M.G. Villani - ENEA

1. Valutazione dell'impatto di un'infrastruttura verde,
CityTree, su concentrazioni di NOX e PM10 in ambiente
urbano
Villani1 M.G., Russo1 F., Adani1 M., Piersanti1 A., Vitali1 L., Tinarelli2 G., Ciancarella1 L., Zanini1 G., Donateo3
A., Rinaldi3 M., Carbone1,4 C., Decesari3 S., Saenger5 P.
1ENEA, 2ARIANET, 3ISAC-CNR, 4ProAmbiente S.C.r.l, 5Green City Solutions GmbH.

2. CityTree Scaler Project (11.2016-12.2018)
-
• Scopo: valutare l’impatto del CityTree CT, struttura verde ingegnerizzata,
all’interno di una realtà urbana per valutarne l’impatto.
• Proprietà CT: deposizione e filtraggio di inquinanti atmosferici (qualità
dell’aria), valorizzazione della biodiversità e mitigazione dell’isola di calore.
• Soluzione olistica come smart climate infrastructure per le città?
• Partecipanti al progetto: Green City Solutions (CT); Città di Modena,
Proambiente S.C.r.l e ISAC CNR (campagna di misure); ENEA (studio d’impatto
effettuato con PMSS)
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3. CityTree Scaler Project: campagne sperimentali
-
Donateo et al. An evaluation of the performance of a green panel in improving air quality, the case
study in a street canyon in Modena, Italy. Atmospheric Environment, 247 (2021) 118189.
https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2021.118189
➢ Modalità attiva (filtraggio) è da 3 a 20 volte più efficiente della modalità passiva
(deposizione) per i PM
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4. • Runs con PMSS per rappresentare effetti su PM10 e NOX con modalità attiva e
passiva del CT
• Posizione CT coerente con l'installazione del CT sperimentale sul campo
• Dati meteorologici ed emissivi coerenti con le campagne sperimentali condotte
(12-31 maggio 2017 e 5-17 aprile 2018)
• Velocità di deposizioni bulk ottenute dai risultati delle campagne sperimentali
(nei test di URBESS sono stati usati valori di letteratura)
Simulazioni con PMSS all’interno del progetto CT
URBESS – NATURE BASED ASSESSMENT
TOOL FOR SMART AND SUSTAINABLE URBAN
PLANNING, EIT Climate – PATHFINDER
Ruolo di ENEA in CityTree Project, EIT Climate – KIC PROJECT TYPE: SCALER
• Test-runs con PMSS
• Simulazioni condotte per analizzare l’effetto di rimozione PM10
e NOX (modalità passiva) del CityTree (1 o più elementi) with
velocità di deposizione da valori in letteratura
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5. PMSS dominio di simulazione
Locazione CT scelta per:
• Flusso di traffico
• Struttura del canyon, disponibilità parcheggi
• Alimentazione elettrica
• Spazi per installazione CT in sicurezza
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6. PMSS: Modulazione oraria del flusso dei veicoli misurata durante
le campagne 2017 e 2018
Viale Verdi: elevati livelli di inquinamento
atmosferico a causa del traffico auto
Da misurazione con telecamere:
• In media più di 2200 passaggi di
veicoli (veh) al giorno (2017, 2018)
• Velocità di traffico fino a una media di
circa 130 veh / h, durante la stagione
estiva (C1, 2017) e 170 veh / h per la
stagione primaverile (C3, 2018).

7. Set-up delle simulazioni di PMSS
Circa
Parameters 2017 2018
Days Simulated 12 - 31 May 2017 5 - 17 April 2018
Pollutant Simulated PM10, NOX PM10, NOX
Horizontal Domain 1 km x 1km 1 km x 1 km
Horizontal Resolution 2 m 2 m
Emissions: Vehicle Input Flow model for 2017 + vehicle
Measurements 2017 in viale Verdi
Flow model for 2017 + vehicle
Measurements 2018 in viale Verdi
Emissions: Hourly Modulation Measurement Campaign in viale Verdi
(2017)
Measurement Campaign in viale Verdi
(2018)
Emissions: Vehicle Composition ACI Modena Public Register 2017 ACI Modena Public Register 2017
Obstacle Position Viale Verdi 21 Viale Verdi 21
Meteo Input RAMS (Cotton et al., 2003)
4 km x 4 km, May 2017
FORAIR [FORAIT-IT, 2017]
4 km x 4 km, April 2018
Bulk Velocity Deposition (PM10) CT passive
mode: 1st quartile, median, 3rd quartile
vd ->0.0005 m/s, 0.0012 m/s, 0.003 m/s vd -> 0.0005 m/s, 0.0012 m/s, 0.003 m/s
Bulk Velocity Deposition (PM10) CT active
mode
Not simulated vd filtration ~ 0.024 m/s
Bulk Velocity Deposition (NOX) CT passive
mode: 1st quartile, median, 3rd quartile
vd -> 0.0004 m/s, 0.0011 m/s,
0.0025 m/s
vd -> 0.0004 m/s, 0.0011 m/s, 0.0025 m/s
Model Versions PSWIFT-2.1.1, PSPRAY-3.7.3, Intel16
compiler, OPENMPI library
PSWIFT-2.1.1, PSPRAY-3.7.3, Intel16
compiler, OPENMPI library

8. Differenze percentuali
CT solo deposizione CT con filtraggio
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9. Regioni «d’influenza»: abbattimento è più grande del
10% dei valori di riduzione massimi
CT solo deposizione
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10. Conclusioni
• CT in modalità passiva (deposizione): abbattimento superiori allo 0,1% fino a circa lo
0,8% in un'area di 10 x 20 m2 attorno al CT. L'area può dipendere dall’edificato
• CT in modalità attiva (filtraggio): riduzione della concentrazione di PM10 di circa il 13%
vicino al CT. E’ la MIGLIORE stima ottenibile con PMSS sull’abbattimento di PM10 in
modalità attiva
• Validazione NOX anno 2017: indici di correlazione complessivi di circa 0,6 e deviazioni
standard normalizzate di circa 1,25
• Il maggiore effetto di riduzione si verifica in un'area specifica ristretta nelle vicinanze
dell'infrastruttura (la “regione di influenza”) sia in modalità di deposizione che di filtraggio
➢ CT ideale per punti di accesso specifici
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11. Prossimi sviluppi
• Villani M.G, Russo F., Adani M., Piersanti A., Vitali L., Tinarelli G., Ciancarella L.,
Zanini G., Donateo A., Rinaldi M., Carbone C., Decesari S., Saenger P. 2020. On the
Evaluation of the Impact of a Green infrastructure on Air Pollution PM10 and NOX
Concentrations in an Urban Environment. Submitted to Atmospheric Environment
• Green City Solutions. Nuova versione CityTree
che nelle immediate vicinanze:
➢ Può ridurre particolato fine fino al 53%
➢ Diminuzione temperatura fino a 2.5° C in
giorni caldi
➢ Il filtro di muschio ha una performance di
filtraggio di circa il 20% per quanto
riguarda i Coronavirus (comunicazione
personale)
Source:https://greencitysolutions.de/en/products/citytree/
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12. Grazie a tutti
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13. PMSS: Validazione NOX su maggio 2017

14. Profili verticali per riduzione differenza percentuale per PM10 e NOX