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Cosa sono i campionatori passivi

Campionatore passivoL´uso dei campionatori passivi per lo studio dell´inquinamento in ambienti interni o in ambienti di lavoro è conosciuto da lungo tempo; solo agli inizi degli anni ´70 cominciarono ad apparire in letteratura esempi di campionamenti effettuati utilizzando la metodica del campionamento passivo. Negli anni successivi, numerosi altri dispositivi per il campionamento passivo sono stati studiati in laboratorio e quindi applicati in indagini di campo, principalmente per l´analisi di inquinanti organici negli ambienti di lavoro.

Il tipico campionatore passivo è il tubo di diffusione, che sfrutta per l’appunto il processo fisico di diffusione degli inquinanti. All’interno del campionatore è presente una sostanza in grado di reagire con l’inquinante da monitorare; il prodotto che si forma in seguito alla reazione si accumula nel dispositivo e, a fine campionamento, viene inviato al laboratorio per effettuare l’analisi quantitativa.

Nelle tecniche di campionamento attivo l’analisi di volumi di aria contenenti la sostanza in esame, permette di risalire alla concentrazione presente, nel caso del campionamento passivo la quantità complessiva di inquinante raccolto è riferita al volume campionato che è funzione sia del flusso equivalente di campionamento (pochi centimetri cubici di aria al minuto), che del tempo di esposizione; quest’ultimo può variare da qualche ora ad un mese in funzione dei livelli di presenza dell’inquinante e del tipo di campionatore utilizzato.

I tubi di diffusione sono utilizzati frequentemente per effettuare i monitoraggi ambientali; in sede di posizionamento sono aperti all’atmosfera solo dalla parte che è esposta verso il basso per prevenire che la pioggia o la polvere entrino all’interno; i tubi vengono sigillati prima e dopo l’esposizione.

Il funzionamento di un campionatore passivo può, in generale, essere descritto facendo riferimento alla prima legge di Fick, che stabilisce che il flusso diffusionale (J) di una determinata specie è direttamente proporzionale al coefficiente di diffusione del gas in aria (D) e alla differenza di concentrazione attraverso la barriera di diffusione, mentre è inversamente proporzionale al cammino diffusionale.

Assumendo che la concentrazione dell´inquinante sia zero sulla superficie delle reticelle impregnate e che la concentrazione all´ingresso del tubo sia la concentrazione in ambiente da determinare, si può parlare di un flusso di campionamento (direttamente proporzionale al coefficiente di diffusione e all´area della superficie esposta ed inversamente al cammino diffusionale) anche se non si ha a che fare con un movimento di masse d´aria vero e proprio.

I campionatori passivi utilizzati per valutare l’aria ambiente non possono essere utilizzati per verificare il rispetto dei limiti di legge, forniscono valori di concentrazione mediati su più giorni o settimane, rappresentano comunque un’ottima soluzione per risalire alla distribuzione media di un inquinante in una determinata area geografica e per individuare criticità locali.

Gli inquinanti per i quali sono stati studiati sistemi di campionamento sono NO2, NOx, O3, benzene, formaldeide e acidi organici. Vari studi effettuati sia in laboratorio che durante campagne di misura, hanno dimostrato che l´applicabilità di un metodo passivo, oltre che dipendere dal limite di rivelabilità, è fortemente influenzata da un certo numero di fattori, che vanno dalla temperatura all´umidità relativa e soprattutto alla velocità del vento.