CAPITOLO 6 Risultati della campagna di monitoraggio

CAPITOLO 6

Risultati della campagna di monitoraggio

6.1 Analisi gravimetrica

I filtri utilizzati durante la campagna di campionamento sono stati riposti in capsule “Petri” e al

termine del campionamento in laboratorio sono stati condizionati nelle stesse modalità iniziali,

ovvero per 48 ore sono stati lasciati in ambiente a temperatura e umidità relativa controllata

(20°±1ºC e 50% ±3%). Successivamente sono stati pesati utilizzando la stessa bilancia analitica

(METTLER H54AR) in grado di misurare il peso di una sostanza da 10 microgrammi a 40 grammi

con riproducibilità di 1µg.

Facendo la differenza tra il peso del filtro contenente il campione di particolato atmosferico e il

peso del filtro bianco, si ottiene il peso in g dei PM10 campionati. Questa è la “determinazione

gravimetrica” prevista dalla legge che, sull’unità di volume normalizzato, misura la concentrazione

delle PM10 nell’aria.

DATA GIORNO T MEDIA (°C) VV MEDIA (m/s) Dir. VENTO Dir. Vento sec. FILTRO Conc PM (µg/m3) Via Costituzione 29/07/09 mercoledì 24.40 1.78 W ENE RS1-1 24.66 30/07/09 giovedì 23.60 1.67 W ENE RS1-2 28.56 31/07/09 venerdì 25.40 1.64 WNW E RS1-3 25.32 01/08/09 sabato 24.00 1.88 W E RS1-4 22.48 02/08/09 domenica 24.30 2.03 SSW E RS1-5 27.44 03/08/09 lunedì 24.60 3.09 W SW RS1-6 32.13 04/08/09 martedì 23.50 2.04 W WNW RS1-7 20.40 Via Veneto 29/07/09 mercoledì 24.40 1.78 W ENE RS2-1 37.49 30/07/09 giovedì 23.60 1.67 W ENE RS2-2 40.57 31/07/09 venerdì 25.40 1.64 WNW E RS2-3 39.36 01/08/09 sabato 24.00 1.88 W E RS2-4 36.79 02/08/09 domenica 24.30 2.03 SSW E RS2-5 25.34 03/08/09 lunedì 24.60 3.09 W SW RS2-6 42.86 04/08/09 martedì 23.50 2.04 W WNW RS2-7 25.27 Via Rossa 29/07/09 mercoledì 24.40 1.78 W ENE RS3-1 47.49 30/07/09 giovedì 23.60 1.67 W ENE RS3-2 45.58 31/07/09 venerdì 25.40 1.64 WNW E RS3-3 41.92 01/08/09 sabato 24.00 1.88 W E RS3-4 73.01 02/08/09 domenica 24.30 2.03 SSW E RS3-5 35.94 03/08/09 lunedì 24.60 3.09 W SW RS3-6 47.28

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 29/07/2009 30/07/2009 31/07/2009 01/08/2009 02/08/2009 03/08/2009 04/08/2009

via costituzione via veneto via rossa

Figura 6.1 – Andamento delle concentrazioni di PM10.

Il grafico precedente indica l’andamento delle concentrazioni giornaliere di PM10 nelle diverse

stazioni.

DATA GIORNO T MEDIA (°C) VV MEDIA (m/s) Dir. VENTO Dir. Vento sec. FILTRO Conc PM (µg/m3) Via Costituzione 29/07/09 mercoledì 24.40 1.78 W ENE RS1D-1 28.62 30/07/09 giovedì 23.60 1.67 W ENE RS1D-2 20.70 31/07/09 venerdì 25.40 1.64 WNW E RS1D-3 9.58 03/08/09 lunedì 24.60 3.09 W SW RS1D-6 54.26 04/08/09 martedì 23.50 2.04 W WNW RS1D-7 34.81 06/08/09 giovedì 24.80 1.66 W WNW RS1D-9 7.75 Via Rossa 29/07/09 mercoledì 24.40 1.78 W ENE RS3D-1 28.53 30/07/09 giovedì 23.60 1.67 W ENE RS3D-2 31.27 31/07/09 venerdì 25.40 1.64 WNW E RS3D-3 20.42 01/08/09 sabato 24.00 1.88 W E RS3D-4 26.99 02/08/09 domenica 24.30 2.03 SSW E RS3D-5 27.85 03/08/09 lunedì 24.60 3.09 W SW RS3D-6 18.59 05/08/09 mercoledì 23.60 1.90 WNW E RS3D-8 15.61 06/08/09 giovedì 24.80 1.66 W WNW RS3D-9 23.42

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 29/07/09 30/07/09 31/07/09 01/08/09 02/08/09 03/08/09 04/08/09 05/08/09 06/08/09

via_costituzione via rossa

Figura 6.2 – Andamento concentrazioni di PM2,5.

Durante il campionamento del PM2,5 sono avvenuti dei problemi di mancata alimentazione

elettrica, quindi non si ha la serie temporale completa di dati.

6.2 Analisi chimiche

Le analisi chimiche inorganiche sono state eseguite utilizzando un quarto di filtro. La porzione è

stata opportunamente pesata insieme ai restanti ¾ così da rapportare la concentrazione rilevata del

quarto di filtro, alla quantità esatta di campione prelevato sull’intero substrato; l’operazione

consente di evitare una eventuale distribuzione non uniforme del particolato sulla superficie del

filtro. Il taglio è stato eseguito utilizzando uno strumento particolare detto tagliafiltri, fornito di una

sede adatta ad ospitare un filtro di 47mm, e di una mascherina con due guide perfettamente

ortogonali; una volta messo il substrato nell’apposita sede, esso è stato tagliato con un bisturi

scorrendo lungo una di queste guide e ottenendo così le porzioni volute.

Ogni quarto di filtro è stato posto in una bottiglia da 250ml in PE contenente 20 ml di acqua

deionizzata. Sono necessarie particolari accortezze nell’introdurre la porzione nel contenitore

affinché non si abbia perdita di materiale, nell’introduzione del volume esatto di acqua in quanto si

utilizzano contenitori con tappo grande che sono stati lavati più volte con acqua deionizzata e poi

posti a sgocciolare per eliminare eventuali gocce residue dalle pareti interne.

L’estrazione è avvenuta a freddo sistemando le bottiglie ben chiuse in un agitatore per 48 ore; al

termine dell’estrazione e prima dell'apertura, sono state lavate le pareti interne delle bottiglie con

l’estratto per raccogliere eventuali goccioline formatesi per condensazione di vapor d’acqua, le

quali potrebbero avere una diversa concentrazione degli elementi da misurare. Infine, la soluzione è

stata travasata in contenitori in plastica opportunamente etichettati e conservati in frigorifero fino al

momento dell’analisi.

6.2.1 Metodologie di analisi

Le analisi per la determinazione delle principali specie inorganiche nell’estratto sono avvenute in

cromatografia ionica sia per i cationi che per gli anioni, mentre per l’ammoniaca è stato utilizzato

un elettrodo specifico.

ANIONI

Il metodo di riferimento per l’analisi degli anioni inorganici (Cl

, NO

e SO

) è il D 4327-97

(ASTM Standard) utilizzando un cromatografo ionico con soppressione chimica e determinazione

della conducibilità elettrica. Lo strumento impiegato è un cromatografo ionico Dionex, modello

“DX-100 Ion chromatographic”.

Le condizioni operative con le quali è stata effettuata l’analisi sono le seguenti:

• Colonna: Dionex AS4A;

• Eluente: 1,8 mM Na

CO

(1,91 g/l) e 1,7 mM NaCO

(1,42 g/l), alcalinità totale 5,3 meq/l;

• Portata eluente: 1.3 ml/minuto

• Fondo scala: 3 µS/cm

Il campione è stato iniettato attraverso la valvola di iniezione in colonna utilizzando una siringa

senza ago, il basso valore del fondo scala permette di rilevare basse concentrazioni, ma allo stesso

tempo espone il campione a possibile contaminazione ambientale, quindi durante le analisi sono

state assunte tutte le precauzioni possibili per evitare ciò, come l’uso costante di guanti e una

accurata pulizia della bocca della valvola di iniezione fra un campione e un altro.

CATIONI

Anche la tecnica analitica utilizzata per la determinazione degli cationi inorganici (Na

, K

, Mg

,

Ca

) è la cromatografia ionica con soppressione chimica e determinazione della conducibilità

elettrica. Lo strumento impiegato è un cromatografo ionico Dionex, modello “DX-500 Ion

chromatographic”.

Le condizioni operative con le quali è stata effettuata l’analisi sono le seguenti:

• Colonna: CS12A 2 ml

• Soppressore: CSRS Ultra 2 da 2 ml

• Eluente: 20 mM di acido metansulfonico

• Portata eluente: 0.25 ml/minuto

• Fondo scala: 5 µS/cm

• Integratore: Shimadzu C-R3A

Per questo tipo di analisi sono state seguite le stesse procedure e condizioni dell’analisi degli anioni,

con le dovute accortezze per evitare ogni possibile contaminazione dei campioni.

IONE AMMONIO

Il metodo di riferimento utilizzato per la determinazione dell’ammoniaca è il 4500-NH

D (standard

methods) che consiste nell’utilizzo di un elettrodo a membrana semipermeabile selettiva per

l’ammoniaca. Per determinare la quantità totale di ione ammonio è necessario che il pH della

soluzione sia maggiore di 11. A questo scopo, si aggiunge una piccola quantità nota di NaOH 4N ai

5 ml di campione necessari per l’analisi.

Questo metodo si basa sull’equazione di “Nerst” ed è fortemente influenzato dalle variazioni di

temperatura:

E=E

+ (RT/Z

F) ln [NH

]

dove: R =costante dei gas

T =temperatura

F =costante di Faraday

Z =valenza dello ione

E =potenziale misurato

E

= potenziale di riferimento o standard

quindi le analisi sono state effettuate in un ambiente con la temperatura tra i 24 e i 25°C.

Le condizioni operative con le quali è stata effettuata l’analisi sono le seguenti:

• elettrometro Expadiblr Ion Analyzer EA920

6.2.1 Risultati

La tabella seguente contiene i risultati delle analisi di speciazione chimica del PM10 e PM2,5

campionati.

Cl- NO3- SO42- NH4+ Na+ K+ Mg2+ Ca2+

non det DATA GIORNO FILTRO µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3

Via Costituzione 29/07/09 mercoledì RS1-1 0.26 0.94 5.57 0.93 0.88 0.14 0.20 1.30 14.44 30/07/09 giovedì RS1-2 0.35 0.98 7.58 1.62 0.87 0.21 0.19 1.12 15.63 31/07/09 venerdì RS1-3 0.40 1.77 4.62 0.24 1.61 0.16 0.27 1.13 15.12 01/08/09 sabato RS1-4 0.27 1.56 5.69 0.57 1.52 0.13 0.23 1.07 11.46 02/08/09 domenica RS1-5 0.46 2.06 6.13 0.93 1.43 0.17 0.27 1.24 14.74 03/08/09 lunedì RS1-6 5.31 2.63 2.82 0.08 4.33 0.21 0.63 0.98 15.13 04/08/09 martedì RS1-7 0.32 1.82 2.87 0.08 1.33 0.04 0.24 0.76 12.93 Via Veneto 29/07/09 mercoledì RS2-1 0.89 4.25 11.70 1.07 8.41 0.63 0.77 10.13 18.94 30/07/09 giovedì RS2-2 1.11 8.25 20.95 3.12 3.07 0.45 0.63 8.09 24.67 31/07/09 venerdì RS2-3 1.94 4.81 8.88 0.25 4.42 0.35 0.63 9.19 24.02 01/08/09 sabato RS2-4 1.19 7.47 12.51 0.82 8.10 0.69 1.16 12.24 17.83 02/08/09 domenica RS2-5 0.67 2.95 13.78 2.59 3.16 0.42 0.50 2.03 14.36 03/08/09 lunedì RS2-6 16.84 4.72 6.78 0.15 13.05 0.58 1.77 4.61 20.90 04/08/09 martedì RS2-7 1.35 5.95 6.99 0.46 3.52 0.31 0.49 2.56 16.61 Via Rossa 29/07/09 mercoledì RS3-1 0.22 1.70 6.01 0.69 0.70 0.23 0.25 3.58 34.12 30/07/09 giovedì RS3-2 0.35 1.93 7.63 1.65 1.56 0.61 0.50 5.98 25.37 31/07/09 venerdì RS3-3 0.31 1.99 3.31 0.32 1.10 0.15 0.23 2.96 31.53 01/08/09 sabato RS3-4 0.29 0.14 2.43 0.54 0.10 0.04 0.03 0.39 69.03 02/08/09 domenica RS3-5 0.19 0.58 6.27 0.75 1.13 0.19 0.25 1.94 24.63 03/08/09 lunedì RS3-6 7.17 3.43 3.43 0.09 5.79 0.79 1.05 4.24 21.31

Tabella 6.3 – Risultati analisi chimiche sui filtri di PM10.

PM10_via Costituzione

Cl NO3 SO4 NH4 Na K Mg Ca non_det

PM10_via Veneto 0 10 20 30 40 50 60 70 29/07/2009 30/07/2009 31/07/2009 01/08/2009 02/08/2009 03/08/2009 04/08/2009

Cl NO3 SO4 NH4 Na K Mg Ca non_det

Fig. 6.5 – Risultati analisi chimiche PM10 postazione Via Veneto.

PM10_via Rossa

Cl NO3 SO4 NH4 Na K Mg Ca non_det

Fig. 6.6 – Risultati analisi chimiche PM10 postazione Via Rossa.

La tabella seguente contiene i risultati delle analisi chimiche eseguite cui filtri che hanno

campionato PM2,5.

Cl- NO3- SO42- NH4+ Na+ K+ Mg2+ Ca2+

non det DATA GIORNO FILTRO µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3

Via Costituzione 29/07/2009 mercoledì RS1D-1 0.88 1.41 5.55 1.13 1.12 0.54 0.23 1.12 16.64 30/07/2009 giovedì RS1D-2 0.66 0.65 7.18 1.97 0.44 0.27 0.10 0.80 8.68 03/08/2009 lunedì RS1D-6 1.05 0.11 1.28 0.18 1.14 0.35 0.24 1.18 48.73 04/08/2009 martedì RS1D-7 0.52 1.41 3.21 0.26 0.43 0.17 0.08 0.80 27.93 06/08/2009 giovedì RS1D-9 0.55 1.38 3.81 0.32 0.25 0.13 0.09 1.28 0.02 Via Rossa 29/07/2009 mercoledì RS3D-1 0.26 0.06 6.06 1.47 0.25 0.25 0.10 0.79 19.30 30/07/2009 giovedì RS3D-2 0.44 0.24 8.13 2.62 0.32 0.25 0.13 0.93 18.22 31/07/2009 venerdì RS3D-3 0.50 0.05 2.84 0.72 0.30 0.14 0.08 0.98 14.81 02/08/2009 domenica RS3D-5 0.35 0.83 7.60 2.28 0.31 0.25 0.12 0.83 15.27 03/08/2009 lunedì RS3D-6 2.66 3.02 5.71 0.12 2.61 1.15 0.47 2.78 0.08 05/08/2009 mercoledì RS3D-8 0.48 0.75 3.20 0.94 0.30 0.24 0.10 0.83 8.78 06/08/2009 giovedì RS3D-9 0.31 0.00 2.99 0.87 0.14 0.20 0.04 0.73 18.15

Tabella 6.4 – Risultati analisi chimiche sui filtri di PM2,5.

PM2,5_via Costituzione

Cl NO3 SO4 NH4 Na K Mg Ca non_det

PM2,5_via Rossa

Cl NO3 SO4 NH4 Na K Mg Ca non_det

Fig. 6.8 – Risultati analisi chimiche PM2,5 postazione Via Rossa.

6.3 Analisi dimensionale

L’analisi dimensionale è stata realizzata mediante il GRIMM, uno strumento in grado di intercettare

le particelle con dimensioni comprese tra 0.3 e 20 µm, tutte le particelle vengono raccolte su un

filtro in PTFE, con diametro di 47 mm, posto all’interno dello strumento stesso. Il GRIMM aspira

una quantità d’aria pari a 1.2 l/min, la singola particella presente nel flusso viene colpita dal raggio

laser, che viene deviato secondo la dimensione della particella e viene riflesso su uno specchio, il

raggio riflesso colpisce il detector, che registra la dimensione della particella colpita.

Fig. 6.9 – Schema di funzionamento del GRIMM, in alto, e parte anteriore e posteriore dello strumento, in basso.

Le misure che possono essere ottenute sono:

• conteggio delle particelle su 15 classi dimensionali

• distribuzione di massa in 15 classi

• misure ambientali secondo PM10, PM2,5 e PM1

Classi dimensionali 29-lug 30-lug 31-lug 01-ago 02-ago 03-ago 04-ago Media periodo 0.30-0.40 µm 21901 34260 34592 25128 37600 16868 12394 26106 0.40-0.50 µm 3991 7642 5810 4855 6330 3041 2887 4937 0.50-0.65 µm 1512 3465 1900 1952 1977 1498 1940 2035 0.65-0.80 µm 521 1180 631 738 656 681 924 762 0.80-1.0 µm 407 769 483 591 506 583 764 586 1.0-1.6 µm 184 278 217 258 224 265 316 249 1.6-2.0 µm 142 184 172 204 179 213 238 190 2.0-3.0 µm 104 109 118 117 123 124 111 115 3.0-4.0 µm 22 18 23 17 15 13 11 17 4.0-5.0 µm 8 7 9 6 5 4 3 6 5.0-7.5 µm 3 2 2 2 1 1 1 2 7.5-10.0 µm 0.16 0.08 0.10 0.08 0.05 0.04 0.03 0.08 10.0-15.0 µm 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.01 15.0-20.0 µm 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 >20.0 µm 0.19 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.03 Tabella 6.5 – Concentrazione numerica di particelle medie giornaliere e sul periodo (particelle/l).

Classi dimensionali 29-lug 30-lug 31-lug 01-ago 02-ago 03-ago 04-ago Media periodo PM 0.3-0.5 25892 41903 40402 29984 43930 19909 15280 31043

PM 0.5-1 2441 5413 3015 3281 3139 2762 3628 3383 PM 1-2.5 429 570 507 580 526 603 665 554

PM 2.5-10 33 27 34 25 22 18 15 25

0 10000 20000 30000 40000 50000

29-lug 30-lug 31-lug 1-ago 2-ago 3-ago 4-ago

PM0.3-0.5

Fig. 6.10 – Concentrazione numerica media classe dimensionale 0.3-0.5 micron.

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

29-lug 30-lug 31-lug 1-ago 2-ago 3-ago 4-ago

PM0.5-1

Fig. 6.11 – Concentrazione numerica media classe dimensionale 0.5-1 micron.

0 100 200 300 400 500 600 700

29-lug 30-lug 31-lug 1-ago 2-ago 3-ago 4-ago PM1-2.5

0 10 20 30 40 50 60

29-lug 30-lug 31-lug 1-ago 2-ago 3-ago 4-ago

PM2.5-10

Fig. 6.13 – Concentrazione numerica media classe dimensionale 2.5-10 micron.

VIA ROSSA

Classi dimensionali 05-ago 06-ago 07-ago Media periodo 0.30-0.40 µm 17563 26231 21170 21897 0.40-0.50 µm 3071 5307 4422 4189 0.50-0.65 µm 1044 1410 1301 1227 0.65-0.80 µm 386 376 349 381 0.80-1.0 µm 330 282 255 306 1.0-1.6 µm 169 139 121 154 1.6-2.0 µm 147 123 105 135 2.0-3.0 µm 133 110 94 122 3.0-4.0 µm 31 28 24 30 4.0-5.0 µm 13 11 10 12 5.0-7.5 µm 4 3 3 4 7.5-10.0 µm 0.15 0.14 0.16 0.14 10.0-15.0 µm 0.02 0.02 0.03 0.02 15.0-20.0 µm 0.01 0.00 0.00 0.01 >20.0 µm 0.03 0.01 0.01 0.02

Tabella 6.7 – Concentrazione numerica di particelle medie giornaliere e sul periodo (particelle/l).

Classi dimensionali 05-ago 06-ago 07-ago Media periodo PM 0.3-0.5 20634 31538 25591 26086

PM 0.5-1 1759 2068 1904 1913

PM 1-2.5 450 372 321 411

PM 2.5-10 48 43 38 45

0 10000 20000 30000 40000 50000

5-ago 6-ago 7-ago

PM0.3-0.5

Fig.6.14 – Concentrazione numerica media classe dimensionale 0.3-0.5.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

5-ago

6-ago

7-ago

PM0.5-1

Fig.6.15 – Concentrazione numerica media classe dimensionale 0.5-1.

0 100 200 300 400 500 600 700

5-ago 6-ago 7-ago

PM1-2.5

0 10 20 30 40 50 60

5-ago 6-ago 7-ago

PM2.5-10