Particolato. Criterio di qualità dell aria non gassoso Può essere solido e/o liquido

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1 Particolato Criterio di qualità dell aria non gassoso Può essere solido e/o liquido Insieme di particelle a una determinata granulometria 0,01 μm < diametro aerodinamico < 100 μm

2 Classificazione PM Sorgenti Tipo di particella Distribuzione dimensionale delle particelle Classificazione Modale Classificazione dosimetrica

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4 Diametro aerodinamico e legge di Stokes Diametro di una sfera di densità unitaria che ha la stessa velocità di caduta della particella in esame Legge di Stokes le particelle più piccole sedimentano più lentamente

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6 Tipo di particella d.a. (μm) Tipo di particella d.a. (μm) Aereosol Nubi di H2SO Molecole di gas Batteri Nero fumo Polveri insetticide AgI Nebbia 1-35 Virus e proteine Polvere di fonderia Nuclei di combustione Pollini Fumo di tabacco Minerali di zolfo Fumo di ZnO Spore di piante Fumo di MgO Carbone polverizzato Impurità normali in aria Foschia Fumo di resina Ceneri Nuclei di sale marino Sabbia di fonderia Fumo di petrolio Gocce di pioggia Fumi di NH 4 Cl 0.1-1

7 La classificazione in base alle dimensione ha dato origine a tre differenti convenzioni: Classificazione modale Classificazione rispetto al taglio (basata su efficienza di taglio del dispositivo di campionamento PM 10 e PM 2.5 ) Classificazione dosimetrica

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32 Origine e natura del particolato Naturale / Antropico Primario / Secondario Grossolano / Fine Particolato carbonioso

33 Origine e natura del particolato Grossolano Naturale: erosione delle rocce; spray marino; eruzioni vulcaniche; frammenti di piante e insetti; polvere; terra; pollini; spore. Grossolano Antropico: polveri da agricolture; spargimento di sale; usura dell asfalto; inceneritori; centrali termoelettriche. Fine Naturale: erosione delle rocce; spray marino; incendi boschivi; polvere cosmica. Fine Antropico: combustione combustibili fossili; impianti di riscaldamento; emissioni industriali; emissioni autoveicoli; usura pneumatici e freni.

34 PM d d diametro aerodinamico massimo (espresso in μm) della frazione di particolato PM 10 PM 2.5 frazione inalabile frazione respirabile

35 Effetti del particolato Danni alla salute umana; dipendono dalla tossicità intrinseca e dalle dimensioni Diminuzione della visibilità Favorisce la formazione di nebbie e piogge acide Degrado edifici e materiali Danni alla vegetazione

36 Dimensione particelle cubiche; lato μm Dimensioni e superficie Num particelle per 1 grammo; densità unitaria Superficie totale μm g di materiale a densità unitaria e forma cubica, suddiviso in particelle di 1 μm di lato presenta una superficie di 6 m 2

37 Caratterizzazione del particolato Concentrazione del particolato totale Composizione analitica Distribuzione dimensionale Trasporto Proprietà fisiologiche Distribuzione di specie chimiche Effetti sulle reazioni atmosferiche

38 Caratterizzazione dell inquinamento da particolato Campionamento del particolato trasferire particelle sospese nell atmosfera su un mezzo filtrante facendo passare attraverso esso un volume noto di aria ingresso dell aria dispositivo per raccogliere il particolato pompa aspirante flussimentro + timer

39 Efficienza di campionamento Il campionamento sarà rappresentativo solo se le caratteristiche del particolato raccolto sono uguali a quelle del particolato aerodisperso Efficienza di campionamento E = fraz particelle particelle campionate totali geometria di ingresso del campionatore diametro aerodinamico delle particelle velocità di aspirazione direzione e velocità del vento

40 Dispositivi per raccogliere il particolato Campionatore Hi-Vol particolato totale Inverted Inlet PM d Impattore PM d1 PM d2

41 Campionatore Hi-Vol Lavora ad alto flusso (1400 L/min) e ad alto volume (2000 m 3 in 24h) Adatto alla misura del particolato totale Efficienza di campionamento circa del 100 %

42 Campionatore inverted inlet Apertura verso il basso Efficienza di campionamento è funzione del diametro D del tubo La lunghezza L seleziona le particelle che possono raggiungere il filtro all aumentare di L raccolgo particelle sempre più piccole taglio 10 μ

43 Impattore dispositivo che fraziona il particolato in base alla sua massa distanza impattore-strettoia determina il range delle dimensioni delle particelle che saranno bloccate

44 Impattore a cascata Prevede più zone di impatto Cattura particelle progressivamente più piccole

45 Campionamento non isocinetico velocità lineare di campionamento > velocità del gas risultato analitico < valor vero velocità lineare di campionamento < velocità del gas risultato analitico > valor vero particolato aria

46 Campionamento isocinetico velocità lineare di campionamento = velocità del gas risultato analitico = valor vero particolato aria Tubo di Pitot

47 Altri metodi di valutazione del particolato Dispersione ottica TOEM tapered element oscillating microbalance Dispositivi a β attenuazione

48 Filtri La scelta del filtro è basata su: range granulometrico del particolato da campionare impurezze intrinseche del filtro compatibilità con le successive analisi da compiere sul particolato Filtri di carta Filtri micropore Filtri solubili

49 Filtri micropori Estere di cellulosa adatto per i metalli e anioni inorganici; può essere distrutto per le successive analisi; igroscopico PVC adatto per analisi di metalli, ma non per sostanze organiche; non igroscopico; presenta facile accumulo di cariche elettrostatiche Fibra di vetro adatto per la misura del particolato totale e per la misura degli organici ma non per metalli, solfati e silicati; non igroscopico; porosità non controllata Teflon non igroscopico; resistente agli agenti chimici; alto costo

50 Analisi del particolato Metodi distruttivi prevedono la dissoluzione del campione spettrometria di assorbimento UV/Vis AA ICP-OEM ICP-MS Cromatografia ionica Metodi non distruttivi prevedono l analisi diretta della matrice solida diffrattrometria RX fluorescenza RX spettrometria IR microscopia ottica e elettronica

51 Monitoraggio atmosferico L atmosfera è un sistema particolarmente difficile dal punto di vista analitico bassa concentrazione delle sostanze da analizzare eterogeneo in continua evoluzione rapida variazione della concentrazione dal punto di vista spaziale e temporale differenze nella temperatura e nell umidità

52 Strategia di campionamento luogo di campionamento vicino lavoratore/reperto, sorgente, campo aperto momento del campionamento durante specifica lavorazione, di notte, ore massimo afflusso tipo di campione istantaneo o integrato durata del campionamento 15 min, 8 h, 24 h, 3 mesi grandezza del campione volume numero dei campioni riproducibilità, attendibilità

53 Fattori che influenzano la concentrazione degli inquinanti Entità e modalità di emissione (sorgenti puntiformi o diffuse, altezza ) Tempi di persistenza degli inquinanti Grado di mescolamento dell aria

54 Fattori che influenzano la concentrazione degli inquinanti quantitativi presenti nelle emissioni numero e conc delle sorgenti inquinanti distanza dai punti di immissione trasformazioni chimico-fisiche degli inquinanti eventuale velocità di ricaduta al suolo situazione morfologica delle aree interessate all inquinamento condizioni meteorologiche locali e su grande scala

55 Analisi del CO Gascromatografia (GC-FID) 360 C CO + 3H2 CH 4 + H2O catal(ni) automatico; specifico Spettrometria IR non dispersiva ( = 4.7 µm) automatico; specifico; impiegato nelle centraline (0 150 ppm)

56 Acidimetria Analisi di SO 2 manuale; non specifico Titolazione spettrofotometrica (Personn) manuale e automatico; specifico Fotometria di fiamma specifico

57 Analisi di SO 2 Spettrofotometria (West-Gaeke) manuale e automatico; continuo; specifico (0,005 5 ppm) Fluorescenza specifico; impiegato nelle centraline

58 Chemiluminescena Analisi di NO X continuo; automatico; specifico per NO; NO 2 misurabile per differenza dopo riduzione catalitica a NO; impiegato nelle centraline Spettrofotometria (Saltzman) manuale e automatico; specifico per NO 2 ; NO misurabile per differenza dopo ossidazione a NO 2 Fluorescenza automatico; continuo; specifico per NO 2 ; NO misurabile per differenza dopo ossidazione a NO 2

59 Analisi di O 3 Spettrometria UV assorbimento di O 3 a 253,7nm specifico; automatico; usato nelle centraline Spettrofotometria manuale e automatico; non specifico Chemiluminescenza specifico; automatico; usato nelle centraline (0, ppm)