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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