Le principali tecniche di campionamento nel monitoraggio ambientale Dott. Valter PASSINI

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1 Le principali tecniche di campionamento nel monitoraggio ambientale Dott. Valter PASSINI

2 Monitoraggio Ambientale ci permette di effettuare la valutazione dell esposizione e dei i rischi per la salute a essa associati utilizzando degli appropriati limiti di riferimento

3 ACGIH - TLV TWA Valore limite di soglia con media ponderata nel tempo rappresenta la concentrazione media ponderata in una normale settimana lavorativa (8 ore per 5 giorni) per la quale si ritiene che la maggior parte dei lavoratori possa essere esposta ripetutamente senza che insorgano degli effetti negativi. STEL Valore limite di soglia con limite per breve tempo di esposizione rappresenta la concentrazione massima a cui i lavoratori possono essere esposti, per un periodo di 15 minuti, senza che insorgano problemi di irritazione o alterazione cronica, né che venga accresciuta la probabilità di infortunio, o limitata la possibilità di mettersi in salvo in caso di incidente o di ridotta l efficienza lavorativa. CEILING Valore limite di soglia Ceiling rappresenta la concentrazione che non deve mai essere superata in qualsiasi momento della giornata.

4 Come campionare per rispettare i relativi limiti? TWA tutto il turno di lavoro tutto il periodo di esposizione normalizzando i valori secondo ciò che è previsto dalla norma UNI 689 STEL tutto il turno di lavoro Ogni 60 minuti un campionamento dello stesso parametro per soli 15 minuti CEILING Campionamento di tipo istantaneo

5 Monitoraggio Ambientale PRELIEVO DEL CAMPIONE D'ARIA ANALISI DEL CAMPIONE PRELEVATO

6 Concetti di base importanti Il campione prelevato è una minima parte di un intero Il campione d aria prelevato deve essere rappresentativo della situazione La concentrazione degli inquinanti non è diffusa costantemente nell atmosfera e varia assai facilmente anche in frazioni di tempo (concetto importante per le misure e la loro corretta interpretazione)

7 Prelievo Diretto PRELIEVO DI UN CERTO VOLUME DI ARIA AMBIENTE CHE VIENE DIRETTAMENTE MISURATO

8 Prelievo Indiretto UN CERTO VOLUME DI ARIA VIENE FATTO PASSARE ATTRAVERSO UN SISTEMA DI CAPTAZIONE CHE TRATTIENE L INQUINANTE, CHE SARA VARIABILE A SECONDA DEL TOSSICO CHE VOGLIAMO CAMPIONARE E CHE SARA ANALIZZATO SUCCESSIVAMENTE

9 INFRAROSSO Prelievo Diretto Impostando una lunghezza d onda opportuna è possibile misurare qualsiasi sostanza chimica aerodispersa (non elementi). APPLICAZIONI Anidride carbonica per sovraffollamento dei locali o nelle fonderie Gas anastetici in sala operatoria esafluoruro di zolfo o protossido di azoto per analisi dei ricambi di aria Vantaggi : Strumentazione semplice da utilizzare e robusta Svantaggi: possibilità di interferenti, sensibilità non elevata (ppm), analisi solo di area

10 Ricambi d aria Nel locale oggetto di misura si è disperso il gas tracciante fino a raggiungere una concentrazione stabile con l impianto di condizionamento spento. Dopo avere nuovamente attivato l impianto di climatizzazione, si è misurato il tempo di decadimento della concentrazione di esafluoruro di zolfo utilizzando uno spettrofotometro ad infrarossi portatile modello MIRAN SapphIRe 205 B. Il numero di ricambi d aria è calcolato utilizzando la seguente formula: R=(Ln(a) Ln(b))/delta T a=concentrazione iniziale gas tracciante b=concentrazione finale gas tracciante delta T = Tempo di decadimento

11 Ricambi d aria ppm Concentrazione del Protossido di Azoto Sala "2" Ore Concentrazione di protossido di azoto iniziale: 490 ppm Concentrazione di protossido di azoto finale: 28 ppm Tempo di decadimento: 15 minuti N ricambi/ora calcolati: 13,3

12 Ricambi d aria Nel locale oggetto mediante un anemometro si misurano le portate di aria immessa dalle bocchette e la portata di uscita dalle riprese con impianto in funzione. L aria immessa è funzione della portata e dell area delle bocchette L aria estratta è funzione della portata dell area delle riprese. IL METODO E TEORICAMENTE CORRETTO MA NON TIENE CONTO DI EVENTUALI CAMMINI PREFERENZIALI DELL ARIA O DI AREE DI SCARSO RICAMBIO

13 della cella (circa 1 anno) Prelievo Diretto MONITOR ELETTROCHIMICI Utilizzando una cella elettrochimica opportuna è possibile misurare molte sostanze chimiche aerodisperse. APPLICAZIONI Verifica della presenza di sostanze nocive (vigili del fuoco) Formaldeide in sale di anatomia patologica Gas permanenti inquinanti dell aria (NO 2, CO, SO 2 ) Vantaggi : Strumentazione semplice da utilizzare, molto selettiva e sensibile, piccolo da permettere camp. personali Svantaggi: Una cella elettrochimica per ogni sostanza, durata limitata

14 Prelievo Diretto Monitor fotoacustico Impostando una lunghezza d onda ed una frequenza acustica opportune è possibile misurare qualsiasi sostanza chimica aerodispersa (non elementi). APPLICAZIONI Gas anastetici in sala operatoria, Formaldeide in sale di anatomia patologica, Esafluoruro di zolfo per analisi dei ricambi di aria Vantaggi : Strumentazione molto sensibile e selettiva Svantaggi: Strumentazione non semplice da utilizzare e delicata, costi dello strumento molto elevati, utilizzo solo in presenza di rete elettrica, analisi solo di area

15 Prelievo Diretto Monitor a semiconduttori Utilizzando opportuni sensori a semicondutture si possono monitorare particolari sostanze. APPLICAZIONI Analisi di aria ambiente (NO 2, CO, SO 2, O 3 ) Vantaggi : Strumentazione semplice da utilizzare, robusta, selettiva e sensibile Svantaggi: Ingombrante, almeno un ora di accensione per ottenere dati affidabili, sensori sensibili alla presenza di idrocarburi, analisi solo di area

16 INFRAROSSO Prelievo Diretto Impostando temperature del forno opportune è possibile separare le sostanze presenti nella miscela gassosa (anche elementi). APPLICAZIONI Anidride carbonica per sovraffollamento dei locali o nelle fonderie Gas anastetici in sala operatoria esafluoruro di zolfo o protossido di azoto per analisi dei ricambi di aria Vantaggi : Assenza di interferenti Svantaggi: sensibilità non elevata (ppm), analisi solo di area

17 Prelievo Indiretto Campionatori Passivi Sono dei dispositivi in grado di raccogliere i gas e i vapori inquinanti presenti nell'aria senza far uso di aspirazione forzata. APPLICAZIONI Idrocarburi Aromatici o Alifatici Gas anastetici in sala operatoria Vantaggi : Strumentazione estremamente semplice da utilizzare e può effettuare valutazioni personali Svantaggi: lunghi tempi di campionamento per arrivare alle sensibilità richieste

18 Campionatori personali a basso flusso (0,5-5 litri/min)

19 Taratura dei campionatori E necessario misurare il reale flusso di campionamento. Flussimetri primari (o di prima linea): vengono tarati individualmente e sono certificati da enti autorizzati. Più delicati non vengono portati sul campo. Flussimetri secondari: la taratura viene fatta per confronto con i primari e vengono portati sul campo di lavoro

20 Prelievo Indiretto Fiale adsorbenti CAPPUCCIO APPROVATO NIOSH per prevenire la contaminazione FIALA IN VETRO FIBRA DI VETRO PURIFICATA ESTREMITA' DA ROMPERE RETINA METALLICA per bloccare la fibra di vetro e la fase adsorbente FASE DI CONTROLLO (CODA) FASE DI ADSORBIMENTO (CORPO) SCHIUMA POLIURETANICA: per mantenere uniforme la pressione della fase adsorbente, separare le due fasi ESTREMITA' DA ROMPERE

21 SUBSTRATI ADSORBENTI (FIALE) CARBONI ATTIVI: sostanze inquinanti di natura organica apolare (idrocarburi, esteri organici) o leggermente polari (chetoni), VOC GEL DI SILICE : sostanze organiche di tipo polare (alcooli amine) ALLUMINA: sostanze organiche di tipo polare (alcooli amine) Tenax Poropaks e Chromosorb (raramente usate) Resine XAD (IPA fraz. Vapore, Glicole etilenico) Substrati trattati con reattivi specifici per gli inquinanti da indagare (2,4 difenilidrazina per formaldeide)

22 Metodo Niosh 2549 Campionamento con fiala di carbone attivo, desorbimento con solfuro di carbonio ed analisi in GC-FID. L analisi è fattibile solo se già conosco la natura dei VOC da quantizzare. Etanolo xilene Sono presenti altre sostanze nell area del solfuro di carbonio? Fiala contentente etanolo e xilene Fiala con etanolo e xilene assenti

23 Prelievo Indiretto Canister (Sostanze organiche volatili VOC) Il metodo si sviluppa secondo le seguenti fasi: 1. campionamento tramite canister sotto vuoto con valvola a riempimento programmabile.

24 Prelievo Indiretto 2. preconcentrazione mediante intrappolamento criogenico (azoto liquido) in apparecchiatura esterna alla linea analitica (criofocalizzatore) su cartucce di materiale adsorbente idoneo ( trappole ) 3. analisi mediante GC/MS APPLICAZIONI VOC in ambienti di lavoro e di vita, verifiche di efficienza dei biofiltri in discariche, valutazione dell efficienza di aspirazione di cappe Vantaggi del metodo: - bassissimi limiti di rilevazione (0,01 ppb) - in caso di alte concentrazioni di VOC, è sufficiente ridurre la quantità di aria criofocalizzate Svantaggi del metodo: - Attrezzatura costosa e necessità di tecnico specializzato - Std in bombola e se non disponibile allora solo analisi qualitativa

25 m-xilene Diclorodiflorometano Tricloroetilene Cromatogramma eseguito mediante intrappolamento criogenico

26 Benzene E un inquinante ubiquitario. Valore obbiettivo di qualità dell aria (D.Lgs 155/2010 = 5 µg/m 3 ) Il valore che misuro quindi è sicuramente positivo Necessità di confronto con valore esterno

27 Prelievo Indiretto Bags: Sono dei dispositivi in grado di raccogliere i gas ed i vapori presenti nell aria utilizzando le pompe a basso flusso APPLICAZIONI Idrocarburi Aromatici o Alifatici Gas anastetici in sala operatoria Vantaggi : Strumentazione estremamente semplice da utilizzare e può effettuare valutazioni personali Svantaggi: L analisi deve essere condotta entro 48 ore, basse sensibilità per mancanza di sistemi di preconcentrazione richieste

28 Prelievo Indiretto Filtro: Substrato solido costituito da filtro piano con diametri vari e porosità (0,45-0,8 micron) per captare polveri Vari tipi: -Esteri misti di cellulosa (amianto, -Fibra di Vetro (IPA, Ammine Aromatiche) -PVC (Silice cristallina) - Argento (Silice cristallina, nerofumo, talco)

29 Ripartizione Polveri Polveri Inalabili: Particelle comprese nel range tra 10µm e 100µm. Polveri Toraciche: Particelle aventi diametro aerodinamico 10µm Polveri Respirabili: Particelle aventi diametro aerodinamico 4µm Polveri Ultra fini: Tutte le particelle <1µm

30 Polveri Respirabili Separatori di particelle più usati: ciclone separatore SKC (tipo Casella): 2,2 L/min curva di deposizione A.C.G.I.H. separatore Dorr-Oliver secondo A.C.G.I.H., 1,7 L/min

31 Polveri Respirabili Principali applicazioni - Silice cristallina (Analisi in Diffrattometria a raggi X) - Talco (Analisi in Diffrattometria a raggi X) - Polveri non classificate (Analisi Gravimetrica)

32 Polveri Inalabili A B C A) Portafiltro da posizionare al bavero dell'operatore per prelievi personali; B) cono di riduzione per il campionamento delle polveri; C) cilindro distanziatore per il campionamento delle fibre

33 Polveri Inalabili Principali applicazioni - Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA fase particolato) (Analisi in GC-MS) - Polveri di legno duro (All XLIII D.Lgs 81/2008) (Analisi Gravimetrica) - Metalli aerodispersi (Analisi in Assorbimento atomico o ICP-MS) - Amianto (DM 6/09/1994) (Analisi in Microscopia elettronica o Microscopia ottica) - Polveri non classificate - (Analisi Gravimetrica)

34 Benzo(a)pirene E un inquinante ubiquitario. Valore obbiettivo di qualità dell aria (D.Lgs 155/2010 = 1 ng/m3) Il valore che misuro quindi è sicuramente positivo Necessità di confronto con valore esterno

35 Lista legni duri MONOGRAFIA 62 Wood dust and formaldehyde IARC, Lione Da Vaucher (1986) Acero Hardwood o legni duri Pino kauri Tropical hardwood (legni duri tropicali) Ontano Iroko Betulla Pino rosso Hickory Palissandro Carpino o faggio bianco Castagno Faggio Frassino Noce Platano Pioppo Ciliegio Salice Quercia Tiglio Palissandro Brasiliano Ebano Mogano africano Mansonia Balsa Nyatoh Afrormosia Meranti Teak Frakè bianco Ayous Olmo

36 Prelievo Indiretto Gorgogliatore Con l utilizzo di pompe viene fatta gorgogliare l aria in liquidi di assorbimento - Acqua per acidi, formaldeide (analisi in cromatografia ionica) - Sodio tetracloromercurato per anidride solforosa (D.P.R.322/71 analisi in spettrofotometria UV-VIS)

37 Campionamenti Personali Il dispositivo di campionamento deve essere collocato nelle immediate prossimità delle vie respiratorie Il campionatore deve essere impostato ad una portata tale da soddisfare i requisiti di funzionamento del preselettore

38 Campionamenti di Area Il dispositivo di campionamento deve essere collocato nell area di interesse cercando di evitare zone troppo ventilate Il campionatore deve essere impostato ad una portata tale da soddisfare i requisiti di sensibilità previsti dalla tecnica analitica utilizzata

39 Campionatori ad alti flussi (5-30 litri/min)

40 Campionamenti di Area per Amianto (DM 6/09/94) Per le restituibilità dei locali post bonifica è necessario campionare almeno 3000 litri di aria. Per la sorveglianza periodica dei manufatti in amianto al fine di accertare la non pericolosità dello stesso per i lavoratori è opportuno campionare almeno 5000 litri.

41 Formaldeide in anatomia patologica Misura personale Necessità di valutare il ceiling Monitor elettrochimico per tutte le mansioni? (Si ma costosissimo) Campionamento di breve periodo su fiale impregnate di DNPH? (E una buona approssimazione ma in prossimità dei limiti da solo una indicazione del possibile sforamento)

42 Formaldeide in falegnameria o rilascio da mobili nuovi Misura personale non necessaria se non al personale addetto alle lavorazioni che possono alterare il legno mediante le alte temperature Necessità di valutare il ceiling? (no se è un rilascio mediato) Monitor elettrochimico? (non necessario) Campionamento di lungo periodo su fiale impregnate di DNPH? (si, se si è in presenza di un rilascio mediato)

43 Emissioni da macchine per stampa con processo laser Toner aerodisperso (polveri respirabili ed inalabili, IPA e Metalli) Sviluppo e fissaggio resina sul toner (VOC) Intero processo (Ozono)

44 Sindrome edificio malato (SBS) situazione in cui molte persone lamentano diversi sintomi o un generico senso di malessere, senza un'apparente ragione, che aumenta in gravità quanto maggiore è il tempo che trascorrono all'interno dell'edificio. Causate da: - VOC derivanti da vernici e colle - Gas permanenti (CO 2,SO 2,CO,NOx ) -.Formaldeide (rilascio mobili) - Polveri

45 Grazie per l attenzione