I tetti e i lati sottovento degli edifici nei canyon stradali hanno i livelli più bassi di particolato durante un evento di inquinamento da fonte singola, secondo i ricercatori della Penn State. I risultati hanno implicazioni per migliorare i piani di evacuazione durante un rilascio di inquinamento e per informare la progettazione del sistema di ventilazione degli edifici urbani.

"La ricerca precedente si è concentrata sull'inquinamento ambientale creato dal traffico, " ha detto Jeremy Gernand, assistente professore di salute e sicurezza sul lavoro. "Abbiamo deciso di indagare sulle fonti di inquinamento da una fonte puntuale di particolato, come una fuoriuscita di sostanze chimiche o un rilascio accidentale da una fabbrica".

I ricercatori hanno studiato uno scenario di rilascio di sostanze inquinanti per valutare i luoghi più sicuri per l'evacuazione e per gli elementi di progettazione degli edifici come le prese d'aria. Questo segna il primo studio che indaga su un evento di emissione da un'unica fonte vicino a un canyon stradale.

Il monitoraggio della qualità dell'aria nelle aree urbane può essere molto importante a causa dell'elevata densità di popolazione e dei livelli di particolato. canyon di strada, o luoghi in cui la strada è delimitata su entrambi i lati da edifici, sono luoghi importanti per lo studio dell'inquinamento atmosferico perché sono prevalenti nelle aree urbane.

particolato, spesso indicati come aerosol, sono solidi fini o goccioline liquide sospese nel gas. Alte concentrazioni nell'atmosfera possono contribuire ai tassi di mortalità, perché l'esposizione a queste particelle può esacerbare o causare effetti medici avversi. Il particolato viene rilasciato da una varietà di fonti naturali o umane, come automobili, cantieri e tempeste di polvere.

I ricercatori del Mining Ventilation Laboratory di Penn State hanno creato un canyon stradale in miniatura in 3D in una galleria del vento utilizzando blocchi di schiuma per simulare gli edifici. Quattro blocchi di schiuma sono stati posizionati in una matrice due per due, separati da varchi che fungevano da strade.

Per garantire che il flusso d'aria all'interno della galleria del vento corrisponda a condizioni realistiche in un'area urbana, i ricercatori hanno dovuto apportare modifiche. Tipicamente, l'aria in una galleria del vento mostra un flusso laminare, il che significa che scorre uniformemente in strati paralleli senza vortici o correnti incrociate che interrompono la direzione del flusso. Questo tipo di flusso può essere ideale per testare meccanismi come le ali degli aeroplani in aria simulata ad alta quota.

A quote più basse, però, l'aria si comporta in modo molto diverso. Vicino al suolo, strutture più piccole come case e alberi e edifici più grandi, come i grattacieli, interrompere il flusso regolare dell'aria e renderlo turbolento, o irregolare e agitato.

I ricercatori hanno utilizzato materiali a basso costo come Lego e guglie di cartone per creare un flusso d'aria turbolento in una galleria del vento piena di aria a flusso laminare.

Per simulare una singola fonte di emissione di particolato, i ricercatori hanno utilizzato l'acqua generata da un umidificatore a ultrasuoni. Poiché le particelle ambientali sono spesso ricoperte di acqua, le collisioni tra le gocce d'acqua in un esperimento in galleria del vento e le collisioni tra particolato rivestito d'acqua all'esterno possono essere molto simili, ha detto Gernando.

Per trovare le aree nel canyon stradale in cui i livelli di particolato hanno raggiunto le loro concentrazioni minime e massime, i ricercatori hanno utilizzato i dati dell'esperimento nella galleria del vento per creare un modello computerizzato dello scenario. Le simulazioni al computer hanno mostrato che le concentrazioni più basse di particolato erano localizzate sul tetto e sulle facciate degli edifici sottovento. A livello respiratorio, le concentrazioni più basse sono state trovate sul lato sottovento, protetto, del canale trasversale dell'array, la strada perpendicolare alla direzione del flusso d'aria.

I risultati hanno implicazioni per migliorare i piani di evacuazione e per informare la progettazione del sistema di ventilazione. In caso di emergenza di rilascio di inquinamento da una fonte centrale, i pedoni devono essere evacuati sul lato sottovento del canale trasversale. Per l'installazione di nuove prese d'aria, porzioni di tetto più lontane dai canali interni, o strade, di canyon stradali servono come il luogo più sicuro, hanno detto i ricercatori.

I ricercatori hanno riportato i loro risultati sulla rivista Qualità dell'aria, Atmosfera e salute .

Però, data la varietà di scenari possibili, questi risultati rappresentano solo una linea guida generale e trarranno beneficio da ulteriori indagini, disse Gernando. Basandosi sull'approccio di modellazione conveniente utilizzato in questo studio, la ricerca futura prenderà in considerazione ulteriori possibilità con l'obiettivo di fornire raccomandazioni di sicurezza più complete.