Valutazione della qualità dell'aria in ambienti
indoor : focus su scuole e abitazioni con
riscaldamento a biomasse
Gianluigi de Gennaro, Annamaria Demarinis Loiotile, Annalisa
Marzocca, Marirosa Nisi, Jolanda Palmisani, Maria Tutino.
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
Ambienti destinati ad attività ricreative e/o sociali (cinema, teatri,
bar, ristoranti, negozi, strutture sportive, etc…)
Mezzi di trasporto pubblici (treni, autobus,
metropolitane, aerei, navi, etc…)
Uffici pubblici e privati
Strutture comunitarie (ospedali, scuole, alberghi, banche,
biblioteche, caserme, etc…)
Gli ambienti confinati molto frequentati
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Inquinanti caratteristici
Sorgenti di natura metabolica:
CO2
NH3
odori
Fumo di tabacco:
particolato respirabile (PM10)
monossido di carbonio (CO)
composti organici volatili (COV)
Forni a legna e camini:
PM10
CO
Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA)
Condizionatori:
agenti biologici
Materiali da costruzione:
radon
Formaldeide
COV
Terreno sottostante i fabbricati:
radon
Arredamento e prodotti per la casa:
COV
formaldeide
Riscaldamento a gas:
NOX
CO
Agenti esterni (Traffico, sorgenti industriali, siti contaminati)
CO
NOX
particolato aerodisperso
BTEX
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Ricambi d’aria
Materiali di arredo
Materiali
da costruzione
Dimensioni dell’area
Parametri microclimatici
Macchinari ed elettrodomestici
presenti
Abitudini e attività degli
occupanti Altre
sorgenti
Tecnologia dell’impianto di riscaldamento
/ventilazione
Grande variabilità legata ai differenti ambienti e alle sorgenti
La variabile in gioco
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
Arredo Collanti
Prodotti per l’igiene
personale
e della casa
Cottura dei cibi
Materiali da costruzione
Impianti industriali Mezzi di trasporto
Sorgenti
indoor
Sorgenti
outdoor
Composti Organici Volatili
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Alcuni COV sono anche composti odorigeni e sono causa di
molestia olfattiva
Insieme ad altri materiali utilizzati per le rifiniture del pavimento come parquet e moquette,
la maggior parte dei nuovi materiali di rifinitura interna è considerata fonte di emissione dei
COV per un certo periodo di tempo dopo l'installazione. Gli adesivi usati per la posa in opera
ed i prodotti utilizzati per il mantenimento della pavimentazione resiliente (pulitori, lucidanti,
rivestimenti, ecc.), possono essere anche loro una fonte di emissioni di COV
Sono tutte sorgenti di odore
Perché i COV?
COMPOSTI IARC Gruppo
Benzene 1
Toluene 3
Tetracloroetilene 2A
Etilbenzene 2B
m-xilene 3
Stirene 2B
1,4-diclorobenzene 3
Limonene 3
1,4-dimetilbenzene 3
Cicloesanone 3
Naftalene 2B
Gruppo 1 - "Cancerogeni umani"
Questa categoria è riservata alle sostanze con sufficiente evidenza di
cancerogenicità per l'uomo.
Gruppo 2
Questo gruppo è diviso in due sottogruppi, denominati A e B.
Sottogruppo 2A - "Probabili cancerogeni umani"
Questa categoria è riservata alle sostanze con limitata evidenza di
cancerogenicità per l'uomo e sufficiente evidenza per gli animali. In via
eccezionale anche sostanze per le quali sussiste o solo limitata evidenza per
l'uomo o solo sufficiente evidenza per gli animali purché supportata da altri
dati di rilievo.
Sottogruppo 2B - "Sospetti cancerogeni umani"
Questo sottogruppo è usato per le sostanze con limitata evidenza per l'uomo in
assenza di sufficiente evidenza per gli animali o per quelle con sufficiente
evidenza per gli animali ed inadeguata evidenza o mancanza di dati per
l'uomo. In alcuni casi possono essere inserite in questo gruppo anche le
sostanze con solo limitata evidenza per gli animali purchè questa sia
saldamente supportata da altri dati rilevanti.
Gruppo 3 - "Sostanze non classificabili per la
cancerogenicità per l'uomo"
In questo gruppo vengono inserite le sostanze che non rientrano in
nessun'altra categoria prevista.
Perché i COV?
Perché il PM?
Capacità di penetrazione delle particelle in tratti diversi
dell’apparato respiratorio:
PM10 livello naso-faringe
PM2,5 tratto tracheo-bronchiale
PM1 bronchi terminali e alveoli polmonari
Con il termine Particolato Aerodisperso si fa riferimento ad un insieme complesso di particelle minerali ed organiche disperse in aria che presentano composizione chimica e morfologia variabili nel tempo e nello spazio DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE Particelle Totali Sospese (PTS): particelle solide/liquide con dae <100 µ m PM 10 : particelle solide/liquide con dae < 10 µ m PM 2,5 : particelle solide/liquide con dae < 2,5 µ m PM 1 : particelle solide/liquide con dae < 1 µ m
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Perché gli IPA
malattie respiratorie (asma, bronchiti croniche)
allergie (effetti sinergici con allergeni)
aggravamento di patologie preesistenti
(soprattutto malattie respiratorie e cardiocircolatorie)
tumore ai polmoni
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Individuazione dei contributi indoor
outdoor agli inquinanti monitorati
tramite misure parallele outdoor
CASI PARTICOLARMENTE COMPLESSI
(aree di studio vasta con grande variabilità per
diverse tipologie di microambienti e di sorgenti
emissive spesso legate alla presenza degli
occupanti)
Valutazione dell’esposizione media dei COV
Opportuna strategia di monitoraggio
Monitoraggio della qualità dell’aria all’interno di edifici scolastici
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
Campagna di monitoraggio in 8 istituti
scolastici situati in diverse zone della città
3 siti indoor indagati ed un
corrispondente sito outdoor.
Valutazione dell’esposizione media settimana a COV
Valutazione dell’esposizione media durante le ore di attività a COV
Nei siti indoor e outdoor parallele misure
in continuo di CO2 e parametri
microclimatici.
Sito Tipo di scuola Descrizione
Scuola 1
Scuola media
• Situata in una zona centrale
Scuola 2
Scuola media
• Situata in una zona periferica
Scuola 3
Scuola media
• Situata in una zona periferica
Scuola 4
Scuola media
• Situata in una zona periferica
Scuola 5
Scuola elementare
• Situata in una zona centrale
Scuola 6
Scuola elementare
• Situata in una zona centrale
Scuola 7
Scuola elementare
• Situata in una zona periferica
Scuola 8
Scuola elementare
• Situata in una zona periferica
2. Monitoraggio della qualità dell’aria all’interno di edifici scolastici
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CAMPIONAMENTO IN SITU
con campionatori diffusivi a simmetria radiale
RADIELLO
DESORBIMENTO TERMICO
Desorbitore termico Markes mod. UNITY
ANALISI IN LABORATORIO
Gas cromatografia -spettrometro di massa Gas cromatografo GC-6890 PLUS
con rivelatore di massa Agilent GC-MS 5973N
•DIFFUSORE IN POLIETILENE
•CARTUCCIA ADSORBENTE
CONTENENTE 350 mg DI
CARBOGRAPH 4, 35-50 MESH
ESPOSIZIONE MEDIA
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Analizzatore dei parametri della qualità dell’aria (CO2, T e H%) Caratteristiche della sonda:
CO2: tipo di sensore: infrarosso non dispersivo (NDIR), campo di
misura: 0- 5.000 ppm, accuratezza: ±3% della lettura (o
±50ppm), risoluzione: 1 ppm, tempo di risposta: 20 secondi; Temperatura: tipo di sensore: termistore, campo di misura: 0-60
°C, accuratezza: ±0,6 °C, risoluzione: 0,1 °C, tempo di
risposta: 30 secondi, unità di misura: °C o °F Umidità: tipo di sensore: capacitivo, campo di misura: 5-95% rh
accuratezza: ±3%4, risoluzione: 0,1% rh, tempo di risposta: 20
secondi. -Q-TRAK - Plus Monitor- TSI
CO2 E PARAMETRI MICROCLIMATICI
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
RISULTATI COV
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
1-1
B
1-2
B
1-1
C
Ou
tdo
or
2-2
F
2-2
C
Ou
tdo
or
3-2
B
3-1
B
3-1
A
Ou
tdo
or
4- 4
A
4- 4
B
4- 3
B
Ou
tdo
or
5- 5
A
5-5
B
5-4
D
Ou
tdo
or
6-5
C
6-3
B
6-4
C
Ou
tdo
or
7- 5
A
7- 5
B
7-4
A
Ou
tdo
or
8- 1
B
8- 2
E
8- 5
D
Ou
tdo
or
Benzene
RISULTATI COV
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
1-1
B
1-2
B
1-1
C
Ou
tdo
or
2-2
F
2-2
C
Ou
tdo
or
3-2
B
3-1
B
3-1
A
Ou
tdo
or
4- 4
A
4- 4
B
4- 3
B
Ou
tdo
or
5- 5
A
5-5
B
5-4
D
Ou
tdo
or
6-5
C
6-3
B
6-4
C
Ou
tdo
or
7- 5
A
7- 5
B
7-4
A
Ou
tdo
or
8- 1
B
8- 2
E
8- 5
D
Ou
tdo
or
Toluene
Dai campionamenti frazionati è stato possibile individuare gli
inquinanti con sorgenti legate alle attività svolte e agli occupanti.
RISULTATI COV
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
5C 3B 4C
ug
/m^
3
Toluene
presenza di alunni
assenza di alunni
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
RISULTATI COV
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
1-1
B
1-2
B
1-1
C
Ou
tdo
or
2-2
F
2-2
C
Ou
tdo
or
3-2
B
3-1
B
3-1
A
Ou
tdo
or
4- 4
A
4- 4
B
4- 3
B
Ou
tdo
or
5- 5
A
5-5
B
5-4
D
Ou
tdo
or
6-5
C
6-3
B
6-4
C
Ou
tdo
or
7- 5
A
7- 5
B
7-4
A
Ou
tdo
or
8- 1
B
8- 2
E
8- 5
D
Ou
tdo
or
m-xilene
RISULTATI COV
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
1-1
B
1-2
B
1-1
C
Ou
tdo
or
2-2
F
2-2
C
Ou
tdo
or
3-2
B
3-1
B
3-1
A
Ou
tdo
or
4- 4
A
4- 4
B
4- 3
B
Ou
tdo
or
5- 5
A
5-5
B
5-4
D
Ou
tdo
or
6-5
C
6-3
B
6-4
C
Ou
tdo
or
7- 5
A
7- 5
B
7-4
A
Ou
tdo
or
8- 1
B
8- 2
E
8- 5
D
Ou
tdo
or
Eptano
I rapporti Indoor/outdoor sono un
ulteriore strumento in grado di definire
la problematica
RISULTATI COV
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
scuo
la 1
scuo
la 2
scuo
la 3
scuo
la 4
scuo
la 5
scuo
la 6
scuo
la 7
scuo
la 8
I/O
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
Opportuna strategia di
monitoraggio e campionamento
Esposizione media
Criticità Studio dei contributi
indoor ed outdoor agli
inquinanti indagati
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
Studio degli andamenti temporali delle
sorgenti per differenti tecnologie di
combustione.
CASI PARTICOLARMENTE COMPLESSI
(aree di studio caratterizzate da una grande
variabilità nella diversa tipologia di sorgenti
legate alle diverse attività degli occupanti )
Valutazione dell’impatto dei sistemi di riscaldamento a combustione di
biomassa sui livelli di concentrazione
degli inquinanti in ambiente indoor.
Opportuna strategia di monitoraggio
Monitoraggio della qualità dell’aria all’interno di abitazioni dotate di caminetti
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
Disegno sperimentale
Sono state monitorate 6 abitazioni dotate di sistemi di riscaldamento a combustione di biomasse
Tipologia sistema
di riscaldamento N° di
accensioni
Inquinanti monitorati e
periodi di campionamento
Ab. 1 Stufa a legna
in ghisa chiusa
2 PM10, IPA, UFP 12 ore x 4
Ab. 2 Caminetto aperto
in mattoni refrattari
1 PM10, IPA, UFP 12 ore x 4
Ab. 3 Stufa a legna
in ghisa chiusa
2 PM10, IPA, UFP 12 ore x 4
Ab. 4 Caminetto aperto in ghisa
e ferro con base in cemento
2 PM10, IPA 12 ore x 2
Ab. 5 Caminetto aperto
in mattoni refrattari
2 PM10, IPA 12 ore x 4
Ab. 6
Caminetto aperto
in mattoni refrattari
2 PM10, IPA, UFP 12 ore x 4
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
• Campionatore silenzioso di PM10
(SILENT Sequential Air Sampler – Fai Instruments)
Foro
d’ingresso Portafiltro
Superficie
d’impatto
ESPOSIZIONE MEDIA
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
• Campionamento del PM
• Estrazione degli IPA dalla matrice solida del filtro in solvente
misto acetone-esano assistita da microonde (tecnica MASE)
mediante il sistema Milestone modello Ethos D
• Analisi dell ’ estratto mediante l ’ impiego di un gas-
cromatografo (Agilent GC 6890 PLUS) fornito di un sistema
di iniezione a temperatura programmata di vaporizzazione
(PTV) in modalità Solvent Vent
• Rilevazione degli analiti mediante spettrometro di massa
(Agilent GCMS-5973N) dotato di sorgente inerte
CARATTERIZZAZIONE CHIMICA: ANALISI DEGLI IPA
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
• Contatore ottico di particelle
nel range 0.28 - 10 μm
(OPC Multichannel Monitor - Fai Instruments)
• Analizzatore di polveri ultrafini
nel range 6 - 560 nm
(Fast Mobility Particle Sizer Spectrometer, FMPS 3091 – TSI)
• Rilevatore di IPA totali adsorbiti
sul materiale particellare (1 - 0.01 μm)
(Ecochem PAS 2000)
• Analizzatore di COV totali a fotoionizzazione
PID Phocheck Tiger- Ion Science
ALTA RISOLUZIONE TEMPORALE
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
Grande variabilità degli ambienti monitorati
*La Normativa Europea 2008-50-CE recepita in Italia con il Decreto Legislativo 155/2010 stabilisce per l’aria outdoor un valore limite giornaliero per il
PM10 di 50 μg/m3 ed un valore obiettivo per il B(a)P di 1 ng/m3 come valore limite annuale.
[3] Relazione annuale “Qualità dell’aria in Puglia” 2010 ARPA Puglia
Concentrazioni di PM10
0
50
100
150
200
Filtro
n. 1
Filtro
n. 2
Filtro
n. 3
Filtro
n. 4
Filtro
n. 1
Filtro
n. 2
Filtro
n. 3
Filtro
n. 4
Filtro
n. 1
Filtro
n. 2
Filtro
n. 3
Filtro
n. 4
Filtro
n. 1
Filtro
n. 2
Filtro
n. 1
Filtro
n. 2
Filtro
n. 3
Filtro
n. 4
Filtro
n. 1
Filtro
n. 2
Filtro
n. 3
Filtro
n. 4
Taranto
-
machiavelli
Bari-Savo
ia
Abitazione n. 1 Abitazione n. 2 Abitazione n. 3 Abitazione n. 4 Abitazione n. 5 Abitazione n. 6 Outdoor
μg/m
^3
Filtro
n. 1
Filtro
n. 3
Filtro
n. 2
Filtro
n. 1
Filtro
n. 1
Filtro
n. 1
Filtro
n. 1
Filtro
n. 1
Filtro
n. 4
Filtro
n. 3
Filtro
n. 2
Filtro
n. 3
Filtro
n. 4
Filtro
n. 2
Filtro
n. 4
Filtro
n. 2
Filtro
n. 2
Filtro
n. 3
Filtro
n. 4
Filtro
n. 2
Filtro
n. 3
Filtro
n. 4
50*
Abitazione n. 1 Abitazione n. 3 Abitazione n. 2 Abitazione n. 4 Abitazione n. 5 Abitazione n. 6
—Filtri con accensioni
—Filtri senza accensioni
—Abitazioni con stufa a ghisa chiusa
—Abitazione con caminetto aperto
TARANTO
Machiavelli
BARI
Savoia
Outdoor[3]
RISULTATI
*La Normativa Europea 2008-50-CE recepita in Italia con il Decreto Legislativo 155/2010 stabilisce per l’aria outdoor un valore limite giornaliero
per il PM10 di 50 μg/m3 ed un valore obiettivo per il B(a)P di 1 ng/m3 come valore medio annuale.
[3] Relazione annuale “Qualità dell’aria in Puglia” 2010 ARPA Puglia
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Filt
ro
n. 1
Filt
ro
n. 2
Filt
ro
n. 3
Filt
ro
n. 4
Filt
ro
n. 1
Filt
ro
n. 2
Filt
ro
n. 3
Filt
ro
n. 4
Filt
ro
n. 1
Filt
ro
n. 2
Filt
ro
n. 3
Filt
ro
n. 4
Filt
ro
n. 1
Filt
ro
n. 2
Filt
ro
n. 1
Filt
ro
n. 2
Filt
ro
n. 3
Filt
ro
n. 4
Filt
ro
n. 1
Filt
ro
n. 2
Filt
ro
n. 3
Filt
ro
n. 4
Taranto
-m
achia
velli
Bari-Savo
ia
Abitazione n. 1 Abitazione n. 2 Abitazione n. 3 Abitazione n. 4 Abitazione n. 5 Abitazione n. 6 Outdoor
ng/m
^3
1*
Filtro
n. 1
Filtro
n. 1
Filtro
n. 1
Filtro
n. 3
Filtro
n. 1
Filtro
n. 1
Filtro
n. 3
Filtro
n. 1
Filtro
n. 2
Abitazione n. 1 Abitazione n. 3 Abitazione n. 2 Abitazione n. 5 Abitazione n. 6 Abitazione n. 4
Filtro
n. 2
Filtro
n. 3
Filtro
n. 4
Filtro
n. 2
Filtro
n. 3
Filtro
n. 4
Filtro
n. 4
Filtro
n. 4
Filtro
n. 4
Filtro
n. 3
Filtro
n. 2
Filtro
n. 2
Filtro
n. 2
—Filtri con accensioni
—Filtri senza accensioni
—Abitazioni con stufa a ghisa chiusa
—Abitazione con caminetto aperto BARI
Savoia
TARANTO
Machiavelli
Outdoor[3]
Concentrazioni di B(a)P
* La Normativa Europea 2008-50-CE recepita in Italia con il Decreto Legislativo 155/2010 stabilisce per l’aria outdoor un valore limite giornaliero per il
PM10 di 50 μg/m3 ed un valore obiettivo per il B(a)P di 1 ng/m3 come media annuale.
[3] Relazione annuale “Qualità dell’aria in Puglia” 2010 ARPA Puglia
PM10 e B(a)P per abitazione
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Area
industriale
Taranto
Hot spot
urbano
Bari
Abitazione
1: Stufa in
ghisa
chiusa
Abitazione
2:
Caminetto
aperto
Abitazione
3: Stufa in
ghisa
chiusa
Abitazione
4:
Caminetto
aperto
Abitazione
5:
Caminetto
aperto
Abitazione
6:
Caminetto
aperto
Outdoor
Co
ncen
trazio
ne PM
10
(μ
g/m
^3
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Co
ncen
trazio
ne B
(a)P
(n
g/m
^3
)
Concentrazioni PM10 (µg/m^3) B(a)P (ng/m^3)
50*
1*
Ab
itazion
e n
. 1
Ab
itazion
e n
. 2
Ab
itazion
e n
. 3
Ab
itazion
e n
. 4
Ab
itazion
e n
. 5
Ab
itazion
e n
. 6
—Abitazioni con stufa a ghisa chiusa
—Abitazione con caminetto aperto
Outdoor[3]
TARANTO
Machiavelli
BARI
Savoia
Numero di particelle ultrafini per abitazione
[4] Martino Amodio, Eleonora Andriani, Paolo R. Dambruoso, Gianluigi de Gennaro, Alessia Di Gilio, Barbara E. Daresta, Annalisa Marzocca,
Annamaria Demarinis Loiotile, Maria Tutino, “Apporti transfrontalieri alle concentrazioni di particolato atmosferico in Regione Puglia “, PM2012, Perugia, 16-18 Maggio 2012.
0
5000
10000
15000
20000
25000
Ab. 1 Ab. 2 Ab. 3 Media Outdoor
UFP
[4] Abitazione n. 1 Abitazione n. 3 Abitazione n. 2
—Abitazioni con stufa a ghisa chiusa
—Abitazione con caminetto aperto Dipartimento di
chimica di Bari
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
22/
03/
2012
6.0
0
22/
03/
2012
6.5
1
22/
03/
2012
7.4
2
22/
03/
2012
8.3
3
22/
03/
2012
9.2
4
22/
03/
2012
10.
15
22/
03/
2012
11.
06
22/
03/
2012
11.
57
22/
03/
2012
12.
48
22/
03/
2012
13.
39
22/
03/
2012
14.
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Andamento degli inquinanti monitorati nella seconda abitazione
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
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4
20.
21.4
00
23.2
4
7.44
9.24
8
Andamento degli inquinanti monitorati nella quarta abitazione
Opportuna strategia di
monitoraggio e campionamento
Valutazione dell’impatto della sorgente sul livello
di inquinanti
Studio della
dinamica dei
fenomeni di
combustione
Esposizione media alle
concentrazioni di PM 10 e IPA
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14 Marzo 2013
Gianluigi de Gennaro, Annamaria Demarinis Loiotile,
Annalisa Marzocca, Jolanda Palmisani, Maria Tutino
Laboratorio di Sostenibilità Ambientale
Progetto Reti di Laboratori Pubblici di Ricerca ’VOC & ODOR’ Dipartimento di Chimica dell’Università degli Studi di Bari “A. Moro”
ECOMAKE-Mostra convegno Internazionale su materiali e tecnologie per l`edilizia sostenibile 14-17 Marzo 2013
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