Valutazione del rischio chimico: i metodi di misurazione dei gas e dei vapori | Chimici.info

Valutazione del rischio chimico: i metodi di misurazione dei gas e dei vapori

Alla base della valutazione del rischio dei gas e vapori si pone l'accertamento tecnico dell'esposizione, cioè la sua misurazione attraverso i due momenti del campionamento e dell'analisi

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Per effettuare una corretta valutazione dei rischi chimici, è necessario procedere con la verifica delle sostanze immesse, a seguito dell’attività lavorativa effettuata, nell’ambiente confinato.

Tale accertamento tecnico avviene attraverso la misurazione dei gas e dei vapori presenti in un determinato ambiente e si perfeziona attraverso due momenti: il campionamento e l’analisi.

Il campionamento di gas e vapori può essere realizzato mediante sistemi diretti o indiretti; il campionamento diretto comporta il prelievo di un certo volume di aria-ambiente, che viene introdotta come tale (cioè senza alcun trattamento) in un adatto contenitore. Il recipiente viene quindi portato in laboratorio dove l’aria viene estratta tutta o in parte per essere analizzata; in genere, tale prelievo viene eseguito in tempi brevi, per cui il metodo consente di rilevare la concentrazione degli inquinanti in un dato istante (prelievo istantaneo), dato utile nel caso di valutazioni di esposizioni di picco o di brevissima durata.

Nel campionamento indiretto, un volume misurato d’aria viene fatto fluire attraverso un adatto sistema di captazione (substrato di raccolta) che, scelto in relazione alle caratteristiche delle sostanze gassose, è in genere costituito da una soluzione o un liquido assorbente o da un solido adsorbente. Il substrato a fine campionamento viene portato in laboratorio per l’analisi. In questo modo si realizza una concentrazione dell’inquinante sul substrato e, poiché la durata del prelievo può essere notevolmente prolungata (in funzione delle caratteristiche di collezione del substrato), i metodi indiretti permettono l’ottenimento di valori medi di concentrazione nel tempo anche a livelli molto contenuti.

Esistono anche gli analizzatori automatici in continuo, nei quali le fasi di prelievo e di analisi sono pressoché contemporanee, pur se concettualmente separate; tali apparecchiature vengono prevalentemente impiegate per il controllo dell’inquinamento atmosferico e trovano in genere impiego nelle indagini di igiene ambientale solo per esigenze specifiche.

Il prelievo deve essere in grado di raccogliere un campione d’aria rappresentativo della situazione che si vuole indagare e pertanto, oltre alle condizioni generali descritte nell’introduzione, devono essere definiti e misurabili i suoi parametri che sono: il flusso volumetrico (o portata), la durata, il volume d’aria campionato.

Flusso

In tutti i casi è necessario realizzare un flusso di aria, le cui dimensioni sono rappresentate dal rapporto tra il volume ed il tempo. In pratica si realizzano flussi che vanno da qualche decina di ml/min. a qualche decina di l/min. Mentre nel campionamento diretto la portata ha un’importanza relativa, nei campionamenti indiretti il tipo di substrato scelto condiziona, talvolta in modo stringente, il flusso da impiegare durante il prelievo.

La concentrazione delle sostanze inquinanti in genere, dei gas e vapori in particolare, presenti nell’aria-ambiente subisce spesso delle variazioni nel tempo per ragioni connesse sia alle caratteristiche ambientali (volume, ventilazione, temperatura), sia alle attività che nell’ambiente si svolgono (emissioni discontinue di sostanze inquinanti, diversificazioni nel ritmo di lavoro); anche per questo motivo è necessario che il flusso di campionamento rimanga costante per tutta la durata del prelievo. Infatti, se in corrispondenza di un certo periodo della lavora¬zione si realizzasse un flusso diverso (ad esempio, maggiore) di quello adottato nel rimanente periodo di campionamento, il campione d’aria complessivo prelevato non sarebbe rappresentativo della situazione esaminata: si avrebbe in realtà sul totale dell’inquinante raccolto un peso maggiore della situazione ambientale relativa a quel determinato periodo in cui il flusso era più elevato. Quindi, per ottenere un campione d’aria rappresentativo, il flusso di prelievo deve rimanere costante dall’inizio alla fine del campionamento.

Durata

La durata del campionamento può variare da poche decine di secondi ad alcune ore o all’intero turno lavorativo, anche in funzione del tipo dello stesso (diretto o indiretto); è comunque essenziale che si rispetti il criterio della rappresentatività. In ogni caso, l’analisi del campione d’aria prelevato consente di determinare la concentrazione media delle sostanze presenti nell’aria-ambiente durante il periodo in cui si è effettuato il prelievo.

In pratica, dato che di solito le variazioni della concentrazione degli inquinanti gassosi sono abbastanza lente, la concentrazione rilevata mediante prelievi di breve durata può essere considerata, pur essendo a rigore un valore medio, una concentrazione istantanea.

Volume

Nel caso dei metodi diretti, i volumi d’aria che possono essere campionabili dipendono dalle dimensioni dei contenitori. Questi possono essere rigidi (campionatori a volume fisso) e quindi consentire il prelievo di un volume d’aria prefissato (in genere da frazioni di litro a pochi litri); oppure flessibili (campionatori a volume variabile, come per esempio sacchi di plastica e siringhe da gas), permettendo perciò il campionamento di un volume d’aria variabile (da qualche centimetro cubo a diversi litri).

Nel caso dei metodi indiretti, il volume d’aria che viene fatto passare attraverso il substrato di raccolta è in genere elevato, fino a centinaia di litri; il volume campionabile dipende dalla concentrazione dell’inquinante nell’aria-ambiente e dalle capacità di captazione e di arricchimento del substrato; c’è anche da tener conto della sensibilità del metodo analitico successivamente impiegato, ma, tranne casi particolarissimi, di norma questa non pone problemi per concentrazioni anche molto basse e/o volumi di aria collezionati piuttosto limitati.

Attrezzatura per il prelievo

Le attrezzature necessarie per effettuare un prelievo di campione d’aria sono, com’è ovvio, diverse a seconda che il campionamento sia di tipo diretto o indiretto. Attualmente esistono in commercio sistemi completi, sui quali montare soltanto l’opportuno substrato, adattabili ad un ampio range di condizioni operative (flusso, tempo programmabile di campionamento, ecc.) e dotati di sistemi di controllo per l’eliminazione perlomeno parziale di fonti d’errore (indicazione di variazioni indesiderate di flusso, di spegnimento precoce, ecc.).

Campionatori personali

I campionatori personali sono apparecchiature di dimensioni ridotte che sono applicate agli indumenti di lavoro dei vari operatori e che seguono quindi questi nei loro spostamenti. In altri termini rappresentano una linea base di campionamento diretto con il vantaggio di poter essere meglio sfruttate per la caratterizzazione dell’esposizione personale degli operatori rispetto ai sistemi di campionamento in postazione fissa.

Le fiale rivelatrici

Le fiale rivelatrici sono tubicini in vetro riempiti con materiale solido inerte impregnato con determinati reagenti chimici in grado di sviluppare una reazione cromatica a contatto con uno specifico inquinante aeriforme presente nel campione d’aria fatto defluire attraverso la stessa fiala; tale reazione è in relazione alla concentrazione dell’inquinante rilevato. La possibilità di valutare subito dopo il prelievo la concentrazione della sostanza gassosa, anche se approssimativamente, fa considerare dette fiale come il primo esempio di strumentazione a risposta pressoché istantanea.

La misura eseguita con le fiale rivelatrici è relativa, di solito, alla concentrazione istantanea o mediata per brevi periodi di tempo, non oltre qualche minuto; sono state messe a punto di recente, per un limitato numero di sostanze gassose, fiale per misure di concentrazione su tempi lunghi, anche fino a 8 ore.

Per una stessa sostanza possono essere previste fiale con diverso intervallo di concentrazione; in pratica, la fiala viene rotta alle estremità e l’aria viene fatta defluire nel senso corretto impiegando pompe a mano (a stantuffo o pompe a mantice), tali da ottenere una velocità di passaggio dell’aria attraverso la fiala costante e volumi prefissati di aria campionata; per le fiale sviluppate per lunghi tempi di prelievo, invece, si utilizzano pompe peristaltiche a batteria.

Le fiale possono essere utilmente impiegate per rilievi preliminari e screening conoscitivi; per determinazioni che richiedano una sensibilità elevata ed affidabilità dei risultati di solito non presentano sufficienti requisiti.

Campionatori a diffusione

Per il prelievo degli inquinanti gassosi sono stati sviluppati dei cosiddetti “campionatori a diffusione”, noti anche come “passivi”; essi sono costituiti da contenitori a geometria prefissata, con all’interno uno strato adsorbente che garantisce un flusso continuo dall’esterno del gas o vapore da campionare basato sul fenomeno della diffusione gassosa e regolato dal gradiente di concentrazione che si realizza in continuo; questo tipo di campionatore permette flussi di campionamento piuttosto bassi, ma, per quanto in precedenza detto, se non sussistono problemi di sensibilità analitica, in genere sufficienti per gli scopi richiesti.

Il vantaggio consiste nel costo relativamente contenuto, nell’assenza di motori, parti meccaniche o elettriche (non possono guastarsi né il loro flusso può variare, una volta noti e fissati i parametri di funzionamento) e nel peso e dimensioni estremamente contenuti, tali da poter essere agevolmente utilizzati come campionatori personali.

Analisi dei campioni raccolti

L’analisi degli inquinanti collezionati come accennato fa ricorso necessariamente alle più moderne tecniche analitiche, oggi comunque diffusamente disponibili. Di norma, il campione viene portato in laboratorio, dove l’inquinante da analizzare è riestratto dal substrato con tecniche opportune e specifiche per ogni sostanza. E’ importante che sia nota la percentuale di recupero prevista dal metodo analitico ed è consigliabile che le metodiche utilizzate prevedano il minor numero possibile di passaggi analitici, ciascuno dei quali costituisce una potenziale fonte d’errore.

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