La misura dell odore secondo le Norme Europee

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1 La misura dell odore secondo le Norme Europee Politecnico di Milano, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica Giulio Natta

2 Inquadramento del problema 2 Gli odori derivanti da attività antropiche possono causare effetti negativi sulla popolazione, per cui oggigiorno sono considerati inquinanti atmosferici a tutti gli effetti, costituendo in molti casi il fattore limitante alla costruzione/esercizio di varie tipologie di impianti. A questo contribuisce la forte antropizzazione del territorio (ambiti residenziali agricoli industriali spesso prossimi), e che la normativa ambientale (VIA, AIA, Autorizzazione rifiuti) richiama alla prevenzione e riduzione dei fenomeni di inquinamento atmosferico, ivi incluso quello prodotto da odori. Per questi motivi, gli odori sono soggetti a controllo e regolamentazione in diversi paesi, il che rende necessario lo sviluppo di specifiche tecniche per la quantificazione degli impatti odorigeni.

3 Metodi per la caratterizzazione delle emissioni 3 Tecniche analitiche: analisi chimiche (GC-MS) Determinazione qualitativa e quantitativa della composizione di una miscela odorigena mediante tecniche di separazione e identificazione. Tecniche sensoriali: olfattometria dinamica (EN 13725:2003) Usano il naso umano come sensore, consentono la caratterizzazione di una miscela odorigena sulla base della sensazione olfattiva provocata direttamente in un panel di esaminatori esperti. Consento la determinazione della concentrazione di odore (ou E /m 3 ), i.e. numero di diluizioni necessarie per portare un campione odorigeno alla sua concentrazione di soglia olfattiva.

4 La EN13725: La pubblicazione della Norma Europea EN Air quality: Determination of odour concentration by dynamic olfactometry nel 2003 ha standardizzato la misura della concentrazione di odore, consentendo una rapida diffusione del metodo olfattometrico in Europa. La EN 13725:2003 ha di fatto costituito il punto di partenza per lo sviluppo di tecniche specifiche per la quantificazione dell impatto olfattivo Negli anni, si è assistito allo sviluppo di diversi metodi e strumenti, più o meno fantasiosi, per cui è importante fare il punto sulle tecnologie esistenti, sulla loro applicabilità, con particolare attenzione a quelle che sono le direttive Europee in materia

5 Il CEN/TC 264 Air quality 5 Parlando di Normativa in materia di odore è necessario citare il CEN TC/264, che è il comitato tecnico del CEN (Comitato Europeo di Normalizzazione) sulla qualità dell aria che comprende i sottogruppi che si sono occupati e/o si stanno occupando di normare la misura dell odore a livello europeo. In particolare, i sottogruppi che si occupano specificamente di odore sono: WG 2: Determination of odour concentration by dynamic olfactometry Olfattometria dinamica WG 27: Determination of odour in ambient air by using field inspection Field Inspection WG 41: Instrumental odour monitoring Naso elettronico

6 WG 2 Determination of odour concentration by dynamic olfactometry 6 Il WG 2 si è occupato della stesura della prima versione della EN 13725, e oggi è impegnato nella sua revisione, che è quasi completata. This European Standard specifies a method for the objective determination of the odour concentration of a gaseous sample using dynamic olfactometry with human assessors and the emission rate of odours emanating from point sources, area sources with outward flow and area sources without outward flow. The primary application is to provide a common basis for evaluation of odour emissions in the member states of the European Union. La revisione della norma si è concentrata prevalentemente sui seguenti aspetti, che erano stati trascurati nella versione originale: Campionamento: campionamento da sorgenti areali passive tempo di stoccaggio: 30 h, ma attenzione ad alcuni composti (NH 3,H 2 S) Compatibilità dei materiali: abbandono dell acciaio e del Tedlar Determinazione dell incertezza di misura

7 Olfattometria dinamica 7 Misura della concentrazione di odore, in ou E /m 3, i.e. il numero di diluizioni necessarie per portare un campione odorigeno al suo livello di soglia olfattiva, mediante metodica sensoriale Impiego di: Apposito strumento diluitore, chiamato olfattometro Camera olfattometrica: locale climatizzato, ventilato e insonorizzato Panel di esaminatori selezionati secondo definiti criteri di sensibilità ad un odorante di riferimento (n-butanolo) e ripetibilità

8 Olfattometria dinamica: metodo SI/NO 8 Il campione da analizzare è presentato al panel a concentrazioni via via crescenti, fino a raggiungere la concentrazione di soglia olfattiva, per cui l odore del campione comincia a essere percepito La concentrazione di odore è calcolata come media geometrica dei valori di soglia olfattiva di ciascun esaminatore :16000 Ref. air 1:8000 Ref. air Blank Ref. air 1:4000 Ref. air STOP! Blank Ref. air 1:2000

9 Olfattometria dinamica: pro e contro 9 Si riferisce all effetto che gli odori provocano direttamente su un panel di esaminatori esperti La standardizzazione della metodica ha migliorato accuratezza e ripetibilità dei risultati, limitando gli effetti della variabilità dell olfatto umano fra soggetti diversi Risultati possono essere utilizzati come dati di input per l applicazione di specifici modelli di dispersione per la valutazione della ricaduta degli odori sul territorio Tecnica di sola quantificazione degli odori, non fornisce alcuna informazione riguardo alla qualità degli stessi Maggiore incertezza di misura e minore ripetibilità rispetto ad analisi chimica Misura discontinua Applicabile unicamente alle emissioni: a parte il fatto di non essere normate, le misure di concentrazione di odore in immissione sono poco significative poiché comprensive dell odore di fondo

10 Approccio modellistico per la stima di impatto olfattivo al ricettore 10 Non esistono ad oggi EN specifiche sulla simulazione della dispersione di odori, tuttavia, di recente (ottobre 2015) nel CEN TC/264 sono stati costituiti i WG sull uso di modelli per la qualità dell aria Diverse normative/ linee guida nazionali e locali si basano su un approccio modellistico per la valutazione di impatto olfattivo; i criteri di accettabilità sono tipicamente espressi come frequenze di superamento di un determinato valore di concentrazione di odore modellato al ricettore Regione Lombardia: DGR 15 febbraio 2012 n. IX/3018 Dovranno essere redatte delle mappe di impatto dove devono essere riportati i valori di concentrazione orarie di picco di odore al 98 percentile su base annuale, così come risultanti dalla simulazione a 1, 3 e 5 ou E /m 3 UK: IPPC - Horizontal Guidance for Odour Part 1 Regulation and Permitting (2002) I limiti di concentrazione di odore al 98 percentile sono fissati a 1.5 ou E /m 3, 3.0 ou E /m 3 o 6.0 ou E /m 3, nel caso rispettivamente di tipologie industriali ad elevato, medio o basso potenziale di molestia Francia: JORF du 22 Avril 2008 (per impianti di compostaggio): La concentrazione di odore imputabile all impianto, valutata entro un raggio di 3000 m dai confini dell impianto stesso, non deve superare il limite di 5 ou E /m 3 per più di 175 ore all anno, corrispondenti ad una frequenza del 2% (98 percentile)

11 Esempio di applicazione di un modello di dispersione dell odore Risultati rappresentati come mappa del 98 percentile su base annua della concentrazione di picco di odore Le concentrazioni visibili sulle mappe relative al 98 percentile sono le concentrazioni (incrementate anche del fattore dovuto alle fluttuazioni istantanee) che sono superate per più del 2% delle ore all anno 11

12 Simulazione della dispersione di odori 12 Calcolo della concentrazione di odore al suolo, sulla base di: Dati meteorologici: sono necessari i dati di temperatura, umidità, pressione, precipitazioni, radianza solare (globale o netta), velocità e direzione del vento orari relativi ad un anno intero Dati orgrafici: corografie, cartografie e dati orografici Dati emissivi: dati derivanti da specifiche campagne di indagine olfattometrica per la caratterizzazione delle emissioni di odore da tutte le potenziali sorgenti dell impianto Per la caratterizzazione di un emissione è necessario tenere conto non soltanto della concentrazione dell inquinante emesso (mg/m 3 ), ma anche della portata gassosa associata alla sorgente (m 3 /s), al fine di determinare la quantità di inquinante emessa nell unità di tempo (m/s) Il parametro per la caratterizzazione di un emissione di odore è la portata di odore (OER - Odour Emission Rate) OER [ou E /s] = c od [ou E /m 3 ] x Q sorg [m 3 /s]

13 Criticità dell approccio modellistico 13 Sorgenti diffuse, difficilmente modellabili per la difficoltà di stimare una portata emessa (ad es. capannoni non aspirati, serbatoi, cassoni, ecc.) Emissioni variabili nel tempo (ad es. fonderie, produzione asfalti, lavorazioni discontinue o a campagna, ecc.) Presenza di più impianti sul territorio, per cui la valutazione dell impatto olfattivo sul cittadino dovrebbe tenere conto delle diverse sorgenti, non necessariamente additive

14 Valutazione di impatto presso i ricettori 14 Necessità di svincolarsi dalla caratterizzazione delle sorgenti Servono metodi opportuni per la valutazione diretta dell impatto olfattivo presso i ricettori! Determinazione sensoriale con panel in campo Determinazione strumentale Field Inspection Naso elettronico

15 WG 27 Determination of odour in ambient air by 15 using field inspection Il WG 27 è arrivato alla stesura delle FprEN Part 1 (Grid method) e Part 2 (Plume method) nel febbraio 2015 (final draft): This European Standard supplement the dynamic olfactometry method described in EN which is generally only suitable for measurement of odour emissions at source as the practical lower detection limit is typically 10 ou E /m 3, and cannot be applied directly to determine odour exposure in the field. The methods for measuring odour presented in this European Standard make direct use of the effect of odorants on the human sense of smell. The standard involves the use of qualified human panel members in the field to directly assess the presence of recognizable odour in ambient air, and provide data that can be used to characterize odour exposure in a defined assessment area.

16 Field inspection 16 Campagne olfattometriche condotte sul campo con un panel di esaminatori addestrati Grid method Indagine di lunga durata (1 anno) al fine di ottenere una mappa di esposizione ad odori riconsocibili su un area selezionata Plume method Metodo di breve durata (numerose indagini di ca. 1/2 giornata con differenti condizioni meteo) per determinare l estensione dell odore riconsocibile da una sorgente

17 Plume method: approccio statico o dinamico 17 Scopo: determinare l estensione del pennacchio impiegando un panel di esaminatori per valutare la presenza/assenza di odore sottovento rispetto alla sorgente Il panel può attraversare il pennacchio seguendo un percorso a zig-zag (approccio dinamico) oppure essere localizzato in specifici punti su assi perpendicolari (approccio statico) Dynamic Static

18 Esempio di applicazione di plume method adattato 18 In assenza di una direzione prevalente del vento la field inspection deve essere condotta nell intorno dell impianto, senza una direzione preferenziale Il percorso di indagine deve essere adattato alle effettive condizioni di camminabilità della zona

19 Risultati field inspection vs. modello di dispersione 19 Le isolinee determinate mediante field inspection devono essere comparate con una concentrazione di odore corrispondente alla soglia di riconoscimento dell odore (ca. 3 ou E /m 3 )

20 Confronto field inspection e modello di dispersione 20 Gli impatti modellati e determinati mediante field inspection risultano confrontabili fra loro. Le diversità riscontrate nei risultati possono essere dovute ad una differenza sostanziale delle due metodiche: il modello di dispersione usa la direzione del vento prevalente oraria, mentre le misure in campo sono influenzate da variazioni istantanee della direzione del vento. Migliori corrispondenze potrebbero essere ottenute impiegando un minore intervallo di mediazione dei dati meteorologici impiegati per la modellazione della dispersione (e.g., 10 minuti). Sulla base della nostra esperienza, in alcuni casi, in particolare nel caso di sorgenti di matrice organica, elevate concentrazioni di odore misurate alla sorgente diventano meno percettibili allontanandosi dall impianto, in quanto tendono a confondersi con l'odore di fondo tipico dell ambiente, specialmente in aree agricole.

21 WG 41 Instrumental odour monitoring 21 Il WG 41 è stato costituito a fine 2015 ed è al momento nelle fasi preliminari di definizione dei principi e criteri per il monitoraggio strumentale (nb: strumentale non significa necessariamente con naso elettronico) dell odore. This European Standard specifies requirements for instrumental odour monitoring of odour in ambient air, indoor air and in emissions to ambient air. The primary application is to generate odour metrics that are relevant indicators for the presence and attributes of odour as would be perceived by human observers. A benefit of instrumental odour monitoring systems is that they can be used for continuous measurement. This European Standard is not applicable to: - The measurement of odour concentration in ou E /m 3 - Monitoring of hedonic tone - Direct assessment of odour annoyance - The technical design of the odour sensors or the odour measurement system

22 WG 41 Instrumental odour monitoring 22 Al momento sono stati costituiti 4 sottogruppi che dovranno occuparsi di 4 problematiche specifiche: Task Group 1: Minimum requirements for instrumental odour monitoring systems Task Group 2: Establishing and validating the relationship between odour metric and odour Task Group 3: Terms and definitions Task Group 4: Descriptions and review of scope relevant technologies

23 Il naso elettronico 23 Definizione: An instrument which comprises an array of electronic chemical sensors with partial specificity and an appropriate pattern recognition (PR) system, capable of recognizing simple or complex odours (Gardner & Bartlett, 1994)

24 Naso elettronico per il monitoraggio dell odore in aria ambiente (al ricettore): Obiettivi 24 Obiettivi: Analisi in continuo dell aria ambiente presso il ricettore Rilevazione della presenza di odore Riconoscimento/classificazione dell odore E.U / / / / / / S1 S2 S3 S4 S5 S6 22/07/ :31 22/07/ AIR 22/07/ :41 22/07/ biofiltro 22/07/ :51 22/07/ biofiltro 22/07/ :02 22/07/ AIR 22/07/ :12 22/07/ AIR 22/07/ :22 22/07/ AIR 22/07/ :32 22/07/ biofiltro 22/07/ :42 22/07/ AIR 22/07/ :52 22/07/ AIR 22/07/ :02 22/07/ biofiltro 22/07/ :12 22/07/ biofiltro 22/07/ :22 22/07/ biofiltro 22/07/ :32 22/07/ biofiltro 22/07/ :42 22/07/ biofiltro 22/07/ :52 22/07/ avanfossa 22/07/ :02 22/07/ compost 22/07/ :12 22/07/ AIR 22/07/ :22 22/07/ AIR 22/07/ :32 22/07/ AIR Determinazione dell impatto olfattivo

25 Naso elettronico per il monitoraggio dell odore in aria ambiente (al ricettore): Aspetti tecnici 25 Analisi in continuo Odori diluiti (impiego in immissione) Risposte affidabili e ripetibili nel tempo (pb drift sensori etc) Sensori con elevata sensibilità Condizioni atmosferiche variabili (impiego in esterno) Gestione / compensazione delle variazioni di temperatura e umidità Sviluppo di strumenti specifici per applicazione ambientale

26 Lacune normative e criteri di accettabilità 26 Qualità aria Numero misure % Misure Aria neutra % Trattamento reflui % Trattamento fanghi 2 0.2% L impatto olfattivo è determinato come percentuale di tempo in cui è stata rilevata la presenza di odore rispetto alla durata totale del monitoraggio Come stabilire dei criteri di accettabilita? Riferimento alla linea guida tedesca GIRL - Geruchsimmission-Richtlinie sulle immissioni di odore, che stabilisce il limite di accettabilità di ore di odore all anno che possono essere percepite dalla popolazione limitrofa: - 10% per zona residenziale o mista - 15% per zona industriale o agricola

27 Naso elettronico per la determinazione di impatto olfattivo: PRO e CONTRO 27 Determinazione diretta dell impatto olfattivo in termini di frequenza di occorrenza dell odore presso il ricettore (frequenza di superamento di una soglia olfattiva) Possibilità di confronto dei risultati con altre metodiche, e.g., modelli di dispersione, segnalazioni di odore da parte della popolazione Effetto psicologico positivo sulla popolazione Valido strumento di gestione grazie all identificazione della principale sorgente di odore Discriminazione della provenienza dell odore nel caso di presenza di più impianti sul territorio Per il momento, assenza di una normativa di riferimento specifica Complessità dello strumento: necessità della definizione di procedure precise per l impiego (addestramento e elaborazione dati)