COSA FAREMO OGGICOSA FAREMO OGGI

1. Introduzione: • Chi siamo e cosa facciamo: la caratterizzazione chimica degli aerosol atmosferici

• Il campionamento dell’aerosol

• Estrazione della componente solubile in acqua

2. Visita ai laboratori/esercitazione (divisione in 2 gruppi):

• Analisi della componente ionica solubile in acqua

• Analisi del carbonio organico solubile in acqua + Determinazione della massa di aerosol campionato

3. Conclusione: passare dalla concentrazione “in provetta” alla concentrazione atmosferica

PERCHE’ STUDIARE LA COMPOSIZIONE PERCHE’ STUDIARE LA COMPOSIZIONE CHIMICA DELL’AEROSOL?CHIMICA DELL’AEROSOL?

La composizione chimica delle particelle determina il loro “comportamento” in atmosfera, influenzandone:

• la capacità di interagire con la radiazione solare/terrestre• la reattività • i processi di rimozione (e quindi la vita media in atmosfera)• l’interazione con il vapore acqueo (importante per le nubi)

La composizione chimica determina gli effetti sulla salute (importanza dei composti organici)

Inoltre, la composizione chimica fornisce indicazioni circa le sorgenti di particolato atmosferico controllo delle emissioni!

0.01 0.1 1.0 10 µm

Carbonio grafitico (soot)

Composti organicisolfato

ammonionitrato

Frazione minerale

Sale marino

Diametro (Dp)

COSA CI ASPETTIAMO DI TROVARECOSA CI ASPETTIAMO DI TROVARE

Componenti diversi presentano distribuzioni dimensionali differenti

Importanza della segregazione dimensionale nel campionamento

AEROSOL ATMOSFERICI: AEROSOL ATMOSFERICI: IL CAMPIONAMENTOIL CAMPIONAMENTO

Il campionamento è un’operazione fondamentale per studiare la Il campionamento è un’operazione fondamentale per studiare la

concentrazione e la composizione chimica dell’aerosolconcentrazione e la composizione chimica dell’aerosol

AEROSOL BULK MEASUREMENT

SIZE-SEGREGATEDMEASUREMENT

SINGLE-PARTICLE ANALYSIS

CAMPIONAMENTO SEGREGATO

DIMENSIONALMENTEANALISI DI SINGOLA

PARTICELLACAMPIONAMENTO “TRADIZIONALE”

ESEMPIO: PM10

10 100 1000 L/minFlusso

“basso volume” “medio volume” “alto volume”

CAMPIONAMENTO SU FILTROCAMPIONAMENTO SU FILTRO

Filtri in fibra o membrane (fibra di vetro, fibra di quarzo, Teflon, policarbonato).

VIRTUAL IMPACTOR

Parziale segregazione dimensionale

FH

FL << FH

APPLICAZIONE: LA DETERMINAZIONE GRAVIMETRICA DEL PM10APPLICAZIONE: LA DETERMINAZIONE GRAVIMETRICA DEL PM10

Decreto Ministeriale n° 60 del 02/04/2002 Direttiva 1999/30/CE del 22/04/1999

EN 12341 "Air quality - Determination of the PM10 fraction of suspended particulate matter - Reference method and field test procedure to demonstrate reference equivalence of measurement methods".

Testa di campionamento con separatore ad impatto inerziale: permette l’ingresso di materiale particolato con diametro aerodinamico < 10 µm

• filtro in fibra di quarzo (diametro 47 mm)• filtro in fibra di vetro (diametro 47 mm)• membrana in Politetrafluoroetilene (d. 47 mm).

Motore con portata tra 0.7 e 2.5 m3/h

Procedura di pesata

Requisiti della bilancia analitica

Riproducibilità ± 1 μg;

Temperatura e umidità relativa controllate.

La bilancia deve essere calibrata immediatamente

prima di ogni sessione di pesata.

Condizionamento dei filtri.

I filtri usati devono essere condizionati immediatamente prima di effettuare le pesate (pre-campionamento e post-campionamento).

• temperatura di condizionamento: 20 ± 1 °C;

• tempo di condizionamento: > 48h

• umidità relativa: 50 ± 5 %;

I filtri devono essere pesati immediatamente dopo il periodo di condizionamento.

Le pesate pre e post-campionamento devono essere eseguite con la stessa bilancia e, possibilmente, dallo stesso operatore, utilizzando una tecnica efficace a neutralizzare le cariche elettrostatiche sul filtro.

APPLICAZIONE: LA DETERMINAZIONE GRAVIMETRICA DEL PM10APPLICAZIONE: LA DETERMINAZIONE GRAVIMETRICA DEL PM10

IMPATTORI A CASCATAIMPATTORI A CASCATA

Segregazione dimensionale delle particelle

in 5-12 stadi dimensionali sfruttando la

mobilita’ aerodinamica delle particelle

N.B. IL DIAMETRO AERODINAMICON.B. IL DIAMETRO AERODINAMICO

Il diametro di una particella sferica con Il diametro di una particella sferica con

densità di 1 g/cmdensità di 1 g/cm33 che sotto l'azione della che sotto l'azione della

forza di gravità e in calma d'aria e nelle forza di gravità e in calma d'aria e nelle

stesse condizioni di temperatura, pressione stesse condizioni di temperatura, pressione

e umidità relativa, raggiunge la stessa e umidità relativa, raggiunge la stessa

velocità finale della particella considerata.velocità finale della particella considerata.

LA RETTA DI CALIBRAZIONELA RETTA DI CALIBRAZIONE

Conc. = 2.40 Segnale - 242.44

R2 = 1.00

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 1000 2000 3000 4000 5000

Segnale strumentale [AU]

Co

nc

en

tra

zio

ne

[p

pb

]

Concentrazione atmosferica[µg m-3]

Catm =Csol

Concentrazione in soluzione, cioè quello che abbiamo

misurato!!![ppb = ng ml-1]

x Volextr

x

Volume di acqua in cui è stato estratto il filtro

[ml]

1000Fcamp

Flusso di campionamento[m3 min-1]

x Tcamp

Durata del campionamento

[min]

1

Necessario per la conversione da ng m-3

a µg m-3

x A

Coefficiente area filtro, nel nostro caso = 2

Concentrazione atmosferica[µg m-3]

Catm =Csol

Concentrazione in soluzione, cioè quello che abbiamo

misurato!!![ppb = ng ml-1]

x 60 mlx

Volume di acqua con cui è stato estratto il filtro

[ml]

10000.3 m3 min-1

Flusso di campionamento[m3 min-1]

x 420 min

Durata del campionamento

[min]

1

Necessario per la conversione da ng m-3

a µg m-3

x 2

Coefficiente area filtro