First atmospheric mercury measurements at a coastal site in the Apulia region: seasonal variability and source analysis

Maria Martino, Antonella Tassone, Lorenzo Angiuli, Attilio Naccarato, Paolo Rosario Dambruoso, Fiorella Mazzone, Livia Trizio, Cristina Leonardi, Francesco Petracchini, Francesca Sprovieri, Nicola Pirrone, Francesco D’Amore & Mariantonia Bencardino

Abstract

In the framework of the Italian Special Network for Mercury (ISNM) “Reti Speciali”, a sampling campaign to monitor atmospheric mercury (Hg) was carried out at Monte Sant’Angelo (MSA). This is a coastal monitoring station in the Apulia region, representative of the Southern Adriatic area, within the Mediterranean basin. This work presents continuous Gaseous Elemental Mercury (GEM) measurements over about three years at MSA, using the Lumex RA-915AM mercury analyzer. The aim was to obtain a dataset suitable for the analysis of Hg concentrations in terms of source and transport variation. Diurnal cycles of GEM were evaluated to observe the influence of local atmospheric temperature and wind speed on potential re-emissions from surrounding sea and soil surfaces. Data were also analyzed in terms of long-range transport, using backward trajectory cluster analysis. The spatial distribution of potential sources, contributing to higher measured GEM values, was obtained employing Potential Source Contribution Function (PSCF) statistics. The influence of major Hg anthropogenic point sources, such as mining activities and coal-fuel power plants, both regionally and continentally, from mainland Europe, was observed. The role of the vegetation GEM uptake in modulating the seasonal GEM variability was also investigated. The potential of wildfire influence over the highest detected GEM levels was further examined using active fire data and the evaluation of the vegetation dryness index during the selected episodes.

Relazione tecnica relativa all’ Articolo 3 dell’accordo: IPA su PM10 presso 10 siti urbani.

Catia Balducci, Mariantonia Bencardino, Francesco D’Amore, Paola Romagnoli, Marina Cerasa, Cristina Leonardi.

Introduzione

Gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA) sono composti costituiti da due o più anelli aromatici condensati contenenti solo carbonio ed idrogeno. Essi possono essere prodotti da sorgenti naturali, come le emissioni vulcaniche, o da sorgenti antropiche. Relativamente alle sorgenti antropiche, il principale processo che porta alla formazione degli IPA è la combustione incompleta di materiale organico, conseguentemente tra le sorgenti più importanti si possono elencare i processi industriali che richiedono l’utilizzo di combustibili fossili o di biomassa, le centrali elettriche a combustibile, il riscaldamento domestico e i trasporti di beni e persone (Lammel 2015). Riguardo questi ultimi, un grosso peso è associato al traffico veicolare, ma anche il traffico aereo e marittimo hanno un ruolo non trascurabile (Ravindra, et al. 2008; Romagnoli et al. 2017; Vichi et al. 2016). L’interesse nei confronti degli IPA è dovuto soprattutto alla loro proprietà tossiche, con particolare riguardo alla cancerogenicità (Kim et al. 2013; Kim, Lee, and Szulejko 2014). I composti più cancerogeni sono quelli costituiti da quattro o più anelli, cioè quelli che si trovano prevalentemente nella fase particolata. Data la grande diffusione degli IPA nell’ambiente e la loro appurata tossicità, esiste la necessità di un loro monitoraggio in tutte le matrici ambientali e tale necessità si è tradotta in obblighi legislativi. In particolare, la legislazione Europea nella Direttiva 2004/107/CE (del 15 dicembre 2004 concernente l’arsenico, il cadmio, il mercurio, il nickel e gli idrocarburi policiclici aromatici nell’aria ambiente), richiede agli stati membri di effettuare la misura degli IPA nel particolato atmosferico con diametro aerodinamico inferiore di 10 μm (PM10). In questo contesto, l’indagine sugli IPA in aria ambiente, svolta nell’ambito del Progetto Reti Speciali, è finalizzata ad individuare le variazioni geografiche e le fluttuazioni a lungo termine delle concentrazioni in aria ambiente dei 7 IPA considerati dalla Direttiva. In particolare, la presente relazione tecnica riporta e discute i dati relativi alle concentrazioni di IPA presenti nel PM10 raccolto nelle stazioni delle Reti Speciali opportunamente individuate dall’art.3 del DM 29 novembre 2012.