FUNZIONAMENTO DELLE STAZIONI DI RILEVAMENTO

DELLA QUALITA’ DELL’ARIA

Le STAZIONI di rilevamento della qualità dell’aria, si compongono di una struttura di base, della strumentazione di misura e delle apparecchiature per la visualizzazione, l’elaborazione e la trasmissione dei valori relativi ai parametri misurati.  

Stazione situata presso il Teatro D’Annunzio

La caratteristica principale degli analizzatori, è quella di determinare in modo automatico e continuo 24 ore su 24, la concentrazione dell’inquinante in esame con elevata sensibilità, anche quando è presente in basse concentrazioni. Tali strumenti possiedono l’autosufficienza necessaria per limitare al massimo gli interventi di manutenzione; anche la calibrazione, per il controllo periodico del funzionamento strumentale, avviene in modo automatico.  

Gli strumenti presenti nelle stazioni sono i seguenti:

    = Analizzatore presente

N.P.     = Analizzatore non presente

Principio di funzionamento dei vari analizzatori:

Biossido di Zolfo (SO₂): la tecnica di misura è quella della fluorescenza molecolare e si basa sull’eccitazione, con radiazione UV nella regione 230 -190 nm delle molecole di SO₂ con conseguente emissione di radiazioni fluorescenti quando tali molecole ritornano allo stato energetico iniziale. La lunghezza d’onda di queste radiazioni permette l’identificazione della molecola e, tramite la comparazione di gas a titolo noto, la sua quantificazione.

Gli Ossidi di Azoto (NOx): il principio analitico utilizzato è quello della chemiluminescenza, che si basa sulla reazione in fase gassosa tra NO e O₃. Questa reazione produce una luminescenza caratteristica, linearmente proporzionale alla concentrazione di NO:

NO + O₃ = NO₂ + O₂ + h_v          (1)

L’emissione di luce avviene quando le molecole di NO₂ eccitate elettronicamente decadono a stati energetici inferiori. La misura di questa radiazione luminosa ci consente di valutare il tenore di NO presente nell’aria.

Per valutare gli Ossidi di Azoto totali (NO_x), il campione d’aria è fatto passare prima in una camera di reazione termostatata a 375 gradi, alla presenza di un convertitore al molibdeno, che riduce l’NO₂ a NO  secondo la reazione:

3NO₂ + Mo = 3NO + MoO₃   (2)

la misura tramite chemiluminescenza secondo la reazione (1) del campione così trattato, ci da la concentrazione degli ossidi di azoto totale (NOx).

La  differenza fra la concentrazione degli NO_x e quella dell’NO equivale alla concentrazione dell’NO₂.

Materiale Particolato (PM₁₀): i sistemi di rilevamento del PM₁₀ della rete di Pescara, sono costituiti da una testa di prelievo, che permette l’ingresso nel campionatore solo alle particelle con diametro inferiore a 10 nm, e da un sistema di rilevamento che misura l’attenuazione di raggi ß, prodotti da una sorgente radioattiva (¹⁴C), che attraversano un filtro prima e dopo 24 h di campionamento.

La differenza misurata, con le informazioni prodotte dal contatore volumetrico  della pompa di aspirazione dell’aria, che costituisce la parte finale della strumentazione, sono utilizzate per calcolare il valore di concentrazione del PM10 in µg/mc.

Monossido di Carbonio (CO): l’analisi di questo inquinante, si basa sull’assorbimento di radiazioni infrarosse da parte di molecole di CO a lunghezza d’onda prossime ai 4,7 micron. In pratica, l’analizzatore utilizza un elemento riscaldato con elevata energia per generare una luce infrarossa a larga banda. Questa luce passa attraverso un disco di correlazione costituito da diverse celle riempite di Azoto (celle di misura) e di CO/Azoto (celle di Riferimento), il quale rotando ad una velocità di 30 cicli/sec, consente al fascio di luce di passare alternativamente attraverso una cella di misura e una di riferimento. Questa alternanza, consente di eliminare tutte le possibili interferenze e di assicurare che l’assorbimento della luce dipenda esclusivamente dalla concentrazione del CO.

Ozono (O₃): la rivelazione delle molecole di Ozono, si basa sull’assorbimento della luce UV a 254 nm dovuto ad un fenomeno di risonanza elettronica interna della molecola O₃. L’analizzatore utilizzato nella Rete (API 400), impiega una lampada al mercurio realizzata in modo tale che la maggior parte della luce sia emessa alla lunghezza d’onda di 254 nm. Questa luce, illumina un tubo di vetro cavo, riempito alternativamente con il campione d’aria tal quale e uno preventivamente fatto passare attraverso uno “Scrubber” che ha la funzione di rimuovere tutto l’ozono presente nel campione. Il rapporto tra l’intensità di luce che attraversa il campione purificato e quello tal quale, costituisce la base per il calcolo della concentrazione di Ozono.

Benzene, Toluene e m-Xilene: la tecnica analitica utilizzata per la misura di questi composti, è quella Gas-Cromatografica ad arricchimento e sistema di rivelazione a fotoionizzazione (PID). Il campione d’aria aspirato da una pompa è preconcentrato a temperatura ambiente in una colonna  riempita di Tenax, dove sono adsorbiti i composti di interesse analitico.

Innalzando in pochi secondi la temperatura fino a 210°C e con l’ausilio di un flusso di azoto, il campione è desassorbito e trasportato all’interno di una colonna di “Stripping” dove avviene la separazione della frazione “leggera” da quella “pesante”.

Non appena la frazione leggera raggiunge la colonna di analisi, una speciale valvola a 10 vie consente il lavaggio in controcorrente della frazione pesante che è così eliminata dal circuito. I composti leggeri, durante il percorso nella colonna di analisi, si separano e sono misurati dal detector posto all’estremità della colonna.  

Periferiche di acquisizione: le stazioni sono dotate di periferiche di acquisizione dati, al fine di:

1. controllare il funzionamento della cabina
2. acquisire segnali e misure dalla strumentazione
3. effettuare una prima elaborazione e memorizzazione dei dati
4. gestire le calibrazioni
5. trasmettere i dati al Centro di Elaborazione.