Introduzione
Il materiale particolato aerodisperso rappresenta una complessa miscela eterogenea di sostanze, sia inorganiche, sia organiche. I dati di concentrazione e composizione in letteratura ed i valori limite imposti dalle normative vengono riportati riferendosi a particelle con un diametro aerodinamico inferiore a 10 µm, l’inquinante denominato PM10. Questa frazione di particolato contiene sia aerosol primario, immesso direttamente in aria ambiente (materiale della crosta terrestre, polveri emesse da industrie, da strade), sia aerosol di formazione secondaria (particelle derivanti da combustione, vapori di metalli e di composti organici condensati). La frazione fine è responsabile della maggior parte dell’acidità e dell’attività mutagena del particolato.
Ai livelli di concentrazione tipici degli ambienti fortemente antropizzati, il particolato desta forte preoccupazione a causa dei suoi evidenti e dimostrati effetti negativi sulla salute dell’uomo; l’Organizzazione Mondiale della Salute sottolinea come il materiale particolato ha influenza sulla popolazione in modo continuativo più di ogni altro inquinante. Molti studi mostrano una significativa connessione diretta fra tassi di mortalità e concentrazione giornaliera di PM10, tanto che la speranza di vita in comunità esposte ad alti livelli di particolato è notevolmente ridotta. Si è inoltre visto che più piccolo è il diametro aereodinamico maggiore è il danno biologico provocato. D’altra parte è indubbio che le conseguenze sulla salute dell’uomo sono aggravate dalla presenza di metalli e sostanze cancerogene.
Attualmente la comunità scientifica svolge un’attività di ricerca che mira da un lato a mettere a punto metodi e procedure per la determinazione delle frazioni di particolato con diametri aereodinamici sempre più piccoli, dall’altro per definire la composizione chimica del particolato medesimo allo scopo di verificarne la provenienza e valutare l’impatto sulla salute.
Gli obiettivi di questo lavoro di tesi sono sostanzialmente due: (a) mettere a punto un metodo per la determinazione della composizione chimica dei PM10, con riferimento alle specie inorganiche Na+, K+, Ca2+, Mg2+, SO42-, NO3-, Cl- e NH4+; (b) riconoscere,
interpretando i dati chimici, fonti e processi che determinano la composizione del PM10 . Come caso di studio è stata selezionata l’area di Piombino.
SO42-, NO3-, Cl- sono stati analizzati utilizzando le tecniche della cromatografia ionica, dector di conducibilità con soppressione chimica del segnale, NH4+. è stato determinato utilizzando un elettrodo specifico, mentre Na+, K+, Ca2+, Mg2+ sono stati analizzati con l’ICP ottico.
Il primo problema affrontato è stato quello dei metodi di estrazione. Al momento non esiste un protocollo universalmente accettato e quindi è stata necessaria una consultazione della letteratura scientifica esistente su tali problematiche. Sulla base di questa attività preliminare, è stato scelto un metodo di estrazione a freddo in cui una porzione pesata di un filtro di fibre di quarzo è immerso in 50 ml di acqua deionizzata ed agitato per 24 ore.
Per sperimentare in qualche modo il metodo scelto sono state effettuate tre prove di estrazione su filtri in fibra di quarzo su cui era stata fatta passare una soluzione di solfato di sodio. I filtri, precedentemente condizionati in stufa a 105 °C, sono stati di nuovo condizionati e pesati. I recuperi di ione solfato sono stati maggiori del 99%.
Inoltre, ma solo per gli anioni, sono stati effettuati confronti tra il metodo di estrazione a freddo e un metodo a caldo che fa uso del forno a micro-onde (Metodo EPA 51 per l’estrazione di anioni da ceneri). I risultati sono stati del tutto confrontabili.
Questi test hanno permesso anche di mettere a punto le varie metodiche analitiche.
E’ stata quindi progettata una campagna di campionamento a Piombino: sono stati scelti due siti di campionamento, uno situato al Cotone, nel borgo adiacente alla zona industriale, l’altro a Salivoli, sul molo del porto turistico. I due punti sono stati selezionati per determinare l’impatto delle attività industriali (Cotone) e i valori di fondo in un’area che maggiormente risente dell’effetto del mare (Salivoli).
Le campagne di monitoraggio sono state effettuate dal 29 aprile al 3 maggio al Cotone e dal 7 maggio all’11 maggio, del 2005, a Salivoli. Nello stesso periodo sono stati raccolti i dati meteorologici registrati dalla stazione di Tolla Alta, località Semaforo, la più vicina ai punti di misura.
Sono stati così raccolti 10 filtri, 5 al Cotone e 5 a Salivoli, sui quali sono state effettuate le determinazioni analitiche.
I dati così prodotti sono stati elaborati per evidenziare le correlazioni tra composizione chimica, quantità totale di PM10 e anche tra le diverse sostanze analizzate.
