Gravimetria: monitoraggio dei PM nei partner del progetto PART`AERA

AZIONE 1.1
Gravimetria: monitoraggio dei PM nei
partner del progetto PART’AERA
INDICE……………………………………………………………………………………………pag.1
1.
1.1
1.2
2.
2.1
2.2
3.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
PART’AERA: introduzione al problema del particolato nell’area
ALCOTRA………………………………………………………………………….…….pag.2
Origine e dinamiche del PM…………………………………………………………….……………………………pag.2
Effetti sulla salute e sul clima……………………………………………………………..………………………..pag.3
Normativa europea vigente………….………………………………………..pag.5
Metodo d’analisi di riferimento per i PM……………………………………………………………………..pag.6
Monitoraggio dei PM nell’area ALCOTRA……………………………………………………………………..pag.7
Gravimetria: confronto tra le metodiche utilizzate nell’area
ALCOTRA………………………………………………………………………………..pag.8
Sistemi di prelievo………………………………………………………………………………………………………..pag.9
Portata…………………………………………………………………………………………………………………………pag.9
Tipologia di filtri usati…………………………………………………………………………………………………..pag.9
Trasporto e condizionamento dei filtri……………………………………………………………………….pag.10
Pesata dei filtri……………………………………………………..…………………………………………………….pag.11
Gravimetria: monitoraggio dei PM nei partner di Part’Aera
Pag. 1
1. PART’AERA: introduzione al problema del
particolato nell’area ALCOTRA
Nato come prosecuzione del lavoro avviato dal progetto strategico AERA-ALCOTRA, il progetto
PART’AERA si pone come obiettivo di continuare ad affrontare, a livello transfrontaliero, le
problematiche connesse al miglioramento della qualità dell’aria. Le regioni che formano lo spazio
ALCOTRA (Provence-Alpes-Côte d’Azur e Rhône-Alpes in Francia; Piemonte, Valle d’Aosta e Liguria
in Italia) presentano infatti numerose analogie non solo per quanto riguarda le fonti di
inquinamento (traffico veicolare, produzione di energia) e la loro localizzazione (centri urbani, vie
di comunicazione) ma anche per l’orografia e le condizioni climatiche. Uno degli inquinanti più
problematici in quest’area è sicuramente il particolato atmosferico (PM), responsabile di
importanti episodi di inquinamento e conseguenti superamenti dei limiti di legge.
Sulla base di queste considerazioni, il progetto PART’AERA si propone di migliorare le conoscenze
sui metodi di misura e sull’analisi delle origini di inquinamento da polveri, con lo scopo di fornire ai
diversi soggetti pubblici informazioni utili per l’identificazione di politiche e piani di gestione
efficaci.
1.1 Origine e dinamiche del particolato
Il PM è un inquinante atmosferico la cui composizione è estremamente eterogenea, sia dal punto
di vista chimico che dal punto di vista dimensionale. In generale, il PM può essere considerato
come una miscela complessa di sostanze organiche e inorganiche in sospensione nell’aria, sotto
forma solida o liquida. Le loro proprietà sono definite in base al diametro aerodinamico e le classi
granulometriche richieste in ambito di monitoraggio sono:
la frazione toracica o PM10 (particelle con diametro aerodinamico inferiore a 10 µm);
la frazione alveolare o PM2.5 (particelle con diametro aerodinamico inferiore a 2.5 µm).
La dimensione delle particelle determina il loro tempo di volo e persistenza in atmosfera. Di
conseguenza, le particelle costituenti la parte più grossolana del PM10 tendono a scomparire
nell’aria dopo poche ore dalla sua emissione per effetto della sedimentazione e delle
precipitazioni mentre il PM2.5 può persistere nell’aria anche per diversi giorni se non addirittura
settimane.
Sulla base del processo di formazione, il PM viene classificato in primario o secondario.
L’emissione diretta (primaria) di particolato in atmosfera è risultato sia di processi antropici (ad
esempio attività industriali, traffico veicolare, combustione di biomasse) che naturali (ad esempio
spray marino, eruzioni vulcaniche, erosione naturale, trasporto di sabbie, produzione di spore e
pollini). Il particolato di origine secondaria si forma in atmosfera per ossidazione e trasformazione
di alcuni gas primari che vengono quindi definiti gas precursori (SO2, NOx, NH3, composti organici
Gravimetria: monitoraggio dei PM nei partner di Part’Aera
Pag. 2
volatili). Reagendo in atmosfera, SO2, NOx, NH3 formano ammonio-solfati e nitrati, i quali
condensano a fase liquida creando così nuove particelle, definite aerosol inorganici secondari
(SIAs). Allo stesso modo, i composti organici volatili possono subire processi di ossidazione,
formando composti meno volatili, i cosiddetti aerosol organici secondari (SOAs). La formazione dei
SIAs e dei SOAs in atmosfera dipende sia da fattori chimici (concentrazione dei precursori,
presenza in atmosfera di sostanze altamente reattive come O3 e radicali idrolitici) che da fattori
fisici (condizioni metereologiche come radiazione solare, umidità relativa e copertura nuvolosa).
1.2 Effetti sulla salute e sul clima
Gran parte dei cittadini europei spesso si trovano a respirare aria non in linea con gli standard
qualitativi previsti dall’Unione Europea (UE), in particolar modo in ambito urbano. In tabella 1.1 è
riportato un confronto tratto dal report “Air quality in Europe – 2013” effettuato dalla European
Environmental Agency; per i principali inquinanti vengono paragonati i valori limite e le rispettive
stime di esposizione sulla popolazione a seconda si segua la legislazione UE oppure le linee guida
della World Health Organization (WHO). Nel confronto vengono considerati i valori limite
maggiormente restrittivi previsti dalla direttiva europea 2008/50/CE (ad esempio per il PM10 è
stata considerato il valore limite giornaliero e per il PM2.5 il valore limite annuale da raggiungere
nel 2020). Come si può notare, gli attuali livelli di inquinamento hanno un chiaro impatto sulle
popolazioni che vivono in ambito urbano, in particolar modo per i PM, l’ozono (O3) e il
benzo(a)pirene (BaP). Questa situazione risulta ancora più evidente se si considerano i limiti
previsti dalle linee guida WHO, con una stima di esposizione per la popolazione che sfiora il 100%
per gli inquinanti citati.
INQUINANTE
limite UE
stima esposizione (%)
limite WHO
PM2.5
annuale (20 µg.m )
20 - 31
annuale (10 µg.m )
91 - 96
PM10
giornaliero (50 µg.m )
22 - 33
annuale (20 µg.m )
85 - 88
O3
8-orario (120 µg.m )
14 - 18
8-orario (100 µg.m )
97 - 98
NO2
annuale (40 µg.m )
5 - 13
annuale (40 µg.m )
-3
5 - 13
BaP
annuale (1 ng.m )
22 - 31
annuale (0,12 ng.m )*
-3
76 - 94
SO2
giornaliero (125 µg.m )
<1
giornaliero (20 µg.m )
46 - 54
-3
-3
-3
-3
-3
-3
-3
CO
8-orario (10 mg.m )
stima esposizione (%)
-3
-3
-3
-3
-3
<2
8-orario (10 mg.m )
<2
Pb
-3
annuale (0,5 µg.m )
<1
annuale (0,5 µg.m )
<1
Benzene
annuale (5 µg.m )
<1
annuale (1,7 µg.m )*
12 - 13
-3
-3
-3
Tabella 1.1 Percentuali delle popolazioni urbane esposte alle concentrazioni di inquinanti atmosferici (limiti UE vs limiti WHO) in Europa
* WHO non stabilisce limiti per le sostanze cancerogene(come BaP e benzene) in quanto la carcinogenesi è per sua natura un fenomeno
-5
probabilistico;il valore di riferimento in tabella è stato misurato assumendo un rischio aggiuntivo sull’aspettativa di vita pari a 1x10
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Pag. 3
Diversi studi epidemiologici attribuiscono all’inquinamento atmosfericoimportanti effetti sulla
salute umana anche a concentrazioni inferiori rispetto alle attuali linee guida di qualità dell’aria.
Come recentemente riportato dalla WHO e dai ricercatori del CIRC (Centre International de
Recherche sur le Cancer), sono state trovate significative correlazioni tra l’esposizione
all’inquinamento atmosferico e l’insorgenza di alcuni tumori, come ad esempio il cancro ai
polmoni. Il materiale particolato, uno dei maggiori componenti dell’inquinamento atmosfericoè
stato valutato separatamente ed è stato anch’esso classificato come cancerogeno per l'uomo
(Gruppo 1).Sulla base della loro granulometria, i PM sono in grado di penetrare all’interno del
sistema respiratorio a livelli differenti: più le dimensioni sono ridotte e più le particelle saranno in
grado di penetrare profondamente, tanto da raggiungere il livello degli alveoli polmonari nel caso
dei PM2.5. Gli effetti evidenziati sulla salute sono l’alterazione delle funzioni respiratorie,
l’irritazione delle vie superiori ed inferiori dell’apparato respiratorio e possibili effetti mutageni e
cancerogeni (dovuti all’adsorbimento sulla superfice delle particelle di sostanze tossiche come gli
idrocarburi policiclici aromatici).
Alla presenza di polveri sospese in atmosfera sono legati fenomeniquali la formazione di nebbie e
nubi, la variazione delle proprietà ottichedell’atmosfera con effetti sulla visibilità e sul bilancio
energetico terrestre,la contaminazione delle acque e del suolo attraverso deposizione secca
eumida, la catalisi di reazioni chimiche in atmosfera ed il danneggiamentodei materiali.
Oltre agli effetti sulla salute, alcune componenti della frazione fine del particolato influiscono
notevolmente sul clima. Gli aerosol presenti in atmosfera possono avere comportamenti
differenti, ossia comportarsi da scattering aerosol o da absorbing aerosol. Gli aerosol del primo
tipo sono caratterizzati principalmente dalla capacità di riflettere la radiazione solare e in tal modo
diminuisce la quantità di radiazioni in grado di arrivare alla superficie terrestre.A livello climatico
l’effetto che inizialmente ne deriva è di un locale raffreddamento, esteso poi a livello più ampio
(regionale) grazie ai processi di circolazione e mescolamento delle masse d’aria. Gli absorbing
aerosol sono caratterizzati invece dalla capacità di assorbire le radiazioni solari. Per quanto
riguarda il clima, l’effetto che si osserva a livello locale è quello di un riscaldamento dello strato
d’aria interessato dall’aerosol e di un raffreddamento a livello del suolo dovuto alla minore
quantità di radiazioni solari che vi arrivano. A larga scala si verifica un effetto di riscaldamento
perché la circolazione e i processi di mescolamento redistribuiscono l’energia termica assorbita.
Infine, il particolato è in grado di influenzare il clima anche a livello indiretto attraverso il
cambiamento di alcune proprietà delle nuvole (come la riflettività, la formazione e la distribuzione
delle nuvole) e delle precipitazioni.
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2. Normativa europea vigente
A livello legislativo, le norme relative alla qualità dell’aria e alla tutela dall’inquinamento
atmosferico in ambito europeo sono attualmente contenute nella direttiva 2008/50/CE, recepite a
livello nazionale in Italia con il D.Lgs 155/2010 e in Francia con il Décret n° 2010-1250.
Con questo provvedimento sono stati raggiunti due scopi principali:
l’aggiornamento delle norme sulla base degli ultimi sviluppi in campo scientifico e
sanitario;
la raccolta in un unico atto di cinque precedenti provvedimenti europei in materia di
inquinamento atmosferico (le direttive 1996/68/CE, 1999/30/CE, 2000/69/CE, 2002/2/CE e
la decisione 97/101/CE).
Attraverso questa direttiva l’Unione Europea si propone di stabilire un’impostazione comune nella
valutazione della qualità dell’aria ambiente sulla base di criteri comuni di valutazione, tenendo
conto della dimensione delle popolazioni e degli ecosistemi esposti all’inquinamento
atmosferico.Per quanto riguarda gli inquinanti PM10 e PM2.5, la direttiva stabilisce i valori limite e
obiettivo come riportato in tabella 2.1.
FRAZIONE
DIMENSIONALE
Periodo di
valutazione
Valore
PM10, valore limite
24 ore
50 µg.m
da non superare più di 35 giorni all'anno;
da raggiungere entro il 1 gennaio 2005
PM10, valore limite
anno civile
40 µg.m
da raggiungere entro il 1 gennaio 2005
PM2.5, valore obiettivo
anno civile
25 µg.m
da raggiungere entro il 1 gennaio 2010
PM2.5, valore limite
(I fase)
anno civile
25 µg.m
da raggiungere entro il 1 gennaio 2015
PM2.5, valore limite
(II fase)
anno civile
20 µg.m
da raggiungere entro il 1 gennaio 2020
20 µg.m
2015
PM2.5,
obbligo di
concentrazione
all'esposizione
-3
-3
-3
-3
-3
-3
Commento
PM2.5,
riduzione dell'esposizione (0-20%), sulla base dell'indicatore di esposizione media
obiettivo di riduzione dell'anno di riferimento; da raggiungere entro il 2020
all'esposizione
Tabella 2.1 Limiti normativi previsti dalla direttiva 2008/50/CE per il PM10 e PM2.5
La direttiva pone una particolare attenzione al PM2.5: finora, infatti, è riconosciuto l’impatto molto
negativo sulla salute umana ma non è stata ancora individuata una soglia al di sotto del quale il
particolato sottile non rappresenti un rischio. La definizione del valore limite per il PM2.5 passa
quindi attraverso più fasi (definizione di un valore obiettivo e poi dei valori limite).
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Pag. 5
Bisogna comunque ricordare che questi valori sono più alti rispetto a quelli previsti dalle linee
guida della WHO (2005) (tabella 2.2).
Valore medio annuale
Valore medio giornaliero
PM2,5
10 µg.m-3
25 µg.m-3
PM10
20 µg.m-3
50 µg.m-3
Tabella 2.2 Valori limite per il PM10 e PM2.5 previsti dalle linee guide WHO
Il motivo di questa scelta parte dal presupposto che l’obiettivo finale di queste regolamentazioni
sia quello di ottenere le concentrazioni più basse possibili. Siccome non sono stati ancora
identificati valori critici al di sotto dei quali non si osservano danni alla salute, i valori attualmente
raccomandati rappresentano obiettivi accettabili al fine di minimizzare gli effetti sulla salute
dell’uomo e sugli ecosistemi in generale.
2.1 Metodo d’analisi di riferimento per i PM
L’analisi gravimetrica è il metodo di misura previsto dalladirettiva europea 2008/50/CE per il
particolato atmosferico. I metodi di riferimento che descrivono le varie fasi del campionamento e
della misura del particolato sono contenuti in due norme:
UNI EN 12341:1999 (“Qualità dell’aria. Procedura di prova in campo per dimostrare
l’equivalenza di riferimento dei metodi di campionamento per la frazione di PM10 del
materiale particolato”) per il PM10;
UNI EN 14907:2005 (“Standard gravimetric measurement method for the determination of
the PM2,5 mass fraction of suspended particulate matter”) per ilPM2.5.
La procedura generale per l’analisi del particolato atmosferico prevede il campionamento di un
volume noto d’aria. Questa operazione avviene utilizzando una pompa, collegata ad una testa di
separazione ad impatto inerziale che seleziona la frazione di particolato di interesse.L’aria aspirata
viene convogliata da un tubo collettore verso un filtro, con lo scopo di trattenere le particelle
selezionate in precedenza. I filtri vengono condizionati prima e dopo i prelievi (T = 20+/-1 °C,
umidità rel. = 50+/-5 %) per 48 ore; una volta stabilizzati vengono pesati (su bilance analitiche a 6
cifre decimali) e, per differenza di peso, si ricava la massa di particolato campionata. La
concentrazione di particolato si ottiene dividendo il valore della massaper il volume d’aria
aspirato.
Il campionamento può essere effettuato a basso (LVS) o ad alto volume (HVS) a seconda della
portata utilizzata: nel LVS è prevista una portata di 2.3 m3/h sia per il PM10 che per il PM2.5 mentre
nel HVS viene stabilita una portata di 68 m3/h per il PM10 e di 30 m3/h per il PM2.5.
All’interno della normativa sono previsti anche metodi di monitoraggio alternativi a quello
gravimetrico, come ad esempio le analisi strumentali in continuo; per poter essere utilizzati in
Gravimetria: monitoraggio dei PM nei partner di Part’Aera
Pag. 6
conformità con quanto prescritto dalla legge, queste metodiche devono essere validate tramite
una certificazione di equivalenza rilasciata dall’Autorità Nazionale Competente.
2.2 Monitoraggio dei PM nell’area Alcotra
In conformità con la direttiva 2008/50/CE, il monitoraggio del PM nelle ragione appartenenti
all’area ALCOTRA viene attuato con diversi metodi: in primo luogo tutti i partner del progetto
effettuano misurazioni gravimetriche del PM, così come prescritto dalla normativa europea; sono
utilizzati poi metodi di monitoraggio in continuo,forniti di apposita certificazione di equivalenza.
Uno schema riassuntivo delle metodiche utilizzate per il monitoraggio dei PM dai partner del
progetto Part’Aera è riportato in tabella 2.3.
Metodi di monitoraggio dei PM
Assorbimento
raggi β
Gravimetria
Microbilancia a
oscillazione
Air Rhône-Alpes
x
x
Air PACA
x
x
Arpa Piemonte
x
x
Regione Liguria - Arpal
x
x
Analizzatore
ottico
x
Tabella 2.3 Metodiche per il monitoraggio dei PM utilizzate dai partner di Part’Aera
Gravimetria: monitoraggio dei PM nei partner di Part’Aera
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3. Gravimetria: confronto tra le metodiche utilizzate
nell’area ALCOTRA
Una delle aree di indagine del progetto PART’AERA consiste nella valutazione del PM10 con
metodo gravimetrico nelle quattro regioni partner. Per questo motivo sono state confrontate le
procedure di campionamento e le metodiche di analisi al fine di evidenziarne eventuali differenze
e analogie.
I principali parametri confrontati sono:
il sistema di prelievo,
la portata di aspirazione,
la tipologia dei filtri,
il trasporto e il condizionamento dei filtri,
la pesata dei filtri.
Nella tabella 3.1 sono riportate le informazioni raccolte dai vari partner che saranno trattate nei
paragrafi successivi.
PARTNER PART’AERA
Campionatore
Portata di
prelievo
Tipo di filtri
Trasporto
Condizionamento
Tipo di bilancia
Procedura di
pesata
Air Rhône-Alpes
Air PACA
Arpa Piemonte
Regione Liguria Arpal
unità sequenziale
PARTISOL
(Thermo Scientific)
unità sequenziale
PARTISOL PLUS 2025I
(Thermo Scientific)
Sentinel PM,
campionatore
Charlie HV (Tecora)
SKYPOST PM HV
(Tecora)
1 m3/h
1 m3/h
2.3 m3/h
2.3 m3/h
teflon
teflon
fibra di quarzo
fibra di quarzo
temperatura ambiente (23 °C circa) in appositi portafiltri; utilizzo di borse frigo
cappe o camere climatizzate (48h), T = 20 +/- 1 °C, HR = 50 +/- 5%
Sartorius MSA6.6S
Sartorius MSA6.6S
Mettler Toledo XP 26
Sartorius M5C
doppia pesata (una
procedura interna
procedura interna
doppia pesata (una
volta) con sistema
(LMRA)
(LMRA)
volta)
automatizzato
Tabella 3.1 Schema riassuntivo dei principali parametri utilizzati dai partner di Part’Aera nell’analisi gravimetrica
del particolato
Gravimetria: monitoraggio dei PM nei partner di Part’Aera
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3.1 Sistemi di prelievo
In tutte le regioni partner, il prelievo del PM10 viene effettuato con l’utilizzo di unità di
campionamento sequenziali. Lo strumento utilizzato da Air-PACA e Air-Rhône-Alpes è l’unità
sequenziale PARTISOL (Thermo Scientific); la Regione Liguria-Arpal e Arpa Piemonte
utilizzanocampionatori di marca TCR (Tecora) ma modelli differenti (modello Sentinel PM /
campionatore Charlie HV e modello SKYPOST PM HV rispettivamente).
Pur essendo strumenti appartenenti a case costruttrici diverse, le caratteristiche che si ritrovano
sono sostanzialmente le stesse. Il sistema di sostituzione sequenziale della membrana filtrante
(entrambi con autonomia di 16 filtri), insieme al controllo elettronico del flusso, consente il
monitoraggio continuo senza presidio dell’operatore, nonché di sostituire i filtri esposti senza
interrompere il campionamento in corsoe quindi senza l'obbligo di eseguire l'intervento in tempi
predeterminati. Il percorso rettilineo del tubodi aspirazione e laseparazione della zona di
permanenza dei filtri da fonti di calore interne oradianti consentono di raccogliere e mantenere
l'integrità dei campioni. Tutte le unità presentano sistemi per la misurazione elettronica della
portata e la misura volumetrica mediante contatore, oltre a sensori per la valutazione della
velocità e direzione del vento tranne per il campionatore usato da Arpa Piemonte; nel caso
dell’unità TCR si trovano ulteriori dispositivi per la misura della pressione atmosferica, della
perdita di carico del filtro e della temperatura ambiente. Le unità sequenziali, se collegate alla
rete, possono essere controllate in remoto attraverso software dedicati.
3.2 Portata
La portata di campionamento è un parametro importante nel monitoraggio dei PM: è
fondamentale che venga misurata e controllata costantemente in modo tale da garantire un flusso
costante in entrata.
In Liguria e Piemonte, la portata scelta per il flusso di aspirazione è di 2.3 m3/h, così come previsto
dalla norma UNI EN 12341:1999. Air-PACA e Air-Rhône-Alpes utilizzano la portata di 1 m3/h: in
questo caso si è deciso di seguire gli standard americani EPA per la testa di prelievo, a cui l’unità
sequenziale PARTISOL fa riferimento.
3.3 Tipologia di filtri usati
Nell’ambito del monitoraggio del particolato atmosferico possono essere utilizzate diverse
tipologie di filtri, generalmente classificati in filtri a profondità e filtri a membrana sulla base del
principio di filtrazione. La caratteristica principale che li differenzia è data dal “meccanismo di
filtrazione”: i filtri a profondità trattengono le particelle sia sulla superficie che all’interno mentre
quelli a membrana solo sulla superficie. Le principali caratteristiche che ne derivano sono elencate
nella tabella 3.2.
Gravimetria: monitoraggio dei PM nei partner di Part’Aera
Pag. 9
TIPO DI FILTRO
A profondità
A membrana
Materiale
fibra di vetro
fibra di quarzo
esteri di cellulosa
policarbonato
Teflon
Vantaggi
Svantaggi
* grande capacità di
ritenzione
* rilascio di materiale
filtrante dovuto alla struttura
fibrosa
* quarzo: resistente alle alte
temperature (circa 1000 °C)
* tendenza ad adsorbire
composti organici volatili
* nessun rilascio di materiale * bassa capacità di ritenzione
filtrante grazie alla struttura e limitata alla superficie del
continua del filtro
filtro
* bassi livelli di bianco
* intasamento molto rapido
in caso di elevate quantità di
particelle
Tabella 3.2 Schema riassuntivo delle diverse tipologie di filtro nel monitoraggio del PM
Occorre inoltre ricordare che i filtri per la raccolta del PM non agiscono come setacci, cioè come
oggetti che permettono la ritenzione delle sole particelle con dimensioni superiori ai pori. Quando
l’aria attraversa la superficie filtrante, infatti, intervengono diversi fenomeni (impatto inerziale,
intercettazione, diffusione browniana, deposizione gravitazionale, attrazione elettrostatica) che
fanno si che l’efficienza di raccolta (% di particelle che il filtro è in grado di trattenere) sia prossima
al 100% per particelle in ogni range dimensionale.
Per quanto riguarda i partner del progetto Part’Aera, Air-PACA e Air-Rhône-Alpes utilizzano filtri a
membrana in teflon (Pall Life Sciences, Type: PTFE supportedzefluor, Ø: 47 mm), piuttosto costosi
ma con il vantaggio di evitare contaminazioni (ad esempio per i metalli). La Regione Liguria-Arpal e
Arpa Piemonte utilizzano filtri a profondità in fibra di quarzo (Whatman cat.n. 1852047, grade
QMA, Ø: 47 mm e Millipore cod. AQFA, Ø: 47 mm rispettivamente), più economici rispetto a quelli
in teflon ma con grande capacità di ritenzione e capacità di resistenza alle alte temperature (nel
caso di quelli in fibra di quarzo).
3.4 Trasporto e condizionamento dei filtri
Le procedure delle fasi di trasporto, condizionamento e pesatura dei filtri sono definite nel
dettaglio all’interno delle norme UNI EN 12341:1999 e UNI EN 14907:2005.
Il trasporto dei filtri dalla stazione di campionamento al laboratorio analitico deve avvenire,
secondo le norme, a temperatura ambiente (23 °C circa) e con l’utilizzo di appositi portafiltri; le
stesse condizioni valgono anche per la fase di immagazzinamento, la cui durata deve essere al
massimo di 23 giorni. Queste indicazioni sono funzionali alla minimizzazione dei cambiamenti in
massa del PM campionato (come ad esempio la perdita di materiale semi-volatile) e dei fattori
indesiderati (come ad esempio la condensazione). Tutti i partner di Part’Aera seguono queste
Gravimetria: monitoraggio dei PM nei partner di Part’Aera
Pag. 10
indicazioni ed in particolare i tecnici di Air-Rhône-Alpes e Air-PACA utilizzano borse refrigerate da
blocchi di ghiaccio per il trasporto.
Per quanto riguarda la procedura di condizionamento dei filtri, tutti partner del progetto seguono
le indicazioni riportate dalle due norme: sia prima che dopo la fase di campionamento, i filtri
vengono mantenuti per 48 ore in apposite camere o cappe climatizzate ad una temperatura di 20
+/- 1 °C e ad una umidità relativa di 50 +/- 5 %. Inoltre i filtri devono essere maneggiati con
pinzette in acciaio inossidabile o PTFE-rivestito (quando si usano queste ultime possono verificarsi
cariche elettrostatiche) e prima dell’utilizzo devono essere visionati per verificare la presenza di
eventuali difetti.
3.5 Pesata dei filtri
A livello di strumentazione, la pesata dei filtri viene effettuata con bilance di precisione a 6 cifre
decimali da tutti i partner del progetto.
In dettaglio, le bilance usate dai partner sono:
Sartorius MSA6.6S per Air-Rhône-Alpes e Air-PACA,
Mettler Toledo XP 26 per Arpa Piemonte,
SartoriusM5C per Regione Liguria – Arpal.
La Regione Liguria-Arpal durante questa fase utilizza un sistema automatizzato che permette la
determinazione gravimetrica degli filtri escludendo qualsiasi attività manuale, garantendo così la
precisione e l’accuratezza dei risultati ottenuti.Con il sistema automatico si evitano eventualierrori
dell’operatore e si implementano le possibilità di maggior definizione nei risultati (ad esempio, si
possono eseguire più pesate del singolo filtro calcolandone la Deviazione Standard). L’unità è
composta da bracci-assi meccanici completamente indipendenti tra loro, chetramite un
microcontrollore, effettuano le operazioni di prelevamento da una pila porta filtri (caricamento da
8 fino a 48 filtri) e di pesata. Le operazioni di pesata sono gestite da un software dedicato che con
l’ausilio di un PC garantisce il corretto funzionamento dell’automatismo.
Le principali differenze riscontrate durante questa fase riguardanole procedureattuate dai diversi
partnera livello generale. Air-Rhône-Alpes e Air-PACA seguono una procedura interna(LMRA) per
la pesata dei filtri (figura 3.1), applicando quindi le indicazioni più rigorose previste dalla norma
UNI EN 14907:2005 per la pesata del PM2.5 anche al PM10.I tecnici francesi effettuano quindi una
doppia pesata nella fase precedente (12 ore di condizionamento tra le due misurazioni) e
successiva al campionamento (48 ore di condizionamento tra le due misurazioni). I filtri bianchi
vengono pesati prima della loro esposizione e se la differenza in massa è maggiore di 40 µg non
vengono usati; viceversa, se la differenza rientra nel range previsto, viene considerato come valore
di bianco la media della due pesate e il filtro può essere esposto. In modo analogo si procederà
dopo il campionamento: se la differenza in massa tra le due pesate del filtro è maggiore di 60 µg la
misura non è valida, in caso contrario la misura viene accettata e convalidata come la media delle
due misure effettuate.
Gravimetria: monitoraggio dei PM nei partner di Part’Aera
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Figura 3.1 Schema della fase di pesata nella procedura LMRA
Anche Arpa Piemonte e Regione Liguria-Arpal effettuano la doppia pesata ma senza lasciare
intercorrere ulteriori ore di condizionamento tra le due misurazioni: questa situazione è da
ricondurre alla notevole mole di lavoro a cui sono sottoposti i laboratori (ad esempio solo per la
città di Torino devono essere pesati tra i 7000 e gli 8000 filtri all’anno).
Air-Rhône-Alpes, Air-PACA e Arpa Piemonte ad ogni sessione di lavoro misurano due filtri bianchi
di riferimento (filtre témoin) al fine di valutare l’influenza delle condizioni ambientali del
laboratorio nel peso dei filtri. Sono stati notati comportamenti diversi a seconda del materiale del
filtro: gli operatori di Air-Rhône-Alpes hanno notato una tendenza all’aumento nelle misure della
massa dei filtri in teflon da loro utilizzati (figura 3.2) mentre gli operatori di Arpa Piemonte hanno
registrato una tendenza alla diminuzione nel valore di peso del filtro in quarzo (probabilmente
dovuto alla perdita di fibre). A causa della mancanza di una pesiera certificata, Regione LiguriaArpal non attua questo tipo di controllo giornaliero ma effettua una taratura annuale della bilancia
in contemporanea alle altre in dotazione.
Figura 3.2 Andamento del peso medio del filtro testimone misurato dagli operatori di Air-Rhône-Alpes
Infine, per minimizzare eventuali errori nella pesata dei filtri dovuti alla formazione di cariche
elettrostatiche (in particolare quando si utilizzano filtri in teflon) gli operatori di Air-Rhône-Alpes,
Air-PACA utilizzano braccialetti antistatici da indossare durante l’operazione; Arpa Piemonte e
Gravimetria: monitoraggio dei PM nei partner di Part’Aera
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Regione Liguria-Arpal hanno invece attrezzato le cappe di pesata con appositi sistemi deionizzanti
(in Liguria si utilizza un cannone deionizzante all’interno della cappa climatizzata dove è posto il
robot).
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