Nelle Linee guida per una procedura di monitoraggio e controllo della qualità dell’aria negli ambienti indoor sono presenti linee guida che hanno lo scopo di definire, a partire dall’analisi della letteratura scientifica e delle attuali norme tecniche disponibili, una procedura di monitoraggio e controllo della qualità dell’aria degli ambienti indoor. Nel documento è inoltre riportato un focus specifico sull’utilizzo del sistema di monitoraggio realizzato nell’ambito del progetto GrIN-BOX.
L’analizzatore utilizzato è stato un Teledyne 200e, il quale utilizza il metodo di rilevamento della chemiluminescenza, abbinato alla tecnologia a microprocessore all’avanguardia per fornire la sensibilità, la stabilità per i requisiti di monitoraggio CEM dell’ambiente (Ossidi di azoto: UNI EN 14211:2012: “Qualità dell’aria ambiente. Metodo normalizzato per la misurazione della concentrazione di diossido di azoto e monossido di azoto mediante chemiluminescenza”).
Le misurazioni vengono compensate automaticamente per gli intervalli, da 0-50 ppb a 0-20 ppm, selezionabili dall’utente Intervalli indipendenti per variazioni di temperatura e pressione di NO, NO2, NOX. Il software multi-tasking consente di visualizzare le variabili del test mentre il risultato operativo è sensibile, accurato e affidabile inoltre il filtraggio adattivo del segnale ottimizza i tempi di risposta.
Linee guida per una procedura di monitoraggio e controllo della qualità dell’aria negli ambienti indoor
Introduzione
L’inquinamento indoor riguarda i luoghi confinati di vita e di lavoro non industriali come case, scuole e uffici.
Negli ambienti indoor spesso la normale composizione chimica dell’aria può cambiare per la presenza di diverse sorgenti sia interne che esterne. Tra le fonti interne rientrano attività umane come la combustione di biomasse per il riscaldamento, il fumo di sigaretta, la cottura dei cibi, le emissioni dalle suppellettili, l’uso di prodotti sia per la cura personale che per l’igiene della casa, l’utilizzo di particolari strumenti quali ad esempio stampanti e fotocopiatrici. A causa dell’infiltrazione dall’esterno tali ambienti possono risentire anche di altre fonti come, ad esempio, il traffico veicolare e le emissioni provenienti dagli impianti industriali.
Diversi studi hanno dimostrato che in case, scuole e uffici l’aria può essere più inquinata rispetto a quella esterna. Tra le cause rientrano due fattori concomitanti: la diminuzione della diluizione degli inquinanti legata ai ricambi di aria e il rallentamento dei processi di degradazione che avvengono solitamente in outdoor.
La qualità dell’aria interna è definita accettabile quando “non sono presenti contaminanti in concentrazione superiore ai limiti consentiti e quando una larga maggioranza delle persone esposte non esprime insoddisfazione”.
Le presenti linee guida hanno lo scopo di definire, a partire dall’analisi della letteratura scientifica e delle attuali norme tecniche disponibili, una procedura di monitoraggio e controllo della qualità dell’aria degli ambienti indoor.
Nel documento è inoltre riportato un focus specifico sull’utilizzo del sistema di monitoraggio realizzato nell’ambito del progetto GrIN-BOX.
- Simboli
- CO = monossido di carbonio
- CO2 = anidride carbonica
- NO2= diossido di azoto
- PM2,5 = particolato atmosferico con diametro aerodinamico equivalente inferiore o uguale ai 2,5 μm
- PM10 = particolato atmosferico con diametro aerodinamico equivalente inferiore o uguale ai 10 μm
- Unità di misura
- °C = grado Celsius
- K = Kelvin
- Pa = pascal
- mg/m3 = milligrammi di inquinante per metro cubo di aria
- μg/m3 = microgrammi di inquinante per metro cubo di aria
- ppm = parti di inquinante per milione di parti di aria
1. Parametri microclimatici e inquinanti
A livello nazionale le uniche norme relative all’inquinamento indoor stabiliscono limiti di emissione dai materiali:
- Il D.M. 10 ottobre 2008 del Ministero della Salute [3] che prevede un limite di emissione di formaldeide pari a 0,1 ppm (equivalente a 0,124 μg/m3) per tutti i pannelli a base di legno ed i manufatti con essi realizzati (es. mobili) in ambienti interni;
- Il D.M. 23 giugno 2022 n. 256 [4] relativo ai CAM (Criteri Ambientali Minimi) edilizia. Tale decreto ha stabilito dei limiti in termini di emissioni di Composti Organici Volatili (COV), di formaldeide e di altre sostanze emesse dai materiali (es. controsoffitti, rivestimenti, pavimentazioni).
- In Italia non esiste attualmente una legislazione specifica in materia di inquinamento indoor.
Nei paragrafi successivi sono presentati i principali parametri microclimatici e inquinanti per la valutazione della qualità dell’aria interna.
Al termine di tale descrizione, nel paragrafo 4 è riportata una tabella che, per ciascun inquinante, indica un valore guida elaborato sulla base di quanto stabilito o raccomandato da alcuni Paesi europei ed extraeuropei e dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS). I parametri e gli inquinanti illustrati possono essere misurati tramite il sistema di monitoraggio realizzato nell’ambito del progetto GrIN-BOX.
1.1 Temperatura e umidità relativa
La temperatura dell’aria è un parametro fondamentale da misurare per la valutazione della qualità di un ambiente indoor.
Secondo il Ministero della Salute la temperatura ideale in un ambiente, considerando un’attività fisica moderata, un abbigliamento adeguato e in assenza di irraggiamento in inverno è di 19-22°C mentre d’estate i valori dovrebbero essere compresi tra 24 e 26°C (Tabella 1).
Viene poi utilizzato come parametro l’umidità relativa, definita come il rapporto tra la massa di vapore acqueo contenuto in un certo volume di aria e la massima massa di vapore acqueo che lo stesso volume d’aria riesce a contenere nelle stesse condizioni di pressione e di temperatura.
Secondo il Ministero della Salute ,in un ambiente la condizione ideale è che il tasso di umidità relativa sia tra il 40 e il 50% d’inverno e tra il 50 e il 60% d’estate (Tabella 1).
1.2 Anidride carbonica (CO2)
La CO2 è un gas presente in atmosfera ad una concentrazione media di 400 ppm il cui innalzamento negli ambienti indoor è dovuto principalmente alla produzione come sottoprodotto del sistema respiratorio.
Sebbene a concentrazioni ridotte non sia un inquinante, la misura della concentrazione di CO2 può servire da indicatore di fenomeni di accumulo di inquinanti all’interno degli ambienti in quanto concentrazioni di anidride carbonica maggiori di 1000 ppm sono generalmente indicative di inadeguato ricambio dell’aria [rif. 6 bibliografia] e riducono il benessere abitativo.
Norme tecniche di riferimento per la determinazione in ambienti indoor:
– UNI EN ISO 16000-1:2006 “Aria in ambienti confinati – Parte 1: Aspetti generali della strategia di campionamento”
– UNI EN ISO 16000-26:2012 “Aria in ambienti confinati—Parte 26: Strategia di campionamento per l’anidride carbonica (CO2)”.
1.3 Particolato atmosferico (PM)
Il particolato atmosferico (Particulate Matter o PM) è l’insieme di particelle solide e liquide sospese
in aria e trasportate grazie al movimento delle masse d’aria. Solitamente l’acronimo PM riporta accanto un numero in pedice che indica la grandezza del diametro aerodinamico equivalente delle particelle di diverse forme che si comportano aerodinamicamente come particelle sferiche. Le particelle che si comportano come le particelle sferiche di dimensioni maggiori di 10 μm hanno un tempo medio di vita nell’atmosfera che varia da pochi minuti ad alcune ore e possono essere trasportate in aria per una distanza massima di 1-10 Km.
Le particelle di dimensioni inferiori o pari ai 10 μm hanno un tempo medio di vita da pochi giorni fino a diverse settimane e possono essere trasportate dalle correnti atmosferiche per distanze fino a centinaia di Km a seconda delle dimensioni.
Per quanto riguarda gli effetti sulla salute umana, è molto importante la determinazione delle dimensioni e della composizione chimica delle particelle.
Le dimensioni determinano il grado di penetrazione all’interno del sistema respiratorio, mentre le caratteristiche chimiche determinano le proprietà tossiche in termini di contenuto in inquinanti (es. Idrocarburi Policiclici Aromatici – IPA, metalli pesanti, solfati, nitrati).
Sono definite polveri fini le particelle di polvere con un diametro aerodinamico equivalente inferiore o uguale a 10 μm (PM10), in grado di penetrare nel tratto respiratorio superiore (naso, faringe e trachea) e le particelle con diametro inferiore o uguale a 2,5 μm (PM2,5), in grado di penetrare profondamente nei polmoni. Le particelle che si depositano nel tratto superiore possono causare effetti irritativi locali quali secchezza e infiammazione. Le particelle più fini che si depositano nel tratto tracheobronchiale o addirittura negli alveoli possono causare aggravamento delle malattie respiratorie croniche (es. asma, bronchite), infiammazioni ed eventualmente neoplasie.
Norme tecniche di riferimento per la determinazione in ambienti indoor:
– UNI EN ISO 16000-1:2006 “Aria in ambienti confinati – Parte 1: Aspetti generali della strategia
di campionamento [rif. 7 bibliografia]
– ISO 16000-34: 2018 “Indoor air — Part 34: Strategies for the measurement of airborne
particles” [rif. 9 bibliografia]
– ISO 16000 – 37: 2019 “Indoor air — Part 37: Measurement of PM2,5 mass concentration” [rif. 10 bibliografia].
1.4 Diossido di azoto (NO2)
Il diossido di azoto è caratterizzato ad alte concentrazioni, da un odore pungente e soffocante. Negli ambienti indoor le sorgenti di NO2 sono costituite dai fornelli da cucina, dalle stufe, dagli impianti di riscaldamento con caldaie interne e dal fumo di tabacco. Una fonte outdoor è rappresentata dal traffico veicolare e dalla presenza di garage o parcheggi coperti, dal momento che l’NO2 è contenuto anche nei gas di scarico degli autoveicoli. Ulteriore fonte sono le emissioni gassose degli impianti civili e industriali.
Per quanto riguarda la salute umana l’NO2 può causare sia effetti acuti quali l’infiammazione delle mucose e la diminuzione della funzionalità polmonare sia effetti a lungo termine come l’aumento dell’incidenza delle malattie respiratorie, aumento della suscettibilità alle infezioni polmonari batteriche e virali.
Norme tecniche di riferimento per la determinazione in ambienti indoor:
– UNI EN ISO 16000-1:2006 “Aria in ambienti confinati – Parte 1: Aspetti generali della strategia di campionamento [rif. 7 bibliografia];
– UNI EN ISO 16000-15:2008 “Aria in ambienti confinati – Parte 15: Strategia di campionamento per diossido di azoto (NO2)” [rif. 11 bibliogtafia].
1.5 Monossido di carbonio (CO)
Il CO è un gas inodore, infiammabile e molto tossico. Può reagire con ossigeno, acetilene, cloro, fluoro, ossidi di azoto. È emesso direttamente da tutti i processi di combustione incompleta dei composti carboniosi. Le sorgenti possono essere di tipo naturale (incendi, vulcani, emissioni da oceani, ecc.) o di tipo antropico (traffico veicolare, attività industriali…) Il CO raggiunge facilmente gli alveoli polmonari e quindi il sangue riducendo notevolmente la capacità del sangue stesso di portare ossigeno ai tessuti.
Gli effetti sulla salute sono essenzialmente riconducibili ai danni causati dall’ipossia a carico del sistema nervoso, cardiovascolare e muscolare.
I sintomi che si presentano sono ad esempio la diminuzione della capacità di concentrazione, l’alterazione del comportamento, confusione mentale, accelerazione del battito cardiaco e la vasodilatazione.
Norma tecnica di riferimento per la determinazione:
UNI EN 14626:2012 “Qualità dell’aria ambiente – Metodo normalizzato per la misurazione della
concentrazione di monossido di carbonio mediante spettroscopia a raggi infrarossi non dispersiva”.
1.6 Composti Organici Volatili Non Metanici Totali (TCOVNM)
Un composto organico volatile è un qualsiasi composto organico che, ad una temperatura di 20°C, abbia una pressione di vapore di 0,01 kPa, o superiore, oppure che abbia la corrispondente volatilità in condizioni particolari di uso. Sono inquinanti gassosi che possono provenire sia dall’esterno (es. traffico veicolare), sia da fonti interne (es. i materiali costituenti l’arredo, il fumo di sigaretta e la cottura dei cibi). Esempi di COV sono i terpeni, la formaldeide, gli alcoli, i BTEX (Benzene, Toluene, Etilbenzene e Xileni). La determinazione dei singoli composti prevede l’utilizzo di tecniche e strumentazioni costose ed elaborate; pertanto si preferisce utilizzare tecniche più accessibili che permettano la determinazione della somma di tutti i composti.
Norma tecnica di riferimento per la determinazione in ambienti indoor:
UNI EN ISO 16000-1:2006 “Aria in ambienti confinati – Parte 1: Aspetti generali della strategia di
campionamento” [rif. 7 bibliografia].
2. Modalità di esecuzione della procedura di monitoraggio
Per un’efficace monitoraggio, prima di procedere al rilevamento degli inquinanti, è necessario effettuare un ricambio dell’aria degli ambienti al fine di allontanare le sostanze che si sono già accumulate. È importante valutare il tipo di ventilazione di cui è dotato l’ambiente considerato.
Nel caso in cui la ventilazione sia di tipo naturale si raccomanda, prima di iniziare le attività di monitoraggio, una ventilazione completa per almeno 15 minuti, tenendo aperte porte e finestre riducendo al minimo qualsiasi attività e la presenza umana.
Dopo tale periodo di tempo le porte e le finestre dovranno essere richiuse per circa otto ore (preferibilmente per un’intera notte) e solo successivamente si potrà cominciare con i campionamenti e con le misurazioni, tenendo le porte e le finestre della stanza chiuse (questo rappresenta il dato del bianco).
Se invece gli ambienti sono dotati di sistemi di Ventilazione Meccanica Controllata o di impianti climatizzazione o di condizionamento (es. pompe di calore, split, ventilatori) questi sistemi saranno mantenuti accesi secondo l’operatività abituale per almeno tre ore prima di operare in assenza di qualsiasi attività o presenza umana e solo successivamente si potrà dare inizio al campionamento (questo rappresenta il dato del bianco).
La misura andrà poi ripetuta, con le stesse modalità, durante l’utilizzo ordinario dell’area con la presenza delle persone che abitualmente frequentano quel determinato ambiente.
Per evitare interferenze sulle misure i campionamenti dovranno avvenire:
- ad una distanza di almeno 0,5 m da angoli o finestre;
- ad una distanza di almeno 0,5 m da pareti, partizioni e altre superfici verticali;
- ad una distanza di almeno 1 m da fonti localizzate come fotocopiatrici, stampanti, fumatori di sigarette, ecc.;
- non direttamente di fronte a diffusori di alimentazione dell’aria, unità di induzione, ventole o riscaldatori o l’espirato dell’operatore.
Nel caso sia presente un sistema di abbattimento, bisogna considerare parametri quali:
- il volume d’aria trattato dal sistema per unità di tempo e le sue performance;
- il volume dell’ambiente trattato;
- le modalità di riciclo (ad esempio se è previsto il prelievo dell’aria esterna o il riciclo dell’aria nell’ambiente considerato).
Al fine di valutare l’impatto dell’aria esterna sui livelli di concentrazione degli inquinanti, descritti nei precedenti paragrafi, è necessario campionare in un punto prossimo all’esterno (es. nei pressi di una finestra aperta).
La conoscenza delle concentrazioni outdoor degli inquinanti di interesse permette di pesare e stimare la situazione di inquinamento all’interno delle aree studiate.
I punti di campionamento da considerare sono legati in prima istanza alle dimensioni della struttura monitorata.
La Tabella 2 riporta i punti di campionamento minimi suggeriti in funzione della superficie; ciononostante nel caso in cui la struttura sia costituita da più locali, diversi per tipologia di utilizzo, di arredo/attrezzature o di frequentazione, sarà necessario monitorare almeno uno dei locali più rappresentativi per ognuna delle varie tipologie presenti.
2.1 Caso specifico: modalità di esecuzione della procedura di monitoraggio della qualità dell’aria interna tramite il sistema realizzato nell’ambito del progetto GrIN BOX.
Nel caso in cui venga utilizzato il sistema di monitoraggio realizzato nell’ambito del progetto GrIN BOX le azioni da eseguire prima di procedere alla misurazione riportate nel paragrafo precedente restano valide.
Per quanto riguarda la procedura di misurazione si raccomanda di effettuare misure della durata di mezz’ora o 1h su 4 fasce orarie nell’arco della giornata, tenendo conto del tempo di stabilizzazione dello strumento che è di circa 10 minuti. Misurazioni di durata inferiore ai 30 minuti non sono raccomandate. Le misure dovranno essere uniformemente distribuite su tutto l’orario di lavoro per gli uffici o coprire gli scenari peggiori nei luoghi pubblici (es. periodi di massimo affollamento e/o ambientiparticolarmente a rischio). È importante assicurare un’adeguata manutenzione del sistema in modo da garantirne un corretto funzionamento.
I sensori integrati nel sistema devono essere calibrati ed eventualmente sostituiti; ad esempio i sensori dei gas e dei vapori devono essere cambiati mediamente ogni 6 mesi -1 anno.
3. Migliori tecnologie disponibili per il controllo dei contaminanti
Sebbene il miglior sistema per diminuire l’inquinamento indoor sia l’abbattimento/eliminazione delle sorgenti di inquinanti, è possibile utilizzare sistemi di mitigazione degli inquinanti costituiti da dispositivi centralizzati (spesso abbinati ai sistemi di condizionamento) o sistemi portatili.
I sistemi di abbattimento sono progettati per rimuovere inquinanti gassosi e particelle dannose dall’aria all’interno degli edifici. Questi sistemi di abbattimento, che funzionano attraverso una serie di principi che possono variare a seconda del tipo di tecnologia utilizzata, presentano cinque principi di base comuni:
Il primo principio di base è la filtrazione dell’aria. Questo processo coinvolge l’utilizzo di filtri per rimuovere le particelle e gli inquinanti dall’aria, trattenendoli all’interno del filtro stesso. I filtri possono essere costituiti da materiali diversi, come tessuti, carta e fibre di vetro a seconda del tipo di inquinante che si vuole rimuovere. Il secondo principio di base è l’ossidazione catalitica. Questo processo coinvolge l’utilizzo di catalizzatori per convertire gli inquinanti in sostanze meno dannose. L’ossidazione catalitica è utilizzata per rimuovere gas come il monossido di carbonio, gli ossidi di azoto e i Composti Organici Volatili.
Il terzo principio di base è la ionizzazione. Questo processo coinvolge l’utilizzo di ionizzatori per caricare le particelle presenti nell’aria, rendendole più facili da rimuovere. La ionizzazione è utile per rimuovere particelle molto piccole come batteri, virus e fumo di sigaretta.
Il quarto principio di base è la ventilazione forzata. Questo processo coinvolge l’utilizzo di ventilatori per aumentare il flusso d’aria all’interno dell’edificio, espellendo gli inquinanti all’esterno dell’edificio stesso. La ventilazione forzata è utile in aree dove le concentrazioni degli inquinanti indoor sono molto elevate, come ad esempio nelle cucine o nei laboratori. Il quinto principio di base è l’assorbimento chimico. Questo processo coinvolge l’utilizzo di sostanze chimiche per assorbire gli inquinanti presenti nell’aria, rimuovendoli dall’atmosfera dell’edificio.
L’assorbimento chimico è utile per rimuovere gas come la formaldeide e il benzene. In generale, i sistemi di abbattimento degli inquinanti indoor utilizzano una combinazione di questi principi di base per rimuovere gli inquinanti. La scelta del metodo di abbattimento più appropriato dipende dal tipo di inquinante che si vuole rimuovere, dalle dimensioni dell’edificio e dalle condizioni ambientali dell’area circostante. Nell’ambito del progetto GRIN-BOX è stato messo a punto un sistema di abbattimento che prevede l’utilizzo di un filtro HEPA (High-Efficiency Particulate Air) abbinato a un filtro a carboni attivi per l’adsorbimento dei COV.
4. Definizione del livello della qualità dell’aria interna
Per la valutazione della conformità agli obiettivi di qualità dell’aria indoor nella Tabella 3 viene proposto, per ciascun parametro considerato, un valore guida elaborato sulla base di quanto stabilito o raccomandato da alcuni Paesi europei ed extraeuropei e di quanto indicato dall’OMS
(Appendici A, B, C, D ed E). L’arco di 8 h si riferisce alla giornata lavorativa mentre il riferimento alle 24 h è rappresentativo degli ambienti di tipo residenziale.
L’aria interna potrà considerarsi conforme agli obiettivi di qualità se in almeno l’80% dei punti di campionamento/determinazione i valori medi di concentrazione degli inquinanti considerati rientrano nei valori di riferimento e, nei casi di superamento, nessuno degli inquinanti supera il suo valore di riferimento di più del 50% Per i parametri fisici umidità relativa e temperatura i valori misurati non dovranno deviare più del 10% dai valori minimi e massimi degli intervalli di riferimento definiti (vedi Tabella 1).
