Di Maria Heibel
E’ paradossale che un volume così massiccio di carburante bruciato quotidianamente in quota generi un interesse scientifico e regolatorio così limitato per la composizione dettagliata del particolato emesso.. La scienziata dell’ atmosfera Ulrike Lohmann aveva dichiarato esplicitamente nel documentario “Overcast” (2016) che le analisi chimiche dettagliate della composizione del particolato da scarichi di motori aerei siano molto rare.
Pubblicazioni su PM fresco da aerei con analisi single-particle (ATOFMS) sono rimaste scarse: esempi includono la pubblicazione riassunta di seguito.
Caratterizzazione chimica del particolato appena emesso dallo scarico dell’aeromobile utilizzando la spettrometria di massa a singola particella
Come motivazione per l’avvio di questa indagine, il documento (https://www.nanoparticles.ch/archive/2016_lohmann_pr.pdf) riporta quanto segue:
- I gas di scarico degli aerei sono una fonte antropica unica di fuliggine nella troposfera superiore e in prossimità degli aeroporti.
- I gas di scarico degli aerei interagiscono con le radiazioni e le nuvole.
- Le scie di condensazione sono il più grande effetto radiativo netto correlato all’aviazione (Burkhardt & Kärcher, 2011).
- Il ruolo della fuliggine nella nucleazione del ghiaccio non è ancora del tutto chiaro (Zhou & Penner, 2014).
- Le particelle contenenti metalli costituiscono una frazione dominante dei residui dei cristalli di ghiaccio (Cziczo et al., 2014).
- Il traffico aereo aumenta di circa il 5% all’anno (ICAO, 2013).
Manuel Abegglen e colleghi, in questa pubblicazione intorno al 2016, hanno caratterizzato chimicamente il particolato (PM) fresco emesso dagli aerei utilizzando la Single Particle Time-of-Flight Mass Spectrometry (ATOFMS), rivelando particelle di fuliggine ricche di carbonio elementare, mescolate internamente con elementi metallici. I metalli più abbondanti nello scarico rilevati sono Cr, Fe, Mo, Na, Ca e Al; V, Ba, Co, Cu, Ni, Pb, Mg, Mn, Si, Ti e Zr.
Risultati principali:
La grandissima maggioranza delle particelle analizzate conteneva carbonio elementare (fuliggine); il rapporto carbonio elementare / carbonio totale variava tra 83% e 99% a seconda del motore e della spinta applicata.
Quasi tutte le particelle contenevano uno o più composti metallici, tutti mescolati all’interno delle particelle di fuliggine.
Metalli più abbondanti rilevati: Cr, Fe, Mo, Na, Ca, Al.
Altri metalli presenti (in quantità minori): V, Ba, Co, Cu, Ni, Pb, Mg, Mn, Si, Ti, Zr.
Non è stato possibile attribuire in modo univoco la provenienza di ciascun metallo: la maggior parte è stata rilevata in più di una fonte potenziale (cherosene, olio lubrificante, usura meccanica del motore).
Conclusioni e implicazioni
Si tratta di una delle prime caratterizzazioni single-particle del particolato emesso dagli aerei con questo livello di dettaglio chimico.
I metalli sono sistematicamente mescolati con il soot (fuliggine) → questo ha implicazioni per il comportamento ottico, climatico (assorbimento della radiazione nel troposfera superiore) e sanitario (particolato ultrafine vicino agli aeroporti).
Le emissioni di soot da aviazione rimangono una fonte antropogenica importante di particolato non volatile in quota e nelle vicinanze degli aeroporti, con effetti su clima, qualità dell’aria e salute.
In sintesi, lo studio dimostra che le particelle di fuliggine emesse dagli aerei contengono una quantità significativa e variabile di metalli, ma la fonte esatta di questi metalli non è distinguibile con chiarezza.
Manuel Abegglen ha presentato i risultati alla Conferenza ETH sulle Nanoparticelle nel 2016.
FONTI
Chemical characterization of freshly emitted particulate matter from aircraft exhaust using single particle mass spectrometry. Atmospheric Environment Abegglen, M., Brem, B. T., Ellenrieder, M., Durdina, L., Rindlisbacher, T., Wang, J., Lohmann, U., & Sierau, B. (2016). https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1352231016302424
Presentazione alla Conferenza ETH (2016) Abegglen, M., Sierau, B., Corbin, J., Mensah, A., & Lohmann, U. (2016, June 28). Particulate matter and gas phase emission measurement of aircraft engines: Swiss research public results. Presentazione alla 19th ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles, Zurigo, Svizzera. https://www.nanoparticles.ch/archive/2016_lohmann_pr.pdf
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