I modelli matematici per la simulazione della dispersione degli inquinanti sono impiegati da tempo nelle procedure di valutazione di impatto ambientale (VIA) relative ad impianti ed infrastrutture che comportino emissioni in atmosfera. Il D.P.C.M. 27/12/1988 (paragrafo A, punto 5, allegato II) - abrogato con D.Lgs. n. 104/2017 - stabiliva  infatti che le analisi concernenti l'amosfera fossero  affrontate "attraverso la previsione degli effetti del trasporto (orizzontale e verticale) degli effluenti mediante modelli di diffusione di atmosfera".

A partire dagli anni ’90, in attuazione delle disposizioni sulla qualità dell’aria contenute nella Direttiva europea 96/62/CE, il D.Lgs. n. 351/1999 e il conseguente il D.M. n. 261/2002 avevano fissato “i criteri riguardanti l'uso di altre tecniche di valutazione della qualità dell'aria ambiente, in particolare la modellizzazione, con riferimento alla risoluzione spaziale, ai metodi di valutazione obiettiva ed alle tecniche di riferimento per la modellizzazione”. Più recentemente, in seguito all’adozione della nuova Direttiva 2008/50/CE del Parlamento europeo e del Consiglio, il D.Lgs. n. 155/2010 ha riorganizzato tutta la materia, definendo in particolare nuovi “criteri per l’utilizzo dei metodi di valutazione diversi dalle misurazioni in siti fissi”, con particolare riferimento alle tecniche di modellizzazione (appendice III).

Tali indicazioni debbono essere rispettate per effettuare la valutazione della qualità dell’aria ambiente per ciascuno degli inquinanti (SO₂, NO₂, NOx, benzene, CO, Pb, PM10, PM2.5,  Ar, Cd, Ni, BaP, O₃) per i quali la normativa fissa standard di qualità dell’aria variamente denominati (allegati VII, XI, XII, XIII, XIV del D.Lgs. n. 155/2010); l’uso delle tecniche di modellizzazione può avvenire a completamento dei dati di qualità dell’aria rilevati con strumenti di misura ovvero anche in via esclusiva, in relazione ai livelli di concentrazione rispetto alle soglie di valutazione inferiore e superiore (articolo 5 del D.Lgs. n. 155/2010).
In tale contesto, l’appendice III al  D.Lgs. n. 155/2010 sottolinea come i modelli costituiscono un utile strumento per: 

• ottenere campi di concentrazione anche nelle aree all’interno delle zone ove non esistano stazioni di misurazione o estendere la rappresentatività spaziale delle misure stesse;
• comprendere le relazioni tra emissioni e immissioni, discriminare i contributi delle diverse sorgenti alle concentrazioni in una determinata area (source apportionment), e determinare i contributi transfrontalieri e quelli derivanti da fenomeni di trasporto su larga scala (per esempio, le polveri sahariane);
• integrare e combinare le misurazioni effettuate tramite le stazioni di misurazione in siti fissi, in modo tale da ridurne il numero;
• valutare la qualità dell’aria nelle zone in cui non sono presenti stazioni di misurazione;
• prevedere la qualità dell’aria sulla base di scenari ipotetici di emissione o in funzione di variazioni delle condizioni meteorologiche;
• valutare l’efficacia delle misure di contenimento delle emissioni in atmosfera.

L’appendice III sottolinea come “un utilizzo efficace della modellistica  … richiede che gli operatori siano in possesso di una specifica esperienza”; inoltre detta indicazioni utili per la selezione del modello più idoneo per la situazione in esame (paragrafo 1.2), elenca le caratteristiche generali dei modelli (paragrafo 1.3) e definisce la misura dell’incertezza delle tecniche di modellizzazione (paragrafo 1.4). Inoltre l’allegato I al D.Lgs. n. 155/2010 fissa, per ciascun inquinante, gli obiettivi di qualità delle stime effettuate con le tecniche di modellizzazione, espressi come valore massimo dell'incertezza di stima delle relative concentrazioni in aria ambiente.