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Principi di misura degli inquinanti

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BIOSSIDO DI ZOLFO


Il biossido di zolfo viene misurato in continuo attraverso un analizzatore basato sul principio della misura della intensità della radiazione emessa per

 

fluorescenza

dalle molecole di SO2

quando queste vengono attivate per irraggiamento con radiazioni ultraviolette.

L'aria ambiente prelevata viene inviata in una cella ed irradiata da una radiazione ultravioletta resa monocromatica da un filtro, le molecole di SO2 eccitate da queste radiazioni ultraviolette. a loro volta emettono una radiazione specifica a lunghezza d'onda più grande.

MONOSSIDO DI CARBONIO


Il monossido di carbonio viene misurato mediante un analizzatore in continuo basato sulla tecnica spettrofotometrica dell'assorbimento non-dispersivo di radiazioni infrarosse attorno ai 4600 nm.
Alcuni composti che assorbono nella stessa regione (biossido di carbonio, umidità atmosferica, idrocarburi) possono dare delle interferenze e quindi per ovviare a tali inconvenienti la radiazione primaria a larga banda nell'infrarosso utilizzata per la determinazione spettrofotometrica, modulata da un chopper, attraversa, prima di entrare nella cella di misura, un disco rotante contenente due celle, di cui una riempita con monossido di carbonio e l'altra di azoto.
La cella contenente monossido di carbonio funge da filtro sul fascio infrarosso sottraendone completamente la banda specifica e rendendolo insensibile ad ulteriore CO che dovesse incontrare sul suo cammino ottico, mentre la seconda cella (N2) lascia passare totalmente inalterate le caratteristiche del fascio primario.

OSSIDI DI AZOTO


Il biossido di azoto viene determinato previa trasformazione in monossido di azoto, e si basa sulla misura della radiazione caratteristica emessa per chemiluminescenza dalla reazione in fase gassosa tra monossido di azoto e ozono:

 
Il biossido di azoto deve essere trasformato in monossido in quanto la reazione precedente implica solo quest'ultimo, attraverso un convertitore aI molibdeno a 375 °C.

 

OZONO


 

La misura della concentrazione di ozono si basa sulla tecnica spettrofotometrica dell'assorbimento, da parte delle molecole di ozono, di radiazioni ultraviolette di lunghezza d'onda pari a 254 nm.

IDROCARBURI NON METANICI


Gli idrocarburi volatili vengono determinati attraverso il principio della rilevazione FID (Flame Ionization Detector) che sfrutta la combustione con idrogeno ed aria del gas campione misurando ai capi di un elettrodo le variazioni di corrente prodotte dalle molecole idrocarburiche ionizzate nella fiamma.

In questa determinazione occorre escludere il metano, in quanto presente in concentrazioni molto più alte rispetto agli altri idrocarburi da misurare.
A tale scopo si fa in modo che al rilevatore arrivi alternativamente il gas da analizzare ed il gas stesso previo lavaggio in un reattore catalitico mantenuto a temperatura costante, che rimuove tutti gli idrocarburi eccetto il metano.

MATERIALE PARTICOLATO


Il materiale particolato totale sospeso (PTS) viene determinato attraverso la filtrazione dell'aria con conseguente raccolta del particolato in sospensione fino ad un diametro aerodinamico dell'ordine dei 20 - 10 mm.

La concentrazione finale del materiale particolato viene ottenuta o attraverso pesatura del filtro e rapporto al volume di gas aspirato (metodo gravimetrico) o tramite assorbimento di radiazione beta (metodo automatico) che è in grado direttamente di rilasciare un dato di concentrazione.
Nel metodo gravimetrico viene usato un filtro a porosità compresa tra 0.4 e 0.8 mm posto su un supporto metallico resistente alla corrosione.Per l'aspirazione dei campioni d'aria vengono utilizzate pompe volumetriche azionate da motori elettrici in grado di funzionare in modo continuo e con un flusso di campionamento costante.
Il filtro viene pesato prima e dopo il campionamento e la quantità che ne deriva viene rapportata al volume di aria campionata e normalizzata a 25 °C ed 1 atm.Gli analizzatori automatici sono costituiti da un nastro di prelievo che può essere del tipo a carta continua o a catena di supporti metallici di porta filtri.
L'aria da analizzare viene aspirata attraverso il sistema filtrante in modo da trattenere le polveri sul nastro filtrante o su uno dei filtri sequenziali montati sulla catena di sopporto.
All'inizio di ogni ciclo e al termine dello stesso il rivelatore determinerà l'assorbimento dei raggi beta emessi dalla sorgente da parte della polvere depositata sul filtro, essendo questa proporzionale al quantitativo di polvere presente ed in funzione del volume di aria filtrata l'analizzatore rilascerà il valore di concentrazione.

METALLI


I metalli che vengono determinati sono quelli adsorbiti sul materiale particolato totale raccolto come visto in precedenza attraverso un metodo chimico o fisico.

I filtri provenienti dalla determinazione del particolato vengono mineralizzati con acido nitrico, diluiti a un volume noto con acqua e determinati quantitativamente mediante analisi in assorbimento atomico.
Il metodo fisico è basato sulla fluorescenza di raggi X e viene usato per metalli con peso atomico medio-alto.
Questa tecnica sfrutta le proprietà che hanno gli atomi di emettere delle radiazioni elettromagnetiche, quando sono eccitati da fotoni X esterni, proporzionali al numero di atomi stessi, e quindi è possibile anche una determinazione quantitativa.
Un altro metodo fisico è quello che sfrutta il meccanismo dell'attivazione neutronica.

PM10 e PM2,5


I sistemi per la determinazione del PM10 (materiale particolato con diametro aerodinamico minore di 10 micron) si basano sulle tecniche viste per il materiale particolato totale con l'accorgimento che le sonde per il prelievo sono dotate di una testa di campionamento specifica in grado di "tagliare" le particelle con granulometria maggiore di 10 micron (PM10) o di 2,5 micron (PM2,5). 

 

COMPOSTI ORGANICI VOLATILI


Questi composti vengono determinati raccogliendo il campione di aria su appositi materiali adsorbenti specifiche per il composto in esame e contenuti in fiale.

L'inquinante più importante che fa parte di questa classe di composti è il benzene per il quale si usano Carbone, Carbotrap (carbone grafitizzato), o Tenax con prelievi non superiori ai 10 litri di aria. La separazione dall'adsorbente viene effettuata mediante un solvente specifico mentre l'analisi viene eseguita per via gascromatografica.
La metodica consiste nell'utilizzo di colonne riempite di un supporto che interagendo differentemente con le molecole che vengono introdotte al suo interno, mediante iniezione in flusso di gas, le separa prima dell'ingresso nel rilevatore, solitamente un FID.
In generale però si accoppia al gascromatografo uno spettrometro di massa che frammentando la molecola riesce, in funzione del peso dei sigoli frammenti e grazie a librerie di ricerca, a qualificare il tipo di sostanza e quindi minimizzare i possibili errori.
Attualmente sono presenti in commercio analizzatori integrati capaci di deterrminazioni in continuo dei BTX, Benzene, Toluene e Xileni.

IPA - PCDD/F


Sia gli IPA (idrocarburi policiclici aromatici) che le PCDD/F (policlorodibenzodiossine e policlorodibenzofurani) vengono determinati direttamente sul materiale particolato prelevato mediante un prelievo di aria effettuato con un campionatore ad elevata portata. I filtri vengono estratti con specifici solventi ed il contenuto in IPA e PCDD/F valutato pergascromatografia, o per HPLC combinati con spettrometri di massa, dopo una complessa serie di trattamenti di separazione e di purificazione.