Workshop odori Catania2

Università di Catania
Dipartimento
di
Scienze del Farmaco
Workshop
La valutazione dell’impatto odorigeno:
tecniche, tecnologie e legislazione
Maurizio Benzo
L’OLFATTO
IL “SENSO”
DELLA MEMORIA
UN SENSO
PRIMITIVO
I “NASI”
ESPERT
I
TECNICHE DI ANALISI DEGLI ODORI
ANALISI CHIMICA
GC
GC-MS
FID
ANALIZZATORI
(NH3-H2S)
ANALISI SENSORIALE
OLFATTOMETRIA (EN13725)
e-NOSE
GC-O
FIELD INSPECTION (VDI3940)
OLFATTOMETRIA IN CAMPO
QUESTIONARI
ANALISI COMBINATA
SISTEMA GC-O
(Gas Cromatografo con porta sniffer per Olfattometria)
GC-MS: TRACCIATO ARIA BIOFILTRO
LIMONENE
[agrumi]
DIMETILSOLFURO
[verdure marce]
DIMETILDISOLFURO
[cavoli fradici]
TERPENI
[resina di pino]
OLFATTOMETRIA DINAMICA SECONDO EN13725
per la valutazione delle emissioni odorose
Necessità di valutare le emissioni odorigene
• necessità di un metodo standard, che garantisca misure ripetibili,
riproducibili, accurate di una grandezza soggettiva come l’olfatto umano
EN 13725:2003 (recepita come UNI EN 13725:2004)
“la norma specifica un metodo per la determinazione oggettiva della
concentrazione di odore di un campione gassoso utilizzando
l’olfattometria dinamica con esseri umani come valutatori e con
un’emissione di odori proveniente da sorgenti puntiformi o superficiali”
IL LABORATORIO OLFATTOMETRICO DEL
POLO TECNOLOGICO DI PAVIA
Olfattometro a diluizione dinamica Scentroid SS600 con 6
postazioni di panelisti e 3 sniffing port per postazione
CAMPIONAMENTO DELL’ARIA
secondo la norma europea EN13725
sacche in nalophan
pompe a depressione
CAMPIONAMENTO DELL’ARIA
secondo la norma europea EN13725
SORGENTE PUNTIFORME (camini, torce per il biogas…)
POMPA A
DEPRESSIONE CON
SACCA IN NALOPHAN
condotta di
aspirazione
CAMPIONAMENTO DELL’ARIA
secondo la norma europea EN13725
SORGENTE AREALE CON FLUSSO INDOTTO
(biofiltro, aie di compostaggio con aerazione forzata…)
CAPPA DI CONVOGLIAMENTO
CAMPIONAMENTO DELL’ARIA
secondo la norma europea EN13725
SORGENTE AREALE CON FLUSSO NON INDOTTO, SUPERFICIE SOLIDA
(cumuli di rifiuti, di compost…)
CAPPA DI FLUSSO
flusso di aria
di bombola
pompa a
depressione
CAMPIONAMENTO DELL’ARIA
secondo la norma europea EN13725
SORGENTE AREALE CON FLUSSO NON INDOTTO, SUPERFICIE LIQUIDA
(vasche dei depuratori, lagoni di allevamenti, pozze di percolato…)
LOW SPEED WIND TUNNEL
OLFATTOMETRIA DINAMICA SECONDO
EN13725:
il laboratorio olfattometrico
FILTRI A CARBONE
CONDIZIONATORE
OLFATTOMETRO
IL LABORATORIO OLFATTOMETRICO DEL
POLO TECNOLOGICO DI PAVIA
Olfattometro a diluizione dinamica Scentroid SS600 con 6
postazioni di panelisti e 3 sniffing port per postazione
OLFATTOMETRIA DINAMICA SECONDO
EN13725
per
la valutazione delle emissioni odorose
• CONCENTRAZIONE DI ODORE
si misura in ouE/m3 (unità olfattometriche per metro cubo)
equivale alla sensazione olfattiva provocata da 1 EROM
• EROM (European Reference Odour Mass)
1 EROM = 123 µg n-butanolo evaporati in 1 metro cubo di aria standard
(293°K, 101.3kPa), pari a 40 ppb v/v
• Odour Threshold (OT)
soglia di percezione dell’odore per il 50% della popolazione
OLFATTOMETRIA DINAMICA SECONDO
EN13725:
soglia di percezione olfattiva del n-butanolo (63
panelisti)
da 20 a 40 ppb
da 40 a 80 ppb
OLFATTOMETRIA DINAMICA SECONDO
EN13725
misurazione
della concentrazione di odore
DILUIZIONI DEL CAMPIONE OSMOGENO
Ai panelisti vengono presentate diluizioni decrescenti del campione osmogeno, in
passi di 2: es. campione diluito con aria purificata 640 volte, 320 volte, 160 volte, 80
volte, ecc.
Se un panelista percepisce l’odore alla diluizione 160, ma non alla 320, la sua
diluizione di soglia sarà la media geometrica dei due valori, cioè (160 x 320)½, ovvero
160 x (2)½.
La concentrazione di odore del campione osmogeno sarà la media geometrica delle
diluizioni di soglia di tutte le repliche di tutti i panelisti, espressa in ouE/m3
OLFATTOMETRIA DINAMICA SECONDO
EN13725:
soglie di percezione olfattiva (OT) in letteratura
COMPOSTO
OT MINIMA
OT
MASSIMA
INTERVALLO
ammoniaca
0,035 ppm
52,2 ppm
1.500
acido solfidrico
0,46 ppb
9,2 ppb
20
acido butirrico
0,26 ppb
2300 ppb
9.000
0,007 ppm
6,8 ppm
1.000
carbonio solfuro
dal manuale APAT “Metodi di misura delle emissioni olfattive”
OLFATTOMETRIA DINAMICA SECONDO
EN13725:
soglie di percezione olfattiva (OT) in letteratura
COMPOSTO
OT MINIMA OT MASSIMA OT MISURATA
butirraldeide
4,2 ppb
8300 ppb
1,3 ppb
limonene
1,0 ppb
200 ppb
9,6 ppb
dimetil solfuro
0,9 ppb
18,4 ppb
1,0 ppb
0,024 ppb
82,6 ppb
1,8 ppb
dimetil disolfuro
VALUTAZIONE DEL DISTURBO OLFATTIVO:
tecniche
MISURA
delle EMISSIONI
MISURA
delle
IMMISSIONI
PREVISIONE
del disturbo
olfattivo
• analisi olfattometrica delle sorgenti EN 13725
• monitoraggio della sorgente con sistemi
esperti
• sopralluoghi di valutatori addestrati (Field
Inspection)
• monitoraggio ai recettori con nasi elettronici
• monitoraggio in campo con olfattometri
portatili
• sondaggio con questionari
•
modelli matematici di dispersione
valutazione della molestia olfattiva:
LEGISLAZIONE ITALIANA
• Art 674 cod. penale - getto pericoloso di cose
“Chiunque getta o versa, in un luogo di pubblico transito o in un luogo
privato ma di comune o di altrui uso, cose atte ad offendere o imbrattare o
molestare persone, ovvero, nei casi non consentiti dalla legge, provoca
emissioni di gas, di vapori o di fumo, atti a cagionare tali effetti, è punito con
l’arresto fino ad un mese o con l’ammenda fino ad euro 206”
• Art 844 cod. civile – tollerabilità delle immissioni
“Il proprietario di un fondo non può impedire le immissioni di fumo o di
calore, le esalazioni, i rumori, gli scuotimenti e simili propagazioni derivanti
dal fondo del vicino, se non superano la normale tollerabilità, avuto anche
riguardo alla condizione dei luoghi. Nell'applicare questa norma l'autorità
giudiziaria deve contemperare le esigenze della produzione con le ragioni
della proprietà. Può tener conto della priorità di un determinato uso.”
valutazione della molestia olfattiva:
LEGISLAZIONE LOMBARDIA - compostaggio
Deliberazione della Giunta Regionale n ° 7/12764 (2003)
“Linee guida relative alla costruzione e all’esercizio degli impianti di produzione
del compost”
• definisce le condizioni operative dei sistemi di abbattimento per gli
odori: per il biofiltro, impone il controllo in continuo dell’umidità (il
flusso in uscita deve contenere il 90% di vapore acqueo in volume, per
assicurare che l’umidità del letto filtrante sia almeno il 45%)
• stabilisce i limiti di emissione in uscita dal biofiltro:
VALORE LIMITE
in uscita da biofiltro
odore
ammoniaca
materiale particolato
300 ouE/m3
5 mg / m3
10 mg / m3
valutazione della molestia olfattiva:
LEGISLAZIONE LOMBARDIA – norma “orizzontale”
Linea guida per la caratterizzazione e l'autorizzazione delle emissioni gassose in
atmosfera delle attività ad impatto odorigeno, 2010
definisce i criteri per l’accettabilità della molestia (per impianti nuovi/esistenti)
LIMITE APPLICABILITA’: per impianti nuovi
2 ouE/m3
3 ouE
/m3
4 ouE/m3
aree residenziali al primo ricettore
aree commerciali, a 500 m dal confine aziendale o al primo ricettore
aree agricole o industriali, a 500 m dal confine aziendale o al primo ricettore
Allegato 1 - Requisiti degli studi di impatto olfattivo mediante simulazione di
dispersione
Allegato 2 - Campionamento olfattometrico
Allegato 3 - Strategia di valutazione della percezione del disturbo olfattivo da parte
della popolazione residente
Allegato 4 - Caratterizzazione chimica delle emissioni odorigene
valutazione della molestia olfattiva:
NORME EUROPEE
"IPPC-H4” , 2002
(Integrated Pollution Prevention and Control - draft Horizontal guidance for
odour)
• Parte 1 – “Regulation and Permitting”
• Parte 2 – “Assessment and Control”
• “Appendix 6”
criterio di accettabilità per l’esposizione agli odori:
– FREQUENZA di superamento della soglia: 98°
° percentile delle
concentrazioni medie orarie
– SOGLIA di odore: limite caratteristico del tono edonico della
sostanza odorosa = 1.5, 3, 6 ouE/m3 (1.5 ouE/m3 per odori molto
sgradevoli)
valutazione della molestia olfattiva:
NORME EUROPEE
Federal Standard, GIRL, 2008 (ultima modifica)
“Geruchs Immissions-Richt Linie”
• disponibile in inglese (“GOAA, Guideline on Odour in Ambient Air Determination and Assessment of Odour in Ambient Air”)
http://www.lua.nrw.de/luft/gerueche/infos.htm
• criterio di accettabilità per l’esposizione agli odori:
ora di odore = l’ora in cui i valori di concentrazione (mediati sui 6
minuti) superano la soglia di percezione per un tempo maggiore di
quello consentito
– SOGLIA di odore: 1 ouE/m3
– FREQUENZA di superamento della soglia:
o 10% • in aree residenziali e miste
o 15% • in aree commerciali e industriali
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
individuazione delle sorgenti,
definizione dell’area di
indagine e costruzione di una
griglia dei sopralluoghi
selezione dei valutatori
Campagna
di indagine
stima dell’estensione
dell’impatto odorigeno
(frequenza di
riconoscimento)
sopralluoghi in campo
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
•
•
•
sopralluoghi in un’area di interesse attorno alle sorgenti, presso
recettori sensibili (abitazioni, luoghi pubblici…) secondo percorsi
stabiliti
i valutatori si fermano nei punti della griglia e annusano l’aria
ogni 10 secondi per un periodo di 10 minuti, registrando ogni odore
percepito
norma tecnica VDI No. 3940 (2006)
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
casi di studio
impianto di
digestione anaerobica
discarica
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
caso di studio
IMPIANTO DI DIGESTIONE ANAEROBICA
a Bassano del Grappa (VI)
L’impianto è sito in Quartiere Prè
a circa 1,5 km dal centro di Cartigliano
e 5 km dal centro di Bassano
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
caratterizzazione delle sorgenti di odore
Layout impianto:
1.ingresso rifiuti
1
1.trattamenti meccanici
2
3
1.digestione anaerobica
6
1.compostaggio
4
5
90 t/d rifiuto organico
20 t/d “verde”
1.scrubber e biofiltro
•discarica
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
caratterizzazione delle sorgenti di odore
riconoscimento di
1.odore di biofiltro
•odore di verde
1.odore di biogas
•altri odori
•nessun odore
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
definizione della griglia di valutazione
griglia di 33 celle di lato ~200m (48
vertici)
sul territorio di Bassano e Cartigliano
a sud-ovest dell’impianto in base a:
direzione
prevalente dei
venti
segnalazioni di episodi
di odore dai cittadini
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
selezione dei valutatori
reclutamento e selezione di 14 valutatori mediante
• test di sensibilita’ olfattiva
(risposta sensoriale al n-butanolo
tra 20 e 80 ppb)
• test di riconoscimento degli odori
caratteristici dell’impianto
(biogas, biofiltro, verde)
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
creazione di 12 diversi itinerari passanti
per 4 vertici di celle non adiacenti
Es. round A
ogni giorno due valutatori percorrono itinerari differenti
in orari e giorni della settimana diversi
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
sosta di 10 minuti su ogni vertice per valutazione e
riconoscimento di eventuale odore: una misura ogni 10
secondi, quindi 60 misure
Odour Field Inspector
odore di verde,
nessun odore,
verde, verde,
biogas…
modulo di registrazione
60 misure
in 60 secondi
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
su ognuna delle 48 stazioni di misura sono state eseguite 26
valutazioni;
complessivamente 1248 sopralluoghi della durata di 10 minuti cadauno
durata della campagna:
dal 16 luglio 2009
al 15 gennaio 2010
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
calcolo delle frequenze medie di cella
per ogni odore si calcola la
frequenza media per ogni cella
come rapporto tra la somma delle
segnalazioni di tale odore sui 4
vertici ed il totale delle misurazioni
eseguite sui medesimi punti
CELLA
VERTICE 2
VERTICE 1
F%
numero di riconoscimenti di un odore
VERTICE 3
VERTICE 4
numero totale delle misure
N° misure per cella = 4 (vertici) x 26 (visite per vertice) x 60 (misure per
visita) =
= 6240 misurazioni
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
calcolo frequenze medie di cella per l’odore “biofiltro”
frequenza media di odore nelle
celle della griglia
interpolazione
linee
isofrequenza
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
linee isofrequenza: BIOFILTRO
ODORE DI BIOFILTRO:
• emissione caratteristica
dell’impianto
• praticamente costante
• indipendente dalla stagionalità
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
linee isofrequenza: BIOGAS
ODORE DI BIOGAS:
• emissione fuggitiva ed
occasionale
• estensione limitata intorno
all’impianto
• dipendente dalla stagionalità
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
linee isofrequenza: VERDE
ODORE DI VERDE:
• sorgente diffusa ed importante
• fortemente dipendente dalla
stagionalità
•comprende vari odori dell’impianto
(rifiuto fresco, materiale verde,
compostaggio)
•può essere influenzato dagli odori di
fondo del territorio
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
linee isofrequenza: ODORE TOTALE DELL’IMPIANTO
biofiltro
odore totale
biogas
=
+
verde
FIELD INSPECTION SECONDO VDI3940
Modelli matematici di dispersione
dati meteorologici e geografici
modello di
dispersione
Stima dell’estensione del pennacchio odoroso
(interpretazione dei risultati secondo la
normativa)
emissioni (misura/stima)
Modelli matematici di dispersione:
APPLICAZIONI
studi modellistici per valutare l’inquinamento olfattivo determinato
da
• sorgenti esistenti
o determinazione carico di odore nel dominio di calcolo
o distinzione dei contributi di sorgenti differenti
o individuazione misure per confinare l’odore
• scenari emissivi ipotetici
o simulazione di configurazioni impiantistiche progettuali
o studi modellistici previsionali per Studi di Impatto Ambientale,
procedure autorizzative
o simulazione di eventi accidentali
Modelli matematici di dispersione:
FENOMENI DI DISPERSIONE IN ATMOSFERA
MODELLI GAUSSIANI
distribuzione di probabilità gaussiana
nel piano orizzontale e verticale
lungo la direzione sottovento rispetto alla sorgente
CALPUFF
modello GAUSSIANO A PUFF (non stazionario)
Modelli matematici di dispersione:
FENOMENI DI DISPERSIONE IN ATMOSFERA
STAZIONARI (A
PENNACCHIO)
NON STAZIONARI (A PUFF)
Il modello simula l’emissione con il rilascio di
Il modello simula l ’ emissione pacchetti discreti di inquinanti (puff) a
con il rilascio di inquinanti in intervalli di tempo regolari
continuo (pennacchio) per si può applicare anche in CONDIZIONI
NON STAZIONARIE:
ogni step di calcolo
• emissione variabile
si applica solo in condizioni
•
inquinanti reattivi chimicamente
stazionarie:
•
territorio non omogeneo
• emissione costante nel
•
condizioni meteo non stazionarie
tempo
• inquinanti inerti
• territorio omogeneo
• condizioni meteo stazionarie
Modelli matematici di dispersione:
IMPLEMENTAZIONE DEL MODELLO (3)
3) impostare le simulazioni modellistiche in base a criteri condivisi (definiti dalle
Linee Guida della regione Lombardia)
1) caratterizzazione delle sorgenti
2) individuazione bersagli sensibili
3) quantificazione impatto in base a criteri di significatività
Modelli matematici di dispersione:
IMPLEMENTAZIONE DEL MODELLO (3)
SORGENTI CONVOGLIATE
Portata di odore
OER (Odour Emission
Rate)
es. CAMINO DI INDUSTRIA CHE UTILIZZA
SOLVENTI
uscita combustore • media di 3 campionamenti
concentrazione odore 490 ouE/m3
portata fumi 20000 Nm3/h
OER 1800 ouE/s
Modelli matematici di dispersione:
IMPLEMENTAZIONE DEL MODELLO (3)
il modello calcola, per ogni recettore
concentrazione di odore
media (ouE/m3) pennacchio
odoroso
es.
media
oraria
frequenza di superamento di una
concentrazione soglia (98°
° percentile)
es. frequenza di
superamento della
soglia oraria 1 ouE/m3
in un periodo di 6
mesi
valutazione della molestia olfattiva
NORMATIVA USA “ASTM E679-91”
Limiti di esposizione per le immissioni in base al fattore di diluizione
• unità D/T (“Dilution-to-Threshold”) = numero di diluizioni che portano l’aria osmogena
alla sua soglia di percezione
D/T
descrittore
2
percepibile
7
sgradevole
15
fastidioso
31
nauseante
valutazione della molestia olfattiva
NORMATIVA USA “ASTM E679-91”
misura dell’odore •
utilizzo di strumenti di diluizione portatili (olfattometri portatili)
filtro a carboni
aria ambiente
odorosa
miscelazione aria ambiente
con aria filtrata
Selettore del
rapporto D/T
filtro a carboni
porta
sniffer
OLFATTOMETRI PORTATILI IN CAMPO
modelli
NASAL RANGER
Misura singola
Misura con un panel
BARNEBEYCHENEY
SCENTOMETER
OLFATTOMETRI PORTATILI IN CAMPO
modello nuovo
SCENTROID SM100
misura in campo
flussimetro
Bombola d’aria
compressa
Regolazione D/T
SISTEMI OLFATTIVI ARTIFICIALI
(NASI ELETTRONICI)
schema di flusso
Addestramento
Campionamento
in laboratorio
al perimetro
Naso elettronico
al bersaglio
Elaborazione
statistica
in campo
Andamento delle
registrazioni dei
sensori
Tracciato
dell’odore
Riconoscimento dell’odore
SISTEMI OLFATTIVI ARTIFICIALI
(NASI ELETTRONICI)
elaborazione statistica del dato
SISTEMI OLFATTIVI ARTIFICIALI
(NASI ELETTRONICI)
presentazione dei risultati
tabella riepilogativa della frequenza
degli episodi odorigeni presso il sito
bersaglio
oppure
grafici puntuali dell’andamento
dell’odore su scala giornaliera:
Classe
d’intensità
Classe
di odore
METEOROLOGIA:
- Direzione e Velocità del vento
- Precipitazioni
INTENSITA’ ODORE:
- taratura con olfattometria dinamica
RICONOSCIMENTO ODORE:
- assegnazione della classe di odore
riconducibile all’impianto
- assegnazione della classe d’intensità
SISTEMI OLFATTIVI ARTIFICIALI
(NASI ELETTRONICI)
VANTAGGI:
•
•
•
•
consente monitoraggio in continuo
misura l’intensità dell’odore
misura la frequenza degli episodi odorigeni
riconosce anche miscele complesse di più odori
SVANTAGGI:
• necessita di un addestramento preliminare
• richiede un’elaborazione statistica complessa
• soffre di instabilità e deriva dei sensori
TECNICHE DI ABBATTIMENTO E MITIGAZIONE
DELLE EMISSIONI OSMOGENE
modalità di controllo delle emissioni odorigene
correlate a:
• tipologia delle sostanze e loro concentrazione nel flusso gassoso
• tipologia del flusso gassoso (convogliato, areale)
• entità del flusso
• caratteristiche termo-igrometriche del flusso
TECNICHE DI ABBATTIMENTO E MITIGAZIONE
DELLE EMISSIONI OSMOGENE
NEBULIZZAZIONE (fog cannon)
masking dell’odore da flussi areali attivi o passivi
TECNICHE DI ABBATTIMENTO E MITIGAZIONE
DELLE EMISSIONI OSMOGENE
LAVAGGIO (SCRUBBER A UMIDO)
• riferimento: dgr 1 agosto 2003 n°7/13943 Regione Lombardia
• lavaggio con acqua o con reagenti (acidi, basi, tensioattivi, ossidanti)
• è determinante la solubilità in acqua delle sostanze odorigene
TECNICHE DI ABBATTIMENTO E MITIGAZIONE
DELLE EMISSIONI OSMOGENE
ADSORBIMENTO (SCRUBBER A SECCO)
• è critico il contenuto di umidità del fluido gassoso
• carboni attivi • dgr 1 agosto 2003 n°7/13943 Regione Lombardia
• zeoliti • specifiche date dal fornitore
• allumina ricoperta con NaOH oppure KMnO4
TECNICHE DI ABBATTIMENTO E MITIGAZIONE
DELLE EMISSIONI OSMOGENE
TRATTAMENTO BIOLOGICO (BIOFILTRAZIONE)
• metabolismo batterico: condizioni al contorno • T° (condizioni mesofile) e U%
• biofiltrazione tradizionale secondo Ottengraf, Pomeroy, ecc. su materiali ligneocellulosici (o altro) riferimento (R. Haug Composting Handbook per porosità, tempo
di residence, dimensionamento)
TECNICHE DI ABBATTIMENTO E MITIGAZIONE
DELLE EMISSIONI OSMOGENE
TRATTAMENTO TERMICO (COMBUSTORE)
• Riferimento: dgr 1 agosto 2003 n°7/13943 Regione Lombardia (abbattimento di
COV COMBUSTIBILI)
• eliminazione preliminare delle sostanze ad alto punto di ebollizione
Grazie per
l'attenzione
[email protected]