Un sistema ottico per la caratterizzazione della frazione carboniosa del PM

Campioni di PM vengono regolarmente raccolti in area urbana per monitorare i livelli di PM10 e PM2.5, utilizzando campionatori sequenziali a basso volume (LVS) dotati, solitamente, di filtri 47 mm gestiti su base giornaliera. I filtri in PTFE (Teflon®) risultano molto indicati sia per le misure gravimetriche che per l‟analisi composizionale del PM. Abbiamo sviluppato un nuovo sistema ottico, completamente automatico e non distruttivo, per la misura off-line dell'assorbimento della luce e quindi del contenuto di BC nel PM sia sui filtri in PTFE che su altri supporti. Ciò dà la possibilità di misurare su ogni campione la concentrazione del PM tramite analisi gravimetrica, del BC tramite analisi ottica, dei metalli, per esempio, tramite ED-XRF, e degli ioni mediante cromatografia ionica: tutte queste informazioni possono essere ottenute con solo un filtro avendo la certezza di analizzare lo stesso PM e senza costi aggiuntivi. Il set-up che abbiamo realizzato è composto da una sorgente laser collimata e da tre fotodiodi a basso rumore (PD) posti a 0, 125 e 165 gradi rispetto alla direzione del fascio laser. I campioni possono essere analizzati in sequenza e in modo automatico in circa 15 minuti grazie ad una ruota che può ospitare fino a 16 filtri da 47 mm. La ruota è collegata ad un motore passo-passo per cambiare il filtro in analisi e a due traslatori lineari che permettono la scansione di tutta l'area del filtro. Tutti i movimenti e l'acquisizione dei segnali dei fotodiodi sono controllati da un PC attraverso un programma LabVIEW 8.5 dedicato. Il set-up è completato da tre diverse sorgenti laser intercambiabili: 4 mW - rosso ( = 635nm), 4 mW - blu ( = 405 nm) e 20 mW - IR ( = 850nm). Per ricavare i valori di concentrazione del BC è stato adottato ed esteso il metodo, basato sullo schema di trasferimento radiativo proposto da Hänel [1,2], utilizzato dal MAAP [3]. Il nuovo strumento è stato validato in diverse campagne e, per la prima volta, è stato impiegato nella campagna realizzata nel quadro del programma MED - APICE (Common Mediterranean strategy and local practical Actions for the mitigation of Port, Industries and Cities Emissions, http://www.apice-project.eu/). Questa campagna di misura del PM2.5 è stata realizzata tra primavera e estate 2011, in tre siti nell'area urbana di Genova. Il PM2.5 è stato campionato su base giornaliera da un LVS (TRC-Tecora) alternatamente su filtri in fibra di quarzo e su filtri in PTFE. Tutti i campioni (circa 250 per ciascun tipo) sono stati analizzati con il nostro set-up ottico e, successivamente, solo quelli in fibra di quarzo sono stati analizzati con il SUNSET EC/OC analyzer per ottenere la concentrazione di EC su ciascun campione (protocollo EUSAAR_2). Descriverò brevemente il metodo ottico fornendo dettagli sul set-up e sulle sue componenti. Verranno inoltre presentati i risultati relativi a differenti set di dati, con particolare attenzione ai risultati ottenuti dalle misure alle tre differenti lunghezze d'onda, con i due diversi tipi di filtri. Bibliografia [1] Hänel, G., 1987. Contrib. Atmos. Res., 60, 241–247. [2] Hänel, G., 1994. Appl. Optics, 33, 7187-7199. [3] Petzold, A., Schölinner, M., 2004. J. Aerosol Sci. 35, 421-441.