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URBANISTICA – Corso di Strade, Ferrovie ed Dispensa:

Aeroporti Inquinamento atmosferico generato dal traffico veicolare

L'inquinamento atmosferico

introduzione

Nella presente dispenza si intende presentare, per grandi linee con qualche circoscritto

approfondimento, l’inquinamento atmosferico legato alle infrastrutture ed ai sistemi di

trasporto, nelle sue componenti, sorgenti ed effetti, dando un quadro sintetico della principale

normativa nazionale vigente dalle sue origini ad oggi.

Si parla di inquinamento atmosferico quando la qualità dell’aria risulta deteriorata, ovvero

conseguentemente alla immissione nell’atmosfera di sostanze di qualsiasi natura in misura tale

da alternarne la salubrità e da costituire pregiudizio diretto o indiretto per la salute dei cittadini

o a danno ai beni pubblici o privati. L’inquinamento si può distinguere a seconda dei fenomeni

che l’originano

a) origine naturale

Sebbene la maggiore minaccia alla salute pubblica proviene dall’inquinamento di origine

antropica, è doveroso citare quella che in alcuni casi è una fonte di inquinamento non

trascurabile.

Pulviscolo. L’azione dei venti, l’erosione ed altri fenomeni naturali determinano la

presenza nell’atmosfera di particelle di natura prevalentemente inorganica.

Esalazioni vulcaniche. Dall’esalazioni vulcaniche e dall’attività fumarolica in genere,

vengono riversati in atmosfera, oltre a vapor d’acqua, diversi gas, fra i quali anidride carbonica,

acido cloridrico, idrogeno, etc.

Decomposizione di materiale organico. La decomposizione di materiale organico, in

primo luogo le molecole contenenti atomi di azoto e di zolfo, provoca composti caratterizzati

da odori sgradevoli.

Incendi. la combustione di materiale ligneo riversa nell’atmosfera oltre all’anidride

carbonica, microparticelle di sostanza incombusta.

Ossidi di Azoto. Le scariche elettriche in atmosfera che hanno origine in concomitanza di

temporali provocano la reazione fra ossigeno e azoto dell’aria con formazione di ossidi di azoto

e di ozono.

b) origine antropica

Con l’avvento dell’era industriale l’inquinamento atmosferico generato dall’uomo ha

assunto dimensioni e caratteristiche tali da compromettere l’equilibrio della biosfera. La

problematica dell’inquinamento atmosferico di origine antropica non è un fenomeno recente,

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basti pensare che lo sviluppo delle tecnologie produttive, motore della rivoluzione industriale,

generò fenomeni di inquinamento gravissimi, ad esempio nella Londra dell’inizio di secolo i

livelli di particolato e di monossido di Carbonio raggiungevano già delle soglie che potremmo

stimare oggi superiori ai livelli di allarme, dovuto prevalentemente all’uso intensivo per i

processi industriali e per il riscaldamento domestico del carbon fossile quale combustibile. Ma

caratteristico della seconda metà di questo secolo è l’inquinamento generato dai mezzi di

locomozione, la cui produzione e diffusione di massa si è avuta solo dagli anni quaranta in poi.

A Los Angeles già negli anni sessanta le emissioni dei veicoli stradali e le caratteristiche

climatiche del luogo determinavano lo Smog, un fenomeno meglio analizzato nel seguito, cosi

che negli Stati Uniti la prima legislazione completa del il controllo e la riduzione delle

emissioni inquinanti fu introdotta negli anni settanta. La problematica legata agli inquinanti da

traffico è quella che approfondiremo nei paragrafi seguenti.

Gli inquinanti da traffico

Le emissioni prodotte dagli autoveicoli, possono dar luogo a diversi tipi di inquinanti. E'

possibile in generale distinguere fra inquinanti a "breve" e a "lungo raggio".

Si considerano inquinanti a breve raggio quei composti ed elementi che, fuoriusciti dagli

scappamenti dei motori a combustione interna, causano effetti limitati nello spazio e nel tempo;

tra essi si citano l'ossido di carbonio, il piombo e le polveri.

Gli inquinanti a lungo raggio sono quelli il cui effetto dannoso viene a realizzarsi solo

dopo la diffusione atmosferica ed una serie di complessi fenomeni chimico-fisici che ne

alterano le caratteristiche iniziali. Questo gruppo comprende l'anidride solforosa e l'anidride

solforica, gli ossidi di azoto e gli idrocarburi.

LE SOSTANZE INQUINANTI

Gli inquinanti da traffico, possono essere distinti, oltreché in rapporto al raggio di azione,

anche, in accordo con il decreto del 15/04/94, in "inquinanti primari", quelli emessi

direttamente dalle sorgenti di emissione, sia in fase gassosa che particellare, "inquinanti

secondari" le specie chimiche derivanti da reazioni termiche o fotochimiche degli inquinanti

primari, tra loro o con costituenti di base dell'atmosfera. In coda al paragrafo sono allegate

alcune schede di sintesi relative a ciascuno degli inquinanti prodotti dai fenomeni di traffico.

- Inquinanti primari

Sono catalogabili come inquinanti primari, le seguenti sostanze:

Monossido di carbonio (CO)

Autori: F.Cirianni, G.Leonardi Pagina 3 di 22

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Monossido di azoto (NO)

)

Anidride solforosa (SO

2

Idrocarburi incombusti (HC*)

Piombo (Pb)

Polveri e particolato sospeso (PPS)

Anidride carbonica (CO )

2

, SO , HC*) sono presenti nella fase gassosa, mentre il piombo e il

Le prime (CO, NO

x 2

materiale particolato sospeso sono diffusi sotto forma di particelle microscopiche.

- Il monossido di carbonio (CO)

L'ossido di carbonio o monossido di carbonio (CO) è un gas tossico, incolore e inodore

che si forma dalla combustione incompleta, in difetto di ossigeno, di sostanze organiche. E'

tra i più diffusi e pericolosi inquinanti atmosferici.

Nell'aria non inquinata ("pulita") si trovano tracce di esso, in concentrazione minore di 0,1

p.p.m..

L'ossido di carbonio, come anche l'anidride carbonica, è presente nei gas di combustione:

deriva dall'ossidazione con ossigeno atmosferico del carbonio; quest'ultimo è il principale

costituente dei combustibili organici.

La principale sorgente dell'ossido di carbonio immesso nell'atmosfera è costituita dalla

combustione di idrocarburi, infatti, come contributo all'inquinamento di CO, al primo posto

vengono gli autoveicoli, e più in generale i trasporti, e le concentrazioni più elevate di questo

gas si verificano durante le ore di punta del traffico.

Quantità nettamente inferiori di CO vengono emesse dalle centrali termoelettriche, dagli

impianti di riscaldamento domestico e dagli inceneritori di rifiuti, dove la combustione procede

in condizioni migliori.

Aspetti tossicologici. L'ossido di carbonio, essendo un gas incolore e inodore, è molto

insidioso, specialmente negli ambienti chiusi o poco ventilati. In molte strade trafficate delle

città la concentrazione di CO può superare le 50 p.p.m., valori superiori alle 100 p.p.m. sono

stati registrati nelle strade di alcune metropoli, mentre in alcune gallerie stradali di Roma sono

state rilevate punte di 500 p.p.m..

Gli effetti sull'uomo sono estremamente dannosi. L'ossido di carbonio, se respirato,

influenza la circolazione sanguigna impedendo una buona ossigenazione del sangue,

danneggiando quindi i sistemi nervoso e cardiovascolare.

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Il CO si lega all emoglobina con un'affinità oltre 200 volte superiore a quella dell'ossigeno.

L'emoglobina così combinata (carbossiemoglobina) non è così più in grado di ossigenare i

tessuti e può portare, in casi estremi, all'asfissia. Ma l'interesse maggiore legato al CO come

inquinante atmosferico è legato all'effetto prolungato di questo gas sulla massa di cittadini

esposti, e quindi all'"ossidocarbonismo", una forma patologica a cui sono esposte

particolarmente quelle categorie lavorative esposte ad elevate concentrazioni come autisti,

vigili urbani, etc..

Sulle piante non si è rilevato, ai livelli attuali, un effetto di interesse pratico.

)

- Gli ossidi di azoto (NO x

Essendo spesso presenti nell'aria contemporaneamente, il monossido e il biossido di azoto

vengono indicati insieme con la formula NO , e per le trasformazioni chimiche che avvengono

x

nell'atmosfera sarà di più agevole trattazione considerare il NO e il NO unitamente.

2

Gli ossidi di azoto sono composti ossigenati dell'azoto gassoso: il monossido (NO) è un

gas incolore; il biossido (NO ) è un gas rosso-bruno, dall'odore pungente, altamente tossico.

2

Gli altri ossidi sono l'ossido nitroso (N O), il sesquiossido di azoto (N O ), il tetrossido di

2 2 3

azoto (N O ) e il pentossido di azoto (N O ).

2 4 2 5

Si può dire che la formazione degli ossidi di azoto sia una reazione collaterale di tutti i

processi di combustione. Quantità rilevanti di ossidi di azoto sono prodotte dai motori degli

autoveicoli, in particolare dal traffico urbano. Agli ossidi di azoto va addebitato il colore

rosso-bruno che contraddistingue in particolari condizioni meteorologiche ("inversione

termica") l'atmosfera delle metropoli ad alta densità di traffico. Da osservazioni emerge che il

motore a gasolio, rispetto a quello a benzina, emette maggiori quantità di ossidi di azoto, e

tende anche a produrre un'inquinamento più palese, più fumi neri e cattivi odori; non si può

dimenticare però che emette valori decine di volte inferiori di ossido di carbonio.

Attualmente in Italia la metà degli ossidi di azoto immessi nell'atmosfera sono provenienti

dallo scappamento degli autoveicoli.

Aspetti tossicologici. Gli ossidi di azoto in presenza di umidità si trasformano in acido

nitrico. Ad esempio il biossido da origine alla reazione:

Æ

+H O 2HNO +NO .

3NO

2 2 3

Questa reazione può avvenire sia nell'aria, dando origine alla pioggia acida, che nell'uomo

a livello polmonare a contatto con le mucose, dove l'acido nitrico attacca le mucose stesse.

Autori: F.Cirianni, G.Leonardi Pagina 5 di 22

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Gli ossidi di azoto hanno un'affinità con l'emoglobina simile a quella dell'ossido di

carbonio, quindi hanno un'elevato effetto tossico. Concentrazioni nell'aria via via crescenti

possono provocare dall'irritazione oculare e delle mucose nasali fino alla bronchite, e, per

elevate concentrazioni, l'edema polmonare e la morte. Come effetto cronico sono descritte

fibrosi polmonari ed enfisema.

Meno rilevante le conseguenze sulle piante, poiché raramente si raggiungono

concentrazioni tali da risultare dannose per la vegetazione.

- L'anidride solforosa (SO )

2

L'anidride solforosa, o biossido di zolfo (SO ) è un gas incolore dall'odore pungente, che

2

tende generalmente ad accumularsi negli strati più bassi dell'atmosfera. L'anidride solforosa è il

più diffuso inquinante atmosferico ed uno dei più aggressivi: esso è stato definito fra le

principali cause di danni all'uomo e all'ambiente nella comunità europea.

Per tali motivi, e per l'essere facilmente misurabile, l'anidride solforosa è considerata come

parametro rappresentativo dell'inquinamento e l'Organizzazione Mondiale della Sanità

(O.M.S.) l'ha scelta come indice generale di inquinamento atmosferico.

Tuttavia non viene approfondito ulteriormente lo studio di questo inquinante, in quanto

nella sua emissione ha uno scarso rilievo l'apporto dei veicoli a combustione interna, essendo

l'anidride solforosa prodotta dai trasporti pari a circa l'1% del totale emesso sul territorio

nazionale, una quantità trascurabile rispetto a quelle prodotte dalle industrie e dalle centrali

elettriche e di termoriscaldamento.

Ciò è dovuto alla natura dei combustibili adoperati in queste ultime, l'olio combustibile e

per tonnellata

il carbon fossile, che emettono rispettivamente 60-80 Kg e 20 Kg di SO

2

combusta, contro gli 1-2 Kg e 2-6 Kg per tonnellata emessi dalla benzina e dal gasolio.

- Gli idrocarburi incombusti (HC)

Gli idrocarburi comprendono tutti quei composti organici la cui molecola è composta

esclusivamente da atomi di carbonio e idrogeno. Sono insolubili in acqua e solubili in solventi

non polari. Gli idrocarburi si possono suddividere in :

alifatici (o aciclici): idrocarburi a catena aperta, che può essere lineare o ramificata; a loro

volta si suddividono in alcani (paraffine), idrocarburi saturi, in alcheni (olefine) e alchini

(acetileni) entrambe classi di idrocarburi insaturi;

naftenici (o aliciclici) sono idrocarburi a catena chiusa in cui gli atomi di carbonio sono

legati ad anello e sono saturi;

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aromatici: sono idrocarburi a catena chiusa aventi legami non saturi caratteristici. Il

H ).

capostipite è il benzene (C

6 6

Il petrolio grezzo è una miscela i cui componenti sono per la gran parte idrocarburi delle

tre serie, alifatica, naftenica e aromatica. In parte minore sono inoltre presenti zolfo, alcuni sali

ed alcuni metalli.

I più comuni carburanti, come la benzina, il gasolio e il cherosene provengono dalla

raffinazione, e in particolare dalla distillazione frazionata del petrolio e sono costituiti dai

termini più leggeri delle tre serie fondamentali di idrocarburi. Una benzina tipica è costituita

dal 10% massimo di idrocarburi olefinici, 40% massimo di aromatici e il rimanente di

idrocarburi saturi.

Gli idrocarburi presenti come inquinanti nell'atmosfera derivano in gran parte dal processo

di combustione incompleta dei combustibili fossili adoperati dai veicoli di autotrazione.

Per idrocarburi incombusti si intendono tutti i composti organici aventi la struttura

molecolare degli idrocarburi contenuti nei gas scaricati nell'atmosfera.

Le maggiori sorgenti di idrocarburi incombusti sono gli autoveicoli e in particolare quelli

con motore a ciclo otto, cioè alimentati a benzina. Gli idrocarburi emessi sono sia costituenti

della benzina che attraversano il motore senza essere bruciati che i frammenti più leggeri,

frutto delle reazioni che hanno luogo durante la combustione: tra questi gli idrocarburi

policiclici aromatici.

Si è constatato che il contenuto in idrocarburi incombusti si riduce fortemente quando si

riescono a realizzare miscele relativamente povere cioè con elevato rapporto aria combustibile.

Un motore a ciclo diesel in buone condizioni ha un miglior rapporto aria combustibile rispetto

ad uno a ciclo otto, quindi emette minori quantità di idrocarburi incombusti; considerando

invece un motore a ciclo otto in condizioni di uso variabile, quali si hanno in uso urbano, esso

produce una quantità di idrocarburi incombusti pari a circa il 3% della benzina consumata.

Inoltre occorre considerare che i veicoli rilasciano nell'atmosfera oltre agli idrocarburi

incombusti una certa quantità di idrocarburi volatili provenienti dall'evaporazione dal

serbatoio, carter e carburatore. Altra importante sorgente di idrocarburi volatili immessi

nell'atmosfera sono i punti di rifornimento, da considerare quindi direttamente correlati

all'inquinamento veicolare.

Aspetti tossicologici. Il D.M. del 09/02/1935 ha riconosciuto la benzina come sostanza

tossica. Allo stato attuale delle conoscenze gli idrocarburi prodotti dai trasporti che sono stati

identificati per la loro pericolosità per la salute pubblica sono gli idrocarburi aromatici, quali il

Autori: F.Cirianni, G.Leonardi Pagina 7 di 22

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benzene, impiegato quale anti detonante nelle benzine senza piombo, imputato di essere un

fattore cancerogeno.

- Il piombo (Pb)

L'inquinamento da piombo nell'aria è causato per il 90% dal traffico veicolare; difatti è

stato riscontrato un'elevato gradiente relativo alle zone urbane rispetto a zone non interessate

da grossi volumi di traffico. Le emissioni gassose di piombo nell'atmosfera hanno origine

principalmente dalla combustione di additivi antidetonanti presenti nella benzina (piombo

tetrametile, piombo tetraetile) per motori di autoveicoli. Gli antidetonanti permettono un

valore di compressione più elevato impedendo che la combustione avvenga "fuori fase", dando

però luogo a numerosi composti del piombo nei gas di scarico, specie derivanti dalla

combinazione con altri additivi quali il bromuro di etilene.

E' intuitivo che a differenza dei motori a benzina (contenente additivi al piombo), i motori

a gasolio non emettono piombo. L'uso nell'ultimo decennio di benzine che adoperano quali

antidetonanti altri additivi diversi dal piombo hanno collaborato nel far diminuire i livelli di

piombo nell'aria.

Aspetti tossicologici. L'assunzione del piombo da parte dell'uomo avviene principalmente

attraverso l'alimentazione e per inalazione: il piombo atmosferico inalato varia tra i 40 mg/l e 1

mg/l, a seconda che sia in città o in campagna. La quantità di piombo assunta con cibi e

bevande si aggira su un valore medio di 0,3 mg/giorno.

Fortunatamente non tutto il piombo inalato o ingerito viene ritenuto o assorbito, infatti

solo il 5-10% di quello ingerito è assorbito dal tratto gastro-intestinale e solo il 30% di quello

inalato è assorbito dall'apparato respiratorio, di cui solo il 5% è ritenuto. Il piombo ritenuto si

accumula nello scheletro; il piombo accumulato nelle ossa è poi mobilitato in particolari

condizioni anche molto tempo dopo l'assorbimento iniziale.

L'azione tossica del piombo nel corpo deriva principalmente dalla sua capacità di inibire

l'enzima necessario alla formazione dell'emoglobina reagendo con lo zolfo di alcuni aminoacidi

che lo costituiscono. I livelli di piombo presenti nel sangue tali da provocare l'insorgenza di

avvelenamento chimico da piombo (saturnismo) variano tra 60 e 100 mg/100 ml.

Concentrazioni superiori ai 120 mg/100 ml sono pericolose, mentre inferiori ai 40 mg/100 ml

sono ritenute normali.

Autori: F.Cirianni, G.Leonardi Pagina 8 di 22

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- Polveri e particolato sospeso (P.P.S.)

Il particolato atmosferico contiene una gran varietà sia di particelle solide che di gocce di

condensato. Queste comprendono fumi, aerosol atmosferico formato da reazioni chimiche e

composti metallici. Con fumi intendiamo il particolato inquinante in sospensione nell'aria, con

un diametro inferiore ai 15 µm, generato dalla combustione incompleta dei combustibili fossili.

I parametri più usati per classificare il particolato sono il diametro e la densità, dato che da

questi, oltre che dalle caratteristiche meteorologiche, dipende il tempo di permanenza

nell'atmosfera e la distanza alla quale vengono trasportate dalla fonte. Infatti le particelle più

piccole potenzialmente sono le più dannose, poiché rimangono in sospensione nell'aria più a

lungo e possono essere inalate.

Studi condotti nel Regno Unito hanno portato ad assegnare ai veicoli stradali la

responsabilità per il 40% sulle emissioni totali di particelle sospese, e dei veicoli circolanti solo

il 10% è alimentato a gasolio, ma è proprio questa parte responsabile di almeno il 90% del

particolato generato dai veicoli. Difatti il motore diesel produce in media una quantità di

effluente particolato 10-15 volte superiore a quella prodotta dal motore a ciclo otto.

I veicoli a motore generano anche particolati non direttamente collegati alla combustione,

tramite i freni, i copertoni e indirettamente tramite la turbolenza indotta dal passaggio del

veicolo che alza il particolato presente sulla superficie stradale.

Aspetti tossicologici. Le concentrazioni nell'aria di particelle sospese varia nel corso della

giornata, a seconda dell'intensità del traffico veicolare, dal grado di congestione e dalle

condizioni climatiche. La frazione respirabile e biologicamente attiva, rappresenta circa il 70%

delle particelle sospese, i fumi emessi dagli scarichi dei motori sono in prevalenza costituiti da

particelle che si collocano fra le respirabili, e sono quindi di grande significato ai fini della

penetrazione nell'albero tracheobronchiale.

)

-Anidride carbonica (CO 2

L'anidride carbonica, o biossido di carbonio (CO ) è un gas incolore e inodore, più pesante

2

dell'aria, che si forma dalla combustione dei combustibili a base di carbonio; è innocuo, tranne

nel caso in cui si sostituisca all'aria al punto da rendere irrespirabile l'atmosfera. Inoltre

l'anidride carbonica, ad elevate concentrazioni, influisce sul clima, portando ad un elevazione

sono essenzialmente dovuti al

della temperatura. I processi artificiali di emissione di CO

2

consumo dei combustibili fossili e ad alcune attività industriali.

Autori: F.Cirianni, G.Leonardi Pagina 9 di 22

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Aeroporti Inquinamento atmosferico generato dal traffico veicolare

- Inquinanti secondari

Gli inquinanti secondari, derivati dagli inquinanti primari in seguito a reazioni termiche o

fotochimiche di questi con i costituenti basi dell'atmosfera, sono individuati tramite la

, di O , e di NO per la fase gassosa, tramite la

rilevazione della concentrazione di NO

2 3

concentrazione dei prodotti di trasformazione degli ossidi di azoto e dell'anidride solforosa per

la fase particellare.

Di seguito sono descritti sommariamente i caratteri di due dei principali gruppi di essi, gli

ossidanti fotochimici e l'acido nitrico, nitroso e nitrati; un terzo, il biossido di azoto è stato

descritto nel paragrafo relativo al monossido di azoto per le affinità tra i due composti.

- Gli ossidanti fotochimici

Gli ossidanti fotochimici sono inquinanti secondari allo stato gassoso, costituiti da ozono e

altri componenti ossidanti, che si formano a spese degli inquinanti primari, in seguito a

reazioni fotochimiche sollecitate dalle radiazioni solari. Gli ossidanti fotochimici formano un

aerosol chiamato smog fotochimico, che tende a formarsi nei mesi estivi e durante le ore

diurne, da non confondersi con lo smog, costituito da inquinanti primari. L'inquinamento da

ossidanti fotochimici è chiamato inquinamento fotochimico; il materiale di partenza è

rappresentato da contaminanti emessi preminentemente dagli autoveicoli: ossidi di azoto,

idrocarburi non metanici, aldeidi. Queste sostanze sono definite "precursori degli ossidanti

fotochimici".

Poiché l'emissione contemporanea di ossidi di azoto e di idrocarburi è dovuta

principalmente alla motorizzazione, lo smog fotochimico è una forma di inquinamento

atmosferico delle aree urbane a traffico elevato.

Aspetti tossicologici. E' da notare che gli inquinanti secondari, che costituiscono gli

ossidanti del fotosmog, sono ad alta aggressività relativa per l'uomo, le piante, gli animali e i

materiali, già in concentrazioni molto più basse di quelle degli inquinanti primari; sono

sufficienti concentrazioni basse, dell'ordine di 0,1 p.p.m. perché lo smog fotochimico faccia

sentire i suoi effetti irritanti: bruciore agli occhi, irritazione alla gola e alle vie respiratorie. Col

crescere delle concentrazioni i sintomi si esprimono tramite menomazioni delle funzioni

respiratorie, fino a livelli letali.

Autori: F.Cirianni, G.Leonardi Pagina 10 di 22


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Atreyu

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+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

In questo materiale didattico vengono trattati i seguenti argomenti. L'impatto ambientale delle opere stradali. La valutazione dell’inquinamento acustico da traffico e la progettazione. Le opere di protezione e di minimizzazione dell’impatto da rumore. I sistemi di trasporto e l’inquinamento atmosferico in ambito urbano. I modelli di valutazione dell’inquinamento atmosferico da traffico. Piani di disinquinamento.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in urbanistica
SSD:
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Infrastrutture e mobilità territoriale - strade ferrovie e aeroporti e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Mediterranea - Unirc o del prof Cirianni Francis.

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