D.P.C.M. 28 marzo 1983 |
Pubblicato nella G.U. del 28 maggio 1983, n. 145, S.O |
Limiti massimi di accettabilità delle concentrazioni e di esposizione relativi ad inquinanti dell'aria nell'ambiente esterno |
Determinazione dell'ozono
1 Principio del metodo
Per la misura dell'ozono
presente nell'aria ambiente viene impiegato come metodo di riferimento un
sistema automatico di misura utilizzante la reazione di chemiluminescenza in
fate gassosa tra ozono ed etilene a pressione atmosferica. L'emissione di luce
che accompagna questa reazione copre la regione spettrale 350-600 nm (max = 435
nm).
L'intensità della radiazione è rilevata da un tubo fotomoltiplicatore ad
alta sensibilità il cui segnale, opportunamente amplificato, risulta
proporzionale alla concentrazione di ozono.
Il metodo è applicabile alla
misura dell'ozono nell'intervallo di concentrazione 0,002-60 mg/ m3, in cui la
risposta del rivelatore è lineare. Il limite di rivelabilità è di 0,002 mg/ m3
di ozono.
2 Interferenze
La reazione di chemiluminescenza
con etilene è specifica per l'ozono. Le altre sostanze ossidanti e quelle
riducenti normalmente presenti nell'atmosfera non interferiscono.
3 Analizzatore
L'analizzatore di ozono a
chemiluminescenza è costituito nelle sue parti essenziali da una cella di
misura, da un tubo fotomoltiplicatore, da un amplificatore di corrente, da un
sistema pneumatico comprendente una pompa per il prelevamento dell'aria,
regolatori e stabilizzatori dei flussi di etilene e di aria, e da un sistema di
registrazione.
La cella di misura deve essere provvista di un iniettore per
l'immissione separata di aria e di etilene, che si mescolano reagendo in
vicinanza di una finestra di quarzo saldata alla cella e affacciata sul catodo
del fotomoltiplicatore.
L'analizzatore di ozono basato sul principio della
chemiluminescenza deve avere le caratteristiche strumentali riportate
nell'appendice 10.
4 Taratura dell'analizzatore
La curva di taratura
dell'analizzatore deve essere costruita come riportato nei punti 2.4. e 2.5.
dell'appendice 10.
Il procedimento per la preparazione delle atmosfere a
concentrazione nota di ozono per la costruzione della curva di taratura è
descritto nel punto 5 dell'appendice 11.
5 Controllo dello zero e della taratura
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 della taratura si invia
nell'analizzatore un'atmosfera campione contenente una concentrazione nota di
ozono 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 ozono nell'atmosfera campione. Regolare
alternativamente lo zero e la taratura dell'analizzatore finché si ottengono i
segnali voluti.
Per il controllo della taratura dell'analizzatore si può
ricorrere anche al sistema di generazione di ozono di solito incorporato
nell'analizzatore stesso, purché esso sia periodicamente verificato per
confronto con una atmosfera campione a concentrazione nota di ozono.
Il
controllo dello zero e della taratura dell'analizzatore deve essere eseguito
giornalmente.
6 Esecuzione delle misure
Le misure devono essere
eseguite secondo le istruzioni del manuale operativo (punto l.2. dell'appendice
10).
Impostare la pressione dell'etilene sul manometro della bombola al
valore prescritto e attendere che l'analizzatore raggiunga le condizioni di
regime. Accertarsi che i flussi misurati dai rotametri dell'etilene e dell'aria
abbiano i valori prescritti. Procedere al controllo dello zero e della taratura
come indicato nel precedente punto 5. Eseguire quindi la misura inviando
nell'analizzatore l'aria da analizzare e registrando il segnale di risposta.
7 Espressione dei risultati
Calcolare la media
oraria del segnale di misura e trasformarla in valore di concentrazione, µg/m3,
mediante la curva di taratura.
Determinazione degli idrocarburi escluso il metano (nota 1)
1 Principio del metodo
Per la misura
degli idrocarburi escluso il metano presenti nell'aria ambiente viene impiegato
un rivelatore a ionizzazione di fiamma, L'intensità ionica, derivante dalla
ionizzazione dei composti organici introdotti in una fiamma di idrogeno, viene
rivelata per mezzo di due elettrodi ai quali viene applicata una tensione di
polarizzazione. La corrente ionica risultante viene misurata da un elettrometro
ad alta sensibilità il cui segnale di uscita è inviato a un sistema di
registrazione.
Il metano, dopo separazione dagli altri componenti per mezzo
di una colonna gascromatografica, viene rivelato in alternanza con gli
idrocarburi totali in successivi cicli di misura (nota 2).
La risposta del
rivelatore è approssimativamente proporzionale al numero di atomi di carbonio
contenuti nel campione di aria; gli atomi di carbonio legati ad ossigeno, azoto
o alogeni determinano una risposta molto inferiore rispetto a quelli legati tra
loro o con l'idrogeno nella serie idrocarburica. Le concentrazioni degli
idrocarburi e degli idrocarburi escluso il metano sono espresse come metano, che
è il gas di taratura generalmente impiegato.
Il metodo è applicabile alla
misura degli idrocarburi, espressi come metano, nell'intervallo 0,005- 100
ppm.
Il limite di rivelabilità del metodo è di 0,005 ppm.
2 Interferenze
L'ossido di carbonio, il biossido
di carbonio, l'ammoniaca e il vapore acqueo non causano interferenze.
3 Analizzatore
L'analizzatore di idrocarburi
escluso il metano è costituito nelle sue parti essenziali da un rivelatore a
ionizzazione di fiamma, da una colonna gascromatografica termostata per la
separazione del metano, da un amplificatore elettrometrico, da un sistema
pneumatico comprendente una pompa per il prelevamento dell'aria, regolatori e
stabilizzatori dei flussi del gas di trasporto e dei gas di alimentazione della
fiamma e da un sistema di registrazione.
Ogni ciclo di misura consta di due
fasi successive: nella prima un volume noto di aria viene inviato attraverso la
pompa direttamente al rivelatore in modo da ottenere il segnale corrispondente
agli idrocarburi totali; nella fase successiva arriva al rivelatore l'effluente
della colonna gascromatografica, nella quale viene iniettato periodicamente un
uguale volume di aria.
L'analizzatore gascromatrografico di idrocarburi
escluso il metano deve avere le caratteristiche strumentali riportate
nell'appendice 10.
4 Taratura dell'analizzatore
Per la taratura
dell'analizzatore è necessario tracciare due curve di taratura, una per il
metano e un'altra per gli idrocarburi totali, con le procedure riportate nei
punti 2.4. e 2.5. dell'appendice 10, esprimendo le concentrazioni in ppm di
metano.
Per tracciare le due curve di taratura si impiegano atmosfere
campione contenenti concentrazioni note di metano e di butano; la curva di
taratura relativa agli idrocarburi totali deve essere tracciata esprimendo le
concentrazioni di idrocarburi nelle atmosfere campione come metano; nelle
atmosfere campione contenenti metano e butano la concentrazione di idrocarburi
totali espressa come metano in ppm è pari alla concentrazione del metano, in
ppm, più 4 volte la concentrazione del butano, in ppm.
Il procedimento per la
preparazione di atmosfere campione a concentrazione nota di idrocarburi è
descritto nel punto dell'appendice 11.
5 Controllo dello zero e della taratura
dell'analizzatore
Per il controllo e la regolazione dello zero si
introduce nell'analizzatore aria pura e si agisce sugli appositi regolatori, uno
per il metano e uno per gli idrocarburi totali, fino ad ottenere i segnali di
zero.
Per il controllo della taratura si invia nell'analizzatore una
atmosfera campione contenente una concentrazione nota di metano e di butano tale
da dare un segnale compreso tra il 60 e il 90% del fondo scala per gli
idrocarburi totali e tra il 30 e il 60% del fondo scala per il metano. Regolare
i segnali di risposta in maniera che essi siano uguali a quelli attesi in base
alle concentrazioni di metano e butano nella atmosfera campione. Regolare
alternativamente lo zero e la taratura dell'analizzatore finché non si ottengono
i segnali voluti.
Il controllo dello zero e della taratura dell'analizzatore
deve essere eseguito giornalmente.
6 Procedimento
Le misure devono essere seguite
secondo le istruzioni del manuale operativo (punto 1.2. dell'appendice
10).
Impostare le pressioni dei gas di trasporto e di alimentazione della
fiamma ai valori prescritti e attendere che l'analizzatore raggiunga le
condizioni di regime. Accertarsi che le portate dei gas misurate dai rotametri
abbiano i valori prescritti.
Procedere al controllo dello zero e della
taratura come indicato nel precedente comma 5.
Eseguire quindi la misura
inviando nell'analizzatore l'aria da analizzare e registrare i segnali di
risposta.
7 Espressione dei risultati
Calcolare le medie di
tre ore dei segnali di misura del metano e degli idrocarburi totali e
trasformarle in valori di concentrazione (ppm di metano) mediante le rispettive
curve di taratura.
Calcolare la differenza tra le due concentrazioni misurate
e trasformarla la ppm in µg/m3 di carbonio moltiplicando per il fattore 490.
NOTA 1
Ai fini di questa appendice per idrocarburi si intendono tutte le
sostanze organiche rivelabili mediante rivelatore a ionizzazione di fiamma
NOTA 2
Alcuni tipi di analizzatore sono provvisti di doppio rivelatore
per la misura contemporanea del metano e degli idrocarburi totali.
Determinazione del fluoro I composti inorganici del fluoro, siano essi presenti nell'aria come materiale particellare sospeso oppure sotto forma gassosa, vengono determinati globalmente, esprimendo i risultati come F- (Nota 1 ).
1 Principio del metodo
Il fluoro presente nell'aria
viene raccolto facendo gorgogliare un volume noto di aria attraverso una
soluzione assorbente.
La determinazione della concentrazione del fluoro nella
soluzione assorbente viene eseguita per via potenziometrica usando un elettrodo
specifico per lo ione F-.
2 Interferenze
L'elettrodo è selettivo per gli
ioni F- se la misura potenziometrica viene effettuata in presenza di una
soluzione tampone che ha lo scopo di:
a) rendere la forza ionica della
soluzione in esame uguale a quella delle soluzioni a titolo noto usate per la
curva di taratura;
b) regolare il pH delle soluzioni a valori compresi tra
5,5 e 5,7 per eliminare l'interferenza degli ioni OH-;
c) complessare alcuni
cationi che interferiscono per formazione di complessi con gli ioni F- (per es.
Fe3+, Al3+).
3 Reattivi
3.1. Soluzione di assorbimento idrossido di sodio 0.125 N
Sciogliere 5 g di NaOH in acqua bidistillata 3.2. portando il volume a un
litro.
3.2. Acqua bidistillata avente una concentrazione di fluoro minore di 0,05 µg/ml.
3.3. Soluzione tampone A circa 500 ml di acqua bidistillata
3.2 contenute in un beaker da 1 litro aggiungere 57 ml di acido acetico glaciale
(concentrazione 99,8%), 58 g di cloruro di sodio e 4 g di acido 1,2
cicloesilendinitrilotetracetico (CDTA).
Raffreddare a temperatura ambiente e
aggiungere una soluzione di idrossido di sodio NaOH 5N fino a portare il pH
della soluzione ad un valore compreso tra 5,5 e 5,7 controllando il pH dopo ogni
aggiunta con un piaccametro.
Trasferire la soluzione in un matraccio tarato
da 1000 ml e portare a volume con acqua bidistillata 3.2.
3.4 Soluzione concentata di NaF
Sciogliere 0,442 g di
fluoruro di sodio NaF puro per analisi in acqua distillata 3.2. portando il
volume a 1 litro; 1 ml di questa soluzione contiene 200 µg di F-. Conservare la
soluzione in bottiglia di polietilene.
3.5 Soluzione diluita di NaF
Prelevare 20 ml della
soluzione concentrata di fluoruro di sodio 3.4 e diluirla a 1 litro con la
soluzione assorbente 3.1.
La soluzione diluita contiene 4 µg di F- per ml e
deve essere preparata al momento dell'uso.
4 Apparecchiature
4.1. Assorbitore a gorgogliamento del tipo illustrato nell'appendice 1, figura 3a.
4.2. Pompa aspirante avente le caratteristiche generali descritte nella appendice 1 punto 5, che permetta la regolazione della portata a 0,.5 1/min. nelle condizioni di impiego.
43. Contatore volumetrico avente le caratteristiche generali di cui alla appendice 1 punto 6.
4.4. Bottiglie di polietilene della capacità di circa 100 ml, per la conservazione del campioni.
4.5. Elettrodo specifico per lo ione F- con elettrodo di riferimento.
4.6. Potenziometro con espansione di scala, con possibilità di lettura di 0,1 mV o inferiore.
4.7. Agitatore magnetico
4.8. Beaker dl polietilene da 50 ml circa.
5 Prelevamento del campione
5.1. La linea di prelievo va montata secondo le prescrizioni generali riportate nella appendice 1 come illustrato nella figura 2 A, senza l'inserimento del filtro.
5.2. Introdurre nell'assorbitore 40 ml della soluzione di assorbimento 3.1 e aspirare l'aria con una portata di 0,5 1/min. per 24 ore. Al termine del prelievo trasferire quantitativamente la soluzione di assorbirnento nella bottiglia di polietilene 4.4, l'assorbitore e il setto poroso con pochi ml dl acqua bidistillata.
6 Curva di taratura
6.1. Preparare una serie di soluzioni a titolo noto di
fluoruro introducendo in matracci tarati da 50 ml rispettivamente 2,5; 5,0;
10,0; 15,0; 25,0; 50,0 ml della soluzione diluita di fluoruro di sodio 3.5 e
portare a volume con la soluzione assorbente 3.1.
Trasferire 10 ml delle
soluzioni nei beaker 4.8 e aggiungere a ciascuno 10 ml della soluzione tampone
3.3.
Per eseguire la misura potenziometrica immergere l'elettrodo specifico
4.5 nella soluzione e agitare con l'agitatore 4.7. Attendere alcuni minuti
finché l'elettrodo non si è stabilizzato; prendere nota della differenza di
potenziale misurata dal potenziometro.
6.2. Tracciare la curva di taratura su diagramma
semilogaritmico riportando in ascisse (scala logaritmica) le concentrazioni dl
fluoruro espresse in µg di F- in 10 ml di soluzione prima dell'aggiunta del
tampone e in ordinate (scala lineare) le corrispondenti letture dei potenziali
in mV.
La curva di taratura tracciata sul diagramma semilogaritmico è lineare
nell'intervallo di concentrazione 0,1-10 µg/10 ml (Nota 2).
7 Procedimento
7.1. La soluzione assorbente contenente il campione viene trasferita quantitativamente in un matraccio tarato da 50 ml portando a volume con acqua distillata 3.2.
7.2. Si introducono 10 ml della soluzione in esame nel
beaker di polietilene 4.8 e si aggiungono 10 ml della soluzione tampone
3.3.
Eseguire la misura potenziometrica come descritto nel punto 6.1. La
temperatura della soluzione in esame deve essere uguale a quella degli standards
utilizzati per costruire la curva di taratura.
Per ogni serie di
determinazioni è necessario controllare la retta di taratura almeno con due
soluzioni a titolo noto di fluoro.
8 Calcolo della concentrazione di fluoro
nell'aria
La concentrazione dei composti di fluoro nel campione di
aria prelevato si calcola con la seguente formula:
CF = L 5/V
dove:
CF | è la concentrazione, di fluoro nel campione di aria prelevato espressa in µg/m3; |
L | è la concentrazione del fluoro in 10 ml di soluzione prima dell'aggiunta del tampone, dedotta dalla curva di taratura, espressa in µg/10 ml; |
V | è il volume del campione di aria, riportato a 25°C e 1013 millibar, espresso in m3. |
NOTA 1
Alcuni composti inorganici del fluoro, come per es. SF6, non
vengono determinati mediante il metodo descritto: altri, come per CS. BF3 e BF4
lo sono solo parzialmente.
NOTA 2
Il limite di rivelabilita dello ione F- con l'elettrodo specifico
è di 0,02 µg/ml; tuttavia, al di sotto di 0, 1 µg di F-/ml la risposta, oltre
che più lenta. non è più lineare, Qualora nella soluzione in esame la
concentrazione del fluoruro risultasse inferiore a 0,1 µg di F- /ml, è
consigliabile ripetere la misura dopo aver aggiunto alla soluzione una quantità
nota di fluoruro per es. 1 ml della soluzione diluita 3.5.
Sistemi di misura automatizzati
Introduzione
Un sistema di misura automatizzato le cui
caratteristiche risultino in accordo con le specifiche tecniche indicate nella
presente appendice e verificabili in base ai criteri in essa contenuti, può
essere impiegato ai fini del controllo dell'inquinamento atmosferico in
alternativa ai metodi di analisi descritti nelle appendici precedenti, che hanno
valore di metodi di riferimento.
Ai fini della presente appendice, per
sistema di misura manuale si intende un sistema di misura delle concentrazioni
di un inquinante atmosferico in cui il prelievo del campione, la misura e la
registrazione dei risultati, o qualsiasi combinazione di questi, viene eseguita
manualmente.
Per sistema di misura automatizzato (nel seguito indicato col
termine analizzatore) si intende un sistema di misura delle concentrazioni di un
inquinante atmosferico in cui la raccolta del campione, la misura e la
registrazione dei risultati sono eseguite automaticamente.
1 Criteri generali
1.1. L'analizzatore deve essere corredato da parte della ditta costruttrice dei risultati delle prove di rispondenza alle specifiche tecniche di cui al punto 5, controllabili secondo quanto indicato nei punti 2, 3 e 4.
1.2. L'analizzatore deve essere corredato da un manuale di istruzioni che riporti:
1.2.1. Il principio di misura dell'analizzatore.
1.2.2. L'indicazione delle sostanze:
per le quali il
costruttore dichiara il principio di misura immune da interferenze;
per le
quali il costruttore abbia verificato sperimentalmente la non
interferenza;
per le quali il costruttore ha adottato gli accorgimenti atti a
eliminare o a rendere minima l'interferenza, indicando il criterio seguito a
questo scopo;
per le quali il costruttore non ha potuto provvedere a
eliminare o a ridurre l'interferenza.
1.2.3. Una descrizione dettagliata dell'analizzatore.
1.2.4. Una descrizione dettagliata del procedimento di misura.
1.2.5. Una descrizione dettagliata del procedimento di taratura e l'indicazione dell'intervallo di linearità della risposta.
1.2.6. L'indicazione delle operazioni e condizioni di installazione e il campo nominale di impiego (massima esecuzione ammissibile nella tensione di alimentazione, campo dl temperatura, di umidità e di vibrazione operazionale).
1.2.7. Le prescrizioni dl manutenzione periodica necessaria per un buon funzionamento.
1.2.8. L'indicazione della durata di funzionamento continuo senza interventi.
2 Prove di rispondenza alle specifiche (Nota 1)
2.1. Prima di iniziare le prove l'analizzatore dovrà essere installato e avviato secondo le istruzioni riportate nel manuale 1.2; inoltre si dovrà far trascorrere un periodo di tempo sufficiente per la sua stabilizzazione, secondo quanto indicato nel manuale.
2.2. Per effettuare le prove di rispondenza alle specifiche,
all'uscita analogica dell'analizzatore deve essere collegato un adatto
registratore a carta, con larghezza della carta di almeno 25 cm, velocità di
scorrimento della carta 10 cm/ora o superiore, tempo di risposta 1 secondo o
meno, banda morta (Nota 2) non superiore a 0,25% del fondo scala e possibilità
di lettura da almeno il 5% al di sotto dello zero o di innalzamento dello zero
di almeno il 5%.
Per le prove del rumore di fondo e della precisione dovrà
essere impiegato un misuratore numerico con risoluzione pari ad almeno 1/1000
del segnale di fondo scala dell'analizzatore.
L'uso del registratore a carta
è inteso a facilitare la valutazione dei risultati delle prove; in sostituzione
del registratore a carta può essere utilizzato qualsiasi altro sistema di
registrazione idoneo.
2.3. Prima di iniziare le prove di rispondenza alle specifiche l'analizzatore deve essere tarato (regolazione dello zero e curva di taratura) nel modo indicato nei successivi punti 2.4. e 2.5.
2.4. Se il registratore non ha la possibilità di registrare segnali al di sotto dello zero, il registratore deve essere regolato in modo da ottenere uno spostamento della lettura dello zero pari a + 5% del fondo scala, per permettere la lettura di risposte negative; si procede quindi alla regolazione dello zero e del fondo scala dell'analizzatore secondo le Istruzioni riportate nel manuale.
2.5. Deve essere costruita una curva di taratura che riporti
in ascisse le concentrazioni dell'inquinante e in ordinate i corrispondenti
valori dei segnali di risposta registrati dal registratore. Ogni curva deve
essere costruita con almeno sette punti; approssimativamente equidistanti tra
loro e distribuiti in modo tale da ricoprire un campo pari a 90 ± 5% del campo
nominale di misura.
Per costruire la curva di taratura devono essere
impiegate atmosfere campione a concentrazione nota di inquinante preparate
secondo le modalità riportate nell'appendice 11. 2.6. Quando l'analizzatore in
prova è stato installato e tarato e le prove dì rispondenza alle specifiche sono
state iniziate, non sono consentite regolazioni manuali o operazioni di
manutenzione. Correzioni automatiche effettuate direttamente dall'analizzatore
sono consentite in qualsiasi. momento.
2.7. Qualora l'analizzatore dovesse presentare difetti casuali di funzionamento durante una prova di rispondenza alle specifiche la prova per quel parametro dovrà essere ripetuta. Se si verificasse più di una disfunzione, tutte le prove per tutti i parametri devono essere ripetute.
2.8. Tutte le prove di rispondenza alle specifiche devono essere condotte sullo stesso analizzatore.
3 Definizioni e metodi di prova delle specifiche tecniche
3.1. Campo di misura
3.1.1. Definizione: intervallo tra le concentrazioni nominali minima e massima che un analizzatore in grado di misurare senza soluzione di continuità.
3.1.2. Metodo di prova: deve essere costruita una curva di taratura come indicato nel punto 2.5. Qualora l'analizzatore prevede diversi campi di misura, si dovrà costruire una curva di taratura per ogni campo di misura.
3.2. Rumore di fondo
3.2.1. Definizione: deviazione spontanea e di breve durata
attorno al valore medio del segnale di uscita dell'analizzatore, che non è
causata da variazioni della concentrazione dell'inquinante.
Il rumore di
fondo è determinato come deviazione standard della media ed è espresso in unità
di concentrazione.
3.2.2. Metodo di prova: la determinazione del rumore di fondo viene effettuata a due diverse concentrazioni; con atmosfera campionata a concentrazione zero di inquinante A0 e con atmosfera campione a concentrazione di inquinante pari a circa 80% del limite superiore del campo di misura, A80.
3.2.2.1. Collegare il misuratore numerico di cui al punto 2.2. con l'uscita analogica dell'analizzatore.
3.2.2.2. Effettuare una misura con l'atmosfera campione A0 annotando 25 letture ad intervalli di due minuti.
3.2.2.3. Ogni lettura effettuata sul misuratore numerico deve essere, convertita in unità di concentrazione mediante la curva di taratura dell'analizzatore.
3.2.2.4. Calcolare il rumore di fondo a concentrazione zero di inquinante, R0, come segue:
in cui
r1, r2,... r25 | sono le letture di misuratore numerico convertite in unità di concentrazione e |
rm | è il loro valore medio. |
3.2.3. Ripetere le operazioni di cui ai punti 3.2.2.3., e 3.2.2.4. usando l'atmosfera campione A80; si ottiene in tal modo il rumore di fondo all'80% del campo di misura, R80 3.2.4. Entrambi i valori del rumore dì fondo, R0 e R80, devono risultare inferiori o uguali al corrispondenti valori indicati nelle specifiche.
3.3. Limite di rivelabilità
3.3.1. Definizione: concentrazione di inquinante che produce un segnale pari al doppio del rumore di fondo riscontrato alla concentrazione zero di inquinante.
3.3.2. Metodo di prova
3.3.2.1. Effettuare una misura con l'atmosfera campione A0
annotando quindici letture del misuratore numerico ad intervalli di un minuto.
Convertire ogni lettura in unità di concentrazione mediante la curva di
taratura dell'analizzatore.
Calcolare la media M0 di quindici valori
ottenuti:
M0= | V1 + V2+ ...+V15 |
| |
15 |
3.3.2.2 Effettuare una misura con una atmosfera campione contenente una concentrazione di inquinante prossima per quanto possibile al valore indicato nelle specifiche tecniche per il limite di rivelabilità, annotando quindici letture del misuratore numerico a intervalli di un minuto. Convertire ogni lettura in unità di concentrazione mediante la curva di taratura dell'analizzatore. Calcolare la media ML dei quindici valori ottenuti:
ML= | V1 + V2+ ...+V15 |
| |
15 |
Calcolare il rapporto:
ML - M0 |
|
q |
dove
q | è il quoziente tra la concentrazione dell'inquinante nella atmosfera campione utilizzata nella prova e la concentrazione pari al limite di rivelabilità indicato nelle specifiche. |
Il valore del rapporto sopra indicato, per essere significativo, deve risultare uguale o superiore al doppio del rumore di fondo R0 riscontrato alla concentrazione A0. Tale rapporto costituisce il limite di rivelabilità riscontrato per l'analizzatore da confrontare con quello riportato nelle specifiche; esso deve risultare uguale o inferiore al limite di rivelabilità indicato nelle specifiche.
3.4. Equivalente dl interferenza (Nota 3)
3.4.1. Definizione: risposta positiva o negativa causata da una sostanza diversa da quella che si intende misurare con l'analizzatore.
3.4.2. Metodo di prova: l'analizzatore deve essere provato,
in successione, con ognuno degli agenti interferenti prevedibili in base al
principio di misura. Gli equivalenti di interferenza dovranno essere determinati
miscelando, uno alla volta, ciascun interferente con l'inquinante alle
concentrazioni indicate nelle specifiche, confrontando la risposta
dell'analizzatore per la miscela con la risposta data per il solo
inquinante.
Qualora sussista la possibilità che un interferente reagisca con
l'inquinante, l'equivalente di interferenza deve essere determinato in assenza
dell'inquinante.
3.4.2.1. Far trascorrere un tempo sufficiente per la stabilizzazione dell'analizzatore e inserire gli eventuali sistemi necessari alla misura o a renderla specifica.
3.4.2.2. Per ogni prova di interferenza è necessario
disporre delle seguenti atmosfere campione, preparate come indicato nella
appendice 11:
atmosfera campione AP a concentrazione nota di
inquinante;
atmosfera campione Ai a concentrazione nota di
interferente;
atmosfera campione A0 a concentrazione zero di inquinante e di
interferente.
3.4.2.3. Regolare i flussi delle tre atmosfere come
segue:
i flussi delle atmosfere campione Ai A0 devono essere, per quanto
possibile, uguali tra loro;
la concentrazione di inquinante nell'atmosfera Ap
deve essere tale che, quando l'atmosfera Ap viene mescolata con l'atmosfera Ai
oppure A0, la concentrazione risultante dell'inquinante sia quella richiesta per
la prova di interferenza, la concentrazione dell'interferente nell'atmosfera Ai
viene miscelata con l'atmosfera Ap, la concentrazione dell'interferente sia
quella richiesta per la prova di interferenza;
per rendere minimi gli errori
di concentrazione nelle atmosfere ottenute mescolando Ap con Ai o con A0 dovuti
a differenze tra flussi di Ai e di A0, si raccomanda che il flusso
dell'atmosfera campione Ap sia da 10 a 20 volte maggiore dei flussi di Ai e di
A0.
3.4.2.4. Mescolare Ap e A0 facendo passare l'insieme dei due flussi in una camera atta ad assicurare una miscelazione efficace e inviare la miscela nell'analizzatore. Quando il segnale sì è stabilizzato annotarne il valore e trasformarlo, in unità di concentrazione, R, mediante la curva di taratura.
3.4.2.5. Mescolare le atmosfere Ap e Ai,. facendo passare l'insieme dei due flussi in una camera atta ad assicurare una miscelazione efficace e inviare la miscela nell'analizzatore. Quando il segnale è stabilizzato annotarne il valore e trasformarlo in unità di concentrazione, Ri, mediante la curva dì taratura
3.4.2.6. Calcolare l'equivalente di interferenza come segue:
Ei = Ri - R
3.4.2.7. Ripetere le procedure da 3.4.2.2. a 3.4.2.6. per ciascuno degli interferenti previsti in base al principio di misura dell'analizzatore.
3.4.2.8. Per gli interferenti che non possono essere miscelati con l'inquinante a causa della reciproca reattività, le prove devono essere condotte con una atmosfera contenente il solo interferente, alla concentrazione indicata nelle specifiche, come indicato nei seguenti punti 3.4.2.9., 3.4.2.10. e 3.4.2.11.
3.4.2.9. Regolare l'analizzatore alzando lo zero strumentale in modo da poter mettere in evidenza eventuali interferenze negative. Misurare l'atmosfera A0 e annotare il valore della risposta R, in unità di concentrazione mediante la curva, di taratura, quando il segnale sì è stabilizzato.
3.4.2.10. Misurare l'atmosfera A1 e, quando il segnale si è stabilizzato, annotare il valore Ri estrapolando, se necessario, la curva di taratura per valori di concentrazione negativi.
3.4.2.11. Calcolare l'equivalente di interferenza:
Ei = Ri - R
Il valore di Ei deve essere uguale o inferiore al valore indicato nelle specifiche.
3.4.2.12. Sommare i valori assoluti di tutti i singoli equivalenti di interferenza. La somma deve risultare uguale o inferiore al valore indicato nelle specifiche per l'interferenza totale.
3.5. Deviazione del segnale di zero
3.5.1. Definizione: variazione della risposta dell'analizzatore nelle condizioni nominali di impiego per un funzionamento continuo di 12 ore o di 24 ore senza interventi di regolazione, quando misura una atmosfera campione A0 a concentrazione zero di inquinante.
3.5.2. Metodo di prova: per eseguire questa prova è necessario collegare l'uscita analogica dell'analizzatore con il registratore descritto nel punto 2.2.
3.5.2.1. Fare trascorrere un tempo sufficiente per la stabilizzazione dell'analizzatore e regolare lo zero e la taratura secondo quanto riportato nel manuale di istruzione. Se il registratore non ha la possibilità di lettura di valori inferiori a zero, regolare lo zero del registratore al l0% del fondo scala.
3.5.2.2. Misurare l'atmosfera campione A0 per 24 ore in modo
continuo. Al termine della prova esaminare la registrazione su carta e rilevare
i valori minimo e massimo nelle prime 12 ore e nell'intero periodo di 24 ore,
esprimendoli in unità di concentrazione, estrapolando la curva di taratura per
concentrazioni negative, se necessario.
La variazione del segnale di zero per
12 ore è data da:
VZ12 = Cmax, 12 - C min, 12
La variazione del segnale di zero per 24 ore è data, da:
VZ24 = Cmax , 24 - Cmin , 24
ambedue i valori devono risultare uguali o inferiori a quelli corrispondenti indicati nelle specifiche.
3.6. Deviazione del segnale di misura
3.6.1. Definizione: variazione della risposta dell'analizzatore nelle condizioni nominali di impiego per un funzionamento continuo di 24 ore senza interventi di regolazione, quando misura un'atmosfera contenente una concentrazione di inquinante diversa da zero.
3.6.2. Metodo di prova: per eseguire questa prova è necessario disporre di atmosfere campione A20 e A80 contenenti rispettivamente una concentrazione di inquinante pari a circa il 20% e 80% del campo di misura dell'analizzatore. Inoltre è necessario collegare l'uscita analogica dell'analizzatore con il registratore descritto al punto 2.2.
3.6.2.1. Fare trascorrere un tempo sufficiente per la stabilizzazione dell'analizzatore ed eseguire le operazioni di regolazione dello zero e della taratura come è descritto nel manuale di istruzione.
3.6.2.2. Misurare l'atmosfera campione A20 per 24 ore in
modo continuo. Al termine della prova esaminare la registrazione su carta e
rilevare i valori minimo e massimo dell'intero periodo di 24 ore, esprimendoli
in unità di concentrazione mediante la curva di taratura.
La variazione del
segnale di misura al 20% del campo di misura per 24 ore è data da:
VM20= Cmax,20 - Cmin,20
3.6.2.3. Ripetere la prova come indicato nel punto precedente con l'atmosfera campione A80 e calcolare la variazione del segnale di misura a 80% del campo di misura VM80.
3.6.2.4. I valori VM20 e VM80 devono risultare inferiori o uguali ai valori corrispondenti riportati nelle specifiche.
3.7. Precisione
3.7.1. Definizione: variazione intorno alla media di più misure ripetute con la stessa concentrazione di inquinante nelle condizioni nominali di impiego dell'analizzatore, espressa come deviazione standard.
3.7.2. Metodo di prova: la precisione dell'analizzatore deve essere determinata per due diverse concentrazioni di inquinante A20 pari a circa il 20% del campo di misura, e A80 pari a circa 80% del campo di misura. Per eseguire queste prove si deve collegare l'uscita analogica dell'analizzatore con il misuratore numerico descritto nel punto 2.2.
3.7.2.1. Fare trascorrere il tempo necessario per la stabilizzazione dell'analizzatore e regolare lo zero e la taratura come indicato nel manuale di istruzione.
3.7.2.2. Misurare la concentrazione dell'atmosfera A20 fino ad ottenere un segnale stabilizzatore e prendere nota di questo segnale in unità di concentrazione mediante la curva di taratura. Misurare quindi per alcuni minuti l'atmosfera A0, oppure l'atmosfera ambiente; non è necessario annotare il segnale stabilizzatore.
3.7.2.3. Ripetere le operazioni del punto precedente in modo da avere almeno 10 misure dell'atmosfera A20. Calcolare la precisione come segue:
dove:
C1, C2,... Ci, | sono i segnali letti sul misuratore numerico convertiti in unità di concentrazione; |
n | è il numero delle misure effettuate; |
Cm | è la media delle concentrazioni misurate |
3.7.2.4. Determinare la precisione P80 alla concentrazione pari a circa 80% del campo di misura ripetendo le operazioni descritte nei punti 3.7.2.2. e 3.7.2.3. con l'atmosfera campione A80.
3.7.2.5. Entrambi i valori P20 e P80 devono risultare uguali o inferiori a quelli riportati nelle specifiche.
3.8. Tempo di ritardo, tempo di salita, tempo di discesa
3.8.1. Definizioni
3.8.1.1. Tempo di ritardo: intervallo di tempo che intercorre tra l'istante in cui avviene una variazione a gradino della concentrazione di inquinante nella atmosfera in ingresso all'analizzatore e l'istante in cui la variazione del segnale di risposta raggiunge il 10% del suo valore finale.
3.8.1.2. Tempo di salita: intervallo di tempo entro il quale la variazione del segnale di risposta passa dal 10% al 90% del suo valore finale, conseguente a un aumento a gradino della concentrazione di inquinamento nell'atmosfera in ingresso all'analizzatore.
3.8.1.3. Tempo di discesa: intervallo di tempo entro il quale la variazione del segnale di risposta passa dal 90% al 10% del suo valore iniziale, conseguente a una diminuzione a gradino della concentrazione di inquinante nell'atmosfera in ingresso all'analizzatore.
3.8.2. Metodo di prova. Le tre prove vengono condotte contemporaneamente. Per eseguire queste prove si deve collegare l'uscita analogica dell'analizzatore con il registratore descritto nel punto 2.2. Durante le prove la velocità della carta del registratore deve essere di 10 cm/ora o superiore. Per l'esecuzione delle prove è necessario disporre di una atmosfera campione A0 con concentrazione di inquinante uguale a zero e di una atmosfera campione A80 con concentrazione di inquinante pari a circa 80% del campo di misura.
3.8.2.1. Dopo aver collegato l'analizzatore al registratore cd aver eseguito le operazioni di regolazione dello zero e della taratura, misurare l'atmosfera A0 fino ad avere sul registratore un segnale stabilizzato. Commutare velocemente l'invio all'analizzatore dell'atmosfera A0, con quella A80, contrassegnando sulla carta il momento in cui tale commutazione è stata effettuata.
3.8.2.2. Dopo che il segnale di misura dell'atmosfera A80 si è stabillzzato, continuare a registrare tale segnale per alcuni minuti. Commutare quindi rapidamente l'invio all'analizzatore dell'atmosfera A80 con quella A0,. Continuare a misurare A0, per alcuni minuti dopo che il segnale registrato sulla carta si è stabilizzato.
3.8.2.3. Calcolo del tempo di ritardo. Determinare sul grafico registrato il tempo in secondi intercorso tra la commutazione di cui al punto 3.8.2.1. e il momento in cui il segnale di risposta ha raggiunto il 10% del suo valore finale. Questo tempo deve essere uguale o inferiore a quello indicato nelle specifiche.
3.8.2.4. Calcolo del tempo di salita. Determinare sul
grafico registrato il tempo in secondi intercorso tra l'istante in cui il
segnale ha raggiunto il 100% del suo valore finale e quello in cui ha raggiunto
il 90% del suo valore finale.
Questo tempo deve risultare uguale o inferiore
a quello indicato nelle specifiche.
3.8.2.5. Calcolo del tempo di discesa. Determinare sul grafico registrato il tempo in secondi intercorso tra l'istante in cui il segnale ha raggiunto il 90% del suo valore iniziale e quello in cui ha raggiunto il 10% del suo valore iniziale.
4 Sostanze interferenti
Le sostanze che possono
causare interferenze devono essere identificate per ogni analizzatore in base al
principio di misura utilizzato e ai sistemi impiegati per rendere la misura
specifica per un determinato inquinante. A scopo indicativo vengono qui di
seguito elencati alcuni possibili interferenti che più comunemente vengono
riscontrati nell'aria delle zone urbane e industriali; si tenga presente che un
inquinante può comportarsi come interferente nella determinazione di un altro
inquinante; a titolo orientativo per ogni interferente viene riportata la
concentrazione alla quale è consigliabile determinare l'interferenza.
Biossido di zolfo SO2 | 1000-2000 | µg/m3 |
Acido cloridrico HCl | 300-600 | » |
Ammoniaca NH3 | 150-300 | » |
Solfuro di idrogeno H2S | 75-150 | » |
Biossido di azoto NO2 | 300-600 | » |
Ossido di azoto NO | 1000-2000 | » |
Biossido di carbonio CO2 | 1000-2000 | mg/m3 |
Etilene C2H4 | 100-200 | µg/m3 |
Ozono O | 200-400 | » |
m-Xilene C8H10 | 500-1000 | » |
Ossido di carbonio CO | 30-60 | |
Acqua H2O | 14 | g/m3 |
5 Specifiche tecniche per gli analizzatori
5.1. Analizzatori per il biossido di zolfo
Campo di misura | 0-1000 | µg/m3 |
Rumore di fondo: | ||
R0 | <=5 | " |
R80 | <=5 | µg/m3 |
Limite di rivelabilità | <=10 | » |
Concentrazione di biossido di zolfo nell'atmosfera campione per le prove di interferenza | 250 | » |
Equivalente di interferenza per ogni singolo interferente | ± 10 | » |
Equivalente di interferenza totale | ± 30 | » |
Variazione del segnale di zero per 12 ore, VZ12 | ± 10 | » |
Variazione del segnale di zero per 24 ore, VZ2 | ± 10 | » |
Variazione del segnale dl misura a 20% del campo di misura, VM2 | ± 20 | » |
Variazione del segnale dl misura a 80% del campo di misura, VM80 | ± 20 | » |
Tempo di ritardo | <=120 | sec. |
Tempo di salita | <=90 | sec. |
Tempo di discesa | <=90 | sec. |
Precisione al 20% del campo di misura, P20 | ± 10 | µg/m3 |
Precisione a 80% del campo di misura, P80 | ± 15 | » |
5.2. Analizzatori per il biossido di azoto [1].
Campo di misura | <= 0-1 | ppm |
Rumore di fondo: | ||
R0 | <= 0,005 | » |
R80 | <= 0,005 | » |
Limite di rivelabilità | <= 0,010 | ppm |
Concentrazione di NO2 nella atmosfera campione per le prove di interferenza | 0,1 | » |
Equivalente di interferenza per ogni singolo interferente | ± 0,010 | » |
Equivalente di interferenza totale | ± 0,020 | » |
Variazione del segnale di zero per 12 ore VZ12 | ± 0,010 | » |
Variazione del segnale di zero per 24 ore, VZ24 | + 0,020 | » |
Variazione del segnale di misura al 20% del campo di misura, VM20 | ± 0,010 | » |
Variazione del segnale di misura a 80% del campo misura, VM80 | ± 0,010 | » |
Durata del ciclo di misura per gli analizzatori differenziali | <= 120 | sec. |
Tempo di risposta per gli analizzatori continui | <= 120 | » |
Tempo di salita per gli analizzatori continui | <= 90 | sec. |
Tempo di discesa per gli analizzatori continui | <= 90 | » |
Precisione al 20% del campo di misura, P20 | + 0,010 | ppm |
Precisione a 80% del campo di misura, P80 | + 0,015 | » |
__________
[1] Gli analizzatori automatici a chemiluminescenza eseguono
la misura di NO e quella di NO2 dopo riduzione catalitica di NO a NO2. La
concentrazione di NO2 viene calcolata per differenza tra le due misure; per tale
motivo nelle specifiche tecniche le concentrazioni sono state espresse in ppm;
per avere la concentrazione di NO2 in µg/m3 a 25 °C e a 1013 millibar occorre
moltiplicare per il fattore 1880.
Nel caso degli analizzatori differenziali,
come per esempio quelli a chemiluminescenza. le specifiche tecniche riportate
sopra devono essere rispettate per ciascuno del due parametri misurati.
La
misura di NO2 per differenza tra quella dl NO2 e quella di NO è influenzata da
una imprecisione tanto maggiore quanto più elevata è la concentrazione di NO
rispetto a quella di NO2.
5.3.Analizzatori per l'ozono
Campo di misura | 0-500 | µg/m3 |
Rumore di fondo: | <= 5 | » |
R80 | <= 5 | » |
Limite di rivelabilità | <= 10 | » |
Concentrazione di ozono nell'atmosfera campione per le prove di interferenza | 200 | » |
Equivalente di interferenza per ogni singolo interferente | ± 5 | » |
Equivalente di interferenza totale | ± 15 | » |
Variazione del segnale di zero per 12 ore VZ12 | ± 5 | » |
Variazione del segnale di zero per 24 ore, VZ24 | ± 5 | » |
Variazione del segnale di misura al 20% del campo di misura, VM20 | ± 10 | » |
Variazione del segnale di misura a 80% del campo di misura, VM80 | ± 10 | » |
Tempo di ritardo | <= 120 | sec. |
Tempo di salita | <= 90 | » |
Tempo di discesa | <= 90 | » |
Precisione al 20% del campo di misura, P20 | ± 10 | µg/m3 |
Precisione a 80% del campo di misura, P80 | ± 15 | » |
5.4. Analizzatori di ossido di carbonio
Campo di misura | 0-100 | mg/m3 |
Rumore di fondo: | ||
R0 | <= 0 5 | » |
R80 | <= 0,5 | » |
Concentrazione di ossido di carbonio nell'atmosfera campione per le prove di interferenza | 40 | » |
Equivalente d'interferenza per ogni singolo interferente | ± 0,5 | » |
Equivalente d'interferenza totale | ± 1,5 | » |
Variazione del segnale di zero per 12 ore, VZ12 | ± 1,0 | » |
Variazione del segnale di zero per 24 ore, VZ24 | ± 1,0 | » |
Variazione del segnale di misura al 20% del campo di misura, VM20 | ± 2,0 | » |
Variazione del segnale di misura al 80% del campo di misura, VM80 | ± 2,0 | » |
Tempo di ritardo | <= 120 | sec. |
Tempo di salita | <= 90 | » |
Tempo di discesa | <= 90 | » |
Precisione al 20% del campo di misura, P20 | ± 2,0 | mg/m3 |
Precisione a 80% del campo di misura, P80 | ± 3,0 | » |
5.5. Analizzatori per gli idrocarburi escluso il metano [2]
Dato che gli idrocarburi escluso il metano vengono determinati per
differenza tra la misura degli idrocarburi totali e quella del metano, le
specifiche tecniche riportate di seguito sono relative a ciascuna delle due
determinazioni. Le concentrazioni di idrocarburi totali e di metano riportate
nelle specifiche sono espresse in ppm di metano; le concentrazioni di
idrocarburi escluso il metano, ricavate per differenza ed espresse in ppm di
metano, vengono trasformate in microgrammi di carbonio per metro cubo di aria a
25°C e a 1013 millibar moltiplicando per il fattore 490.
Campo di misura | 0-10 | ppm |
Rumore di fondo: | ||
R0 | <= 0,01 | » |
R80 | <= 0,01 | » |
Limite di rivelabilità | <= 0,02 | » |
Variazione del segnale di zero per 12 ore, VZ12 | + 0,01 | » |
Variazione del segnale di zero per 24 ore, VZ24 | + 0,02 | » |
Variazione del segnale dì misura al 20% del campo di misura, VM20 | + 0,01 | » |
Variazione del segnale di misura al 20% del campo di misura, VM80 | ± 0,02 | » |
Durata del ciclo di misura | <= 180 | sec. |
Precisione al 20% del campo di misura, P20 | ± 0,02 | ppm |
Precisione a 80% del campo di misura, P80 | ± 0,03 | » |
__________
[2] Per la stessa definizione dell'inquinante idrocarburi
escluso il metano, la misura deve essere ottenuta per differenza. La misura
differenziale è influenzata da una imprecisione tanto maggiore quanto più
elevata è la concentrazione del metano rispetto a quella degli idrocarburi
totali.
Preparazione di atmosfere campione
Per la preparazione di atmosfere campione a concentrazione nota di inquinante o di interferente si ricorre a differenti metodi a seconda della natura dell'inquinante o dell'interferente.
1. Atmosfere campione con concentrazione zero di inquinante e di
interferenti (aria di zero).
Per la preparazione di aria a
concentrazione zero di inquinante o di interferente si ricorre ad aria pura
compressa in bombole, a composizione certificata, disponibile in commercio. Nel
caso che non sia disponibile aria di adeguata purezza, si deve ricorrere a un
idoneo sistema di purificazione dell'aria compressa in bombole, in grado di
eliminare le sostanze indesiderabili.
2. Atmosfere campione contenenti una concentrazione nota dei seguenti
inquinanti o interferenti:
ossido di carbonio, biossido di
carbonio.
Queste atmosfere campione sono costituite da miscele di
gas compresse in bombole, di composizione nota, disponibili in
commercio.
Ogni bombola di gas deve essere fornita di certificato che attesti
la concentrazione dell'inquinante o dell'interferente, la data di preparazione
della miscela e l'assenza di sostanze indesiderabili. Come gas diluente della
miscela deve essere utilizzato l'azoto per le atmosfere campione di ossido di
carbonio, e aria o azoto per quelle di biossido di carbonio.
Nel caso delle
miscele contenenti ossido di carbonio il riduttore della bombola non deve essere
costruito in ottone.
3. Atmosfere campione contenenti una concentrazione nota dei seguenti
inquinanti o interferenti:
ossido di azoto, metano,
butano.
Queste atmosfere campione possono essere preparate a partire
da miscele di gas compresse in bombole, a composizione nota, mediante diluizione
della miscela stessa con aria di zero di cui al punto Ogni bombola deve essere
fornita di certificato che attesti la concentrazione dell'inquinante o
dell'interferente, la data di preparazione della miscela e l'assenza di sostanze
indesiderabili.
Come gas di preparazione della miscela deve essere utilizzato
azoto. Il riduttore di pressione della bombola deve essere costruito in acciaio
e il sistema di diluizione gas per la preparazione delle atmosfere campione deve
essere in vetro o in TPFE.
Per la preparazione di atmosfere campione a
concentrazione nota di inquinante o interferente occorre mescolare in una camera
di miscelazione (o in più camere poste in serie) una portata nota e costante di
gas proveniente dalla bombola, qb , con una portata nota e costante di aria di
zero, q0.
Uno schema di sistema di diluizione è riportato come esempio nella
figura 4.
La concentrazione dell'inquinante o dell'interferente
nell'atmosfera campione si calcola nel modo seguente:
C= | Cb + qb |
| |
qb + qo |
dove:
C | ;è la concentrazione dell'inquinante o interferente nella atmosfera campione, in mg/m3; |
Cb | è la concentrazione dell'inquinante o interferente nella miscela di gas contenuta nella bombola, in mg/m3; |
qb | è la portata del gas proveniente dalla bombola, espressa in ml/min.; |
qo | è la portata dell'aria di zero, espressa in ml/min. |
Le portate dei gas devono essere misurate con rotametri di precisione. Nel
caso di portate molto basse (per esempio inferiori a 50 ml/min.) è preferibile
misurare le portate dei gas in modo discontinuo con un flussimetro a bolla di
sapone.
Variando le portate qb, e q0 è possibile avere atmosfere campione con
differenti concentrazioni di inquinante o interferente.
4. Atmosfere campione contenenti una concentrazione nota dei seguenti
inquinanti o interferenti:
biossido di zolfo, solfuro di idrogeno, ammoniaca,
biossido di azoto.
Queste atmosfere campione possono essere
preparate per mezzo di tubi a permeazione.
I tubi a permeazione sono
costituiti da cilindretti di materiale in tutto o in parte permeabile da parte
dell'inquinante o interferente, riempiti parzialmente con la sostanza pura allo
stato liquido. Il tubo a permeazione viene immerso in una corrente continua di
gas di trascinamento che si arricchisce della sostanza permeata.
La velocità
di permeazione (quantità di sostanza permeata nell'unità di tempo)
dell'inquinante ointerferente attraverso le pareti del tubo dipende dalla natura
dell'inquinante o interferente, dalla natura del materiale costituente il tubo,
dalla superficie della parete permeabile, dalla temperatura e dalla differenza
di pressione parziale della sostanza permeata all'interno e all'esterno del
tubo. Se il tubo viene mantenuto a temperatura costante in una corrente continua
di gas di trascinamento, la velocità di permeazione si mantiene costante.
4.1. Calibrazione del tubo a permeazione
Ogni tubo a
permeazione deve essere accuratamente calibrato mantenendolo a temperatura
costante (± 0,01 °C) in un idoneo termostato attraversato da una corrente
continua di un gas di trascinamento (azoto) per diversi giorni e pesandolo a
intervalli di tempo.
Per la calibrazione introdurre il tubo a permeazione in
un termostato (± 0,01 °C) attraverso il quale passa una corrente di azoto anidro
e puro, per un periodo di tempo sufficiente (da un giorno a una settimana) per
poterne apprezzare la variazione di peso. La temperatura del termostato (25-45
°C) va scelta in funzione della velocità di permeazione desiderata. Prelevare
quindi il tubo e pesano con una precisazione di 0,05 mg o migliore; introdurre
di nuovo il tubo nel termostato per un certo periodo di tempo, da un giorno a
una settimana (la differenza di peso tra due successive pesate deve essere
almeno 1 mg); prelevare il tubo e pesarlo e quindi introdurlo di nuovo nel
termostato.
La velocità di permeazione del tubo è data da:
Vp= | - (M1 - M0) | |
|
·10E3 | |
t |
dove:
Vp | è la velocità di permeazione del tubo in mg/min.; |
M1 | è il peso del tubo alla fine del periodo di calibrazione, in mg; |
M0 | è il peso del tubo all'inizio del periodo di calibrazione, in mg; |
t | è la durata del periodo di calibrazione, in minuti. |
Ripetere le operazioni di calibrazione del tubo finché i valori di Vp, non
differiscono più di 5 per cento.
Il tubo a permeazione calibrato deve essere
impiegato per la preparazione delle atmosfere campione alla stessa temperatura
utilizzata per la calibrazione.
Il tubo a permeazione calibrato deve essere
conservato nel termostato in corrente continua del gas di trascinamento; per
prolungarne la vita la temperatura del termostato può essere abbassata purché
venga riportata al valore di calibrazione almeno 24 ore prima della preparazione
delle atmosfere campione. Se il tubo non deve essere utilizzato per un periodo
di tempo molto lungo, può essere conservato in un recipiente contenente un
disidratante, mantenuto a 5° C; in tal caso è necessario procedere di nuovo alla
sua calibrazione prima che venga utilizzato.
Se il tubo viene conservato in
termostato in corrente continua di azoto secco, mantiene costante la sua
velocità di permeazione finché la pressione parziale del gas all'interno del
tubo si mantiene costante; in pratica finché nel tubo è presente la sostanza
allo stato liquido.
4.2. Preparazione delle atmosfere campione con l'impiego dei tubi a
permeazione
Introdurre il tubo a permeazione in un termostato
mantenuto alla stessa temperatura utilizzata per la calibrazione, attraverso il
quale passa una corrente q1 di azoto puro e secco. Convogliare il gas q1 in una
camera di miscelazione alla quale arriva una corrente di aria pura q2 (aria di
zero di cui al punto 2); la camera di miscelazione deve essere fornita di una
uscita per il prelevamento dell'atmosfera campione; inoltre deve essere previsto
anche uno scarico dell'eccesso di atmosfera campione; durante l'impiego
dell'atmosfera campione occorre controllare che una parte di essa venga sempre
scaricata.
Uno schema di sistema per la preparazione di atmosfere campione
mediante tubi a permeazione riportato nella figura 6.
La concentrazione
dell'inquinante o dell'interferente nell'atmosfera campione si calcola nel modo
seguente:
C= | Vp · 10 | |
| ||
q1 + q2 |
dove:
C | è la concentrazione dell'inquinante o interferente nell'atmosfera campione, in mg/m3; |
Vp | è la velocità di permeazione del tubo, in mg/min.; |
q1 | è la portata del gas di trascinamento del gas permeato, in l/min.; |
q2 | è la portata dell'aria di diluizione, in 1/min.; |
5. Atmosfere campione contenenti una concentrazione nota di
ozono
Le atmosfere campione contenenti una concentrazione nota di
ozono vengono preparate sottoponendo a irraggiamento UV una corrente di aria
pura. La concentrazione dell'ozono dipende dal flusso di aria e dall'intensità
di irraggiamento e deve essere determinata con il metodo dello ioduro di
potassio neutro tamponato.
5.1. Generatore di ozono e sistema di diluizione
La
sorgente di ozono consiste di un tubo di quarzo nel quale viene fatta fluire
aria pura e secca, sottoposta a irradiazione con una lampada a vapori di
mercurio. L'ozono si produce per fotodissociazione dell'ossigeno. La lampada
deve essere in grado di generare concentrazioni di ozono nell'intervallo 0,05-1
ppm in una corrente di aria di 5 l/min.
Il dispositivo di generazione
dell'ozono e della successiva diluizione è schematizzato nella figura 5.
L'intensità della irradiazione è regolata da uno schermo cilindrico a slitta che
consente di variare la superficie utile radiante. Ad ogni posizione della slitta
corrisponde una determinata concentrazione di ozono nella miscela purché la
portata dell'aria sia mantenuta costante.
All'uscita del sistema di
diluizione deve essere prevista una camera di miscelazione fornita di due
uscite, una per il prelevamento dell'atmosfera campione e l'altra per lo scarico
all'esterno dell'eccesso di atmosfera campione.
5.2. Determinazione della concentrazione di ozono nell'atmosfera campione
5.2.1. Apparecchiature
Assorbitori a gorgogliamento del
tipo illustrato nella figura 3c; pompa aspirante avente le caratteristiche
riportate nella appendice 1 punto 5, che permetta una portata di 1,5 1/min.; la
pompa deve essere dotata di un regolatore di portata che permetta di ottenere
portate costanti tra 0,2 e 1,0 l/min. Rotametro (0-1 l/min.) per la misura della
portata del gas attraverso l'assorbitore, con una precisione del
2%.
Spettrofotometro per misure di assorbenza a 352 nm, fornito di celle di
quarzo aventi un cammino ottico di 10 mm.
5.2.2. Reattivi
5.2.2.1. Acqua bidistillata
L'acqua distillata viene
ridistillata in un apparecchio in vetro dopo aggiunta di una piccola quantità di
permanganato di potassio e di idrossido di bario. Essa deve essere impiegata per
preparare tutte le soluzioni.
5.2.2.2. Soluzione di assorbimento
Sciogliere 13,61 g di
fosfato acido di potassio KH2PO4, 14,20 g di fosfato bisodico Na2HPO4 oppure
35,82 g di fosfato bisodico idrato Na2HOP4 · 12H2O e 10 g di ioduro di potassio
KI in acqua bidistillata e portare il volume a 1 litro. La soluzione deve essere
lasciata a temperatura ambiente per almeno un giorno prima dell'uso; essa resta
stabile per parecchie settimane se conservata in frigorifero in bottiglie di
vetro scuro.
5.2.2.3 Soluzione di iodio 0,05 N
Sciogliere 5,0 g di
ioduro di potassio KI e 3,l73 g di iodio I2 bisublimato in circa 10 ml di acqua
bidistillata. Trasferire la soluzione in un matraccio tarato da 500 ml e portare
a volume con acqua bidistillata. Agitare vigorosamente e lasciare a riposo per
almeno un giorno in bottiglia di vetro scuro. Il controllo del titolo della
soluzione può essere eseguito per titolazione con una soluzione di tiosolfato
0,05 N o di anidride arseniosa 0,05 N, usando salda d'amido come indicatore.
5.2.2.4 Soluzione diluita di iodio
Trasferire 1 ml della
soluzione di iodio 0,05 N in un matraccio tarato da 100 ml e portare a volume
con la soluzione assorbente 5.2.2.2.
5.2.3. Curva di taratura
Preparare la curva di taratura
come segue: trasferire 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 ml della soluzione di iodio
5.2.2.4. in matracci tarati da 25 ml e portare a volume con la soluzione
assorbente 5.2.2.2. Agitare e misurare le assorbanze delle soluzioni alla
lunghezza d'onda di 352 nm in celle da 10 mm usando come riferimento la
soluzione assorbente. Riportare in un diagramma in ordinate i valori di
assorbenza misurati e in ascisse i corrispondenti valori di concentrazione
espressi come µg di ozono contenuti in 10 ml di soluzione finale, tenendo conto
che:
Conc. di O3, µg/10 ml = 9,6 103 N Vs
dove:
N | è la normalità della soluzione di iodio diluita (5 · 10-4); |
Vs | sono i volumi della soluzione diluita di iodio portati a 25 ml con la soluzione assorbente. |
5.2.4. Procedimento
Mettere in funzione il sistema di
generazione di ozono misurando la portata dell'aria attraverso il generatore
stesso e accendendo la lampada UV almeno 10 minuti prima di iniziare la misura
della concentrazione di ozono.
Montare la linea di prelievo nell'ordine
seguente:
Rotametro
Assorbitore
Pompa con regolatore di
portata.
Collegare l'ingresso della linea di prelievo con l'uscita della
camera di miscelazione del sistema di generazione di ozono; tutti i tubi di
collegamento devono essere in PTFE. Introdurre nell'assorbitore 10 ml di
soluzione assorbente 5.2.2.2. e regolare la portata del gas attraverso
l'assorbitore a circa 0,5 l/min., assicurandosi che una parte dell'atmosfera
campione venga scaricata attraverso l'apposita uscita. Proseguire il
campionamento per circa 10 minuti prendendo nota della durata del prelievo con
un contaminuti. Al termine del prelievo trasferire la soluzione nella cella
dello spettrofotometro e misurare l'assorbanza usando come riferimento la
soluzione assorbente. Determinare la concentrazione di ozono nella soluzione, in
µg/10 ml, mediante la curva di taratura 5.2.3.
La concentrazione di ozono
nella atmosfera campione è data da:
C03= | C03sol + 10E3 |
| |
q + t |
dove:
C03sol | è la concentrazione di ozono nella soluzione in µg/l0 ml; |
C03 | è la concentrazione di ozono nella atmosfera campione in µg/m3; |
q | è la portata della atmosfera campione attraverso l'assorbitore misurata dal rotametro, espresso in l/min.; |
t | è la durata del campionamento in minuti. |
Ripetere la determinazione dell'ozono nell'atmosfera campione per ogni posizione della slitta che regola l'intensità di irradiazione.
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Figura 4
Figura 5
Figura 6
Determinazione dell'indice di fumo nero (5)
Per convenzione con il termine "fumo nero" si intende il materiale
particellare sospeso nell'aria, caratterizzato dalla capacità di assorbire la
luce, misurato per riflettometria dopo essere stato raccolto su un filtro.
L'indice di fumo nero viene espresso in mg di fumo nero equivalente (f.n.e.) per
metro cubo d'aria.
Questo indice non deve essere considerato corrispondente
alla concentrazione di materiale particellare sospeso nell'aria perché la
corrispondenza tra l'indice di fumo nero e la massa delle particelle per metro
cubo varia da luogo a luogo e nel tempo.
1. Principio del metodo.
Si infiltra un volume noto di
aria attraverso un filtro di carta e si misura la riflettanza della macchia
formatasi.
Dall'indice di annerimento della macchia (100 - R, dove R è la
riflettanza in %) si determina la massa convenzionale di fumo nero per unità di
superficie per mezzo di una curva stabilita nel 1964 da un gruppo di lavoro
dell'OCSE.
2. Apparecchiatura.
I componenti essenziali della linea
di prelievo sono i seguenti: presa d'aria; filtro e portafiltro;
pompa e
regolatore di portata; misuratore di volume. La corretta successione dei
componenti la linea di prelievo è indicata nella fig. 8.
2.1. Presa d'aria.
La presa d'aria è costituita da un
imbuto conico di diametro da 30 a 50 mm realizzato con un adatto materiale, come
il polipropilene, polietilene o il politetrafluoroetilene.
L'imbuto deve
essere orientato verticalmente con l'apertura rivolta verso il basso, ad una
altezza dal suolo compresa tra 2,5 e 5 metri.
2.2. Tubi di collegamento.
Il diametro interno deve
essere di 8 ± 1 mm, la lunghezza deve essere quella minima necessaria e comunque
inferiore a 6 metri; i gomiti devono avere un raggio di curvatura superiore a 50
mm.
I tubi devono essere costituiti dagli stessi materiali indicati al punto
2.1.
2.3. Portafiltro.
Il portafiltro deve essere costruito
con un materiale inerte non soggetto ad accumulo di cariche
elettrostatiche.
La superficie dell'apertura circolare deve essere d 5 cm2 ±
5%.
2.4. Filtro.
Il filtro deve essere di carta Whatman n. 1;
esso deve avere una riflettanza uniforme su tutta la superficie La caduta di
pressione attraverso il filtro, nelle condizioni di campionamento descritte nel
presente metodo non deve superare 500 Pa (50 mm di colonna di acqua).
Il
campione deve essere raccolto sul lato liscio del filtro.
2.5. Pompa.
Pompa avente le caratteristiche descritte
nell'appendice 1, che permetta una portata di 2 m3/giorno nelle condizioni di
esercizio.
Il regolatore di portata deve assicurare una costanza entro ± 10
%.
2.6. Misuratore volumetrico.
Il misuratore volumetrico
deve avere le caratteristiche riportate nel punto 6 dell'appendice 1.
In
alternativa il volume di aria campionato può essere determinato registrando il
tempo trascorso, se si dispone di un adatto regolatore che assicuri una portata
costante entro ± 4%.
Il volume di aria campionato deve essere di 2 m3/giorno
± 10%.
2.7. Riflettometro.
Il riflettometro è costituito da una
fotocella a strato di sbarramento, una sorgente di luce bianca e un galvanometro
con scala lineare da 0 a 100.
Il riflettometro EEL tipo 43 è il più adatto in
quanto è usato lo strumento usato per ricavare la curva della OCSE (vedi punto
1).
Il riflettometro della EEL tipo 43 deve dare la curva riportata nella
fig. 9 quando venga tarato utilizzando i primi punti della scala a 24 punti
Kodak.
Possono essere usati altri riflettometri, purché la loro risposta alla
scala Kodak sia compresa entro 1 unità dell'indice di annerimento misurato.
3. Procedimento.
3.1. Montare la linea di prelevamento come indicato nel punto
1.
Inserire il filtro di carta nel portafiltro e iniziare il
prelievo con una portata di 2 m3/giorno; al termine del campionamento, che deve
avere una durata di 24 ore, prendere nota del volume di aria campionato (nota
1).
3.2. Taratura del riflettometro EEL tipo 43.
Controllare
lo zero meccanico del galvanometro e, se necessario, regolarlo.
Accendere lo
strumento e lasciarlo scaldare per 5 minuti.
Collocare la maschera sulla
sezione bianca della piastra di taratura di corredo dello strumento ed inserire
la testa di misura nella maschera; regolare il galvanometro a 100 ricorrendo al
regolatore di sensibilità.
Far scorrere la maschera e la testa di misura
sulla parte grigia della piastra di taratura. L'ago del galvanometro deve
indicare lo stesso valore riportato sulla piastra ± 1/2 divisione.
La
taratura deve essere effettuata ogni volta che si adopera lo strumento (nota
2).
3.3. Misuratore della riflettanza delle macchie di
fumo.
Tarare il riflettometro come descritto nel punto
3.2.
Collocare un filtro di carta Whatman n. 1 con la parte liscia rivolta
verso l'alto sulla sezione bianca della piastra di taratura.
Porre la
maschera sopra il filtro ed inserire la testa del riflettometro; si osserva che
l'ago del galvanometro indica una riflettanza superiore a 100 (il galvanometro
va fuori scala) rispetto a quella osservata con la sola piastra bianca durante
la taratura.
Regolare di nuovo il galvanometro a 100.
Sostituire il filtro
di carta pulito con uno esposto, collocare la maschera al centro della macchia,
inserire la testa di misura e prendere nota della lettura del galvanometro (che
ovviamente deve essere inferiore a 100).
Il regolatore di sensibilità del
galvanometro non deve essere modificato durante la misura delle
macchie.
Quando si esegue la misura di più macchie, occorre controllare ad
intervalli frequenti, per es. ogni 5-10 letture, la regolazione dello strumento
a 100 utilizzando un filtro di carta pulito.
3.4. Determinazione della massa convenzionale di fumo
nero.
Dalla misura della riflettanza della macchia determinare la
massa convenzionale di fumo nero per unità di superficie del filtro in base alla
curva dell'OCSE (riportata in forma di tabella nella fig. 10).
In alternativa
la massa di fumo nero per unità di superficie può essere calcolata con la
seguente espressione:
S = 6.0240365 (102) - 2.1894125 (101) R + 3.2603453 (10-1) R2 - 2.3219802 (10-3) R3 + 6.4810413 (10-6) R4
dove:
S | è la massa convenzionale di fumo nero per unità di superficie in mg/m3 |
R | è la riflettanza della macchia in %, |
4. Espressione dei risultati.
4.1. Calcolo.
La massa di fumo nero per unità di
superficie S viene convertita in indice di fumo nero C, espresso in mg di
f.n.e./m3, con la seguente espressione:
C= | S · A |
| |
V |
dove:
A | = superficie della macchia del filtro in cm2 (nominalmente 5 cm2); |
V | = volume di aria campionato riportato alle condizioni di riferimento, in m3 (nominalmente 2 m3). |
I risultati devono essere arrotondati al mg di f.n.e./m3.
4.2. Limite di rivelabilità e intervallo di misura.
Sono
da considerare valide soltanto misure di riflettanza comprese fra 35 e 95
%.
Il campo di misura va quindi da 6 a 370 mg di f.n.e./m3.
Nel caso che
le misure di riflettanza non siano comprese nel campo di accettabilità, non è
consentito modificare il volume di aria campionato in modo da far rientrare le
letture in scala.
In tal caso i risultati devono essere espressi nel modo
seguente:
f.n.e. < 6 µg/m3 oppure f.n.e. > 370 µg/m3.
4.3. Riproducibilità.
La riproducibilità del presente
metodo è pari a 5 µg di f.n.e./m3 nell'intervallo di concentrazione tra 6 e 140
g di f.n.e./m3.
NOTA 1
Nel caso che in alternativa all'impiego di un misuratore di
volume venga impiegato un regolatore che assicuri una portata costante entro ±
4, il volume di aria campionato si ottiene moltiplicando la portata di
campionamento in m3/ora per il tempo di campionamento, espresso in ore.
NOTA 2
È importante che il procedimento di taratura venga effettuato nel
modo descritto; l'impiego di procedimenti diversi provocherebbe degli
errori.
***** Manca figura 9
Figura 9
Concentrazione superficiale di fumo nero (appendice 12, punto 3.4.)
(5) Appendice aggiunta dall'allegato III del D.P.R. 24 maggio 1988, n. 203, secondo il dettato dell'art. 22 dello stesso D.P.R.