Analizzatori in continuo per il monitoraggio real-time degli inquinanti atmosferici nelle applicazioni di igiene industriale

Introduzione

Diverse procedure di campionamento ed analisi degli inquinanti atmosferici possono essere utilizzati per applicazioni di igiene industriale. Al fine di prevenire e controllare gli effetti sulla salute è necessario caratterizzare la situazione di esposizione e contaminazione, che può essere rilevata mediante:

  • Campionamento sul posto, e successiva analisi in laboratorio;
  • Campionamento ed analisi eseguita sul posto.

Tra i metodi di campionamento ed analisi sul posto, l’uso di analizzatori automatici in continuo per il monitoraggio in real-time degli inquinanti atmosferici presenta una serie di importanti vantaggi, rivoluzionando le misure nel campo dell’igiene industriale.

  • Ottimizzazione dei tempi, del personale e dei costi di analisi;
  • Screening immediato delle criticità rilevate per specifici luoghi e/o fasi di processo;
  • Lanalisi sul campo dei risultati;
  • Limmediata attivazione, ove necessario, di specifiche procedure di prevenzione e sistemi di controllo.

Contatori ottici di particelle per il monitoraggio continuo in real-time delle concentrazioni di particelle aerodisperse in ambienti di lavoro

I contatori ottici di particelle (OPC=optical particle counters) sono un sistema equivalente rispetto al reference gravimetrico per il monitoraggio delle particelle aerodisperse (PM= particulate matter), e possono essere usati in tutte quelle applicazioni di igiene industriale dove, in accordo con la EN481, è richiesta la determinazione della concentrazione di diverse frazioni dimensionali di PM (inalabile, toracica e alveolare).

Fig.1 EN 481: Diversefrazioni granulometriche (inalabile, toracica e alveolare) per la valutazione dell’esposizione a PM

Con un OPC è possibile misurare in real time la concentrazione numerica di  particelle (n° particelle/l) per diverse classi dimensionali e ricavare il dato di concentrazione in massa delle diverse frazioni di PM (μg m-3). Gli OPC vengono usati in molti studi di monitoraggio ad alta risoluzione temporale delle concentrazioni di PM in ambiente indoor e working environments (UNI CEN/TR 16013-2:2010).

Applicazioni

  • Monitoraggio dell’esposizione lavorativa (OELVs : occupational exposure limit values);
  • Controllo della qualità dell’aria indoor;
  • Controllo ed intervento sul processo produttivo/cicli di lavorazione;
  • Valutazione e gestione degli impianti di ventilazione ed abbattimento;
  • Ricerca e sviluppo (identificazione e quantificazione delle sorgenti; validazione di modelli emissivi e di dispersione).

Vantaggi

L’uso degli OPC come analizzatori in continuo di PM ad alta risoluzione temporale in applicazioni di igiene industriale permette importanti vantaggi:

  • Misurare e caratterizzare le emissioni di PM in tempo reale;
  • Rilevare una situazione critica di esposizione/concentrazione di PM direttamente quando viene generata;
  • Monitorare nel tempo gli effetti dei sistemi ingegneristici  ed azioni correttive per la prevenzione e controllo dei livelli di esposizione personale e qualità dell’aria rispetto ai livelli di PM;

Principali caratteristiche

Gli OPC rilevano ogni singola particelle in aria sulla base delle proprietà ottiche, utilizzando un’avanzata tecnologia a diffrazione laser (Fig. 2).Gli OPC contanto e caratterizzano dal punto di vista dimensionale (diametro ottico) ogni singola particella in aria. Ogni particella presente nel flusso d’aria campionato passa attraverso un raggio laser monocromatico, interagisce con il raggio luminoso e diffonde la radiazione. La radiazione diffusa (a 90°) viene rilevata da un detector (fotometro) come pulsazione luminosa e convertita in segnale elettrico. L’altezza (intensità) di ogni singola pulsazione luminosa è proporzionale alla dimensione della particella rilevata (calibrazione con particelle sferiche PSL).

Contatori Ottici di Particelle - TCR Tecora
Fig.2 Principio di misura dei contatori ottici diparticelle (OPC)
  • Tecnologia: contatore ottico di particelle, laser a diffrazione
  • Parametri: misura della concentrazione numerica delle particelle (n° particelle/L) da 0,25 a 35 µm in 31 classi dimensionali. 9 classi dimensionali PM (μg m-3) = frazioni granulometriche in accordo alla EN 481(inalabile, toracica, alveolare), TSP, PM10 PM4, PM2.5, PM2.5, PM1 e PMcoarse
  • Risoluzione temporale: 1-6 secondi
  • Range concentrazione in massa PM: 0-100000 μg m-3
  • Range concentrazione numerica: 0-3000000 p/L
  • Riproducibilità >97% (in accordo con ISO 21501-1)
  • Controllo gravimetrico: filtro 47 mm ⌀, PTFE

11-D Dust Decoder Grimm - TCR Tecora

Concentrazione numerica (n°/L), distribuzione dimensionale, area superficiale (cm2 m-3), concentrazione in massa PM (µg m-3) ad alta risoluzione temporale. (Foto: Grimm Aerosol 11-D)

OTP Instrument FIlter - TCR Tecora

Filtro PTFE 47 mm di back-up per il campionamento gravimetrico del PM ed analisi

Fig.3 Contatore ottico di particelle ad alta precisione (OPC-11D Grimm Aerosol)


Esempi di Applicazione

Carpenter Working

Esposizione lavorativa a polveri di legno
Valore limite = 5 mg m-3
(polveri di legno duro o mista; 8h fraz inalabile)
(D. Lgs. 81/2008)

Concentrazione media polvere di legno aerodispersa (INAIL, 2012. Esposizione lavorativa a polveri di legno)

  • Sega circolare: 2,50 (± 1,01) mg m-3
  • Profilatura: 2,97 (± 1,11) mg m-3
  • Troncatrice: 1,91 (± 1,20) mg m-3
  • Pialla a filo: 3,10 (± 1,03) mg m-3
  • Carteggiatura: 4,01 (± 0,79) mg m-3
  • Assemblaggio: 0,58 (± 0,38) mg m-3
PNC Grimm - TCR Tecora
Particles Diameter -TCR Tecora

Fig.4 Monitoraggio con OPC dell’esposizione a PM durante le operazioni di segatura: A) trend temporale della concentrazione numerica di particolato aero disperso (PNC particle number concentration; #/cm-3); B) distribuzione media della concentrazione in massa (µg m-3) (Gu J. etal., Atmospheric Environment 2018 Human exposure to airborne particles during wood processing).

Linee guida/norme tecniche per il monitoraggio ed esposizione a PM in ambienti di lavoro con contatori ottici di particelle.

UNI EN 481 Workplace atmospheres. Size fraction definition for measurement of airborne particles.

UNI CEN/TR 16013-2: 2010 Working exposure-Guide for theuse of direct-reading instruments for aerosol monitoring. Part 2: Evaluation ofairborne particle concentrations using optical particle counters (OPCs)

Video (Contaparticelle per Igiene Industriale)

“Maria Grazia Perrone, PhD Scienze Ambientali, è application specialist in TCR Tecora per il campionamento e monitoraggio degli aerosol atmosferici. Puoi contattarla al +39 375 507 1334 o mariagrazia.perrone@tcrtecora.com