Controllo tecnico-analitico delle emissioni prodotte e raffronto con il quadro normativo di settore
A cura di: Provincia di Treviso – Arpav
MATERIALI E METODI DI CAMPIONAMENTO
Norme tecniche di riferimento
Nel campo del controllo delle emissioni in atmosfera sono disponibili norme tecniche che prevedono campionamento e analisi di vari inquinanti. All’interno di questo lavoro si è fatto riferimento a metodiche europee recepite da UNI, oppure a quelle emanate dalla stessa UNI o a metodi di riferimento ufficiali nazionali o di altri organismi internazionali, generalmente richiamate anche dai decreti di autorizzazione alle emissioni in atmosfera rilasciati dalla Provincia di Treviso. In relazione al numero di campioni da prelevare e ai tempi di prelievo per singolo campione, si è fatto riferimento a quanto riportato nell’allegato VI alla Parte V del D. Lgs. 152/06, come successivamente modificato in particolare dal D. Lgs. 128/2010, e alla norma UNI EN 15259 (2008). In particolare:
per la verifica della conformità al valore limite, il comma 2.3 dell’Allegato VI alla Parte V del D. Lgs. 152/06, pur se con terminologia non del tutto appropriata alle misure discontinue a camino, cita la necessità di determinare la concentrazione “… come media di almeno tre letture consecutive e riferita ad un’ora di funzionamento dell’impianto …”
la norma UNI EN 15259 (2008) Misurazione di emissioni da sorgente fissa. Requisiti delle sezioni e dei siti di misurazione e dell’obiettivo, del piano e del rapporto di misurazione, versione ufficiale in lingua inglese della norma europea EN 15259 dell’ottobre 2007, riferisce che, nel caso di emissioni stabili, è buona pratica condurre un minimo di tre campionamenti, mentre per emissioni instabili il numero di prelievi dovrebbe essere maggiore; il punto B.1 “;Examples of the timing of emission measurements”; dell’Allegato B alla norma UNI EN 15259, riporta un periodo di campionamento di 30’ per processi continui
il D.Lgs. 128/10 del 29 giugno 2010 Modifiche ed integrazioni al decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152, recante norme in materia ambientale, a norma dell’articolo 12 della legge 18 giugno 2009, n. 69 recita, nell’articolo 268, comma 1, lettera q): “…valore limite di emissione: il fattore di emissione, la concentrazione, la percentuale o il flusso di massa di sostanze inquinanti nelle emissioni che non devono essere superati. I valori limite di emissione espressi come concentrazione sono stabiliti con riferimento al funzionamento dell’impianto nelle condizioni di esercizio più gravose e, salvo diversamente disposto dal presente titolo o dall’autorizzazione, si intendono stabiliti come media oraria.”.
In base a quanto sopra, si è ritenuto, al fine di ottenere un valore medio finale che fosse rappresentativo delle reali condizioni operative dell’unità termica per la produzione di calore e confrontabile con i limiti di legge, di procedere nel modo seguente:
per le attività che usano sfridi di legno vergine, eseguire sempre minimo tre prelievi per parametro della durata di 60 minuti l’uno.
per le attività in comunicazione per il recupero energetico di legno trattato, eseguire sempre un minimo di 3 prelievi per parametro con tempi di campionamento di durata stabilita dal D.M. 05/02/1998 per le varie tipologie di inquinanti;Si sottolinea inoltre che nel calcolo dei valori medi per singolo parametro, secondo quanto riportato dal Reference Document on the General Principles of Monitoring (luglio 2003), redatto dall’European
Linea di prelievo dei microinquinanti organici
TAB. 5 – Incertezze di misura associabili agli inquinanti monitorati
Nel corso del presente lavoro, svolto nel corso di questi ultimi anni, sono state monitorate 12 unità termiche alimentate a sfridi di legno trattato e 5 unità termiche funzionanti a sfridi di legno vergine. Nella Tabella 4 si riporta l’elenco dei parametri monitorati e dei relativi metodi di campionamento e analisi con il numero di determinazioni per singolo metodo. Dove non diversamente specificato, i valori che verranno presentati sono determinati come media aritmetica dei tre o più prelievi eseguiti nella singola giornata di campionamento; nel caso in cui un parametro sia stato monitorato per più giornate, come ad esempio gli ossidi di combustione, il valore riportato è stato calcolato come media dei valori medi delle singole giornate di misura. Inoltre, pur se non espressamente riportate, a tutti i dati vanno associate le rispettive incertezze di misura calcolate, in base alla legge di propagazione degli errori, combinando gli errori analitici e di campionamento.
Nella Tabella 5 sono riportati i contributi percentuali all’incertezza per i parametri monitorati. Per gli ossidi di combustione l’incertezza totale sul valore è stata calcolata sulla base di prove di interconfronto eseguite con altri laboratori. Solo per il parametro SO2, l’incertezza è stata stimata a partire dalle caratteristiche tecniche strumentali dichiarate dal fornitore. In relazione ai Composti Organici Volatili (COV) si specifica che i risultati raccolti non saranno nel seguito presentati sia perché in numero limitato, sia perché il metodo applicato non appare del tutto affidabile nell’analisi di fumi provenienti da impianti di combustione.
[ARPAV, IC Nordest 002, 2007]
Si sottolinea inoltre che nel calcolo dei valori medi per singolo parametro, secondo quanto riportato dal Reference Document on the General Principles of Monitoring (luglio 2003), redatto dall’European I.P.P.C. Bureau (scaricabile dal sito http://eippcb.jrc.es/reference/), è stato applicato il criterio secondo il quale ai valori inferiori al limite di rilevabilità (LR) si assegna, nei calcoli, un valore pari a zero. Laddove nella sommatoria tutti i valori siano inferiori al rispettivo limite, si è considerata la somma stessa inferiore al limite di rilevabilità più elevato; come riportato anche nel documento citato, tale criterio tende a sottostimare il vero valore dell’emissione.
Materiali e strumentazione
Il controllo delle condizioni di isocinetismo per i metodi che prevedono il campionamento del particolato (polveri totali, metalli, diossine, ecc.), è stato eseguito in modo automatico, con idonea strumentazione che rileva a intervalli regolari la velocità dell’effluente gassoso nel punto di campionamento e corregge automaticamente la portata di aspirazione alla pompa.
TAB. 4 – Schema riepilogativo degli inquinanti monitorati e dei relativi metodi di campionamento e analisi
Per il campionamento dei microinquinanti organici (diossine, furani, I.P.A.) si è fatto ricorso a una linea di prelievo con sonda e box riscaldati alla temperatura di 120°C. Prima di ogni prelievo tutta la vetreria facente parte della linea di campionamento è stata lavata con miscela persolforica e poi silanizzata. La stessa, prima dell’uso, è stata lavata in laboratorio, con il solvente usato per l’estrazione, e la soluzione di recupero è stata consegnata al laboratorio di analisi come bianco di linea. In talune occasioni, oltre al bianco di linea, è stato eseguito, presso il sito di campionamento nella stessa giornata dedicata al prelievo, il bianco di campo, assemblando la linea di campionamento completa, comprensiva di ditale marcato e resina per gli incondensabili, ed effettuando una prova di tenuta. Successivamente la linea è stata smontata con recupero del ditale e della resina che sono stati consegnati anch’essi al laboratorio per l’analisi. Anche per il prelievo contemporaneo di polveri totali e metalli è stata usata una linea di prelievo con sonda e box riscaldati con temperatura dei materiali impostata a 155°C. Particolare attenzione è stata posta ai gorgogliatori, in modo da tenere separati quelli dedicati al prelievo del mercurio da quelli usati per le restanti specie metalliche, e ai contenitori delle soluzioni assorbenti, al fine di escludere eventuali contaminazioni. Come previsto anche dalle attuali norme, per il campionamento, è stata usata la tecnica del “flusso derivato” che prevede la possibilità, durante il prelievo isocinetico, di sottrarre (“derivare”) parte del flusso gassoso dalla corrente principale e inviarlo a un sistema di captazione per la determinazione di altri parametri. Questa tecnica è stata usata sempre per la determinazione contemporanea di polveri e metalli, usando due linee di flusso derivato, una dedicata esclusivamente al mercurio e l’altra per il resto delle specie metalliche. Tale modo di agire è espressamente richiesto dal D.M. 5/02/98, il quale riporta che i valori limite di emissione per i metalli “si applicano anche ai metalli e ai loro composti presenti nelle emissioni anche sotto forma di gas e vapore.” I gorgogliatori contenenti le soluzioni per la captazione dei metalli in fase gassosa sono stati immersi in bagno refrigerante.
Piattaforma di lavoro non idonea al campionamento
Per il prelievo, e successivo monitoraggio, degli ossidi di combustione, si è fatto uso di una linea riscaldata dalla sonda in camino fino al sistema di deumidificazione del campione; il flusso gassoso anidro è stato quindi inviato allo strumento di misura con sensori dedicati per O2, CO2, NOx, CO ed SO2. Il prelievo degli acidi e dell’anidride solforosa per via umida è stato eseguito facendo passare il flusso d’aria aspirato attraverso una sonda munita di filtro in fibra di quarzo riscaldato e successivo gorgogliamento in soluzione specifica, contenuta in tre gorgogliatori in serie, mantenuti refrigerati in bagno termostatico. E, infine, per la determinazione dei PM10 si è fatto uso di un ciclone munito di idoneo ugello di aspirazione, al fine di mantenere un adeguato compromesso tra la condizione di isocinetismo e il prelievo a flusso costante. Tutti gli strumenti utilizzati durante questo lavoro rientrano in un sistema gestionale che prevede tarature periodiche scadenzate in base al tipo di strumentazione.
Strategie di campionamento
Le difficoltà maggiori nella pianificazione di un intervento di monitoraggio delle emissioni in atmosfera derivano, oltre che dal tipo di inquinanti da monitorare, da una serie di fattori di ordine pratico, tra i quali la facilità di accesso alla sezione di misura, la disponibilità di una adeguata piattaforma di lavoro e la presenza di adeguati fori di prelievo. Dal 2007 la Provincia di Treviso ha fatto proprio e inserito nei decreti di autorizzazione il documento elaborato da ARPAV “Standardizzazione delle metodologie operative per il controllo delle emissioni in atmosfera” in cui, tra le altre cose, sono riportati i requisiti minimi per tronchetti di prelievo, piattaforme di lavoro e accessibilità alle stesse. Poiché molti degli impianti termici sottoposti a verifica sono stati installati anteriormente all’entrata in vigore delle Linee Guida citate, condizioni di lavoro rispondenti ai suddetti requisiti, nonostante la generale disponibilità delle aziende nell’assecondare le richieste del personale addetto ai prelievi, sono state piuttosto rare. Pur con le difficoltà sopra evidenziate, la campagna tipo di campionamento eseguita presso ciascuna unità termica può essere schematizzata come segue.
Nella prima giornata è stato eseguito il sopralluogo preliminare, dedicato alla conoscenza del ciclo produttivo aziendale, all’acquisizione di eventuale documentazione relativamente alle emissioni in atmosfera (analisi di autocontrollo, evidenza di taratura dei sistemi di monitoraggio in continuo, comunicazioni varie, ecc.) e alla verifica di quanto prescritto dal decreto di autorizzazione alle emissioni in possesso della ditta, in particolare per quanto riguarda l’accessibilità ai punti di prelievo, il tipo e il numero delle prese di campionamento e la piattaforma di lavoro.
Nella seconda giornata è stato eseguito il rilevamento in continuo degli ossidi di combustione, il campionamento degli acidi cloridrico e fluoridrico e dei Composti Organici Totali e la determinazione dell’umidità e della portata del punto di emissione.
Nella terza giornata è stato eseguito il campionamento contemporaneo di polveri e metalli, il rilevamento degli ossidi di combustione e l’ulteriore verifica della portata.
Nella quarta giornata è stata eseguita la determinazione contemporanea di polveri e PM10;
Nella quinta giornata è stato eseguito il campionamento di diossine, furani, I.P.A. e PCB con rilevamento degli ossidi di combustione e, in particolare, dell’ossigeno;
Per tutti i parametri monitorati all’interno delle singole giornate di campionamento è stato eseguito il bianco di campo, al fine di assicurare che durante tutte le fasi di misura e le operazioni di manipolazione del campione non avvenissero contaminazioni significative. Nella maggior parte dei casi ciò è consistito nell’assemblare la linea di campionamento come per procedere al prelievo, tenendo la stessa presso il sito di misura per una decina di minuti, senza inserire la sonda all’interno del punto di emissione; nel caso di parametri che hanno richiesto l’utilizzo di gorgogliatori, si è proceduto riempiendo gli stessi con la medesima quantità di soluzione usata per i prelievi. Come già sopra riportato, per i microinquinanti organici la linea di campionamento è stata lavata con lo stesso solvente usato in laboratorio per il recupero e l’estrazione. Tutti i bianchi di campo sono stati consegnati al laboratorio per l’analisi. Le analisi dei campioni prelevati sono state condotte dal Servizio Laboratorio Provinciale ARPAV di Padova (14 unità termiche) e dal Servizio Laboratorio Provinciale ARPAV di Treviso (3 unità termiche); per i microinquinanti organici le analisi sono state eseguite dal Laboratorio del Co.I.N.C.A. di Marghera (una determinazione) e presso il Servizio Laboratorio Provinciale ARPAV di Venezia (nove determinazioni).
Campionamento multiparametro in condizioni di accessibilità ottimale
