Misurare la qualità dell'aria con le microbilance

A Milano i livelli di smog sono monitorati costantemente e nonostante le iniziative che vengono intraprese ( l'ultima è l'AREA B attiva dal 1 marzo 2019) l'inquinamento sembra essere costante ed a livelli oltre la guardia. I livelli di inquinamento possono essere estremamente pericolosi per i residenti con disturbi respiratori.

Varie agenzie statali monitorano i livelli di inquinanti nell'aria. Queste attività comportano la misurazione sia di inquinanti gassosi come ozono e monossido di carbonio, sia di particelle fini prodotte dalla combustione come lo scarico dei veicoli e le reazioni chimiche tra i gas. L'aria respirabile con alti livelli di particelle fini può provocare bronchiti, asma e altre malattie respiratorie. Di conseguenza, ARPA misura la concentrazione accettabile nell'aria di materiale particellare uguale o inferiore a 2,5 micron di diametro, noto come PM2,5.

I dati comunque vengono diffusi facendo riferimento al PM10 che (fonte WIKIPEDIA) è : 

La sigla PM10 (Particulate Matter o Materia Particolata, cioè in piccolissime particelle) identifica una delle numerose frazioni in cui viene classificato il particolato, quel materiale presente nell'atmosfera in forma di particelle microscopiche, il cui diametro aerodinamico (corrispondente al diametro di una sferetta di densità uguale a 1 g/cm³ che cade nell'aria con la stessa velocità della particella considerata) è uguale o inferiore a 10 µm, ovvero 10 millesimi di millimetro. Circa il 60% dei PM10 è composto da particelle più piccole, dette PM2,5 le quali sono capaci di raggiungere in 30 giorni le porzioni alveolari dei polmoni.

Il metodo di riferimento PM2.5 prevede la pesatura di un filtro in teflon da 46,2 mm, utilizzando un campionatore d'aria per aspirare l'aria ambientale attraverso il filtro per 24 ore e il filtro del peso per determinare la massa delle particelle catturate. Il campionatore d'aria è appositamente progettato per raccogliere solo PM2.5 sul filtro.

Come si misura l'inquinamento con una microbilancia

Si utilizzano i Metodi gravimetrici tradizionali e cioè si misura il peso delle particelle depositate su un filtro, da cui si ricava la concentrazione. E’ il metodo di riferimento.

I filtri, che pesano tra 100 e 200 mg, devono essere pesati con una bilancia micro analitica calibrata.

Una microbilancia è una bilancia estremamente sensibile in grado di visualizzare misure di un microgrammo 1 μg = 0,000001 g.

Un microgrammo è pari ad un milionesimo di grammo  o se preferite ad un millesimo di milligrammo.

Queste bilance sono così sensibili che i tecnici devono rimuovere qualsiasi carica elettrostatica residua dalla bilancia e dall'area intorno alla bilancia prima di pesare.

La microbilancia deve essere situata in un laboratorio con un ambiente totalmente controllato.

Importanza di una microbilancia analitica

La microbilancia analitica fornisce a tecnici e ricercatori un livello di precisione per le loro misurazioni che non è disponibile in altri tipi di bilance da laboratorio.

Poiché la maggior parte delle agenzie misura l'inquinamento in parti per milione (PPM), il numero di cifre significative (numeri a destra del punto decimale) è molto importante per sviluppare rapporti accurati sulla concentrazione di particolato come zolfo, idrocarburi e altri inquinanti.

Questi rapporti, a loro volta, determinano quali aree sono interessate da specifici inquinanti e le misure che governi, amministrazioni locali e settore privato possono intraprendere per ridurre tali rischi.

Come calibrare una microbilancia analitica

Vista l'importanza di ottenere misurazioni accurate, le agenzie di controllo dell'inquinamento hanno protocolli rigorosi su come calibrare una microbilancia analitica. Prima di una sessione di pesatura si consiglia di calibrare la bilancia con la calibrazione sia interna ( una microbilancia può essere dotata di doppio sistema di auto-calibrazione) che esterna.

Come minimo, la calibrazione esterna con un peso di prova classe E1 da 100 mg deve essere eseguita ogni giorno in cui i filtri vengono pesati.

La procedura di calibrazione esterna prevede la pulizia del piatto di pesata, la verifica che la bilancia sia a livello e "taratura" della scala (ripristino a zero).

Il verificatore deve utilizzare quindi una pinza non metallica per posizionare un peso standard sul piatto e controllare la lettura per verificarne la precisione. Se la lettura è imprecisa, regolerà le impostazioni della bilancia per garantirne l'accuratezza.

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