Inquinamento
Ambiente & Territorio
Il veloce cambiamento del parco automobilistico, dovuto a una maggiore
presenza di motori diesel e alle nuove tipologie di marmitte, impone una diversa
attenzione alle priorità di rilevamento degli inquinanti in galleria: CO, NO e NO2
NO2:
IL KILLER IGNORATO
Carlo Maria Cazzari*
Nardi Marco**
L’allarme lanciato nel rapporto PIARC dalla World
Road Association sull’inquinamento da biossido di
azoto nelle gallerie stradali trova la risposta in un
nuovo strumento di misura.
Introduzione
Nell’anno 2000 il rapporto PIARC richiamava l’attenzione su
un inquinante presente nei tunnel, l’NO2. A lungo ignorato, a favore
della misura prima del CO e successivamente dell’NO, i Tecnici delle
Normative per le strade lanciavano un grido d’allarme su questo “nuovo” inquinante.
L’NO2 si genera nei tunnel per reazione chimica fra NO e O2/3 (processo che si realizza sul lungo periodo) ed è emessa in parte anche
dagli autoveicoli (fino al 20% del totale). Il rapporto fra NO2/NOx non è
fisso, recenti studi hanno mostrato che tale rapporto può variare dal
7% al 20% e a basse concentrazioni può arrivare fino al 50%.
La ragione dell’allarme si trovava in una serie di risultati clinici, allora resi noti, che affermavano:
u l’NO2 può avere degli effetti sia sulla salute di persone sane sia su
quella di persone sensibili. Per le persone sane sono stati notati effetti dannosi per livelli superiori a 4.000 µg/m3 (~ 2 ppm), mentre
per le persone sensibili sono sufficienti concentrazione superiori a
190 µg/m3 (~ 0,01 ppm);
u c’è un significativo effetto dell’esposizione singola all’NO 2 e alle
istamine nella risposta respiratoria (stimolo non specifico);
u l’esposizione all’NO2 aumenta la risposta respiratoria agli allergeni (stimolo specifico);
u l’esposizione all’NO2 seguita da una bassa dose di allergeni causa
un aumento nella reazione asmatica precoce. La dose allergenica
era così bassa che non poteva di per se stessa causare la modifica riscontrata nella funzionalità polmonare.
Durante i test le persone furono esposte a 500 µg/m3 (~ 0,25 ppm) di
NO2 per 30 min..
A differenza degli altri inquinanti, normalmente rilevati fino ad allora
in concentrazioni di decine di ppm, l’inquinante NO2 rappresentava
dunque un rischio per la salute, anche a valori estremamente bassi.
Il rapporto concludeva pertanto che:
2
u
è necessario prendere in considerazione l’NO2 nel dimensionamento
e nella gestione del sistema di ventilazione delle gallerie stradali;
u la soglia limite di esposizione all’NO2 consigliata per le persone sane è di 1 ppm;
u i limiti indicati non devono essere superati per più del 2% del tempo di esposizione, precisando che il dimensionamento della ventilazione deve tenere conto dei valori medi riscontrati sull’intera lunghezza della galleria;
in assenza di precise conclusioni, riguardanti le persone a rischio, ogni
stato deve definire il proprio modo di comportamento.
I risultati clinici attualmente disponibili indicano che l’NO2 è responsabile sia di effetti acuti sia di effetti cronici. Su tali basi l’OMS ha proposto dei valori di riferimento relativi all’aria esterna.
Il D.M. 02.04.02 n° 60 ha fissato due valori limite per la protezione
della salute umana:
u 200 µg/m3 (~ 0,1 ppm) come media oraria da non superare più di
18 volte l’anno;
u 40 µg/m3 (~ 0,02 ppm) come media annuale.
Entrambi entreranno in vigore gradualmente entro il 1° Gennaio 2010.
Il rapporto PIARC del 2000 esaminava poi la strumentazione disponibile per arrivare alla conclusione che le celle elettrochimiche non potevano essere utilizzate per mancanza di selettività nella misura dell’NO2, mentre gli strumenti a chemiluminescenza erano troppo difficili da maneggiare e costosi nella manutenzione.
Il rapporto ribadiva dunque che l’NO2 non poteva essere allora misurato in modo affidabile da dispositivi industriali, così da poter usare
queste misure come base per la gestione del flusso d’aria della ventilazione e quindi si raccomandava di misurare gli NOx usando empiricamente il rapporto NO2/NOx = 0,1.
Oggi la tecnologia offre la risposta a questa necessità.
STRADE & AUTOSTRADE 2-2007
Inquinamento
Il Vicotec 320
Da qualche mese è stato presentato sul mercato un nuovo strumento di
misura dell’NO2, sviluppato per applicazioni in tunnel, con caratteristiche
industriali di robustezza, facilità di installazione e manutenzione: il Vicotec 320. Tale strumento soddisfa quanto auspicato da quel lontano rapporto, permettendo così, a Paesi europei quali la Gran Bretagna (B.D.
78/99), la Norvegia (Hanbok 021/2002-2004), la Germania (RABT 2006),
la Svezia (in accordo PIARC 2004), il Belgio (in accordo PIARC 2004), la
Francia (in accordo PIARC 2004) e l’Austria (RVS 9.261 - 9.262), di attuare all’interno delle gallerie stradali la misura dell’NO2 secondo i limiti definiti dalle proprie Normative nazionali.
Si tratta di uno strumento ottico, in grado di misurare fino a 3+1 parametri: visibilità, NO, NO2 più la temperatura. In quanto strumento ottico
ha tempi di risposta estremamente ridotti (min 5 s), non richiede gas di
zero e di campo ed è installabile direttamente sulla parete dei tunnel. La
custodia è IP 69K in acciaio inox AISI 316L.
I processi di calibrazione, la compensazione della deriva di misura e la
diagnostica sono automatizzati e registrati sul logbook interno, semplificando complessivamente la gestione dello strumento.
Il principio di misura è quello definito come spettroscopia DOAS (spettroscopia ottica ad assorbimento differenziale). Tale tecnologia sfrutta le
lunghezze d’onda nell’ultravioletto, che è una zona dello spettro in cui
non esiste influenza né del vapore d’acqua, né della polvere e in cui righe di assorbimento sono ben definite. Questo è il vantaggio maggiore
rispetto alle tradizionali tecnologie di misura all’infrarosso, nelle quali sono presenti come interferenti un alto numero di gas e diventa quindi difficile avere precisioni elevate a basse concentrazioni.
Il DOAS consente al Vicotec 320 di avere campi ridotti:
u NO2: min. 0÷1 ppm, max 0÷3 ppm;
u NO: min. 0÷20 ppm max 0÷45 ppm;
con precisioni elevate:
u NO2 soglia minima rilevabile: 0,05 ppm (0,1 mg/m3);
u NO soglia minima rilevabile: 0,01 ppm (0,025mg/m3).
Per la misura della visibilità viene usato invece lo spettro nel visibile, in
modo da simulare il comportamento dell’occhio umano. Il percorso ottico di misurazione compreso tra 10 e 20 m consente una rappresentatività dell’analisi ambientale in galleria fino a 500 m, permettendo la corretta elaborazione degli
algoritmi di funzionamento dell’impianto di ventilazione, per
tutta la lunghezza della
galleria.
Il Vicotec 320: unità di
trasmissione/ricezione
(immagine di proprietà
della R.A.E.T.)
L’estrema precisione e la bassa scala di misura di NO e NO2 consentono finalmente di poter pilotare in modo efficiente e sicuro la
n
ventilazione in galleria.
* Ingegnere della Divisione strumentazione di SICK SpA
** Ingegnere della Divisione strade di R.A.E.T. Srl
Un esempio
applicativo della
distribuzione degli
strumenti di misura in
galleria può essere il
seguente: le tecnologie per la
misura degli inquinanti in galleria. NO,
NO2: Ottica - Spettroscopia a ultravioletti;
OP (Visibilità): Ottica - Trasmissione in autocollimazione
o difrattometrica; CO: Ottica - Assorbimento all’infrarosso, correlazione
negativa del gas; FLOW (Velocità e direzione del flusso d’aria): Ultrasuoni
- Cross_duct (immagine di proprietà della SICK)
STRADE & AUTOSTRADE 2-2007
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