbon Particulate Monitor 5400” basato su di una procedura di combustione in due stadi. La frazione carboniosa nell’area urbana di Roma rappresenta il 30-40% del PM10 al livello del suolo ed è costituita dal 60-70% di Carbonio Elementare e 30-40% di Carbonio Organico. Tra i costituenti della frazione organica sono stati identificati gli Idrocarburi Policiclici Aromatici, gli n-alcani e gli acidi n-alcanoici, mentre nella frazione inorganica idrosolubile, i solfati, i nitrati, e l’ammonio e nella frazione inorganica non idrosolubile, i metalli pesanti (Cd, Cr, Fe, Ni, Pb, V, Zn). Gli andamenti temporali del PM10 sono stati interpretati usando la misura della radioattività naturale (il Radon ed i suoi prodotti di decadimento a vita breve) come traccianti delle proprietà dinamiche dello strato limite planetario. Il materiale particellare carbonioso è un parametro fondamentale ai fini della valutazione dell’inquinamento atmosferico connesso con i processi combustivi. La sua separazione in Carbonio Elementare, di origine primaria, e Carbonio Organico, di origine sia primaria che secondaria, è rilevante dal punto di vista tossicologico ed in relazione allo studio dei meccanismi alla base dell’inquinamento fotochimico.

Identification of the carbonaceous fraction of particulate matter pollution in the urban area of Rome - Part I
Background: Particulate Matter pollution in urban areas is due to different sources and varies in composition, where the carbonaceous fraction is of particularly importance due to its effects on human health and the climate. Objectives: to study the contribution of the carbonaceous fraction in PM10 pollution in the urban area of Rome and identify the composition of its organic fraction. Methods: Separation of Elemental Carbon (EC) from Organic Carbon (OC) was carried out by means of a 5400 Ambient Carbon Particulate Monitor 5400 based on a two-step combustion procedure. Results: The carbonaceous fraction in central Rome accounted for 30-40% of PM10 at ground level and consisted of 60-70% Elemental Carbon and 30-40% Organic Carbon. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, n-Alkanes and n-Alkanoic acids were identified among the constituents of the OC fraction, sulphates, nitrate and ammonia in the hydrosoluble inorganic fraction and heavy metals (Cd, Cr, Fe, Ni, Pb, V, Zn) in the non-hydrosoluble inorganic fraction. PM10 temporal trends were interpreted using measurement of the natural radioactivity (radon and its short-lived decay products) as tracer of the dynamic properties of the atmospheric boundary layer. Conclusions: Carbonaceous particulate matter is a fundamental parameter to evaluate atmospheric pollution due to combustion processes and can be considered as a specific index of motor vehicle traffic pollution. Its separation into elemental carbon, of primary origin, and organic carbon, of both primary and secondary origin, is toxicologically significant and in order to study the formation mechanisms of photochemical pollution.