Title: Diapositiva 1
1IL MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI IN ATMOSFERA
2SISTEMI DI MONITORAGGIO
- Una rete di monitoraggio consente oggi
rilevamenti in continuo dei principali inquinanti
atmosferici. - Le postazioni di misura possono essere sia fisse
sia per mobili. - Il problema di estendere le informazioni puntuali
allintero territorio si realizza con tecniche
statistiche. - Sono implementati modelli di dispersione che,
sulla base della distribuzione delle emissioni,
consentono di ricostruire il campo di
concentrazione sullintera area.
3INQUINAMENTO DA PARTICOLATO
- Il fumo nero emesso nell'aria da un camion con
motore diesel appare spesso come la più comune
tra le forme di inquinamento con cui ci troviamo
a contatto quotidianamente. - I particolati sono le minuscole particelle solide
o liquide sospese nell'aria che di solito, prese
singolarmente, sono invisibili a occhio nudo. - Nel loro insieme queste minuscole particelle
formano una foschia che riduce la visibilità. - Un aerosol è un insieme di particolati
(particelle solide e goccioline liquide) dispersi
nell'aria, costituito da particelle molto
piccole, con diametro inferiore a 0,1 mm, cioè
100 µm.
4INQUINAMENTO DA PARTICOLATO
- La concentrazione dei particolati è definita come
particolato totale in sospensione, abbreviata
come PTS. - Tali particolati non sono omogenei enon si può
parlare di massa molecolare. - I valori di concentrazione sono espressi come
massa di particelle per volume di aria (µg/m3). - Poiché solo le particelle più piccole sono
respirabili e quindi rivestono maggiore
importanza per la salute umana, un indice più
appropriato è quello della concentrazione di
particolati con un diametro inferiore a un valore
limite. - Una concentrazione nell'aria di materia
panicolata (PM) di diametro inferiore a 10 µm è
indicata con la notazione PM10. - In Italia, il valore limite del PM10 è di 150
µg/m3.
5INQUINAMENTO DA PARTICOLATO
- Le particelle con diametro simile a quello della
lunghezza d'onda della luce visibile, cioè
0,4-0,8 µm, possono interferire con la
trasmissione della luce nell'aria, riducendo la
chiarezza dell'aria, la visibilità a lunga
distanza e la quantità di luce che raggiunge il
suolo. Per esempio, unelevata concentrazione
nell'aria di particelle dei diametro di 0,1-1 µm
produce la foschia. - In effetti, una tecnica convenzionale per
misurare l'entità dell'inquinamento da
particolato in una data massa di aria è quella di
misurarne la nebbiosità. - Le particelle fini sono anche responsabili in
larga misura delle foschie che si registrano
sulle località soggette a episodi di smog
fotochimico.
6INQUINAMENTO DA PARTICOLATO
- Si intende per particolato sottile quell'insieme
di particelle di materia solida o liquida sospese
nell'aria la cui massa abbia un diametro
inferiore rispettivamente a 2,5 µm. - Le particelle più fini (PM2,5) provengono in
genere dalla combustione dei motori di mezzi di
trasporto, di centrali elettriche, di attività
industriali, così come dalle stufe a legna e dai
camini domestici. - Le particelle più grandi (PM10) sono di solito
generate dal traffico e, in ambito lavorativo,
dalla movimentazione di materiali e da operazioni
di molatura.
7CONTROLLO DELLE EMISSIONI IN ATMOSFERA
- La caratterizzazione delle emissioni in atmosfera
è effettuata attraverso analisi fisico-chimiche,
mediante monitoraggio in continuo o con metodi
puntuali, su campioni rappresentativi. - Il campionamento nei camini, va fatto in
condizioni isocinetiche, ovvero in condizioni che
la velocità degli effluenti gassosi nella sezione
di misura è la medesima di quella allugello di
prelievo. - Per alcuni parametri è necessario adottare
dispositivi atti ad impedire la condensazione del
vapore e così via. - La normativa vigente, D.Lgs 152 del 2006, fissa
per le varie emissioni, parametri diversi e
valori limite molto bassi di cui si deve tener
conto nella scelta delle metodiche e della
strumentazione di analisi.
8CONTROLLO DELLE EMISSIONI IN ATMOSFERA
- Si ricercano e determinano i seguenti parametri
- Materiali particellari o polveri
- Metalli pesanti (Cd, Hg, Tl, Ni, Se, As, Co, Te,
...) - Microinquinanti organici (IPA, PCDD PCDF)
- Acidi inorganici (HCl, HF, HBr)
- Ossidi di S, N, C
9CONTROLLO DELLE EMISSIONI IN ATMOSFERA
- Per valutare i risultati del rilevamento degli
inquinanti occorre conoscere le condizioni
meteorologiche locali e su scala più ampia perché
esse influiscono sulle concentrazioni al suolo,
sul trasporto e su eventuali trasformazioni
chimiche degli inquinanti. - I dati meteorologici da acquisire sono
- temperatura dellaria
- direzione e velocità del vento
- umidità dellaria
- entità delle precipitazioni
- radiazione solare
- pressione atmosferica
10METODI DI CAMPIONAMENTO DELLARIA E DELLE
EMISSIONI
11- dove
- V è il volume di aria normalizzato Nm3, riportato
a 1013 hPa e a 0 C - V' è il volume di aria prelevato, dedotto dalla
lettura del contatore, in m3 - P è la pressione atmosferica media durante il
periodo di prelievo in ectopascal (hPa) - T è la temperatura media del fluido campionato.
12ISOCINETISMO
- La portata del fluido campionato deve essere
impostata in modo che la velocità del fluido di
ingresso all'ugello della sonda di prelievo deve
essere quanto più vicina alla velocità del fluido
in quel punto del condotto. - Una velocità di campionamento inferiore a quella
del flusso provoca un arricchimento di particelle
grossolane nel campione perché esse penetrano
nella sonda per la loro forza dinamica e non
seguendo i flussi laminari normali il contrario
accade per campionamenti ad una velocità
superiore a quella del flusso gassoso.
13Monossido di carbonio
- La misura del monossido di carbonio si fonda
sull'assorbimento da parte del monossido di
carbonio di una radiazioni IR a 4,6 µm (2174
cm-1). - La variazione di intensità della radiazione è
proporzionale alla concentrazione del monossido
di carbonio. - L'analizzatore di CO si basa sulla tecnica GFC
(Gas Filter Correlation) mediante la quale,
tramite la spettroscopia IR si misura
l'assorbimento infrarosso del campione rispetto a
quello costituito da una soluzione gassosa ad
elevata concentrazione di CO che consente di
avere il valore di fondo scala e di un campione
di N2 trasparente alla radiazione IR, che
fornisce il valore di zero (calibrazione).
14Ozono
- Per la misura dell'ozono è impiegato come metodo
di riferimento un sistema automatico di misura
utilizzando una reazione di chemiluminescenza in
fase gassosa tra ozono ed etilene a pressione
atmosferica. - L'emissione di luce che accompagna questa
reazione copre la regione spettrale 350-600 nm
(max 435 nm). - L'intensità della radiazione è rilevata da un
fotomoltiplicatore il cui segnale, risulta
proporzionale alla concentrazione di ozono. - Il metodo è applicabile alla misura dell'ozono
nell'intervallo di concentrazione 0,002-60 mg/m3
di ozono.
15Idrocarburi escluso il metano
- Per la misura degli idrocarburi, escluso il
metano, è impiegato un rilevatore a ionizzazione
di fiamma (FID). L'intensità ionica, derivante
dalla ionizzazione dei composti organici
introdotti in una fiamma di idrogeno, è rilevata
per mezzo di due elettrodi ai quali è applicata
una tensione di polarizzazione. Il metano dopo
separazione dagli altri idrocarburi per mezzo di
una colonna gas-cromatografica, è rivelato in
alternanza con gli idrocarburi, in successivi
cicli di misura. - Le concentrazioni sono espresse come metano, che
è il gas di taratura impiegato. - Il metodo è applicabile alla misura degli
idrocarburi, espressi come metano,
nell'intervallo 0,005-200 ppm. - Il limite di rilevabilità del metodo è di 0,005
ppm.
16Acido fluoridrico e cloridrico
- La misura è applicabile per diverse
concentrazioni di HCl e HF variando la
concentrazione del liquido di assorbimento
impiegato. - Assorbimento dell'acido cloridrico e dell'acido
fluoridrico per gorgogliamento del flusso
gassoso, preventivamente filtrato, in una
soluzione alcalina di idrossido di sodio (NaOH) e
successiva determinazione mediante cromatografia
a scambio ionico della soluzione ottenuta dalla
reazione di neutralizzazione, o attraverso misure
potenziometriche con elettrodi specifici.
Dove V è il volume prelevato espresso in m3
17Materiale particellare in sospensione nell'aria
- Il materiale particellare in sospensione è
raccolto su filtri a membrana micropori. - La determinazione è fatta per via gravimetria e
riferita al volume di aria filtrato, riportato
alle condizioni di pressione e di temperatura
prescritte.
18Biossido di zolfo ed ossidi di azoto
- La determinazione di ossidi di zolfo (SOx SO2
SO3) e degli ossidi di azoto (NOx NO NO2) è
realizzata per assorbimento degli ossidi di zolfo
e degli ossidi di azoto in una soluzione alcalina
di permanganato di potassio (o acqua ossigenata)
e successivamente le specie ioniche formate
misurate per cromatografia ionica - (SO2?SO42- e NOx?NO3-)
- derivanti dalle reazioni di seguito riportate
- 2 MnO4- 3SO3-- H2O ? 3SO4-- 2 MnO2 2OH-
- 2 MnO4- 3NO2- H2O ? 3NO3- 2 MnO2 2OH-
19analizzatore automatico del Biossido di zolfo
- Il principio dell'analisi si basa sulla
fluorescenza UV emessa dalle molecole di SO2 nel
fase di decadimento da uno stato eccitato. - La fluorescenza emessa è convertita in un segnale
elettrico proporzionale alla concentrazione del
gas. - Il campione, previamente depurato dagli
idrocarburi mediante un filtro a permeazione,
passa nella camera a fluorescenza dove è
irradiato con un fascio di raggi UV che eccitano
le molecole di SO2. - Attraverso un'apertura laterale rispetto alla
camera a fluorescenza, la luce proveniente dalle
molecole di SO2 raggiunge il fotorivelatore.
(SO2 ? SO2 h?)
20analizzatore automatico del Biossido di azoto
- Il metodo si basa sulla chemiluminiscenza in fase
gassosa tra ossido di azoto e ozono. - NO O3 ? NO2 O2
- NO2 ? NO2 h?
- Il biossido di azoto, eccitato, emette una
radiazione nel vicino infrarosso (intorno a 1200
nm). - In presenza di un eccesso di ozono, l'intensità
della radiazione è proporzionale alla
concentrazione dell'ossido di azoto. La
radiazione emessa è convertita in segnale
elettrico da un tubo fotomoltiplicatore.
21analizzatore automatico del Biossido di azoto
- La misura del biossido di azoto è ottenuta come
differenza fra la misura degli ossidi di azoto
totali, cioè l'ossido di azoto contenuto nel
campione di aria più quello proveniente dalla
riduzione del biossido di azoto (NO2), e quella
del solo ossido di azoto (NO). - Per la misura del solo ossido di azoto (NO), il
campione di aria è inviato direttamente in una
camera di reazione dove è miscelato con ozono in
eccesso. - Per la misura degli ossidi di azoto totali (NOx),
l'aria è fatta passare attraverso un convertitore
posto prima della camera di reazione che
trasforma tutto il biossido di azoto (NO2) in
monossido di azoto (NO).
22Indice di fumo nero
- Con il termine "fumo nero" si intende il
materiale particellare sospeso nell'aria,
caratterizzato dalla capacità di assorbire la
luce, misurato per riflettometria dopo essere
stato raccolto su un filtro. L'indice di fumo
nero è espresso in µg di fumo nero equivalente
(f.n.e.) per metro cubo di aria. - Questo indice non va considerato corrispondente
alla concentrazione di materiale particellare
sospeso nell'aria perché la corrispondenza tra
indice di fumo nero e la massa delle particelle
per metro cubo varia da luogo a luogo e nel
tempo. - Si filtra un volume noto di aria attraverso un
filtro di carta e si misura la riflettanza della
macchia formatasi. - Dall'indice di annerimento della macchia (1000
R, dove R è la riflettanza in ) si determina la
massa convenzionale di fumo nero per unità di
superficie per mezzo di una curva stabilita nel
1964 da un gruppo di lavoro dell'OCSE.
23Stazioni di rilevamento meteorologico e ambientale
- Misura della velocità e direzione dell'aria
- La misura della velocità e della direzione
dell'aria si effettua con gli anemometri. - Il tipo tradizionale è quello a mulinello, dove
tre o quattro coppe, montate a raggiera su
un'asta normale alla direzione del vento, ruotano
in proporzione alla velocità del fluido, misurata
meccanicamente, per via elettromagnetica, oppure
elettronica. - La direzione del vento si misura sullo stesso
albero, o un secondo parallelo, mediante una
bandierina rotante o un sensore a effetto
magnetoresistivo, controllato da un
microprocessore. Gli anemometri si possono
collegare con registratori (anemografi) che
segnano la velocità istantanea del vento
(velocità di raffica), il suo integrale in un
intervallo di tempo definito (velocità media) e
la sua direzione.
24Stazioni di rilevamento meteorologico e ambientale
- Misura della piovosità e delle precipitazioni
- La piovosità si misura con i pluviometri e i
pluviografi il più comune è costituito da un
imbuto, montato su un cilindro graduato. Nei
pluviografi (o ielografi) l'acqua passa
dall'imbuto a un cilindro di piccola sezione,
contenente un galleggiante, collegato a un indice
scrivente, che scorre sulla carta di un
registratore. Le altezze h in mm nel tempo t,
raggiunte dalla pioggia nei pluviometri o
pluviografi delle varie stazioni, sono elaborate
con metodi statistici e forniscono gli indici di
piovosità. - Interpretando i dati in rapporto al clima,
all'orografia e alla morfologia della regione, si
può risalire alle cause e alle dinamiche delle
precipitazioni.
25Stazioni di rilevamento meteorologico e ambientale
- Misura della pressione atmosferica
- La pressione atmosferica si misura con i
barometri e si registra coi barografi. La sua
unità di misura è lectoPasca (hPa). Il prototipo
storico è il barometro di Torricelli, nel quale
la pressione atmosferica è equilibrata da quella
idrostatica di una colonna di Hg lunga circa 1
m.(760mmHg1013 hPa). - I barometri metallici, meno precisi, sono di due
tipi. Il barometro aneroide contiene, in una
scatola metallica cilindrica, un sottile tubo
d'ottone vuoto avvolto a spirale, collegato a un
indicatore ad ago il tubo deformandosi, provoca
lo spostamento dell'ago sulla scala graduata. - Nel barometro olosterico, la pressione è
equilibrata da una molla, posta in una scatola
cilindrica vuota. - I più moderni hanno un sensore al silicio e la
misura è digitalizzata.
26Stazioni di rilevamento meteorologico e ambientale
- Misura della temperatura
- La temperatura T, misurata con i termometri, è
uno dei parametri più significativi, non solo in
meteorologia per l'aria atmosferica, ma anche per
i suoi effetti sulle proprietà fisiche e chimiche
dei corpi, e sui processi biochimici animali e
vegetali. - I termometri si basano sulla misura della
variazione di una o più proprietà fisiche di un
corpo (meccaniche, elettriche, ottiche, ecc.)
dovuta alla temperatura. - Le misure termometriche si possono eseguire per
contatto e a distanza.
27Stazioni di rilevamento meteorologico e ambientale
- Igrometri, Termoigrometri e Termoigrografi
- La misura della percentuale di umidità relativa
(RH Relative Humidity) dell'aria, è il rapporto
tra la quantità di vapore acqueo in 1 m3 d'aria
libera e la concentrazione del vapore saturo alla
stessa temperatura. - Le misure di RH è eseguita con moderni strumenti
digitali, costituiti da una unità di controllo e
da un sensore di umidità, costituito da
condensatori a dielettrico di polimeri
igroscopici, che gonfiandosi per lumidità,
provocano l'allontanamento delle armature, col
risultato di abbassare la capacità. L'unità
elettronica di controllo trasforma la variazione
di capacità in frequenza, che è convertita in
potenziale e letta sul display come RH. - Si usa come sensore capacitivo anche uno strato
sottile d'allumina.
28(No Transcript)
29FINE