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Prof. Marco Ragazzi

Materiali prodotti e sistemi per costruire la qualità degli ambienti interni in LEED

INDOOR QUALITY - Qualità degli ambienti interni nella certificazione LEED

Trento, 6 novembre 2009

Indice Fonti inquinanti indoor Inquinanti Riferimenti normativi Esempi di strategie per la caratterizzazione di inquinanti

in aria indoor Concentrazioni misurate Esposizione giornaliera

3

Ambienti domesticiFonti ambientali Arredamento Pareti, pavimenti e soffitti Tappezzeria Vernici e materiali di rifinitura Stufe e camini Sistema di riscaldamento Piano di cottura

5

Ambienti domesticiFonti legate alle abitudini e alle attività

6

Fumo di tabacco ambientale

Condizionatori e deumidificatori

Umidità Abiti Candele, incensi e

deodoranti

Animali domestici Prodotti per la pulizia Prodotti per la cura

personale Insetticidi Automobile Ambiente esterno

Ambienti di studio e lavoroFonti ambientali Stampante laser Fotocopiatrice Pennarelli, evidenziatori e correttori liquidi

Fonti legate alle abitudini e alle attività Potenziali fonti di rischio in ambienti scolastici e d’ufficio

7

CO – monossido di carbonio È un gas inodore, incolore, insapore e altamente tossico. Effetti sulla salute: a basse concentrazioni senso di affaticamento e

dolori al torace per i cardiopatici; a concentrazioni moderate problemi di coordinamento, mal di testa, nausea, vertigini; a concentrazioni molto elevate è letale.

Fonti: combustione incompleta dei materiali contenenti carbonio (combustibili per cucine e riscaldamento, sigarette, …), legata a malfunzionamenti degli impianti di riscaldamento a gas, di fornelli, stufe e camini, inadeguata ventilazione, ETS. La vicinanza a strade ad elevato traffico veicolare, a garage e parcheggi, può provocare un impatto significativo sulle concentrazioni del gas negli ambienti confinati.

9

NO2 – biossido di azoto È un gas tossico di colore giallo-rosso, dall’odore forte e pungente; è

un ossidante altamente reattivo e corrosivo, con grande potere irritante.

Effetti sulla salute: disturbi alle vie respiratorie profonde e predisposizione alle infezioni soprattutto nei soggetti affetti da patologie polmonari.

Fonti: processi di combustione ad alta temperatura (fornelli da cucina, dalle stufe, impianti di riscaldamento con caldaie interne, ETS). La vicinanza a strade ad elevato traffico veicolare, a garage e parcheggi, può provocare un impatto significativo sulle concentrazioni del gas negli ambienti confinati, in quanto l’NO2 è contenuto nei gas di scarico degli autoveicoli.

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SO2 – biossido di zolfo È un gas incolore, irritante, non infiammabile, molto

solubile in acqua e dall’odore pungente. Effetti sulla salute: irritazione della pelle, occhi e

mucose. Bronchite, asma e tracheite. Fonti: è prodotto dai processi di combustione.

11

COV – Composti Organici Volatili I Composti Organici Volatili rappresentano un insieme di sostanze in

forma liquida o di vapore. Tra i composti più comuni ci sono alcuni idrocarburi e le aldeidi (tra cui la formaldeide).

Effetti sulla salute: irritazione agli occhi, al naso e alla gola, mal di testa, nausea, stanchezza. Gli effetti cronici comprendono danni ai reni, al fegato e al sistema nervoso centrale e, nel caso estremo, tumore.

Fonti: pitture, lacche, pesticidi, prodotti per la pulizia, materiali di costruzione, materiale per ufficio come adesivi, marcatori, stampanti, fotocopiatrici, …

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Formaldeide È un gas incolore con caratteristico odore pungente e con un

forte potere irritante. Effetti sulla salute: irritazione alle mucose, agli occhi e alle

vie respiratorie; congiuntivite, asma, dermatite da contatto; stanchezza, angoscia, emicranie, nausea, sonnolenza e vertigini. Possiede potere mutageno e cancerogeno.

Fonti: è presente nella mobilia, nei tessuti, nei materiali per l’edilizia, nel fumo di tabacco e in molti prodotti di uso corrente, come detersivi, coloranti, disinfettanti, materie plastiche, colle e vernici.

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Benzene È un idrocarburo aromatico con un odore pungente e dolciastro che

evapora all’aria molto velocemente, come tutti i COV. È una sostanza altamente infiammabile .

Effetti sulla salute: livelli di concentrazione bassi possono causare vertigini, sonnolenza, aumento del battito cardiaco, tremori, confusione e perdita di coscienza. Concentrazioni prolungate nel tempo possono alterare la memoria e alcune capacità psichiche oltre a causare disturbi ed effetti irritanti sulla pelle e sulle mucose. È cancerogeno per l’uomo.

Fonti: fumo di sigaretta, combustioni domestiche incomplete del carbone e del petrolio e vapori liberati da prodotti che lo contengono, come colle, vernici, cere per mobili, detergenti.

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IPA – Idrocarburi Policiclici Aromatici Gli IPA rappresentano un insieme di composti organici

con due o più anelli benzenici condensati. Effetti sulla salute: provocano irritazioni all’apparato

respiratorio e molti di essi sono cancerogeni Fonti: forni a legna, caminetti, fumi dei cibi cucinati sulle

fiamme o affumicati e fumo di tabacco ambientale. Si depositano su scarpe e indumenti provenienti dall’ambiente esterno.

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O3 – ozono È un gas velenoso dall’odore penetrante, di colore azzurro

pallido. Quello presente nella troposfera contribuisce all’ inquinamento dell’aria, è nocivo per l’uomo e per l’ambiente.

Effetti sulla salute: in quanto potente ossidante attacca i tessuti delle vie aeree, provoca disturbi alla respirazione, aggrava gli episodi di asma.

Fonti: fotocopiatrici, stampanti laser, lampade ultraviolette e alcuni tipi di depuratori d’aria.

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Particolato È costituito da tutte quelle particelle solide, liquide e aerosol di

diametro e di peso tali da rimanere sospese nell’aria. Effetti sulla salute: può provocare un effetto irritante e nocivo

per le vie respiratorie, ostruzione degli alveoli polmonari, disturbi cardiaci e la possibilità di indurre alterazioni nel sistema immunitario.

Fonti: fumo di sigaretta, combustione, ambiente esterno, spray, cottura degli alimenti, batteri, spore e pollini e attività degli occupanti.

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ETS – Environmental Tobacco Smoke Il fumo di tabacco ambientale consiste nell’esposizione ad agenti

tossici generati dalla combustione del tabacco. È una combinazione di oltre 4.000 sostanze, di cui molte sono tossiche, irritanti o cancerogene.

Effetti sulla salute: irritazione agli occhi e al naso, mal di testa, secchezza della gola, vertigini, nausea, tosse e altri problemi respiratori. Provoca un aumento del rischio di malattie ischemiche, malattie cardiovascolari e tumore polmonare. È responsabile di patologie respiratorie dell’ infanzia (otite, asma, broncopolmonite). Ha gravi conseguenze per lo sviluppo della funzione respiratoria dei bambini.

Fonti: fumo da sigaretta, pipa e sigari.

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EuropaIn Europa, sono ancora poche le linee guida pubblicate con specifici valori limite

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Italia Per la salubrità dell’aria negli ambienti di lavoro indoor si

applicano le norme relative all’ igiene del lavoro Linee guida nazionali del 27/09/2001

Accordo tra il Ministro della salute, le regioni e le province autonome sul documento concernente: “Linee-guida per la tutela e la promozione della salute negli ambienti confinati” .

21

Valori di riferimento Standard ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)

PM10 24 ore: 150 µg m-³

Media annuale (anno civile): 50 µg m-³ PM2.5 24 ore: 65 µg m-³

Media annuale (anno civile): 15 µg m-³ LINEE GUIDA OMS

PM10 24 ore: 50 µg/m-³

Media annuale (anno civile): 20 µg m-³ D. M. 60/2002

PM10 24 ore: 50 µg m-³ Media annuale (anno civile): 20 µg m-³ (Obiettivo 2010)

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Norme UNI EN ISO Aria in ambienti confinati UNI EN ISO 16000-1:2006 UNI EN ISO 16000-2:2006 UNI EN ISO 16000-3:2001 UNI EN ISO 16000-4:2004 UNI EN ISO 16000-5:2007 UNI EN ISO 16000-6:2004 UNI EN ISO 16000-7:2008 UNI EN ISO 16000-8:2008 UNI EN ISO 16000-9:2007 UNI EN ISO 16000-10:2006 UNI EN ISO 16000-11:2006

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UNI EN ISO 16000-12:2008 UNI EN ISO 16000-13 UNI EN ISO 16000-14 UNI EN ISO 16000-15:2008 UNI EN ISO 16000-16 UNI EN ISO 16000-17 UNI EN ISO 16000-18 UNI EN ISO 16017-1:2002 UNI EN ISO 16017-2:2004 UNI EN 13528-3:2004

Aspetti generali della strategia di campionamento ISO 16000-1 1/5 Il Volume d’aria campionato in un’ora deve essere inferiore al

10% del tasso di ventilazione Se non è possibile misurarlo, Il volume d’aria campionato in

un’ora deve essere inferiore al 10% del volume della stanza Per la determinazione della concentrazione media di inquinante

in periodi di tempo sufficientemente lunghi (ad esempio 8 h), è possibile utilizzare campionatori passivi

Nella scelta del periodo di campionamento, va posta attenzione ad alcuni parametri quali la ventilazione, la tipologia delle fonti, gli occupanti e le loro attività, l’ambiente indoor, la temperatura e l’umidità relativa.

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Aspetti generali della strategia di campionamento ISO 16000-1 2/5 Non è possibile indicare a priori quale sia la localizzazione più

opportuna per i sistemi di campionamento In abitazioni private, la scelta può essere sulla zona giorno o sulla

zona notte Se la presenza di inquinanti è legata a determinate attività svolte

dagli occupanti, è opportuno effettuare i campionamenti nella zona giorno

L’esposizione dovuta a fonti che emettono per lunghi periodi (come ad esempio i prodotti da costruzione) può essere meglio caratterizzata tramite campionamenti effettuati nelle camere da letto (maggior esposizione).

25

Aspetti generali della strategia di campionamento ISO 16000-1 3/5 Se la zona giorno è adiacente ad una fonte inquinante outdoor,

è opportuno campionare anche la zona giorno, oltre che nella zona notte.

È importante che il campionamento non interferisca sul normale utilizzo delle stanze

Nel caso di misure condotte in stanze ampie (saloni, uffici, …) va considerata la possibilità di suddividere la stanza ed effettuare più campionamenti

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Aspetti generali della strategia di campionamento ISO 16000-1 4/5 La collocazione più adatta per il campionamento è in genere il

centro della stanza. Se non è possibile campionare in tale posizione, è comunque

opportuno mantenersi ad una distanza di almeno 1 m dai muri. Il campionamento va effettuato ad un’altezza di 1,00÷1,50 m dal

pavimento, cioè nella zona di respirazione. I flussi d’aria all’ interno della stanza possono essere rilevanti nella

scelta del punto di campionamento, specie nel caso in cui si utilizzino campionatori di tipo passivo.

Inoltre, il campionatore non deve essere posizionato alla luce diretta del sole, vicino ai sistemi di riscaldamento, esposto a correnti d’aria, vicino ai condotti di ventilazione.

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Aspetti generali della strategia di campionamento ISO 16000-1 5/5 A causa dello scambio continuo di aria indoor/outdoor dovuto ad

infiltrazioni e ventilazione, è opportuno effettuare anche dei campionamenti outdoor in simultanea (possibilmente alla stessa altezza dal suolo a cui si trova il piano dell’edificio in cui si sta campionando).

I campionamenti outdoor vanno effettuati in prossimità dell’edificio, ad una distanza minima di 1 m.

Se l’edificio è provvisto di impianto HVAC (riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria) il campionamento va effettuato in prossimità della presa d’aria esterna.

Può essere utile rilevare anche parametri quali la direzione e la velocità del vento, e le condizioni atmosferiche in fase di campionamento.

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Le fasi principali del campionamento Pianificazione della campagna di campionamento Campionamento Conservazione del campione Trasporto e immagazzinamento Preparazione del campione, analisi e validazione dei dati.

30

Il campionamento dell’ariaCampionatori automatici

campionatore ad alto volume

31


campionatore a medio-basso volume

32


campionatore a basso volume

33


campionatori per il monitoraggio in continuo di gas, analizzatori di gas con differenti sensori dedicati

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Campionatore automaticoGRIMM mod. 1.1081/4Una sonda a simmetria radiale aspira l'aria tramite una pompa a

flusso costante controllato.

Il flusso aspirato viene fatto passare in una camera dove viene colpito da un fascio di luce laser. Le particelle colpite dalla luce riflettono una parte di questa luce che viene rilevata da un fotodiodo ad alta velocità.

35

Campionatore automaticoGRIMM mod. 1.108 2/4 Tutte le particelle vengono colpite dal fascio laser e a

loro volta emettono una radiazione luminosa proporzionale alla dimensione della particella

Le particelle vengono così classificate per numero e dimensione

Conoscendo la portata, si ottiene una misura precisa, sia del numero di particelle per unità di volume che della loro suddivisione per classi granulometriche

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Campionatore automaticoGRIMM mod. 1.108 3/4 Si possono ottenere misure:

Conteggio delle particelle su 15 classi granulometriche Distribuzione di massa in 15 classi Misure ambientali secondo PM10, PM2,5 e PM1

Misure in ambienti di lavoro (polveri inalabili, toraciche e respirabili). Il flusso d'aria aspirato esce dallo strumento attraverso un filtro e le

particelle si depositano su di esso. Analizzando il filtro si può ottenere la misura gravimetrica e la caratterizzazione chimica del particolato raccolto sul filtro

37

Campionatore automaticoGRIMM mod. 1.108 4/4Elaborazione dati: Andamento PM nel tempo Concentrazioni medie in

massa per classe granulometrica o PM

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Il campionamento dell’ariaCampionatori passivi:

CanisterNel campionamento passivo, si fa

passare un campione d’aria, attraverso un regolatore di flusso (restrittore ad orifizio), in un canister in condizione di vuoto per un periodo di tempo prestabilito, che va da 5 minuti a 24 ore. Il periodo di campionamento e la velocità di flusso determinano il volume necessario per il canister

39

Campionatore passivo Radiello® 1/4

L’uso di campionatori passivi permette l’utilizzo di tecnologie relativamente semplici ed economiche per ottenere la misura media della concentrazione di un determinato inquinante in un determinato sito di campionamento.

Superficie diffusiva Superficie adsorbente

40


Nel campionamento diffusivo assiale, la superficie diffusiva e quella adsorbente sono rappresentate da due facce piane e contrapposte di una scatola chiusa, di solito cilindrica.

Superficie diffusiva Superficie adsorbente

41

Campionatore passivo Radiello® 3/4Perché utilizzare i campionatori passivi? Non comporta l'uso di pompe Non fa rumore Non richiede l'uso di energia Non richiede sorveglianza Facile utilizzo ovunque Costi bassi

42


756

4

3

2

1

43

44

Le fiale colorimetriche

Il piano di campionamento (esempio)Definizione dell’obiettivo L’obiettivo della campagna di monitoraggio consiste

nell’ incrementare il livello di conoscenze riguardanti la qualità dell'aria negli ambienti indoor. I dati raccolti possono essere utilizzati in seguito, per una valutazione del rischio per la saluta umana

Gli inquinanti di interesse in questa campagna di monitoraggio sono gas che comunemente sono presenti negli ambienti confinati quali COV, NO2 e materiale particolato (PM)

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Il piano di campionamentoSiti di campionamento Miniappartamento in città (riscaldamento centralizzato) Casa singola in città (riscaldamento autonomo a metano) Appartamento di fondo valle (riscaldamento a legna) Ufficio (Facoltà di Ingegneria – Università degli Studi di

Trento) Aula (Facoltà di Ingegneria – Università degli Studi di

Trento)

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Il piano di campionamentoStrategia di campionamento Sono stati utilizzati un campionatore automatico per la misura

del particolato atmosferico e alcuni campionatori passivi per la misura dei gas (COV e NO2)

Le misure negli ambienti residenziali sono state suddivise in fasce orarie di 8 ore di campionamento: ore 07 - 15 colazione + attività della mattina + pranzo ore 15 – 23 attività del pomeriggio + cena + serata ore 23 – 07 fascia notturna

Le misure negli ambienti di lavoro (ufficio e aula) si sono svolte durante l’ intero periodo di attività

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Il piano di campionamentoMetodiche di campionamento Misure dei gas: utilizzo di campionatori passivi Radiello®

metodiche Radiello®

analisi NO2;

analisi COV : benzene, toluene, tetracloroetilene, m+p xilene, stirene

Misure del particolato atmosferico con campionatore automatico: GRIMM modello 1.108, che permette la determinazione di 15 classi granulometriche da 0,30 a 20 μm

Monitoraggio in parallelo di Temperatura e Umidità Relativa

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Il piano di campionamentoNumerosità dei campioniAmbienti di lavoro Ufficio

4 campioni COV 3 giorni consecutivi misure di PM

Aula 2 giorni consecutivi misure di PM

50

Il piano di campionamentoNumerosità dei campioniAmbienti residenziali Casa in città

2 campioni COV e NO2

2 giorni consecutivi misure di PM

Miniappartamento in città 3 campioni COV e NO2


Appartamento in valle 7 campioni COV e NO2


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Appartamento 1

Casa singola in centro cittàRistrutturazione recenteCampionamenti in cucina ed in

soggiorno

52

Appartamento 1cucinacucina soggiornosoggiorno

53

Appartamento 1

54

Appartamento 2

Appartamento in centro cittàCampionamenti in zona giorno

55

Appartamento 2

56

Appartamento 2

57

Appartamento 3

Appartamento in zona turistica di montagnaRiscaldamento a legnaCampionamenti in zona giorno

58

Appartamento 3

59

Appartamento 3

60

UfficioPrima periferia – zona collinareStampanti

61

Ufficio

62

Ufficio

63

UfficioFascia oraria /

attivitàPM 1.0

[μg m-3]PM 2.5

[μg m-3]PM 10

[μg m-3]

Mattina 8,5 11,5 24,37,7 9,6 18,311,4 12,5 16,5

Pomeriggio 6,5 9,4 22,26,8 10,1 23,123,2 25,3 33,8

64

AulaPrima periferia – zona collinareDiscomfort segnalato dagli occupanti

65

Aula

66

Aula

67

Aula

Fascia oraria / attività

PM 1.0

[μg m-3]PM 2.5

[μg m-3]PM 10

[μg m-3]

Mattina 1,5 3,9 32,87,9 13,3 77,0

Pomeriggio 4,3 7,7 46,77,5 12,3 80,1

68

Esposizione giornaliera

70

Esposizione giornaliera

71

[email protected]

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