Approcci metodologici per il monitoraggio della qualità dell aria indoor

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1 Approcci metodologici per il monitoraggio della qualità dell aria indoor Gianluigi de Gennaro Annalisa Marzocca, Jolanda Palmisani Laboratorio di Sostenibilità Ambientale Dipartimento di Chimica dell Università degli Studi di Bari A. Moro ARPA PUGLIA UOS Particolato Atmosferico ed Olfattometria Reti di Laboratori Pubblici di Ricerca VOC & ODOR

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3 Le variabili in gioco Ricambi d aria Tecnologia dell impianto di riscaldamento /ventilazione Parametri microclimatici Dimensioni dell area Abitudini e attività degli occupanti Materiali da costruzione Materiali di arredo Macchinari ed elettrodomestic i Altre sorgenti

4 Sorgenti indoor Cooking Sistemi di riscaldamento Prodotti per l igiene personale e della casa Emissione da materiali Arredo Collanti Sorgenti outdoor Impianti industriali Mezzi di trasporto

5 Tipologia di sorgenti e caratteristiche emissive Caratteristiche emissive Sorgenti Emettitori di VOC per ciascuna sorgente Continue -Emissione irregolare -Profilo emissivo discendente Y Vernici, adesivi Solventi organici, solventi coalescenti, prodotti per la protezione dalla degradazione. X X= tempo Y= concentrazione

6 Tipologia di sorgenti e caratteristiche emissive Caratteristiche emissive Sorgenti Emettitori di VOC per ciascuna sorgente Intermittenti -Emissione ricorrente -Profilo emissivo uniforme e periodico Y Cottura di cibi Fumo Prodotti di combustione, grassi e oli, COV da spezie Centinaia di COV caratteristici della combustione incompleta X X= tempo Y= concentrazione

7 Tipologia di sorgenti e caratteristiche emissive Caratteristiche emissive Sorgenti Emettitori di VOC per ciascuna sorgente Intermittenti -Emissione occasionale -Profilo emissivo variabile Y Agenti per la pulizia e detersione Oli essenziali, oli per il legno, fragranze Prodotti per il tempo libero Solventi e plasticizzanti X X= tempo Y= concentrazione

8 Inquinanti Caratteristici Sorgenti di natura metabolica: CO 2 NH 3 Odori Fumo di tabacco: Particolato fine CO VOC Idrocarburi Policiclici Aromatici Forni a legna e camini: Particolato fine CO Idrocarburi Policiclici Aromatici Condizionatori: agenti biologici Materiali da costruzione: radon Formaldeide VOC Terreno sottostante i fabbricati: radon Arredamento e prodotti per la casa: VOC Formaldeide Riscaldamento a gas: NO X CO Agenti esterni (Traffico, sorgenti industriali, siti contaminati,...) CO NO X Particolato BTEX

9 Tavolo tecnico

10 Tavolo tecnico STRATEGIE DI MONITORAGGIO DEL MATERIALE PARTICELLARE IN AMBIENTE INDOOR INDICE INTRODUZIONE PARTE UNO Identificazione e definizione delle differenti frazioni di PM Le indicazioni OMS: Composizione chimica Tavolo e fisica tecnico Caratteristiche emissive delle sorgenti PARTE SECONDA 2.1 Individuazione degli obiettivi (UNI-EN-ISO ) 2.2 Durata e frequenza del campionamento 2.3 Scelta dei punti di prelievo e posizionamento della strumentazione 2.4 Misura di parametri caratterizzanti l ambiente in esame 2.5 Misure contemporanee in aria ambiente outdoor 2.6 MONITORAGGIO MEDIANTE TECNICHE DI ACCUMULAZIONE SU MEMBRANA FILTRANTE Tecniche di campionamento Pretrattamento e conservazione del campione Determinazione della concentrazione di massa del PMx Caratterizzazione chimica del 3. MONITORAGGIO MEDIANTE TECNICHE OTTICHE 4PRESENTAZIONE DEI RISULTATI 1. Espressione dei risultati 2. Comunicazione APPENDICE A- questionario

11 Norme tecniche

12 Definizione dell oggetto del monitoraggio Caratteristiche emissive delle sorgenti Obiettivi del monitoraggio Procedure di monitoraggio Durata e frequenza del campionamento Posizionamento del campionatore Misure in aria ambiente outdoor Reclami da parte dei fruitori degli ambienti; Attività di sorveglianza a seguito di situazioni accertate di inquinamento; Attività di sorveglianza per valutare l efficacia dell eventuale intervento di rimedio adottato; Raccolta di specifiche informazioni per agevolare le scelte decisionali in sede di valutazione dell esposizione in relazione ai diversi tempi di permanenza in un dato ambiente; Verifica del rispetto di valori guida stabiliti dalle autorità competenti.

13 Il Progetto di Monitoraggio Punti focali nella progettazione dei campionamenti: Definizione della rappresentatività spaziale e temporale del campione Definizione delle perfomance analitiche richieste: sensibilità, accuratezza e precisione Scelta delle metodologie di campionamento e di analisi opportune

14 Il Progetto di Monitoraggio Punti focali nella progettazione dei campionamenti: Definizione della rappresentatività spaziale e temporale del campione Definizione delle perfomance analitiche richieste: sensibilità, accuratezza e precisione Scelta delle metodologie di campionamento e di analisi opportune

15 Definizione della rappresentatività spaziale e temporale del campione Dove devo campionare? Per quanto tempo? Occorre considerare : Le caratteristiche del sito in esame (planimetria e destinazione d uso degli ambienti) Il numero, posizione e caratteristiche dimensionali (puntuale o estesa?) delle sorgenti Fattori microclimatici (Temperatura, Umidità, Radiazione Solare, ) Dinamica di circolazione delle masse d aria e ricambio dell aria Le caratteristiche chimico-fisiche, la reattività e i livelli di concentrazione degli inquinanti oggetto di studio Variabilità dei flussi di emissione (le sostanze più volatili sono caratterizzate da intense emissioni iniziali seguite da una rapida diminuzione, mentre le sostanze poco volatili tendono ad avere emissioni più contenute all inizio ma più persistenti)

16 Il progetto di monitoraggio Punti focali nella progettazione dei campionamenti: Definizione della rappresentatività spaziale e temporale del campione Definizione delle perfomance analitiche richieste: sensibilità, accuratezza e precisione Scelta delle metodologie di campionamento e di analisi opportune

17 Monitoraggio degli ambienti indoor

18 Monitoraggio off-line: Campionamento Campionamento: in loco ed analisi in laboratorio 1. Campionamento per aspirazione di volumi d aria (Attivo) Canister Sacche di campionamento Cartucce adsorbenti

19 Monitoraggio off-line: Campionamento Campionamento: in loco ed analisi in laboratorio 1. Campionamento per aspirazione di volumi d aria (Attivo) 2. Campionamento Diffusivo (Passivo) continuo o frazionato CAMPIONATORI ASSIALI CAMPIONATORI RADIALI

20 Focalizzazione o concentrazione del campione per canister e sacche Analisi Estrazioni con solvente o derivatizzazione Desorbimento termico GC-FID GC-MS GC-FID GC-MS HPLC GC-FID GC-MS GCx GC-MS

21 Monitoraggio on-line: campionamento ed analisi in situ FID per COV totali

22 Monitoraggio on-line: campionamento ed analisi in situ FID per COV totali PID per COV totali

23 Monitoraggio on-line: campionamento ed analisi in situ FID per COV totali PID per COV totali Sensori specifici (es.formaldeide, CO 2, )

24 Monitoraggio on-line: campionamento ed analisi in situ FID per COV totali PID per COV totali Sensori specifici (es.formaldeide, CO 2, ) Micro GC per classi di COV

25 FID per COV totali PID per COV totali Sensori specifici (es.formaldeide, CO 2, ) Micro GC per classi di COV PTR-MS (Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry) speciazione e quantificazione in tempo reale. Monitoraggio on-line: campionamento ed analisi in situ

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30 Monitoraggio off-line: Campionamento in loco ed analisi in laboratorio Campionatori inerziali - a singolo stadio - multistadio - sequenziali

31 Monitoraggio on-line: campionamento ed determinazione in situ Misuratori ottici per PM10, PM2,5 PMx (nefelometri, fotometri, ) Contatori ottici di particelle (OPC) (da 0,3 a >10 micrometri) Misuratori di polveri ultrafini (fino a pochi nanometri)

32 Monitoraggio on-line: Caratterizzazione di componenti Analizzatori di black carbon Analizzatori per idrocarburi policiclici aromatici

33 Studio del microclima Sensori microclimatici: Sensori per velocità dell aria Sensori per temperatura Umidità Pressione

34 COV PM ODORI al. sens offline online offline online opzion. offline online canister bag METEO altro attivo CH4 pressione continuo sequen passivo multistadio Spettrometri (UFP, nano ) altro GC portatile sequen OPC IPA bag (UNIEN13725) Sensori specifici NOx CO2 Temp Umidità continuo frazionato FID/PID uno stadio (PM10 o PM2,5 Analizzatori ottici (PM10,PM2,5 ) BC Nasi elettronici CO velocità vento Questionari

35 I MATERIALI COME SORGENTI EMISSIVE DI COV PANNELLI A BASE LEGNO COMPENSATO TRUCIOLATO PANNELLI MDF LAMINATI Emissione di Formaldeide (resine sintetiche) VERNICI VERNICI A BASE SOLVENTE VERNICI AD ACQUA VERNICI AL LATTICE Emissione di svariati COV: Benzene, Toluene, Xileni, Formaldeide ISOLANTI SINTETICI E MATERIALI PLASTICI POLISTIRENE Stirene (classe 2B IARC e cat. 1 disturbatori endocrini) POLIURETANO PVC

36 PANORAMICA DEGLI APPROCCI METODOLOGICI PROCEDURA DI CAMPIONAMENTO TEST EMISSION CHAMBER µ-cte FLEC Campionamento attivo su cartucce adsorbenti: Tenax Carbograph DNPH per la HCHO

37 Test emission chamber (UNI EN ISO ) La Camera Sperimentale è costituita da: -Reattore in vetro del volume di 50 litri -Sistema di ingresso di aria ultrapura -Sistema di umidificazione dell aria -Controllo della temperatura -Agitatore -Sistema di uscita dell aria -Uscite per il campionamento/analisi

38 International Standards EMISSIONI DI COMPOSTI ORGANICI VOLATILI E ODORI DA MATERIALI ISO Indoor air con le seguenti parti: Part 9: Determination of the emission of volatile organic compounds from building products and furnishings Emission test chamber method Part 10: Determination of the emission of volatile organic compounds from building products and furnishings Emission test cell method Part 11: Determination of the emission of volatile organic compounds from building products and furnishings Sampling, storage of samples and preparation of test specimens Part 23: Performance test for evaluating of formaldehyde concentrations by sorptive building materials Part 24: Performance test for evaluating the reduction of volatile organic compounds (except formaldehyde) concentrations by sorptive building materials Part 25: Determination of the emission of semi-volatile organic compounds by building products Micro chamber method Part 28: Determination of odour emissions from building products using test chambers

39 Valutazione delle emissioni in camera UNI EN ISO : Determinazione delle emissioni di composti organici volatili da prodotti da costruzione e da prodotti di finitura - Metodo in camera di prova di emissione Misura della concentrazione in camera di emissione(µg/m 3 ) Calcolo della velocità di emissione specifica (µg/m 2 *h) Riferirli ai limiti indicati dagli schemi di valutazione europei Schema di valutazione per l emissione di VOC e SVOC da prodotti da costruzione (AGBB/DIBt) Normativa francese sulle classi di emissione VOC Decreto N

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41 PROCEDURA DI VALUTAZIONE PER L EMISSIONE DI COV E COSV DA PRODOTTI DA COSTRUZIONE IN GERMANIA (AgBB/DiBt) Test a tre giorni Velocità di emissione specifica per superficie Ea Ea = (C * n) / L C : concentrazione dell`analita (μg/m 3 ) n: velocita` di ricambio dell`aria (h -1 ) L : loading factor (m 2 /m 3 ) VOC, TVOC: Retention range C6 C16 SVOC: Retention range C16 C22 ** LCI: Lowest Concentration of Interest (German: NIK) Classification according to Directive 67/548/EEC AgBB: Health-related evaluation of emissions of volatile organic compounds (VOC and SVOC) from building products Germany

42 Test a 28 giorni VALUTAZIONE DEL RISCHIO ESPOSITIVO Calcolo della concentrazione di esposizione indoor Ci in camera modello Ci= ( Ea * A )/ ( n * V ) Ea : velocita` di emissione specifica per superficie (μg/m 2 h) A : superficie che il materiale ricopre nella camera modello (m 2 ) N : velocita` di ricambio dell`aria (0.5 h -1 ) V : volume della camera modello (30 m 3 ) VOC, TVOC: Retention range C6 C16 SVOC: Retention range C16 C22 ** LCI: Lowest Concentration of Interest (German: NIK) Classification according to Directive 67/548/EEC Calcolo del fattore di rischio per ogni singolo COV attraverso confronto tra Ci e corrispondente valore di riferimento LCI (Lowest Concentration of Interest) Ri = Ci / LCI AgBB: Health-related evaluation of emissions of volatile organic compounds (VOC and SVOC) from building products Germany

43 PROVVEDIMENTI LEGISLATIVI IN FRANCIA Classi C B A A+ Formaldeide >120 <120 <60 <10 Acetaldeide >400 <400 <300 <200 Toluene >600 <600 <450 <300 Tetracloroetilene >500 <500 <350 <250 Xilene >400 <400 <300 <200 1,2,4- Trimetilbenzene >2000 <2000 <1500 <1000 1,4 - Diclorobenzene >120 <120 <90 <60 Etilbenzene >1500 <1500 <1000 < Butossietanolo >2000 <2000 <1500 <1000 Stirene >500 < 500 < 350 <250 TVOC >2000 <2000 <1500 <1000 Superficie (S) [m2] Tasso di carico (L=S/V) [m2/ m3] Pavimento 12 0,4 1,25 Soffitto 12 0,4 1,25 1 porta 1,6 0, finestra 2 0,07 7 Muri (escluso finestra e porta) 31,4 1 0,5 Giunti (o superfici molto piccole) 0,2 0, Portata d'emissione specifica superficiale (q = n/l) [m3/ m2 h] Protocollo AFFSSET e sistema di classificazione ed etichettatura francese Arretè du 19 avril 2011 relatif à l ètiquetage des produits de construction ou de revetement de mur ou de sol et des peintures et vernis sur leurs emissions de pollutants volatils Ministère de l écologie, du développement durable, des transports et du logement; Journal official de la Rèpublique Francaise

44 Alcuni COV sono anche composti odorigeni L odore dell aria che respiriamo è stato riconosciuto come una variabile ambientale che può determinare la qualità della vita. In ambiente indoor materiali da costruzione, adesivi, pitture, vernici, legno lavorato, tappeti, prodotti per i consumatori, cibi, prodotti per le pulizie, prodotti per la cura personale, tendaggi e arredamenti Sono tutte sorgenti di odore

45 Tecniche di monitoraggio per il monitoraggio di odori Tecniche analitiche convenzionali: misurano qualitativamente e quantitativamente la composizione di una miscela di analiti L odore è determinato da un numero elevato di composti a differenti livelli di concentrazione che interagiscono tra loro Difficoltà di individuare un metodo analitico per determinare il maggior numero di composti Limite di rivelazione (riconoscimento) Separazione Relazionare misure analitiche con l intensità dell odore percepito dall uomo Olfattometria dinamica: impiega il naso umano come sensore Informazioni circa il grado di molestia e la sensazione che gli odori provocano nelle persone

46 ANALISI OLFATTOMETRICA L olfattometro è un apparato nel quale un campione di gas odorigeno è diluito con gas neutro secondo un rapporto definito e presentato ad una commissione di valutatori (panel). Il panel, opportunamente selezionato attraverso un gas di riferimento, n butanolo, rappresenta un campione rappresentativo dell intera popolazione umana.

47 Results and discussion : GC/MS-O analysis Characteristic article s odour Naphtalene Mothball Intensity: 4 UNITY 2 TM Gas Cromatograph (Agilent 7890) Mass Spectrometer ( Agilent 5975) ODP 3 GERSTEL ODOUR INTENSITY/SCORE ODOUR 0 no perceptible odour 1 just perceptible odour (difficult to define) 2 weak odour 3 clear odour 4 strong odour

48 Gianluigi de Gennaro Annalisa Marzocca, Jolanda Palmisani Laboratorio di Sostenibilità Ambientale Dipartimento di Chimica dell Università degli Studi di Bari A. Moro ARPA PUGLIA UOS Particolato Atmosferico ed Olfattometria Reti di Laboratori Pubblici di Ricerca VOC & ODOR