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I campionatori passivi sono strumenti per la misure delle concentrazioni di inquinanti atmosferici nell'aria ambiente. Il principio fisico su cui si basano è la diffusione passiva di un gas verso un mezzo absorbente.

I campionatori passivi sono strumenti semplici che possono trovare impiego all'aperto o in luoghi chiusi per effettuare affidabili valutazioni della qualità dell'aria.

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I campionatori passivi sono costituiti da fiale in plastica o "badge" in plastica o vetro, in genere chiusi ad un'estre- mità. All'interno di una fiala è posto un composto che reagisce in modo selettivo con l'inquinante di interesse. Una volta innescata la reazione con l'apertura della fiala si crea un differenziale di concentrazione tra l'esterno della fiala e l'interno.

Le molecole del gas esaminato migrano (si diffondono) dalle concentrazioni più elevate verso quelle inferiori. Il processo viene interrotto con la chiusura della fiala al termine del periodo di misura (periodo di esposizione).

Validazione modelli di dispersione

L'impiego dei campionatori passivi per la valutazione dei rischi a cui sono esposti gli ecosistemi per la presenza di inquinanti ad azione fitotossica quale l'ozono ha assunto in Europa una crescente importanza.

I campionatori passivi possono fornire dati input per valutare i rischi a cui è esposta la vegetazione ma anche colmare lacune sulla conoscenza dei livelli dell'inquinamento da ozono in aree remote. Il loro impiego nelle aree forestali di monitoraggio continuo ha ormai assunto un carattere routinario.

I campionatori passivi sono stati recentemente impiegati nell'ambito dell'iniziativa di Legambiente "Salvalarte" per verificare il livello di concentrazione di inquinanti atmosferici all'interno delle sale espositive di importanti musei italiani (Musei capitolini di Roma, Palazzo reale di Genova, Pinacoteca nazionale di Bologna, Museo regionale di Messina, PAC di Milano, Museo archeologico nazionale di Napoli, Museo di archeologia di Padova, Galleria nazionale Palazzo Abatellis di Palermo,  Istituto per la storia del risorgimento italiano di Roma, Fondazione Sandretto Re Rebadeungo di Torino, Palazzo ducale di Urbino.

Le attività zootecniche (gli allevamenti di bovini, suini, avicoli) sono fonti di emissione di odori molesti. Ammoniaca e idrogeno solforato ne rappresentano due componenti importanti. I campionatori passivi possono essere impiegati per valutare le loro concentrazioni e verificare l'efficacia di misure di contenimento e mitigazione.

Gli stessi strumenti possono essere utilizzati per verificare le concentrazioni all'interno delle stalle e ambienti di lavoro sottoposti a vincoli per la protezione della salute dei lavoratori.

I campionatori passivi possono essere utilizzati quale ausilio per valutare l'impatto di un'opera. Nell'ambito della procedura di impatto ambientale (VIA) i campionatori passivi possono essere utilizzati per definire il quadro "ante operam" della qualità dell'aria o per il successivo monitoraggio una volta realizzata.

Studi di questa natura, realizzati con i campionatori passivi PASSAM, hanno riguardato l'Aeroporto di Malpensa 2000, cantieri di rilevanti arterie stradali, diverse aree proposte per l'insediamento di grandi impianti industriali (si veda, ad esempio, lo SIA per la centrale termoelettrica di Saline Ioniche).

I campionatori passivi sono ampiamente utilizzati valutare i rischi a cui è esposta la salute umana a fronte dell'emissione di composti inquinanti in atmosfera. Studi e indagini epidemiologiche hanno evidenziato le relazioni tra inquinanti e salute umana. I campionatori passivi sono risultati particolarmente utili in quanto consentono di tracciare una mappatura delle concentrazioni e dell'esposizione ai diversi inquinanti a cui è soggetta la popolazione di una data area o gruppi sensibili di individui.

L'ozono rappresenta il principale inquinante ad azione tossica per gli organismi vegetali ed è responsabile di documentati cali di resa di numerose colture agricole e perdita di valore commerciale. I campionatori passivi possono essere utilizzati per determinare le concentrazioni di ozono nel corso della stagione vegetativa e tracciare un quadro dell'andamento temporale e la distribuzione sul territorio. La normativa prevede, ai fini della protezione delle colture agricole, la determinazione dell'esposizione a questo inquinante. Attalea propone per stimare l'indice di esposizione AOT40 e valutare quindi il rispetto della normativa, una metodologia di stima, dimostratasi particolarmente interessante.

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In alcuni studi di approfondimento basati sull'impiego di campionatori passivi è stato possibile evidenziare i fenomeni di intercettazione dell'ozono da parte delle chiome degli alberi nel corso della stagione vegetativa.

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Le caratteristiche più apprrezzate dei campionatori sono la facilità di impiego e la possibilità di condurre numerose determinazioni contemporanee su ampie porzioni di territorio. I campionatori passivi PASSAM sono stati impiegati in Italia per analizzare la situazione di grandi centri urbani tra cui Monza, Milano, Sondrio e altri, in prossimità di aree industriali o, ancora, valutare l'esposizione personale della popolazione di aree ad elevato inquinamento atmosferico.

 

I campionatori passivi possono fornire un quadro delle concentrazioni di inquinanti dell'aria anche in ambienti chiusi come abitazioni, aule scolastiche e uffici. La principale fonte di inquinamento nelle case, oltre all'ambiente esterno, sono i mobili dove possono essere stati utilizzati  collanti a base di formaldeide, le attività di cottura in ambienti non ventilati, le pitture da pareti.  Negli uffici possono essere presenti elevate concentrazioni di ozono dove vi è un uso si massiccio di fotocopiatrici.

I campionatori passivi sono strumenti estremamente versatili che consentono di disporre di un quadro affidabile della qualità dell'aria  e di verificare, eventualmente, il rispetto di limiti di legge ai fini della protezione della salute umana e dell'ambiente.

I campionatori passivi sono particolarmente maneggevoli, semplici da utilizzare  e non richiedono energia elettrica per il loro funzionamento.

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I campionatori passivi sono strumenti che consentono di valutare la qualità dell'aria con il minimo impegno, sia in termini operativi e di costo. I campionatori passivi non necessitano di allacciamento elettrico per il loro funzionamento e permettono, grazie al costo contenuto, di reclamizzare reti di misura  per una dettagliata mappature delle concentrazioni di inquinanti. Attalea distribuisce i campionatori passivi della società svizzera Passam, una delle più affermate aziende a livello mondiale e propone una completa linea di campionatori passivi per le più diverse esigenze (aree urbane, ambienti naturali, esposizione personale, ecc.). I campionatori passivi vengono esposti all'aria ambiente per un periodo predefinito. Al termine del periodo di esposizione il dispositivo è sottoposto ad analisi e fornisce il valore della concentrazione media dell'inquinante indagato. Le analisi sono condotte da laboratorio certificato   ISO/IEC 17025 e EN 45001.

Indagini epidemiologiche

Valutazioni di impatto ambientale

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 Ecosistemi forestali

Patrimonio culturale

Agricoltura e zootecnia

Abitazioni, scuole e luoghi di lavoro

Esposizione personale

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I campionatori passivi possono essere utilizzati per verificare mediante estese misure in campo i risultati di applicazioni di modelli di dispersione atmosfera di inquinanti. Le misure dei campionatori passivi possono migliorare il risultato complessivo dell'elaborazione, fornendo ad un costo estremamente contenuto, la possibilità di calibrare le funzioni del modello.

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I campionatori passivi possono rappresentare la fonte di dati per mappature estese, dirette o mediate dall'applicazione di un modello.  

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L'esposizione ad un inquinante deve comprendere valutazioni sui diversi ambienti che vengono frequentati nel corso della giornata. Un approccio semplice ed efficace è l'utilizzo di espositori personali dotati di campionatori passivi che per durate di 8h, 24h e oltre forniscono indicazioni specifiche.

Attalea s.n.c. di G. Poggi & C.  Sede legale:    Via Pergolesi 2   I-20124 Milano        Uffici/offices:   Via Pordenone 19  I-20131 Milano  

                                            Tel/Phone       +39 02 450.71.289    Fax  02 450.70.289    mail info@attalea.net     P.IVA 13392550151

 Caratteristiche generali e settori di impiego

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A sinistra indagine preliminare  condotta sulla città di Hanoi per l'individuazione delle aree più idonee per la relaizzazione di una rete di monitoraggio in continuo.

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Mappatura del territorio

 General features and application fields

Passive samplers are ideal for air monitoring programs, personal, outdoors and indoors.  Passive sampling devices

 

- can monitor air pollutants without the need for electricity, data loggers or pumps,

- are simple to operate,  portable  and reliable,

- represent a cost-effective solution for monitoring air quality - at locations where continuous

 monitoring is not feasible.

 Epidemiological investigations

Air pollutant measurements of in outdoor, indoor, or personal air is critical for assessing exposure to air pollution and potential health effects. Passive sampler is becoming more and more an interesting approach  in exposure and health effects studies, given its simplicity and low cost. Also, many passive samplers are capable of providing excellent performances in terms of sensitivity and reproducibility.

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Passive samplers are appreciated as they are simple to operate and provide cost-effective information on air quality. .Passam passive samplers are used worldwide. In Italy thsese devices were adopted for detailed investigations regarding air quality in major urban areas as Milan, Monza, Sondrio.

Air pollution can threaten heritage materials from museums, galleries, libraries and archives.  Deterioration is usually slow and progressive: prolonged exposure can cause severe damages to a wide range of materials and manufacts. The number of sites to be monitored depends on the aims of the survey and the size of the building. The logistics and cost of environmental monitoring can represent challenges for heritage managers because of the relevant number of environmental parameters to consider. Air pollution assessment and monitoring should be for the pollutants considered to be the greatest hazards at these locations. In the case of externally generated pollutants this should include at least two, preferably three, external sites. Inside the building, the monitoring sites should include corridors and entrance halls as well as the collections space, to assess the pollution spatial distribution.  Passam passive samplers were used to preliminary assess air quality in several Italian museums. Among the monitored structures the following should be mentioned: Musei capitolini di Roma, Palazzo reale di Genova, Pinacoteca nazionale di Bologna, Museo regionale di Messina, PAC di Milano, Museo archeologico nazionale di Napoli, Museo di archeologia di Padova, Galleria nazionale Palazzo Abatellis di Palermo,  Istituto per la storia del risorgimento italiano di Roma, Fondazione Sandretto Re Rebadeungo di Torino, Palazzo ducale di Urbino. Multi-pollutant investigations were performed at the Loggia di Michellozzo, in Florence (see picture)

Environmental Impact Assessment

Agriculture and livestock farming

Cultural heritage

Measurements of average concentration levels of air pollutants  are carried out as part of  baseline environmental impact assessment studies. A comparison between the measured concentrations and the applicable air quality standards can provide the required documentation for the development of future scenarios.

In Italy Passam samplers were used in the framework of EIA regarding power plants, airports and other industrial facilities.

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Forest ecosystems

Air pollution can cause relevant injuries to commercial agricultural crops and yields. In India air pollution has become so severe that yields of crops are being cut by almost half, scientists have found. Researchers analysed yields for wheat and rice alongside pollution data, and concluded significant decreases in yield could be attributed to two air pollutants, black carbon and ground level ozone. The finding has implications for global food security as India is a major rice exporter. Measurements of air pollution can provide relevant information regarding areas at risk

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Livestock farming represent the major source of ammonia and hydrogen sulphide. The first contributes to acidification of soils and water. Ammonia represents an important threat as it is widely distributed over the European agricultural areas (left)..

Measurements with passive samplers may provide useful information regarding odour annoyance due to ammonia and H2S presence in ambient air.

Indoor measurements (homes, schools, workplaces)

Passive samplers, are used for indoor air pollution measurements.  Passive sampling has several potential advantages over other methods, including lower cost, small size, and less disruption to building occupants. Often passive samplers are used to screen a building, and if a problem is indicated, other methods are applied to investigate more in detail its relevance.

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The earliest  studies of the effect of air pollution on forests were conducted around industrial sources of pollution and showed pollution levels were severe enough to severely damage vegetation in the vicinity. This kind of pollution is unlikely to be met in Europe, but some pollutants still represent a major threat. This is the case for ozone which causes direct injuries and indirectly reduces tree resistance to other stressors.

Passive samplers are widely use in Europe to assess ozone pollution in forest areas and have provided first hand data regarding air quality in remote regions. Passive sampler data can be used to assess exposition over predefined time periods (e.g. AOT40).

 

Comparing modelling results with known concentrations values that have been measured, contributes to improve their quality and credibility. Input data such as emission factors, meteorological data as well as topographic conditions are often inaccurate, justifying the improvement of the modelled concentration field by adjusting the input.

Validation of dispersion models

Passive samplers may represent a valuable source to map air pollution concentrations and to display spatial and temporal fluctuations of pollution load. A specific mapping procedure to map accumulated ozone concentrations over the 40 ppb threshold (AOT40) is presented in the Manual section. One example of the mapping result is reported below.

Personal exposition

Personal passive air samplers (or badges) have been used extensively for industrial hygiene and related

occupational exposure purposes  Although a long sampling time  is usually required for passive samplers to detect

ambient air pollutants, they are an attractive method for

monitoring personal exposure. Several epidemiological studies have demonstrated that the development of passive samplers for personal exposition monitoring is feasible.

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Sampling is carried out over a period that last for a short time period, such as one hour, may be "averaged out". Nonetheless this approach can highlight critical environmental conditions where a more detailed analysis is required. A major advantage of using a passive sampling system is that a network of multiple samplers can be used over a large area to determine pollution levels and their spatial/temporal variation of pollutant levels.

Analysis are carried out at Passam certified laboratory (ISO/IEC 17025 /EN 4500). Sulphur dioxide, nitrogen dioxide, ozone, hydrogen sulphide and volatile organic compounds are common pollutants monitored using passive samplers. The sampling technique is based on molecular diffusion of gases. The gas molecules diffuse into the sampler where they are quantitatively collected, which gives a concentration value integrated over timeThe sampling process begins by opening the sampler.

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Passive samplers are also useful for looking at long-term trends of air pollutants at specific locations. However, since sampling is conducted over a period of about one month, events that last for a short time period, such as one hour, may be "averaged out".

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