UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE
Sede amministrativa del Dottorato di Ricerca
XVII CICLO DEL
DOTTORATO DI RICERCA IN
GEOMATICA E SISTEMI INFORMATIVI TERRITORIALI
STUDIO METODOLOGICO
PERLA VALUTAZIONE INTEGRATA DELLA QUALITÀ DELL'ARIA
TRAMITE SISTEMI MMS
Dottorando:
Ing. Andrea PIEMONTE ( ~ 2 Coordinatore del collegio dei docenti:
Chiar.ma-"~7 __ / t: iorgio MANZONJ
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Chiar.mo Prof. Giorgio MANZONI
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Sommario
Capitolo 1 Introduzione
Capitolo 2
Inquadramento normativo 2.1 D.P.C.M. 28 Marzo 1983
2.1.1 Metodi di prelievo e di analisi degli inquinanti dell'aria
2.1.2 Apparecchiature comuni a tutti i prelievi di inquinanti per l'applicazione dei metodi analitici manuali
2.1.3 Determinazione del materiale particellare in sospensione nell'aria Principio del metodo
Apparecchiature Determinazione
2.1.4 Determinazione del monossido di carbonio Principio del metodo
Controllo dello zero e delle tarature dell' analizzatore 2.2 D.M. 15 Aprile 1994
2.2.1 Livelli e stati di attenzione e di allarme per particelle sospese e monossido 1 1
3 3 4 5
5 5 5 5 6 6 6 7 7
di carbonio 8
2.3 D.M. 25 Novembre 1994. 8
2.3.1 Misura delle concentrazioni di inquinanti di cui al D.M.15 Aprile 1994 9 2.3.2 Misura delle concentrazioni della frazione delle particelle sospese PM 1 O. 9 2.3.3 Metodo di riferimento per la determinazione del PM 10 nell'atmosfera 9
Principio del metodo 9
Intervallo di misura 9
Precisione 1 O
Potenziali fonti di errore 1 O
Strumentazione 1 O
Filtri 11
Taratura 11
Procedura operativa 13
Calcoli 14
2.4 D.Lgs. 4 agosto 1999, n. 351. 14
Sommario
2.5 Dir. 1999/30/CE del 22 Aprile 1999.
2.5.1 Particelle
2.5.2 Ubicazione dei punti di campionamento per la misurazione delle concentrazioni di biossido di zolfo, biossido di azoto, di ossidi di azoto,
16 17
particelle e piombo nell' ambiente 18
Ubicazione su macroscala 18
Ubicazione su microscala 18
2.5.3 Metodo di riferimento per il campionamento e la misurazione delle PM10 19 2.6 DIRETTIVA 2000/69/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del
16 novembre 2000 concernente i valori limite per il benzene ed il monossido di
carbonio nell'aria ambiente 19
2.6.1 Valori limite per il monossido di carbonio 20
2.6.2 Metodo di riferimento per valutare le concentrazioni di monossido di
carbonio 20
2.7 DECRETO 2 aprile 2002, n.60 20
2.7.1 Valori limite per il materiale particolato (PM10) 21
2. 7.2 Valore limite per il monossido di carbonio 22
2.7.3 Determinazione dei requisiti per valutare le concentrazioni di materiale particolato (PM10) e monossido di carbonio nell'aria ambiente entro una
zona o un agglomerato. 22
2.7.4 Metodi di riferimento per valutare i livelli di PM10 e PM2,5 e di monossido di
carbonio. 23
Metodo di riferimento per il campionamento e la misurazione del PM1 O 23 Metodi provvisori per il campionamento e la misurazione del PM 2,5 23 2. 7.5 Procedure operative ai fini della certificazione di equivalenza dei metodi e
dei sistemi per il campionamento e la misura del PM10 da parte dei
Laboratori Primari di Riferimento. 23
2. 7.6 Principi di equivalenza fra un sistema di campionamento e misura di massa PM10 candidato ed il sistema di riferimento (EN 12341). 25 2.7.7 Metodologie consigliate per la verifica dell'equivalenza fra la testa di
prelievo e separatore granulometrico PM1 O del sistema candidato e la testa di prelievo e separatore granulometrico del sistema di riferimento.
2.8 Decisione della Commissione Europea 16 Gennaio 2003
2.8.1 Problemi nelle misure di concentrazione di massa dei PM2,5 2.8.2 Raccomandazioni per monitorare i PM2,5
26 28 29 29
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS - pag. Il
Capitolo 3 Strumentazione
3.1 Sistemi di posizionamento 3.1.1 Piacer GPS 455DR
Calibrazione
Caratteristiche operative Specifiche tecniche
Ambiente operativo ed effetti sull'accuratezza 3.1.2 DGPS MAX esi wireless
3.2 Sistemi di rilevamento della qualità dell'aria 3.2.1 Polytron1 Draeger
T aratura
3.2.2 Model 300E APicom
3.2.3 GT331 Met One lnstruments 3.2.4 Aerocet531 Met One lnstruments 3.2.5 Sentine! Tecora
3.3 Veicoli multisensore attrezzati 3.3.1 GIGI - Università di Trieste 3.3.2 VINCI'S- Università di Pisa
Capitolo 4 Software
4.1 Utility elaborazione file grezzi
4.1.1 $GPGGA- Global Positioning System fix data 4.1.2 >RLN< - Long Navigation Message
4.2 COSurvey 4.3 PMxSurvey 4.4 Assemblaggio
4.4.1 T aratura polveri e assemblaggio file 4.4.2 Trasformazione di coordinate 4.5 KINSurvey
4.6 KINLogManager
Capitolo 5
Risultati sperimentali
5.1 Sperimentazioni a Trieste con il veicolo GIGI
5.1.1 Confronti fra rilievi in zona industriale e nel centro cittadino
Sommario
30 30 30 30 31 31 32 33 35 35 36 37 40 41 46
47
48 48
49
51 51 51 52 53 61 63 64 65 65 65
69
71 71 71 71
Rilievi in centro cittadino Rilievi nel quartiere di Servola
Distribuzione granulometrica del particolato Rilievi statici
Rilievi cinematici
Confronto tra polveri sottili e monossido di carbonio 5.1.2 Applicazione dei rilevi cinematici alle gallerie
5.1.3 T aratura GT331 per PM1 O e PM2.5
5.1.4 Rilievi con valori di concentrazione normalizzati 5.2 Sperimentazioni a Livorno con il veicolo VINCI'S
5.2.1 Il sito
5.2.2 CALINE4
5.2.3 La campagna di misure 5.2.4 Risultati simulazioni 5.2.5 Rilievi cinematici 5.2.6 Conclusioni
Capitolo 6 Conclusioni Bibliografia
Sommario
74 76
79 79
8182
84 87 9095
96 9697
98 99101
102 102 105
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS - pag. IV
Capitolo 1
Introduzione
Il lavoro svolto per il Dottorato di Ricerca, di cui questa tesi è la relazione riassuntiva e conclusiva, ha preso avvio dall'attività condotta per la stesura della tesi di laurea dello scrivente. Quest'ultima riprendeva una ricerca innovativa, presentata dall'Università di Trieste in collaborazione con funzionari della Provincia di Trieste in occasione del convegno INRETS ad Avignone nel 1994, e successivamente applicata a Trieste, in collaborazione con la Hydrotech, ed in altre città. La ricerca si proponeva di valutare la concentrazione di monossido di carbonio in aria, tramite un veicolo in movimento, la cui posizione topografica fosse costantemente rilevata con il sistema GPS. Il proponente, e tutore, del Dottorato è stato il Prof. Giorgio Manzoni, ordinario di Topografia presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università di Trieste e primo sperimentatore, già nel 1994, del sistema cinematico di misura del monossido di carbonio.
Gli elementi innovativi di questo elaborato sono scaturiti dall'allestimento di un veicolo dedicato ai rilievi di parametri ambientali, il GIGI (GPS lnertial Glonass lntegrated), e dall'acquisizione di nuove apparecchiature, sia per il posizionamento che per la stima della concentrazione delle polveri sottili in aria.
Durante il triennio di rilievi sperimentali è stato inoltre possibile collaborare, nelle campagne di misura e nella valutazione dei risultati, con il Dipartimento Provinciale dell'ARPA e con il Dipartimento di Prevenzione e Salute deii'ASS n.1 Triestina. Queste collaborazioni hanno permesso di poter utilizzare la strumentazione in dotazione agli Enti coinvolti e di valutare i risultati dei rilievi con gli esperti del settore.
Nel corso del 2004 è stato poi intensificato il rapporto di collaborazione con la Prof.ssa Gabriella Caroti, associata di Topografia dell'Università di Pisa, che da alcuni anni sta sperimentando, in collaborazione con l'Università di Trieste, un metodo per il monitoraggio in cinematico dell'inquinamento atmosferico, in particolare quello dovuto all'ossido di carbonio prodotto dal traffico veicolare.
Tramite il veicolo GIGI sono state realizzate diverse campagne di misura per testare le potenzialità della strumentazione di misura del monossido di carbonio e delle polveri sottili nel riprodurre un dato significativo e ripetibile. l rilievi sono stati realizzati sia in centro città che in zone industriali e sfruttando le caratteristiche del sistema inerziale di posizionamento si sono indagate anche zone coperte, come gallerie e autorimesse.
La possibilità di effettuare misure di concentrazione d'inquinanti lungo le varie strade del territorio permette, da un lato l'acquisizione di dati in zone non coperte dalle centraline
Capitolo 1 -Introduzione
della rete fissa di monitoraggio, dall'altro può costituire motivo di confronto con i valori misurati dalle postazioni fisse. La possibilità di realizzare facilmente misure in diversi punti dislocati sul territorio, grazie alla strumentazione mobile, permette l'acquisizione di dati utili alla validazione di modelli di dispersione di inquinanti in ambito urbano.
Proprio da quest'ultima potenzialità ha preso avvio una ricerca in collaborazione con la Sezione di Topografia e Fotogrammetria del Dipartimento di Ingegneria Civile, il Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione (DIMNP) dell'Università di Pisa e I'ARPAT. Lo studio è rivolto a validare i modelli di dispersione e diffusione degli inquinanti, richiesti dall'ARPA T e realizzati dal DIMNP, tramite i rilievi cinematici e "stop & go"
effettuati con il nuovo veicolo multisensore VINCI'S (Vehicle-borne lntegrated Navigation and Cartographic lnformation Prime System) del Dipartimento di Ingegneria Civile di Pisa.
l risultati sperimentali e le metodologie presentate nel presente elaborato di tesi sono già state oggetto di pubblicazione in diversi articoli. In particolare vanno menzionati l'intervento al seminario Real Time GNSS a Trieste nel 2002, la partecipazione, sempre nello stesso anno, al convegno di Verona su Qualità dell'aria e salute nelle aree urbane, gli atti dell'Incontro Bilaterale Italia Polonia di Geodesia nel 2003 di Bressanone ed infine, nel 2004 il49o Convegno SIFET e l'Ba Conferenza Nazionale ASITA. Si riportano a seguito i riferimenti degli articoli pubblicati.
Piemonte A., 2002, Rea/ time GNSS. Application to air pollution monitoring, Proceedings of the Seinar REAL TI ME GNSS (WG Satellite Navigation System of the CEI WG Science and Technology, Section C, Geodesy), Trieste 2002, Reports on Geodesy No. 3(63), Warsaw lnstitute of Technology, lnstitute of Geodesy and Geodetic Astronomy.
Piemonte A., 2002, Convegno Qualità dell'aria e salute nelle aree urbane, Verona 2002, CD atti convegno, Kinematics air pollution monitoring.
Piemonte A., Anapoli K., 2003, GNSS monitoring of air pollution due to thin powder.
Experimental resu/ts, Proceedings of the Bilatera! Geodetic Meeting ltaly-Poland, Brixen 2003, Reports on Geodesy No. 2(65), Warsaw lnstitute of Technology, lnstitute of Geodesy and Geodetic Astronomy.
E.Agostini, G.Caroti, !.Ciucci, M.Mazzini, A.Piemonte, 2004, Inquinamento atmosferico in aree urbane: modelli di diffusione e loro validazione. Proceedings
aa
Conferenza Nazionale ASl T A.E.Agostini, G.Caroti, !.Ciucci, M.Mazzini, A.Piemonte, 2004, Inquinamento atmosferico su microscala valutazione integrata del contributo del traffico, Proceedings 49°
Convegno SIFET.
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS - pag. 2
Capitolo 2
Inquadramento normativa
La legislazione nazionale sull'inquinamento ha avuto origine negli anni 60 con la legge 615 del 1966, "Provvedimenti contro l'inquinamento atmosferico", che però focalizzava l'attenzione solo sugli impianti termici.
Solo a partire dagli anni '80 si sono introdotti dei limiti di concentrazione nell'analisi della qualità dell'aria. In seguito sono riportati tutti i riferimenti normativi, sia italiani che europei, a partire proprio dai primi anni '80 fino ad oggi in materia di qualità dell'aria specificatamente per quel che riguarda polveri sottili, monossido di carbonio e sistemi di monitoraggio.
D.P.C.M. 28 Marzo 1983 "Limiti di accettabilità delle concentrazioni e di esposizione relativi ad inquinanti dell'aria nell'ambiente esterno".
Dir. 80/779/CEE del 15 luglio 1980 Relativa ai valori limite e ai valori guida di qualità dell'aria per l'anidride solforosa e le particelle in sospensione.
D.P.R. 24 Maggio 1988, N.203 "Attuazione delle direttive CEE numeri 80/779, 82/884, 84/360 e 85/230 concernenti norme in materia di qualità dell'aria, relativamente a specifici agenti inquinanti, e di inquinamento prodotto dagli impianti industriali, ai sensi dell'art.15 della legge 16 aprile 1987, numero 183".
D.M. 20 Maggio 1991 "Criteri per la raccolta dei dati inerenti la qualità dell'aria".
D.M. 6 Maggio 1992 "Definizione del sistema internazionale finalizzato al controllo ed assicurazione di qualità dei dati di inquinamento atmosferico ottenuti dalle reti di monitoraggio".
D.M. 15 Aprile 1994 "Norme tecniche in materia di livelli e di stati di attenzione e di allarme per gli inquinanti atmosferici nelle aree urbane".
D.M. 25 Novembre 1994 "Aggiornamento delle norme tecniche in materia di limiti di concentrazione e di livelli di attenzione e di allarme per gli inquinanti atmosferici nelle aree urbane e disposizioni per la misura di alcuni inquinanti di cui decreto ministeriale 15 Aprile 1994".
D.M. 21 Aprile 1999, N. 163 "Regolamento recante norme per l'individuazione dei criteri ambientali e sanitari in base ai quali i sindaci adottano le misure di limitazione della circolazione".
Capitolo 2- Inquadramento normativa
Dir. 96/62/CE del 27 Settembre 1996 "Valutazione e gestione della qualità dell'aria ambiente".
Direttiva 99/30/CE "Valori limite di qualità dell'aria ambiente per il biossido di zolfo, gli ossidi di azoto, le particelle e il piombo".
D.L. 4 Agosto 1999, N. 351 "Attuazione della direttiva 96/62/CE in materia di valutazione e di gestione della qualità dell'aria ambiente".
Dir. 00/69/CE "Valori limite di qualità dell'aria ambiente per benzene ed il monossido di carbonio".
D.M. 2 Aprile 2002, N. 60 "Recepimento della Direttiva 1999/30/CE del Consiglio del 22 Aprile 1999 concernente i valori limite di qualità dell'aria ambiente per il biossido di zolfo, il biossido di azoto, gli ossidi di azoto, le particelle e il piombo e della direttiva 2000/69/CE relativa ai valori limite di qualità dell'aria ambiente per il benzene e il monossido di carbonio".
Decreto 1 Ottobre 2002, N.261 "Regolamento recante le direttive tecniche per la valutazione preliminare della qualità dell'aria ambiente, i criteri per l'elaborazione del piano e dei programmi di cui agli articoli 8 e 9 del decreto legislativo 4 Agosto 1999, n.
351".
Decreto 20 Settembre 2002 "Modalità per la garanzia della qualità del sistema delle misure di inquinamento atmosferico, ai sensi del decreto legislativo n. 351/1999".
Decisione della Commissione del 16 Gennaio 2003 "Riguardo un metodo di riferimento provvisorio per il campionamento e la misura dei PM 2,5".
2. 1 D.P. C.M. 28 Marzo 1983
Limiti di accettabilità delle concentrazioni e di esposizione relativi ad inquinanti dell' aria nell'ambiente esterno.
Il decreto fissa i limiti massimi di accettabilità delle concentrazioni, i limiti massimi di esposizione relativi ad inquinanti dell'aria nell'ambiente esterno ed i relativi metodi di prelievo e di analisi al fine della tutela delle persone e delle comunità esposte. l limiti massimi di accettabilità e i limiti massimi di esposizione sono indicati in tabella 1.
Tipo inquinante Limite massimo di accettabilità Limite massimo di esposizione media aritmetica di tutte le 95° percentile delle concentrazioni Particelle sospese concentrazioni medie di 24 ore rilevate medie di 24 ore rilevate nell'arco di
nell'arco di un anno, pari a 150J.Lg/m3. un anno, pari a 300J.1g/m3.
Monossido di concentrazione media di 8 ore, pari a concentrazione media di 1 ora, pari
carbonio 10mg/m3. a 40mg/m3.
Tab.1 - limiti di accettabilità ed esposizione
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS - pag. 4
Capitolo 2 - Inquadramento normativa
2. 1. 1 Metodi di prelievo e di analisi degli inquinanti dell'aria
l criteri seguiti nell'elaborazione dei metodi di riferimento per la determinazione degli inquinanti dell'aria sono stati i seguenti:
per ogni inquinante viene descritto un solo metodo di riferimento;
tra i diversi metodi disponibili è stato scelto quello più affidabile in base alla riproducibilità ed alla affidabilità;
nel caso non fosse disponibile un metodo sufficientemente affidabile, si è ricorsi ad un metodo strumentale descrivendone il principio di misura e le interferenze.
Per quanto riguarda i sistemi di misura automatizzati, il gruppo di lavoro ha indicato i criteri da seguire nella scelta delle apparecchiature.
2.1.2 Apparecchiature comuni
a
tutti i prelievi di inquinanti per l'applicazione dei metodi analitici manualiLa composizione della linea di prelievo è indicata dettagliatamente per ogni metodo di analisi; la corretta successione dei componenti essenziali di essa è la seguente:
filtro(se richiesto);
assorbitore(se richiesto);
pompa aspirante con annesso regolatore di portata;
contatore volumetrico.
2. 1. 3 Determinazione del materiale particella re in sospensione nell'aria
Principio del metodo
Il materiale particellare in sospensione viene raccolto su filtri a membrana o micropori; la determinazione viene fatta per gravimetria e riferita al volume di aria filtrato, riportato alle condizioni di pressione e di temperatura prescritte.
Apparecchiature
Filtri a membrana micropori del diametro di 50 mm circa, aventi pori di diametro medio 0,4-0,5 J.!m. l filtri non devono subire alterazione alcuna durante le operazioni di taratura e di prelevamento dei campioni. Il filtro deve essere sostenuto, durante tutto il periodo di tempo in cui è attraversato dall'aria aspirata. Il supporto deve essere costruito con materiale metallico resistente alla corrosione e deve avere superfici interne levigate. La pompa deve permettere la portata prevista per il prelevamento del campione di materiale particellare sospeso, nelle condizioni di esercizio. Il misuratore volumetrico deve essere tarato in modo che l' errore di misura non superi il 4%. La bilancia analitica deve avere sensibilità pari a 0,02 mg.
Capitolo 2 -Inquadramento normativa
Determinazione
Per la taratura si contrassegna sul margine di ogni filtro avendo cura di non oltrepassare 5 mm dal bordo esterno. l filtri contrassegnati vanno collocati su vetrini da orologio a bassa curvatura e mantenuti in stufa alla temperatura di 90-100 o
c
per un periodo di due ore. l filtri vengono quindi posti in essiccatore contenente gel di silice per un periodo di almeno 12 ore. l filtri così condizionati vengono pesati con l'apposita bilancia precedentemente descritta e conservati negli appositi contenitori.Si colloca il filtro tarato sull'apposito supporto di filtrazione e si inizia il prelievo utilizzando una portata di 20 l/min. Il supporto di filtrazione deve essere orientato in modo che la superficie di filtrazione del filtro sia rivolta verso il basso.Qualora nel corso del prelevamento la portata dovesse scendere al di sotto di 15 1/min, si deve provvedere a regolare di nuovo la portata al valore iniziale o, qualora ciò non sia possibile, a effettuare il prelievo in due o al massimo tre periodi consecutivi.
Completato il prelievo, il filtro viene collocato nel contenitore e trasportato in laboratorio per il condizionamento e la pesata. Il prelievo deve avere una durata di 24 ore.
La concentrazione del materiale particellare in sospensione, P5 , espresso in J.Lglm3, a 25
oc
e a 1013mbar, viene calcolata tramite la seguente formula:Ps
=
!J.PNDove !J.P è la differenza in J.lg, tra i pesi finale ed iniziale del filtro, e V è il volume di aria aspirato in 24 ore, espresso in m3, dedotto dalla lettura del contatore volumetrico e riportato alle condizioni prescritte di pressione e di temperatura.
2. 1.4 Determinazione del monossido di carbonio
Principio del metodo
Per la misura del monossido di carbonio presente nell'aria ambiente viene impiegato come metodo di riferimento un sistema automatico di misura (spettrofotometro IR non dispersivo) fondato sull'assorbimento da parte del monossido di carbonio di radiazioni IR intorno a 4600nm. La variazione di intensità della radiazione è proporzionale alla concentrazione del monossido di carbonio.
Le principali interferenze sono dovute al biossido di carbonio, all'umidità atmosferica, al particolato sospeso e agli idrocarburi. L'interferenza del biossido di carbonio può essere eliminata facendo passare il campione di aria attraverso calce sodata; l'interferenza dell'umidità si elimina facendo passare il campione di aria attraverso un disidratante (per es.
pentossido di fosforo, perclorato di magnesio, gel di silice, ecc.) o sottoponendolo a refrigerazione. Il materiale particellare sospeso si elimina per filtrazione dell'aria. Gli idrocarburi interferiscono a concentrazioni superiori a 50ppm come carbonio; tali sostanze,
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS - pag. 6
Capitolo 2 - Inquadramento normativa
con l'eccezione del metano, possono essere eliminate per mezzo di una trappola raffreddata con biossido di carbonio solido. Alcuni tipi di spettrofotometri IR non dispersivi per la misura del monossido di carbonio sono dotati di dispositivi atti ad eliminare le interferenze dell'umidità e del biossido di carbonio.
L'analizzatore è uno spettrofotometro IR non dispersivo costituito nelle sue parti essenziali da una sorgente di radiazioni IR, da una cella di misura, da una cella di riferimento, da un rilevatore specifico delle radiazioni assorbite dal monossido di carbonio, da un amplificatore di segnale, da un sistema pneumatico comprendente una pompa, un misuratore e regolatore di portata, i dispositivi per la eliminazione delle interferenze e da un sistema di registrazione. Il rilevatore misura differenze quantitative nella radiazione emergente dalla cella di misura rispetto a quella emergente dalla cella di riferimento contenente un gas che non assorbe radiazioni IR.
Controllo dello zero e delle tarature dell' analizzatore
Per il controllo e la regolazione dello zero inviare nell'analizzatore aria pura e agire sull'apposito regolatore fino ad ottenere il segnale di zero. Per il controllo e la regolazione della taratura si invia nell'analizzatore un'atmosfera campione contenente una concentrazione di monossido di carbonio tale da dare un segnale compreso tra il 50 e il 90%
del fondo scala. Regolare il segnale di risposta in modo che esso sia uguale a quello atteso in base alla concentrazione di monossido di carbonio nell'atmosfera campione. Regolare alternativamente lo zero e la taratura dell'analizzatore finche non si ottengono i segnali voluti.
Il controllo dello zero e della taratura dell'analizzatore deve essere eseguito giornalmente.
2.2
D.M. 15 Aprile 1994Norme tecniche in materia di livelli e di stati di attenzione e di allarme per gli inquinanti atmosferici nelle aree urbane, ai sensi degli articoli 3 e 4 del decreto del Presidente della Repubblica 24 Maggio 1988, n. 203, e dell'art. 9 del decreto ministeriale 20 Maggio 1991.
Il presente definisce i livelli di attenzione e di allarme per gli inquinanti atmosferici nelle aree urbane e nelle zone individuate dalle Regioni ai sensi dell'articolo 9 del decreto ministeriale 20 Maggio 1991 "Criteri per la raccolta dei dati inerenti la qualità dell'aria";
stabilisce i criteri di individuazione degli stati di attenzione e di allarme in base ai quali adottare prowedimenti per prevenire episodi acuti di inquinamento atmosferico e per rientrare nei limiti della norma nel caso in cui i livelli di attenzione o di allarme siano stati superati, anche al fine di prevenire il superamento dei limiti massimi di accettabilità della concentrazione e di esposizione.
Capitolo 2 -Inquadramento normativa
Ai fini del presente decreto si intende per :
"Stato di attenzione" : una situazione di inquinamento atmosferico che, se persistente, determina il rischio che si raggiunga lo stato di allarme.
"Stato di allarme": una situazione di inquinamento atmosferico suscettibile di determinare una condizione di rischio ambientale e sanitario.
"Livelli di attenzione" : le concentrazioni di inquinanti atmosferici che determinano lo stato di attenzione e lo stato di allarme.
"Autorità competente": quella competente alla adozione dei provvedimenti conseguenti alla insorgenza dello stato di attenzione o di allarme.
2.2.1 Livelli e stati di attenzione e di allarme per particelle sospese e monossido di carbonio
Per media oraria si intende la media delle misure effettuate nell'arco di un'ora. La media giornaliera è invece la media delle medie orarie rilevate nell' arco di ventiquattro ore.
Tipo di inquinante Livello di attenzione Livello di allarme Particelle sospese totali
(media giornaliera) [)lg/m3] 150 300
Monossido di carbonio
(media oraria) [mg/m3] 15 30
Tab.2 -livelli di attenzione e di allarme 2.3 D.M. 25 Novembre 1994.
Aggiornamento delle norme tecniche in materia di limiti di concentrazione e di livelli di attenzione e di allarme per gli inquinanti atmosferici nelle aree urbane e disposizioni per la misura di alcuni inquinanti di cui al decreto ministeriale 15 Aprile 1994.
Tale decreto va ad aggiornare i valori di attenzione e di allarme delle particelle sospese totali e inoltre va a considerare la frazione respirabile delle particelle sospese (PM10) per adeguare la normativa nazionale all' orientamento consolidato in ambito comunitario. Inoltre, in tale decreto viene considerata la necessità di acquisire il maggior numero di dati sulle concentrazioni della frazione respirabile delle particelle sospese (PM10) al fine di conoscere le caratteristiche delle distribuzioni spaziali e temporali.
2.3.1 Misura delle concentrazioni di inquinanti di cui al D.M.15 Aprile 1994
Le autorità competenti delle aree urbane a maggior rischio di inquinamento devono predisporre sistemi permanenti di monitoraggio delle concentrazioni entro e non oltre il 30 settembre 1995 .
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS - pag. 8
Capitolo 2 - Inquadramento normativa
2. 3. 2 Misura delle concentrazioni della frazione delle particelle sospese PM 1 O.
Ai fini dell'individuazione delle sorgenti emissive e della valutazione dell'esposizione, la misura della concentrazione delle particelle sospese PM 1 O è data dal valore della massa di particelle sospese in atmosfera con diametro aerodinamico inferiore a 1 0J..tg/m3 di aria, rilevata nell'intervallo di 24 ore.
Ai fini della valutazione del valore medio annuale delle concentrazioni di PM 1 O, le misure devono essere effettuate, in modo discontinuo, per almeno 15 giorni ogni mese.
Il metodo di misura del PM 10 è il metodo gravimetrico.! metodi di campionamento e misura utilizzati nelle reti di monitoraggio, sia automatici che manuali, devono essere dotati di certificazione di equivalenza.
2. 3. 3 Metodo di riferimento per la determinazione del PM 1 O nell' atmosfera
Principio del metodo
Un campionatore d'aria aspira l'aria atmosferica a flusso costante attraverso un sistema di ingresso dell'aria di geometria particolare in cui le polveri vengono separate inerzialmente in una o piu frazioni dimensionali entro l'intervallo dimensionale del PM 1 O.
Ciascuna frazione dimensionale compresa nell'intervallo dimensionale del PM 1 O viene quindi raccolta su filtri separati durante il periodo di campionamento stabilito.
Ciascun filtro viene pesato, prima e dopo il campionamento, così da determinare, per differenza, la massa del PM1 O raccolto. Il volume totale di aria campionata, riportato alle condizioni di riferimento prescritte, viene calcolato in base alla misura della portata e il tempo di campionamento. La concentrazione in massa di PM1 O nell'aria atmosferica si calcola dividendo la massa totale delle particelle raccolte nell'intervallo dimensionale per il volume di aria campionato e si esprime in microgrammi per metro cubo standard.
Intervallo di misura
Per quei campionatori che posseggono un sistema automatico per il campionamento del filtro, può non esserci un limite superiore. Per quei campionatori che non posseggono un sistema automatico di cambiamento del filtro, il limite superiore è dato dalla massa di materiale raccoltosi oltre il quale il campionatore non è più in grado di mantenere la portata operativa per l'eccessiva caduta di pressione dovuta al sovraccarico del filtro. Ciò nonostante tutti i campionatori dovrebbero essere in grado di misurare concentrazioni in massa di PM1 O nelle 24 ore di almeno 300J..tg/std m3 mantenendo i valori della portata operativa entro i limiti specificati dal costruttore.
Capitolo 2 -Inquadramento normativa
Precisione
La precisione dei campionatori di PM10 deve essere+/- 10%.
Potenziali fonti di errore
Le particelle volatili raccolte sui filtri spesso vanno perdute durante il trasporto e/o il magazzinaggio dei filtri prima della pesata.
La ritenzione di specie gassose sui filtri può portare ad errori positivi nella misura della concentrazione di PM1 O .
Gli effetti dell'umidità ambientale sul campione sono inevitabili. La procedura di condizionamento dei filtri si propone di minimizzare gli effetti dell'umidità sul mezzo filtrante.
Variazioni della portata di esercizio del campionatore possono alterare le caratteristiche dimensionali delle particelle selezionate dal sistema di ingresso dell'aria del campionatore. L'uso di un dispositivo per regolare la portata è necessario per minimizzare questo errore.
Strumentazione
Il campionatore deve essere progettato in modo da:
Aspirare il campione d'aria, attraverso il sistema di ingresso del campionatore ed attraverso il filtro di raccolta del materiale, con velocità uniforme.
Mantenere e fissare il filtro in posizione orizzontale . Permettere che il filtro sia inserito e tolto comodamente.
Proteggere il filtro ed il campionamento dalle precipitazioni ed impedire che vengano campionati insetti ed altri detriti.
Minimizzare le perdite d' aria che porterebbero ad una errata misura del volume d' aria che passa attraverso il filtro.
Il campionatore deve avere un sistema di ingresso del campione d'aria tale che, operando entro un determinato intervallo di portate, sia in grado di discriminare le polveri nell' intervallo dimensionale del PM10. Il sistema di ingresso dell'aria nel campionatore non deve mostrarsi sensibile alla direzione del vento.
Il campionatore deve avere un dispositivo di controllo della portata in grado di mantenere la portata di esercizio del campionatore entro i limiti di portata specificati per il sistema di ingresso dell' aria del campionatore durante le normali variazioni di voltaggio della linea elettrica e le cadute di pressione del filtro.
Il campionatore deve essere dotato di uno strumento per la misura della portata totale durante il periodo di campionamento. Il misuratore della portata deve essere accurato entro il +/- 2%. Si deve impiegare un congegno ad orologeria in grado di far partire e di fermare il
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS - pag. 1 O
Capitolo 2 -Inquadramento normativa
campionatore al fine di ottenere un periodo di raccolta del campione di 24 +/- 1 h. La misura del tempo di campionamento deve essere eseguita con un accuratezza di +/-15min.
Filtri
Bianchi di campo ( in +/- 1-1g/mc , assumendo il volume d' aria campionato dal campionatore in 24 ore nominali ). Il valore del bianco di campo viene espresso come concentrazione equivalente di PM1 O corrispondente alla differenza media fra i pesi iniziali e finali di un campione casuale di filtri di prova che siano stati pesati e manipolati nelle condizioni di campionamento effettive o simulate, ma senza aver fatto pesare attraverso questi nessun campione d'aria ( bianco del filtro ). La procedura della prova deve comprendere almeno il condizionamento e la pesata iniziale, l'inserimento di un campionatore fermo, la rimozione da questo e il condizionamento e la pesata finale.
Ambiente di condizionamento dei filtri:
l ntervallo di temperatura: da 15 a 30°C.
Regolazione della temperatura : +/- 3°C.
Intervallo di umidità: dal20% al45% RH.
Regolazione umidità : +/-5
T aratura
La calibratura del misuratore di portata del campionatore è necessaria per poter ricondurre le successive misure di portata ad uno standard primario. Per tarare o verificare l'accuratezza del misuratore di portata del campionatore dovrebbe essere utilizzata una portata standard di trasferimento tarata contro un flusso o un volume standard primario.
La selezione dimensionale mediante separatore inerziale richiede che nel sistema di ingresso dell'aria nel campionatore siano mantenute determinate velocità. Perciò la portata dell'aria attraverso l'ingresso del campionatore deve essere mantenuta durante tutto il periodo del campionamento entro l'intervallo di portate stabilito dal costruttore. Le portate caratteristiche dell'apparecchio sono date come portate volumetriche effettive misurate nelle condizioni di temperatura e pressione al momento del campionamento (Qa). All'opposto, le concentrazioni di massa di PM10 sono calcolate riportandole alle condizioni di riferimento di temperatura e pressione (Qstd).
l campionatori di PM10 impiegano vari tipi di regolatori di portata e vari dispositivi di misura della portata. Le procedure specifiche utilizzate per la taratura o la verifica della portata variano a seconda del tipo di regolatore di portata o dell' indicatore della portata usato. In genere si raccomanda la taratura intermine di portata volumetrica effettiva (Qa). La procedura generale ivi riportata è basata su unità di misura di portata volumetrica effettiva (Qa) e serve ad illustrare le fasi necessarie per la taratura del campione di PM1 O.
Capitolo 2 - Inquadramento normativo
Tarare lo strumento per la portata di riferimento standard contro un flusso o volume primario standard. Stabilire una correlazione di taratura ( p.e. un' equazione o una famiglia di curve ) tale che la corrispondenza con lo standard primario abbia un accuratezza che non vada oltre il 2% entro l' intero intervallo di variazione atteso delle condizioni ambientali alle quali sarà usato lo standard di trasferimento. Ritarare periodicamente lo strumento usato come standard di riferimento. Seguendo le istruzioni del manuale del costruttore del campionatore, togliere la testa di entrata dell' aria del campionatore e connettere al campionatore stesso lo strumento tarato alla portata standard di trasferimento, in modo tale che lo standard di trasferimento misuri accuratamente la portata del campionatore.
Accertarsi che ci sia perfetta tenuta tra lo strumento usato come standard di trasferimento ed il campionatore. Scegliere un minimo di tre valori di portata (m3/min effettivi) che si possono ottenere aggiustando opportunamente la portata del campionatore, distribuiti su tutto l'intervallo accettabile di portate specificate per quella testa di ingresso dell' aria Seguendo il manuale di istruzioni del campionatore ottenere o verificare la correlazione tra la portata (m3/min effettivi), come indicata dallo standard di riferimento, e la risposta dell' indicatore di portata del campione. Registrare la temperatura ambiente e la pressione barometrica. Alcuni strumenti di misura della portata possono richiedere la correzione delle successive letture dell' indicatore di portata per i valori di temperatura e pressione. Quando tali correzioni sono necessarie è preferibile apportarle su base individuale o giornalmente. Tuttavia, per evitare correzioni quotidiane, possono essere introdotte nella taratura del campionatore temperature medie stagionali e medie della pressione barometrica relative al sito di campionamento. Seguendo la calibrazione verificare che il campionatore funzioni alla sua portata caratteristica di costruzione (m3/min effettivi) con filtro pulito inserito. Riposizionare la testa di prelievo.
Procedura operativa
Il campionatore deve operare conformemente alle specifiche fornite dal costruttore del campionatore nel manuale di istruzioni. La procedura generale indicata in questo testo assume che la calibrazione della portata del campionatore sia basata sulla portata a condizioni ambientali (Qa) e serve per illustrare le fasi coinvolte nel funzionamento di un campionatore PM10.
Ispezionare ciascun filtro per verificare che non ci siano forature, particelle estranee ed altre imperfezioni. Preparare un modulo informativo per ciascun filtro e contrassegnarlo con un numero di identificazione.
Equilibrare ciascun filtro nell'ambiente di condizionamento per almeno 24 ore. Dopo la fase di equilibrazione, pesare ciascun filtro e registrare la massa prima del campionamento.
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS- pag. 12
Capitolo 2 - Inquadramento normativa
Inserire il filtro pesato nel campionatore.
Accendere il campionatore e attendere che si raggiungano condizioni di regime.
Registrare la lettura dell'indicatore di portata e, se necessario, la temperatura e la pressione barometrica ambientali. Determinare la portata del campionatore (m3/min effettivi), conformemente alle istruzioni fornite dal costruttore del manuale di istruzioni.
Se la portata risulta non compresa nell'intervallo di accettabilità specificato dal costruttore, controllare eventuali perdite e se necessario, aggiustare la portata.
Impostare il temporizzatore sui tempi di inizio e fine desiderati. Impostare il tempo di attesa rispetto allo zero o registrare il valore iniziale di partenza.
Registrare tutte le informazioni necessarie sul modulo informativo.
Campionatore per 24 +/- 1 ora. Il campionamento deve essere di tipo sistematico, con frequenza costante distribuita nel corso dell'intero anno. Il numero minimo di campioni raccolti nel corso di un anno deve essere pari a circa 120.
Togliere con cautela il filtro dal campionatore, seguendo le istruzioni previste dal costruttore e riporre il filtro in un contenitore chiuso.
Registrare ogni fattore che possa essere pertinente alla misura sul modulo informativo.
Trasportare il filtro di campionamento nell'ambiente destinato al condizionamento dei filtri per l'equilibrazione e la successiva misura gravimetrica.
Lasciare equilibrare il filtro nell'ambiente di condizionamento per almeno 24 ore, nelle stesse condizioni di umidità e temperatura utilizzate per l'equilibrazione del filtro prima del campionamento.
Immediatamente dopo l'equilibrazione, pesare il filtro e registrare la massa dopo il campionamento ed il numero di identificazione del filtro.
Calcoli
Calcolare la portata media sull'intero periodo di campionamento, introducendo le correzioni per le condizioni di riferimento (Qstd), quando l'indicatore di portata del campionatore è calibrato in unità volumetriche effettive (Qa). Qstd viene calcolato come segue:
dove:
Qstd= Qa* = [(Pm/Tm)(Tstd/Pstd)]
Qstd = portata media nelle condizioni di riferimento, std m3/min.
Qa =portata media alle condizioni ambientali del campionamento, m3/min.
Pm = pressione barometrica media durante il periodo di campionamento mmHg.
Tm = temperatura media ambientale durante il periodo di campionamento , oK.
Tstd =temperatura standard definita come 296°K.
Capitolo 2-Inquadramento normativa
Pstd =pressione standard definita come 760mmHg.
Calcolare il volume totale di aria campionata nel modo seguente:
dove:
Vstd = Qstd t
Vstd = volume totale d' aria campionata in unità di volume standard, std m3.
t = tempo di campionamento, min.
Calcolare la concentrazione di PM10 nel modo seguente:
PM1 O= ( Wf- Wi) 106/ Vstd dove:
PM10 =concentrazione in massa di PM10, J..lg/std m3;
Wf, Wi = massa finale ed iniziale del filtro di campionamento, g.
2.4 D.Lgs. 4 agosto 1999, n. 351.
Attuazione della direttiva 96162/CE in materia di valutazione e di gestione della qualità dell' aria ambiente.
Il presente decreto definisce i principi per:
Stabilire gli obbiettivi per la qualità dell'aria ambiente al fine di evitare, prevenire o ridurre gli effetti dannosi per la salute umana e per l'ambiente nel suo complesso;
Valutare la qualità dell'aria ambiente sul territorio nazionale in base a criteri e metodi comuni;
Disporre di informazioni adeguate sulla qualità dell'aria ambiente e far si che siano rese pubbliche, con particolare riferimento al superamento delle soglie d' allarme;
Mantenere la qualità dell'aria ambiente, laddove è buona, e migliorarla negli altri casi.
Ai fini del presente decreto si intende per :
valore limite: livello fissato in base alle conoscenze scientifiche al fine di evitare, prevenire o ridurre gli effetti dannosi sulla salute umana o per l' ambiente nel suo complesso, tale livello deve essere raggiunto entro un dato termine e in seguito non superato;
valore obbiettivo: livello fissato al fine di evitare, a lungo termine, ulteriori effetti dannosi per la salute umana o per l'ambiente nel suo complesso ; tale livello deve essere raggiunto per quanto possibile nel corso di un dato periodo;
soglia di allarme: livello oltre il quale vi è un rischio per la salute umana in caso di esposizione di breve durata e raggiunto il quale si deve immediatamente intervenire a norma del presente decreto;
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS- pag. 14
Capitolo 2 - Inquadramento normativo
soglia di valutazione superiore: un livello al di sotto del quale le misurazioni possono essere combinate con le tecniche di modellizzazione al fine di valutare la qualità dell'aria ambiente;
Soglia di valutazione inferiore: un livello al di sotto del quale è consentito ricorrere soltanto alle tecniche di modellizzazione o di stima oggettiva al fine di valutare la qualità dell'aria ambiente.
Lo Stato, le regioni, le province, comuni e gli altri enti locali, sono responsabili dell'attuazione del presente decreto.
Sono recepiti i valori limite e le soglie di allarme per i seguenti inquinanti: biossido di zolfo, biossido di azoto, materiale particolato fine (incluso il PM 1 0), particelle sospese totali, piombo, ozono.
Con le modalità di cui al comma 1 sono stabiliti per ciascun inquinante per il quale sono previsti un valore limite e una soglia di allarme:
i criteri per la raccolta dei dati inerenti la qualità dell'aria ambiente e i criteri e le tecniche di misurazione, con particolare riferimento all'ubicazione e al numero minimo dei punti di campionamento e alle metodiche di riferimento per la misura, il campionamento e l'analisi;
i criteri riguardanti l'uso di altre tecniche di valutazione della qualità dell'aria ambiente, in particolare la modellizzazione, con riferimento alla risoluzione spaziale per la modelizzazione, ai metodi di valutazione obiettiva ed alle tecniche di riferimento per la modellizzazione;
i criteri riguardanti l'uso di altre tecniche di valutazione della qualità dell'aria ambiente, in particolare la modellizzazione, con riferimento alla risoluzione spaziale per la modellizzazione, ai metodi di valutazione obiettiva ed alle tecniche di riferimento per la modellizzazione;
le modalità per l'informazione da fornire al pubblico, sui livelli registrati di inquinamento atmosferico ed in caso di superamento delle soglie di allarme;
il formato per la comunicazione dei dati;
Le Regioni provvedono , in prima applicazione, e , successivamente, sulla base della valutazione del livello di inquinamento , ad individuare le zone del proprio territorio nelle quali i livelli di uno o piu inquinanti comportano il rischio di superamento dei valori limite e delle soglie di allarme e individuano l' autorità competente alla gestione di tali situazioni di rischio.Vengono definiti dei piani d' azione che, devono a seconda dei casi, prevedere misure di controllo e, se necessario, di sospensione delle attività, ivi compreso il traffico veicolare, che contribuiscono al superamento dei valori limite e delle soglie di allarme.
Capitolo 2 - Inquadramento normativa
Lo stato, le regioni , le province, i comuni e gli altri enti locali garantiscono, ciascuno nell' ambito delle proprie competenze , che informazioni aggiornate sulla qualità dell' aria ambiente siano messe regolarmente a disposizione del pubblico e tali informazioni devono essere accessibili.
Le regioni trasmettono al Ministero dell' ambiente e al Ministero della sanità, per il tramite dell' agenzia nazionale per la protezione dell' ambiente (ANPA)
entro sei mesi dalla fine di ciascun anno , il rilevamento di livelli che superano i valori limite oltre il margine di tolleranza, le date o i periodi in cui il superamento si è verificato, nonché i valori registrati;
entro sei mesi dalla fine di ciascun anno , i motivi di ciascun superamento;
entro diciotto mesi dalla fine dell' anno durante il quale sono stati registrati i livelli, i piani ed i programmi;
ogni tre anni a decorrere dalla prima comunicazione, l' andamento del piano o del programma in corso di attuazione.
L'ANPA trasmette tali informazioni al Ministero dell' ambiente e al Ministero della sanità.
2.5 Dir. 1999130/CE de/22 Aprile 1999.
Direttiva del consiglio concernente i valori limite di qualità dell' aria ambiente per il biossido di zolfo, il biossido di azoto, gli ossidi di azoto, le particelle ed il piombo.
La direttiva ha le seguenti finalità :
stabilire valori limite e,dove opportuno, soglie di allarme per le concentrazioni di biossido di zolfo, biossido di azoto, ossidi di azoto, particelle e piombo nell' aria ambiente al fine di evitare, prevenire o ridurre gli effetti nocivi sulla salute umana e sull'ambiente in generale;
valutare le concentrazioni nell'aria ambiente di biossido di zolfo, biossido di azoto, ossidi di azoto, particelle e piombo in base a metodi e criteri comuni;
ottenere informazioni adeguate sulle concentrazioni di biossido di zolfo, biossido di azoto, ossidi di azoto, particelle e piombo nell' aria ambiente e garantire che siano rese pubbliche;
mantenere la qualità dell'aria dove essa è buona e migliorarla negli altri casi.
2. 5. 1 Particelle
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Capitolo 2 -Inquadramento normativa
Gli stati membri adottano le misure necessarie per garantire che le concentrazioni di particelle PM10 nell'aria ambiente non superino i seguenti valori limite a decorrere dalle date indicate:
FASE 1 Periodo medio Valore limite
Valore limite di 24 ore per la 50)lg/m3 PM1 O da non superare più 24 ore
protezione della salute umana di 35 volte l'anno
Valore limite annuale per la
anno civile 40)lg/m3 PM1 O protezione della salute umana
FASE 2 Periodo medio Valore limite
Valore limite di 24 ore per la
24 ore 50)lg/m3 PM10 da non superare più
protezione della salute umana di 7 volte l'anno
Valore limite annuale per la
anno civile 20)lg/m3 PM10 protezione della salute umana
Tab.3- valori limite nelle fasi 1 e 2
l valori limite della fase 2 sono indicativi e vanno riveduti alla luce delle ulteriori informazioni relative agli effetti sulla salute e sull'ambiente, alla fattibilità tecnica e all'esperienza acquisita nell'applicazione dei valori limite della fase1 negli Stati membri.
Gli Stati membri garantiscono che vengano installate e gestite stazioni di misurazione per fornire dati sulle concentrazioni delle particelle PM2,5. Il numero e l'ubicazione delle stazioni di misurazione delle PM2,5 sono determinati dagli stati membri in modo rappresentativo delle concentrazioni delle PM2,5 sul proprio territorio nazionale. Ove possibile, i punti di campionamento devono avere la stessa ubicazione dei punti di campionamento per le PM1 O. Gli Stati membri comunicano ogni anno alla Commissione, non piu tardi di nove mesi dopo la fine di ciascun anno, la media aritmetica, la mediana, il novantottesimo percentile e la concentrazione massima calcolate in base alle misure delle PM2,5 su 24 ore in tale anno.
Gli Stati membri possono designare zone nelle quali i valori limite di PM1 O sono superati a causa di concentrazioni di PM10 nell'aria ambiente dovute alla risospensione di particelle a seguito dello spargimento invernale di sabbia sulle strade.
Gli Stati membri trasmettono alla Commissione un elenco di tali zone o agglomerati, insieme alle informazioni sulle concentrazioni e sulle fonti di PM10. All'interno di tali zone gli Stati membri sono obbligati ad applicare piani di azione soltanto dove i valori limite sono superati a causa di livelli di PM1 O diversi da quelli derivanti dallo spargimento invernale di sabbia sulle strade.
Capitolo 2 -Inquadramento normativa
2.5.2 Ubicazione dei punti di campionamento per la misurazione delle concentrazioni di biossido di zolfo , biossido di azoto , di ossidi di azoto , particelle e piombo nell' ambiente
Quanto segue si applica alle misurazioni fisse.
Ubicazione su macroscala
l punti di campionamento concernenti la protezione della salute umana dovrebbero essere scelti in modo da :
fornire dati sulle superfici all'interno di zone ed agglomerati dove si verificano le concentrazioni massime cui la popolazione può essere esposta, per un periodo importante in relazione al periodo medio del(i) valore(i) limite;
fornire dati sui livelli nelle altre superfici all'interno delle zone e degli agglomerati che sono rappresentativi dell'esposizione della popolazione in generale. l punti di campionamento dovrebbero in generale in generale essere in modo da evitare misurazioni di microambienti molto ridotti nelle loro immediate vicinanze.
Orientativamente un punto di campionamento dovrebbe trovarsi in un luogo rappresentativo della qualità dell'aria in una zona circostante non inferiore a 200 m2, in siti orientati al traffico, e di vari chilometri quadrati , in siti di background urbano.
Ubicazione su microscala
Per quanto possibile, si dovrebbe rispettare le istruzioni seguenti:
l'orifizio di ingresso della sonda di campionamento dovrebbe essere sgombro e nelle vicinanze del campionatore non vi dovrebbero essere ostacoli al flusso d'aria ;
di regola, il punto d'ingresso dovrebbe situarsi tra 1 ,5m e 4m sopra il livello del suolo.
Possono alle volte essere necessarie posizioni più elevate (fino ad 8 metri);
l'orifizio di ingresso non dovrebbe essere collocato nelle immediate vicinanze di fonti inquinanti;
l'orifizio di scarico del campionatore dovrebbe essere collocato in modo da evitare il ricircolo dell'aria scaricata verso l'ingresso del campionatore;
per tutti gli inquinanti, tali campionatori dovrebbero essere situati ad almeno 25 m di distanza dal bordo dei grandi incroci e ad almeno 4 m di distanza dal centro della corsia di traffico più vicina;
per le particelle, gli orifizi di ingresso dovrebbero essere situati in modo da essere rappresentativi della qualità dell' aria vicino al livello degli edifici.
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS - pag. 18
Capitolo 2 -Inquadramento normativa
2.5.3 Metodo di riferimento per il campionamento e la misurazione delle PM10
Il metodo di riferimento per il campionamento e la misurazione delle PM10 si basa sulla raccolta su un filtro della frazione PM1 O delle particelle ambienti e sulla determinazione della massa gravimetrica. Gli stati membri possono utilizzare qualsiasi altro metodo purchè siano in grado di dimostrare che esso produce risultati equivalenti al metodo menzionato. Gli Stati membri segnalano alla Commissione il metodo seguito per il campionamento e la misurazione delle PM10.
2.6 DIRETTIVA 2000169/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 16 novembre 2000 concernente i valori limite per il benzene ed il monossido di carbonio nell'aria ambiente
La direttiva ha i seguenti obbiettivi :
stabilire valori limite per le concentrazioni di benzene e di monossido di carbonio nell'aria ambiente al fine di ridurre gli effetti nocivi sulla salute umana e sull'ambiente in generale;
valutare le concentrazioni nell'aria ambiente di benzene e di monossido di carbonio in base a metodi e criteri comuni;
ottenere informazioni adeguate sulle concentrazioni di benzene e di monossido di carbonio nell' aria e far si che siano messe a disposizione del pubblico;
mantenere la qualità dell'aria ambiente laddove è buona e migliorarla negli altri casi.
2. 6. 1 Valori limite per il monossido di carbonio
Il valore limite per la protezione della salute umana è di 1 O mg/m3 inteso come media massima giornaliera su 8 ore. Questo limite deve essere rispettato dal 1 o gennaio 2005.
2. 6. 2 Metodo di riferimento per valutare le concentrazioni di monossido di carbonio Il metodo di riferimento per misurare il monossido di carbonio è quello dello spettrometro infrarosso non dispersivo (non-dispersive infrared spectrometer- NDIR) che il CEN sta normalizzando. In assenza di un metodo normalizzato gli Stati membri sono autorizzati ad usare metodi nazionali normalizzati basati sullo stesso metodo di misurazione.
Uno stato membro può anche usare qualsiasi altro metodo, a condizione di dimostrare che esso fornisce risultati equivalenti al metodo di cui sopra.
Capitolo 2- Inquadramento normativa
2. 7 DECRETO 2 aprile 2002, n. 60
Recepimento della direttiva 1999130/CE del Consiglio del 22 aprile 1999 concernente i valori limite di qualità dell' aria ambiente per il biossido di zolfo, il biossido di azoto, gli ossidi di azoto, le particelle e il piombo e della direttiva 2000169/CE relativa ai valori limite di qualità dell' aria ambiente per il benzene ed il monossido di carbonio.
Il presente decreto stabilisce per gli inquinanti biossido di zolfo, biossido di azoto, ossidi di azoto, materiale particolato, piombo benzene e monossido di carbonio:
i valori limite e le soglie di allarme;
il margine di tolleranza e le modalità secondo le quali tali margine deve essere ridotto nel tempo;
il termine entro il quale il valore limite deve essere raggiunto ;
i criteri per la raccolta dei dati inerenti la qualità dell'aria ambiente, i criteri e le tecniche di misurazione, con particolare riferimento all'ubicazione ed al numero minimo dei punti di campionamento, nonché alle metodiche di riferimento per la misura, il campionamento e l'analisi;
la soglia di valutazione superiore, la soglia di valutazione inferiore e i criteri di verifica della classificazione delle zone e degli agglomerati;
le modalità per l'informazione da fornire al pubblico sui livelli registrati di inquinamento atmosferico ed in caso di superamento delle soglie di allarme;
il formato per la comunicazione dei dati.
2. 7. 1 Valori limite per il materiale particolato (PM1 O) Fase 1
Valore limite di 24
ore per la Periodo di
protezione della mediazione Margine di tolleranza salute umana
50% del valore limite, pari a 25f.lg/m3, 50f.lg/m3 PM10 da all'entrata in vigore della direttiva 99/30/CE.
non superare più
24 ore Tale valore è ridotto il 1 o gennaio 2001 e di 35 volte per successivamente ogni 12 mesi, secondo
anno civile una percentuale annua costante, per raggiungere lo O% il 1 o gennaio 2005 Tab.4- valori limite nella fase 1 del PM1 O
Data alla quale il valore deve
essere raggiunto
1 o gennaio 2005
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS - pag. 20
Capitolo 2- Inquadramento normativa
Valore limite Data alla quale
annuale per la Periodo di il valore limite
protezione della mediazione Margine di tolleranza
deve essere
salute umana raggiunto
20% del valore limite, pari a 8)!g/m3,
all'entrata in vigore della direttiva 99/30/CE.
40)!g/m3 PM10 Anno civile Tale valore è ridotto il 1 o gennaio 2001 e
1 o gennaio 2005 successivamente ogni 12 mesi, secondo
una percentuale annua costante, per raggiungere lo 0% il 1 o gennaio 2005 Tab.5- valori limite nella fase 1 del PM1 O Fase 2
Valore limite di per Data alla quale
Periodo di il valore limite
la protezione della
mediazione Margine di tolleranza
deve essere salute umana
raggiunto 50)!g/m3 PM10 da Da stabilire in base ai dati, in modo che sia
non superare più di 24 ore equivalente al valore limite della fase 1 1 o gennaio 201 O 7 volte l'anno
1 01-1g/m3 al1 o gennaio 2005 con riduzione ogni 12 mesi successivi, secondo una
201-1g/m3 PM10 Anno civile percentuale annua costante, per 1 o gennaio 201 O raggiungere lo 0% il1 o gennaio
2010
Tab.6- valori limite nella fase 2 del PM10
2. 7.2 Valore limite per il monossido di carbonio
Valore limite per la Data alla quale
Periodo di il valore limite
protezione della
mediazione Margine di tolleranza
deve essere salute umana
raggiunto 6 mg/m" all'entrata in vigore della direttiva
Media 2000/69. Tale valore è ridotto il 1 o gennaio massima 2003, e successivamente ogni 12 mesi, 10 mg/m3
giornaliera su secondo una percentuale annua costante, 1 o gennaio 2005 8 ore per raggiungere lo 0% al 1 o gennaio 2005
Tab.7 -valori limite per il CO
Capitolo 2 - Inquadramento normativa
La media massima giornaliera su 8 ore viene individuata esaminando le medie mobili su 8 ore, calcolate in base a dati orari e aggiornate ogni ora. Ogni media su 8 ore così calcolata è assegnata al giorno nel quale finisce. In pratica, il primo periodo di 8 ore per ogni singolo giorno sarà quello compreso tra le ore 17.00 del giorno precedente e le ore 01.00 del giorno stesso; l'ultimo periodo di 8 ore per ogni giorno sarà quello compreso tra le ore 16.00 e le ore 24.00 del giorno stesso.
2. 7.3 Determinazione dei requisiti per valutare le concentrazioni di materiale particolato (PM1 O) e monossido di carbonio nell'aria ambiente entro una zona
o
un agglomerato.
Vengono definite delle soglie di valutazione inferiore e superiore. Per le il materiale particellare (PM 1 O) si ha:
Soglia di valutazione superiore (media su 24 ore): 60% del valore limite ( 30!lg/m3 da non superare più di 7 volte per anno civile);
Soglia di valutazione superiore (media annuale): 70% del valore limite (14!lg/m3)
Soglia di valutazione inferiore (media su 24 ore): 40% del valore limite (20!lg/m3 da non superare più di 7 volte per anno civile);
Soglia di valutazione inferiore (media annuale): 50% del valore limite ( 10!-lglm\
Per il monossido di carbonio invece:
Soglia di valutazione superiore (media su 8 ore): 70% del valore limite (7mg/m3);
Soglia di valutazione inferiore (media su 8 ore): 50% del valore limite (5mg/m3)
2. 7.4 Metodi di riferimento per valutare i livelli di PM1 O e PM2, 5 e di monossido di carbonio.
Metodo di riferimento per il campionamento e la misurazione del PM1 O
EN 12341 "Air quality-determination of the PM1 O fraction of suspended particulate matter reference method and field test procedure to demonstrate reference equivalence of measurement methods". Il principio di misurazione si basa sulla raccolta su un filtro del PM10 e sulla determinazione della sua massa per via gravimetrica. Le teste indicate nella norma EN 12341 sono teste di riferimento e quindi non richiedono certificazione da parte dei Laboratori Primari di Riferimento.
Metodi provvisori per il campionamento e la misurazione del PM 2,5
E' consentito l'utilizzo di qualsiasi metodo e sistema dotato di un certificato di equivalenza per il campionamento e la misura del PM1 O e che utilizzi, in luogo delle teste di
Studio metodologico per la valutazione integrata della qualità dell'aria tramite sistemi MMS - pag. 22
Capitolo 2- Inquadramento normativa
prelievo del PM1 O, teste di prelievo per il PM 2,5. La documentazione relativa alle caratteristiche fluidodinamiche e di taglio granulometrico dei dispositivi di frazionamento del PM 2,5 deve essere inviata ai Laboratori Primari di Riferimento.
2. 7.5 Procedure operative ai fini della certificazione di equivalenza dei metodi e dei sistemi per il campionamento e la misura del PM1 O da parte dei Laboratori Primari di Riferimento.
Il valore di concentrazione di massa del materiale particolato è il risultato finale di un processo che include la separazione granulometrica della frazione PM1 O, la sua accumulazione sul mezzo filtrante e la relativa misura di massa con il metodo gravimetrico.
Un sistema di campionamento, operante a portata volumetrica costante in ingresso, preleva aria, attraverso un'appropriata testa di campionamento e un successivo separatore ad impatto inerziale. La frazione PM10 così ottenuta viene trasportata su un mezzo filtrante a temperatura ambiente. La determinazione della quantità di massa PM1 O viene eseguita calcolando la differenza fra il peso del filtro campionato e il peso del filtro bianco.
La testa di prelievo deve essere progettata per permettere il campionamento, con efficienza unitaria, di particelle con diametro aerodinamico superiore a 1 OJ.!m nelle condizioni ambientali più generali e per proteggere il filtro dalla pioggia, da insetti o da altri corpi estranei. Il separatore ad impatto inerziale (con 8 ugelli di accelerazione) ha un'efficienza nominale di penetrazione del 50% per particelle con diametro aerodinamico di 1 OJ.!m, quando è utilizzato ad una portata volumetrica di 2.3m3/h. Di seguito si intenderà per campione di materiale particellare PM10 la frazione di particolato totale campionata con la testa di prelievo e il separatore a impatto inerziale sopra descritti (definizione operativa). La linea di prelievo che porta il campione sul filtro deve essere tale che la temperatura dell'aria in prossimità del filtro non ecceda di oltre 5°C la temperatura dell'aria ambiente e che non ci siano ostruzioni o impedimenti fluidodinamica tali da provocare perdite quantificabili sul campione di particolato PM10.
La scelta del mezzo filtrante rappresenta un compromesso fra le seguenti esigenze:
Efficienza di filtrazione elevata per particelle submicroniche
Perdita di carico ridotta sul mezzo filtrante durante il campionamento
Minimizzazione degli artefatti nella fase di campionamento (cattura di gas da parte del mezzo filtrante, evaporazione di sostanze volatili)
"bianchi" idonei all'analisi chimica dei composti che costituiscono il campione PM1 O
l mezzi filtranti scelti per la metodologia di riferimento sono:
filtro in fibra di quarzo (diametro 47mm) filtro in fibra di vetro (diametro 47mm)
