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Diapositiva 1

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SISTEMI DI MONITORAGGIO Una rete di monitoraggio consente oggi rilevamenti in continuo dei principali inquinanti atmosferici. Le postazioni di misura possono essere ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Diapositiva 1


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IL MONITORAGGIO DELLE EMISSIONI IN ATMOSFERA
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SISTEMI 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.

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INQUINAMENTO 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.

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INQUINAMENTO 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.

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INQUINAMENTO 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.

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INQUINAMENTO 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.

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CONTROLLO 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.

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CONTROLLO 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

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CONTROLLO 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

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METODI DI CAMPIONAMENTO DELLARIA E DELLE
EMISSIONI
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  • 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.

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ISOCINETISMO
  • 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.

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Monossido 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).

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Ozono
  • 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.

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Idrocarburi 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.

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Acido 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
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Materiale 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.

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Biossido 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-

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analizzatore 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?)

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analizzatore 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.

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analizzatore 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).

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Indice 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.

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Stazioni 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.

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Stazioni 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.

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Stazioni 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.

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Stazioni 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.

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Stazioni 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.

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(No Transcript)
29
FINE
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