Campionamento olfattometrico delle emissioni odorigene: strumenti e metodi

La norma UNI EN 13725:2022 è il punto di riferimento per gli aspetti tecnici e le procedure relative al campionamento olfattometrico e all’analisi in olfattometria dinamica. 

La norma definisce le procedure per il campionamento e la misurazione della concentrazione d’odore, nonché le procedure di diluizione e la presentazione dei risultati.

È su questa base normativa che effettuiamo le misurazioni e il monitoraggio degli odori nel nostro laboratorio.

In questo articolo ci soffermiamo in particolare sulle modalità operative per condurre i campionamenti olfattometrici in base alla tipologia di sorgente (puntuale, areale o volumetrica).

Le emissioni odorigene, come definite dal D. Lgs 152/2006 e s.m.i., sono emissioni convogliate o diffuse aventi effetti di natura odorigena. In particolare, come indicato dalla Delibera SNPA 38/2018, con il termine “odore” ci si riferisce alla sensazione generata dall’interazione di alcuni composti chimici, presenti in una miscela gassosa e caratterizzati da sufficiente volatilità, con i recettori del sistema olfattivo.

Il monitoraggio delle emissioni odorigene può essere definito come l’insieme delle attività che si rendono necessarie per definire compiutamente gli aspetti principali correlati alla presenza di odore in un ambiente di vita e/o per acquisire le informazioni fondamentali per poter impostare e proporre un’adeguata risposta di risoluzione a questo problema emissivo.

Come indicato dalla Delibera SNPA38/2018, il campionamento è un elemento di fondamentale importanza: la qualità del dato analitico e la valutazione dei conseguenti risultati dipendono, infatti, dalla rappresentatività del campione prelevato. Lo scopo principale del campionamento è fondamentalmente quello di ottenere frazioni volumetriche di campioni gassosi rappresentative del contesto che si vuole caratterizzare (tipicamente la sorgente o l’aria ambiente) e delle condizioni emissive di cui si vuole avere specifico riscontro (ad esempio, informazioni sui livelli massimi e minimi piuttosto che sul livello emissivo medio, il che presuppone campionamenti su basi temporali diverse, che possono estendersi da pochi minuti fino all’ora ed anche oltre).

Le sorgenti odorigene possono avere diverse caratteristiche, tra cui:

• corso temporale dell’emissione, inclusi i picchi emissivi;
• modalità di trasferimento delle sostanze odorigene dalla sorgente all’atmosfera (che possono essere misurabili o meno in modo convenzionale, a seconda che la fonte sia definita o diffusa);
• configurazione geometrica della sorgente, che può essere puntiforme se è presente in un punto preciso, areale se presente in un'area più ampia o volumetrica se presenta una forma complessa.

Le condizioni in cui vengono raccolti i campioni, la durata e il numero, devono essere scelti in modo che riflettano accuratamente la fonte di odore. 

La fase di campionamento richiede una serie di attività preliminari essenziali per garantire un monitoraggio olfattometrico efficace.

Per questo i nostri tecnici prima di procedere al prelievo dei campioni, svolgono le seguenti attività:

• analisi del contesto territoriale in cui si manifestano i problemi di odore ed individuazione delle principali fonti odorigene;
• individuazione dei punti di campionamento e valutazione delle loro caratteristiche;
• valutazione della costanza o variabilità nel tempo delle emissioni in relazione al ciclo produttivo.

Per assicurare un ambiente sicuro e idoneo durante i campionamenti, è fondamentale che il luogo di campionamento sia facilmente accessibile per l'operatore, permettendogli di svolgere il suo compito nelle condizioni di sicurezza prescritte. Il punto di campionamento deve essere appropriato per consentire il prelievo del campione e qualsiasi altra misurazione richiesta.

La selezione dei materiali per il campionamento olfattometrico è cruciale per garantire la precisione e l'affidabilità dei risultati, seguendo le specifiche dettate dalla norma UNI EN 13725.

Queste specifiche includono:

• inerzia: i materiali devono essere selezionati in modo da minimizzare qualsiasi possibile interazione con il campione aeriforme, garantendo la sua integrità durante il processo di campionamento
• superficie liscia: i materiali utilizzati devono presentare una superficie liscia per prevenire la formazione di trappole o aree di accumulo che potrebbero influenzare la composizione del campione.
• neutralità odorigena: i materiali non devono presentare odori intrinseci che potrebbero influenzare la percezione olfattiva del campione.
• tenuta: è fondamentale che i materiali mostrino una bassa porosità e un coefficiente di diffusione ridotto per evitare la perdita del campione o l'ingresso di aria esterna durante il processo di campionamento.

Le apparecchiature di campionamento devono essere pulite in modo da evitare la contaminazione dei campioni.

I campioni, secondo la normativa UNI EN 13725, non devono superare un tempo di stoccaggio di 30 ore al fine di ridurre al minimo le possibilità di alterazione del campione. 

La strategia di campionamento varia in base alla tipologia di sorgente, distinguendo tra sorgenti:

1. puntuali
2. areali
3. volumetriche.

Il parametro fondamentale da considerare è la portata di odore (OER – Odour Emission Rate), ottenuta come prodotto della concentrazione di odore per la portata gassosa. 

Nel caso di una sorgente puntuale, l'emissione odorigena avviene da un singolo punto, solitamente attraverso un camino. In questo caso il campionamento consiste nel prelievo di una frazione dell’aeriforme convogliato.

Se l’aeriforme da campionare è in pressione, il prelievo può essere diretto inserendo un tubo in teflon nel sacchetto di campionamento nel condotto. Altrimenti, è necessario creare una depressione e utilizzare un'apposita pompa per aspirare l'aria nel sacchetto senza che entri in contatto con la pompa o altri materiali che potrebbero alterare le sue caratteristiche. 

Il periodo di campionamento varia in base alla sorgente e alle fluttuazioni della portata odorigena. In generale, si distinguono tre situazioni:

• Emissioni non costanti: si raccomanda di campionare più porzioni gassose, ognuna rappresentativa di una diversa condizione emissiva, possibilmente durante il momento più critico delle emissioni odorigene. È importante verificare la variabilità delle emissioni direttamente sul campo con strumentazioni in continuo.
• Emissioni costanti: si consiglia di eseguire almeno tre singoli campionamenti in un intervallo temporale rappresentativo di almeno 30 minuti.
• Emissioni variabili: si può effettuare un solo campionamento per individuare il momento emissivo più critico, o più campionamenti per valutare la variabilità dell'emissione in diversi livelli emissivi. Questi campionamenti devono essere analizzati singolarmente.

Per emissioni con fasi produttive ben definite, le modalità di campionamento devono essere adattate a ciascuna fase. Se si desiderano evidenziare solo i livelli massimi di emissione di una specifica attività, si può concentrare il campionamento nella fase considerata più critica, previa verifica della sua attendibilità.

Nel caso di sorgenti areali si hanno tipicamente delle emissioni da superfici solide o liquide piuttosto estese. Queste superfici possono essere attive (con flusso indotto) o passive (senza flusso indotto).

Sorgenti areali attive

Le sorgenti areali attive (con flusso indotto) sono caratterizzate da dimensioni definite e da un flusso di effluente che può essere controllato o controllabile.

Un esempio di tale categoria sono i biofiltri aperti. Per il campionamento di queste sorgenti si utilizza una cappa statica che isola una parte della superficie emissiva e convoglia il flusso nel condotto di uscita, dove viene prelevato il campione, seguendo le stesse modalità del campionamento da sorgente puntiforme

La cappa statica è costituita da due corpi: il primo è un tronco di piramide o cono cavo e il secondo, sormontante il primo, è un camino di espulsione cilindrico. Sul condotto di uscita della cappa sono predisposte delle aperture per consentire il prelievo del campione e la misura dei parametri fisici dell’emissione. La cappa deve essere costituita di materiale inerte dal punto di vista odorigeno.

Durante il prelievo, la cappa viene posizionata sulla superficie emissiva per isolare il punto di campionamento dall'ambiente esterno ed in particolare evitando che il vento diluisca il gas emesso prima che esso sia aspirato dal sacchetto di prelievo.

Per ottenere dei dati rappresentativi dell’intera sorgente, è necessario effettuare più campionamenti in diversi punti distribuiti uniformemente sulla superficie emissiva. Ogni campione di gas odorigeno viene prelevato inserendo il tubo in PTFE del sacchetto di campionamento nella bocchetta d'ispezione, dopo un tempo sufficiente per consentire al flusso odorigeno di riempire internamente l'intero corpo della cappa.

La verifica dell’uniformità del flusso attraverso la superficie emissiva è altresì importante al fine di definire la concentrazione di odore media emessa, ossia il valore medio che, moltiplicato per la portata dell’effluente, fornisce il valore di portata di odore.

Si distinguono due casi possibili:

• sorgenti areali attive con distribuzione del flusso omogenea per cui le velocità di efflusso misurate sulle diverse superfici parziali differiscano al massimo di un fattore 2. ;
• sorgenti areali attive con distribuzione del flusso non omogenea.

Sorgenti areali passive

Nelle sorgenti areali passive, il flusso è generato solo dal trasferimento di materia dalla superficie all'aria circostante.

Discariche e vasche degli impianti di depurazione delle acque reflue sono degli esempi.

Valutare l'OER per queste sorgenti è complicato poiché è difficile misurare una concentrazione di odore rappresentativa e definire una portata d'aria precisa.

Si utilizzano specifici metodi di campionamento chiamati "metodi a cappa", che isolano una parte della superficie emissiva. Per questo tipo di campionamento, si consiglia l'uso di cappe di tipo wind tunnel, che simulano il flusso parallelo dell'aria senza mescolamento verticale, raccogliendo i composti odorigeni volatilizzati per il prelievo del campione.

Al di sopra della superficie emissiva avviene un trasferimento di massa convettivo. Gli odoranti si mescolano alla corrente gassosa e fuoriescono dal condotto di uscita dal quale viene prelevato il campione.

Il vantaggio è che la misura è ottenibile in modo relativamente semplice ed economico.

Il problema di questo sistema è che per poter correlare le misure sperimentali con la reale capacità emissiva della fonte di odore è necessario valutare l’aerodinamica della cappa. È importante conoscere i profili di velocità all’interno della wind tunnel, al fine di poter esprimere le emissioni in funzione della velocità media sulla superficie monitorata.

Per quanto riguarda il numero di campioni da prelevare su una sorgente areale passiva, questo deve essere sufficiente ad ottenere dei dati rappresentativi delle caratteristiche emissive dell’intera sorgente. In generale, si può stabilire che:

• per sorgenti areali passive omogenee (es. vasche movimentate di materiali liquidi), nelle quali la superficie emissiva si può ritenere ragionevolmente uniforme per effetto della miscelazione, si ritiene sufficiente prelevare un unico campione rappresentativo,
• per sorgenti areali passive non omogenee (es. superfici di discarica, cumuli di rifiuti, compost o materiali in genere, ecc.), il numero di campionamenti dovrà essere valutato sia in funzione delle caratteristiche delle singole porzioni della sorgente areale, sia in funzione della loro specifica estensione.

Le sorgenti volumetriche sono quelle che emettono odori da spazi tridimensionali, come serbatoi di sostanze odorose, ambienti industriali o commerciali di grandi dimensioni. A differenza delle sorgenti areali, queste occupano uno spazio tridimensionale e non è possibile definire un flusso specifico.

Il campionamento da tali sorgenti è più complesso perché richiede la considerazione di variabili come:

• la dimensione del volume emissivo
• la distribuzione degli odori all'interno dello spazio
• la velocità e la direzione del flusso d'aria.

Queste variabili influenzano la dispersione degli odori nell'ambiente circostante, quindi sono cruciali durante il processo di campionamento e analisi. 

Come indicato dalla Linea Guida MASE, campionare in maniera efficiente è essenziale per ottenere risultati significativi.

Un corretto campionamento è fondamentale per eseguire poi la successiva fase di analisi prevista dall’olfattometria dinamica e valutare l'efficienza dei presidi ambientali di abbattimento degli odori.

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Bibliografia

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Delibera SNPA 38/2018, Metodologie per la valutazione delle emissioni odorigene Documento di sintesi, elaborato a cura del Gruppo di Lavoro 13 nell’ambito dei lavori del Programma Triennale 2014-2016 dell’SNPA – Maggio 2018

Decreto Direttoriale MASE 309/2023, Indirizzi per l’applicazione dell’articolo 272 – bis del D. Lgs 152/2006 in materia di emissioni odorigene di impianti e attività.