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Serie temporali di gamma emettitori in matrici atmosferiche (PM 10 e bulk deposition ) in stazioni in quota dell’Emilia Romagna Laura Tositti a , Domiziano Mostacci b , Erika Brattich a ,c , Giorgia Cinelli a ,c , Enrico Pizzutilo b , Alberto Previti b

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Serie temporali di gamma emettitori in matrici atmosferiche (PM10 e bulk deposition) in stazioni in quota dell’Emilia Romagna

Laura Tosittia, Domiziano Mostaccib, Erika Bratticha,c, Giorgia Cinellia,c, Enrico Pizzutilob, Alberto Previtib

a Dipartimento di Chimica «Giacomo Ciamician», Laboratorio di Chimica Ambientale e Radioattività, Alma Mater Studiorum Università di Bologna, Bologna, Italia : [email protected]

b Laboratorio di Ingegneria Nucleare di Montecuccolino, DIENCA,Alma Mater Studiorum Università di Bologna, via dei colli 16, 40136 Bologna. Italia

c Dipartimento di Scienze della Terra e Geologico-Ambientali, Alma Mater Studiorum Università di Bologna, Bologna, Italia

INTRODUZIONE

L’importanzadeiradionuclidiambientalinello studio dell’atmosfera e delladinamicaclimatologica è stataspessoenfatizzatanelcorsodegliultimidecenni. Il metododeiradiotracciantifornisceunostrumentopotente per la caratterizzazionedi base deimeccanismiditrasporto e ditrasformazionecheavvengonosiasuscala locale chegrandescala. Per questomotivomoltiradionuclidi, quali7Be, 210Pb, 222Rn e altrisonoinclusitraicostituentiatmosfericichiaveche in continuo vengonomonitoratiall’internodellarete WMO-GAW.

Le emissioniradioattive in atmosfera in seguitoall’incidenteaireattoridi Fukushima Daiichi hannoavutoinizioil 12 Marzo 2011. GliisotopidelloIodio (131I) e del Cesio (137Cs e 134Cs) sonostatitrasportatiattraversol’oceanoPacifico verso ilcontinente Nord americano e poi verso l’Europanonostante la dispersione e ilwashout avvenutilungoilcamminodellamassad’ariacontaminata. Il primo piccodell’attivitàdeiradionuclidicitati è statoregistratofrail 28 e il 30 Marzo 2011.

Nelpresentelavoroverrannoriportate le seriestorichedelleattivitàdi7Be, 210Pb nellafrazione PM10monitorata a Monte Cimone, unastazione WMO-GAW negliAppenniniSettentrionalisededivarieattivitàdiricercaatmosferica. In occasionedell’incidentegiapponesel’attivitàdimonitoraggio ha compresoancheiradionuclidiartificialied è statacondottaanche in un sitocollinare a pocadistanzadallacittà, Montecuccolino - Bologna.

METODI

Il PM10 vienecampionato con unarisoluzionetemporaledi circa 48 h tramite 2 campionatori ad alto volume Thermo – Environmental PM10su un filtrorettangolare a fibradivetro.

I radionuclidi (naturali: 7Be, 210Pb e 226Ra; artificiali: 137Cs, 134Cs, 131I) vengono in seguitodeterminati per mezzo dispettrometria–γ non distruttiva ad alta risoluzione sull’aerosol campionato.

Fig. 1 Foto e mappa dei due siti di misura:in alto Monte Cimone, in basso Montecuccolino

  • SITI DIMISURA
  • Monte Cimone(44°12’ N, 10°42’ E) è la piùaltacimadell’AppenninoSettentrionale (2165 s.l.m..):
  • 360° orizzontelibero
  • Lontanoabbastanzadallecittàedareeindustrializzate
  • Tale altezzafasiche la stazionesitrovi per la maggior parte dell’annosopraallostratolimiteplanetario.
  • Montecuccolino (44° 29’ 12’’ N,11° 19’ 44’’ E) situato in zonacollinare (273 s.l.m.) a 4 km in linead’ariadalcentrodi Bologna

Fig. 2 Spettro ottenuto con HpGe planare di un Smear-test sulle eliche di una turbina di un aereo proveniente dal Giappone ( data)

Fig. 3 Spettro ottenuto con HpGe coassiale di un filtro campionato a Montecuccolino ( 5-7/04/2011)

  • RISULTATI
  • Monitoraggio di radionuclidi naturali e artificiali a Montecuccolino (Bo) e Monte Cimone (Mo) in occasione dell’incidente di Fukushima

b) Seriestorichediradionuclidinaturali a Monte Cimone

I picchidi7Be sonospessoassociati a trasporto verso il basso dall’altatroposfera o dallastratosfera. Questa fenomelogia, oradefinita come Stratosphere-to-Troposhere-Exchange (STE), puòinfluiresulbilanciodiozono in troposfera, ed è ancoraoggettodiinvestigazionedatocheilsuomeccanismo non è statoancorachiarito del tutto. Ciònonostante le attivitàdiricercacondotte a Monte Cimonenell’ambitodeiprogetti EU VOTALP e STACCATOhannopermessodiscoprirecheglieventi STE non sonolimitati al periodo primavera-estate come sipensava in precedenza, ma chesiverificanodurantetuttol’anno, almenonell’areainvestigata.

Inoltre è statocalcolato un indicediintrusionestratosferica (SI), basatosull’usodi7Be, umiditàrelativa e ozono per identificarevelocemente le masse d’ariastratosfericheattraversodaisimultaneiraccolti al sito.

Il motoverticale è caratterizzatodatrasportosia verso il basso che verso l’alto, per soddisfare la condizioneidrostatica in troposfera. La concorrenzadientrambi I trasportisembraesserebencatturatadalrapporto7Be/210Pb.

La massa d’aria contaminata ha raggiunto anche l’Europa a partire dal 28 Marzo 2011, ed in particolare l’Italia il 31 Marzo 2011,questo risulta anche dall’applicazione di modelli di dispersione delle particelle, come ad esempio FLEXPART, a partire dai valori di prodotti di fissione a seguito dell’incidente ai reattori nucleari di Fukushima, e tramite il calcolo delle back-trajectories tramite modelli Lagrangiani come HYSPLIT e FLEXTRA. La nostra attività di misura a Montecuccolino è cominciata l’1 Aprile 2011 mentre a Monte Cimone è ripresa il 7 Aprile 2011 per motivi tecnici.

Fig. 4 Diffusione potenziale della nube contaminata prevista dal modello FLEXPART a partire dai dati del 27 Marzo per il giorno 31 Marzo 2011 (6 UTC)

Fig. 5 A sx back trajectories calcolate tramite modello FLEXTRA per Monte Cimone, 3 Aprile 2011(18 UTC).

A dx back trajectories di 96 ore per il 1 Aprile 2011 (12 UTC), calcolate dal modello HYSPLIT-4 su 3 diverse altezze (500, 1000, 2100 m) , latitudini e longitudini.

MONTE CIMONE

MONTECUCCOLINO

Fig. 7 Serie temporali dall’alto di : PM10 (µg/m3), 7Be(mBq/m3) e 210Pb (mBq/m3)

References

Bonasoni, P., Evangelisti, F., Bonafe, U., Feldmann, H., Memmesheimer, M., Stohl, A., and Tositti, L. “Stratosphere-troposphere exchanges: case studies recorded at Mt. Cimone during VOTALP project.” Phys Chem Earth (C), 24, 5(1999), 443-446.

Cristofanelli, P., Bonasoni, P., Tositti, L., Bonafè, U., Calzolari, F., Evangelisti, F., Sandrini, S., and Stohl, A. “A 6-year analysis of stratospheric intrusions and their influence on ozone at Mt. Cimone (2165 m above sea level).” J Geophys Res 111(2006), D03306, doi:10.1029/2005JD006553.

Cristofanelli, P., Calzolari, F., Bonafè, U., Duchi, R., Marinoni, A., Roccato, F., Tositti, L., and Bonasoni, P., 2009. Stratospheric intrusion index (SI2) from baseline measurement data. TheorApplClimatol, 97, 317-325.

Lee, H. N., Tositti, L., Zheng, X., and Bonasoni, P. “Analyses and comparison of variations of 7Be, 210Pb and 7Be/210Pb with ozone observations at two Global Atmosphere Watch stations from high mountains.”J Geophys Res, 112(2007), D05303, doi:10.1029/2006JD007421.

Report of Japanese Government to the IAEA Ministerial Conference on Nuclear Safety.2011, Nuclear Emergency Response Headquarters Government of Japan.

http://www.nisa.meti.go.jp/english/files/en20110412-4.pdf (Nuclear and Industrial Safety Agency, Japan),2011

Fig. 6 Serie temporali dall’alto di : PM10 (µg/m3), 7Be(mBq/m3) e 210Pb (mBq/m3)

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