Metodi di misura dell'ozono in aria: l'unico modo per certificarne l'efficacia

Metodo Fisico

Il metodo più semplice e più utilizzato è per via fotometrica. A tale scopo, l'aria di campionamento continuamente aspirata viene fatta passare attraverso una cella di misurazione, che viene esposta alle radiazioni monocromatiche di una certa lunghezza d'onda. La radiazione penetrante e quindi non assorbita viene misurata per mezzo di un fotodiodo o fotomoltiplicatore e fornisce quindi informazioni sulla concentrazione di ozono nell'aria.

Questo metodo di misurazione si basa sulla legge Lambert-Beer.Ovvero: quando un fascio di luce (monocromatica) di intensità I0 attraversa uno strato di spessore l di un mezzo, una parte di esso viene assorbita dal mezzo stesso e una parte ne viene trasmessa con intensità residua I1. Il rapporto tra le intensità della luce trasmessa e incidente sul mezzo attraversato è espresso dalla seguente relazione:

dove kλ è il coefficiente di attenuazione (che è una costante tipica del mezzo attraversato e dipende dalla lunghezza d'onda λ) e l è lo spessore di soluzione attraversata.
Definita quindi la trasmittanza (T) come il rapporto I1/I0 e come assorbanza (A) l'opposto del logaritmo naturale della trasmittanza, la legge assume una forma ancora più semplificata:

dove ελ è detto coefficiente di assorbimento molare, M è la molarità della soluzione e l è il cammino geometrico. Il valore di ελ è considerato costante per una data sostanza a una data lunghezza d'onda, benché possa subire lievi variazioni con la temperatura. Inoltre, la sua costanza è garantita solo all'interno di un dato intervallo di concentrazioni, al di sopra delle quali la linearità tra assorbanza e concentrazione può essere inficiata da fenomeni chimico-fisici (ad esempio la precipitazione della specie chimica colorata).

Metodo chimico

Un altro metodo per misurare l'ozono nell'aria è il metodo con ioduro di potassio: in soluzione acquosa, l'ozono reagisce con ioduro di potassio per rilasciare iodio e ossigeno. L'assorbanza della soluzione di iodio è una misura della concentrazione di ozono nell'aria campione che è stata fatta passare attraverso la soluzione di ioduro di potassio. Il processo non è selettivo per l'ozono. Le bottiglie di lavaggio Muenke devono essere utilizzate come recipienti di assorbimento. In alternativa viene utilizzata la spettroscopia ad assorbimento ottico differenziale DOAS.

Metodo biologico - Bioindicazione

Gli effetti dell'ozono possono essere sistematicamente esaminati con le piante di tabacco. Per la bioindicazione, il danno fogliare macroscopicamente riconoscibile alla pianta viene utilizzato come misura di efficacia.
Questo metodo rispetto ai precedenti è molto più economico, ma è più lungo e poco preciso. Si riporta a lato un esempio del tipico effetto dell'ozono ad alte concentrazioni su una foglia.

Le unità di misura delle concentrazioni di ozono

L'Ozono si misura comunemente in "parti per milione" (ppm), che è una unità di misura adimensionale che indica un rapporto tra quantità omogenee di una molecola rispetto ad un milione di molecole. Viene preferita ad altre unità di misura quando i livelli di concentrazione di un elemento chimico sono estremamente bassi.
Ad esempio se una sostanza ha un certo valore espresso in parti per milione (ppm) è come dire "milligrammi per ogni chilogrammo", ovvero 1 ppm = 1 mg/kg, oppure "millilitri per ogni metro cubo" 1 ppm = 1 ml/m³.
Nel caso dei gas però è preferibile rapportarsi ai mg di sostanza ed al volume in m³ di gas, per cui è consigliato esprimere le concentrazioni di un determinato composto in aria in mg/m³.
Per il tramite della massa molare della sostanza e della legge dei gas perfetti (PV=nRT), si possono convertire le ppm in mg/m³:

massa/volume [mg/m³] = volume/volume [ppm] * M_O3 * P / (1000 * R * T)

La massa molare dell'ozono M_O3 è: 48 g/mol
P è la pressione in Pascal. Ad esempio 1 atm = 101325 Pa
T è la temperatura in °K. Ad esempio 25°C = 298,15 °K
R è la costante dei gas è: 8,31446 J/(mol °K)

si ha quindi a 25°C e 1 atm che:

1 mg/m³ = concentrazione [ppm] * 48 * 101325 Pa / (1000 * 8,31446 * 298,15°K) = concentrazione [ppm] * 1,96

e all'inverso:

1 ppm = concentrazione [mg/m³] / 1,96

Quindi, ad esempio 4,1 ppm di ozono a 25°C e 1 atm corrispondono a 7,8 mg/m³.  Oppure 20 mg/m³ di ozono a 25°C e 1 atm corrispondono a 10,2 ppm.

La conversione tra ppm e mg/m³ dipende dalla temperatura e dalla pressione ambientale e quindi per non sbagliare è consigliabile verificare attraverso la formula.

Può essere quindi utile un grafico di conversione tra ppm e mg/m³ al variare della temperatura ambiente:

Dal grafico si può notare che le curve si distanziano in modo rilevante tra loro all'aumentare della concentrazione. Un errore comune è quello di considerare un fattore di conversione di 2 tra i ppm e i mg/m³ di ozono; tale assunzione può comportare un errore del 10%, che ad alte concentrazioni può rivelarsi notevole.

 Per approfondimento:

Per chi vuole ascoltare l'articolo sotto forma di podcast:

Cosa offrono i tecnici dell’A2C

I professionisti del gruppo A2C con esperienza sia impiantistica e sia chimico/microbiologica propongono due servizi di ausilio alla sanitizzazione con Ozono in proprio:

• Formazione all'utilizzo dell'Ozono con sanitizzazione dimostrativa.
• Verifica funzionalità ozonizzatore e redazione di Linee Guida personalizzate.

L'intervento di formazione si componedi 3 fasi:

1. Sopralluogo e indagine preliminare della qualità dell'aria e delle caratteristiche dei locali.
2. Messa a disposizione di un ozonizzatore, in caso il committente non lo abbia disponibile.
3. Emissione di un certificato di efficacia della sanitizzazione effettuata, in rapporto alle indicazioni del Ministero della Salute.

L'intervento di verifica e redazione Linee Guida si componedi 4 fasi:

1. Sopralluogo e indagine preliminare della qualità dell'aria e delle caratteristiche dei locali.
2. Verifica della funzionalità ed efficacia dell'ozonizzatore in possesso del committente.
3. Eventuali sperimentazioni di accorgimenti per migliorare la distribuzione dell'Ozono e garantire il rispetto dei livelli minimi di garanzia di abbattimento dei patogeni.
4. Redazione di una Linea Guida personalizzata per il corretto ed efficace utilizzo, anche in relazione alla salute dell'esecutore, dei lavoratori e del pubblico.

Il prezzo dell'intervento è legato:

• alla dimensione dei locali
• alla distanza dalla sede A2C di Salerno.

Il presente servizio è attivo nella Provincia di Salerno.

Il presente servizio è riferito ad impianti situati nei seguenti comuni: Salerno, Cava de' Tirreni, Battipaglia, Scafati, Nocera Inferiore, Eboli, Pagani, Angri, Sarno, Pontecagnano Faiano, Nocera Superiore, Capaccio, Mercato San Severino, Agropoli, Baronissi, Campagna, Castel San Giorgio, Fisciano, Bellizzi, Sala Consilina, Montecorvino Rovella, Giffoni Valle Piana, Pellezzano, Siano, San Valentino Torio, San Marzano sul Sarno, Montecorvino Pugliano, Roccapiemonte, Sant'Egidio del Monte Albino, Vallo della Lucania, Vietri sul Mare, Teggiano, Castellabate, Roccadaspide, Camerota, Sapri, Altavilla Silentina, Olevano sul Tusciano, San Cipriano Picentino, Montesano sulla Marcellana, Albanella, Ascea, Maiori, Bracigliano, Padula, Buccino, Giffoni Sei Casali, Amalfi, Polla, Sassano, Centola, Casal Velino, San Gregorio Magno, Palomonte, Tramonti, Serre, Positano, Oliveto Citra, San Giovanni a Piro, Colliano, Contursi Terme, Sicignano degli Alburni, Vibonati, Santa Marina, Pisciotta, Acerno, Caggiano, Minori, Sant'Arsenio, Sanza, Castel San Lorenzo, San Mango Piemonte, Buonabitacolo, Castelnuovo Cilento, Corbara, Montecorice, Ceraso, Ravello, Pollica, Auletta, Atena Lucana, Cetara, Postiglione, Ogliastro Cilento, Novi Velia, Torre Orsaia, Praiano, Salento, Montano Antilia, Caselle in Pittari, Celle di Bulgheria, Moio della Civitella, Castelcivita, Torchiara, Perdifumo, Valva, San Rufo, Laurino, San Pietro al Tanagro, Trentinara, Rofrano, Monte San Giacomo, Roccagloriosa, Aquara, Calvanico, Omignano, Scala, Laviano, Piaggine, Casaletto Spartano, Sessa Cilento, Gioi, Castiglione del Genovesi, Felitto, Torraca, Futani, Cicerale, Giungano, Ricigliano, Casalbuono, Petina, Orria, Laureana Cilento, Lustra, Alfano, Cannalonga, Perito, Ispani, San Mauro Cilento, Prignano Cilento, Stio, Atrani, Controne, Rutino, Laurito, Bellosguardo, Roscigno, Furore, Stella Cilento, Magliano Vetere, Ottati, Conca dei Marini, Morigerati, Sant'Angelo a Fasanella, Pertosa, San Mauro La Bruca, Corleto Monforte, Castelnuovo di Conza, Salvitelle, Cuccaro Vetere, Sacco, Monteforte Cilento, Tortorella, Santomenna, Campora, Romagnano al Monte, Serramezzana, Valle dell'Angelo, Avellino, Ariano Irpino, Monteforte Irpino, Mercogliano, Solofra, Atripalda, Montoro Inferiore, Cervinara, Montoro Superiore, Grottaminarda, Mirabella Eclano, Montella, Avella, Serino, Lioni, Montemiletto, Forino, Mugnano del Cardinale, Calitri, Baiano, San Martino Valle Caudina, Sant'Angelo dei Lombardi, Nusco, Altavilla Irpina, Volturara Irpina, Bisaccia, Frigento, Aiello del Sabato, Montecalvo Irpino, Sperone, Pratola Serra, Gesualdo, Rotondi, Lauro, Caposele, Montefalcione, Fontanarosa, Bagnoli Irpino, Manocalzati, Sturno, Flumeri, Montemarano, Sirignano, Contrada, Prata di Principato Ultra, Vallata, Lacedonia, Paternopoli, San Michele di Serino, Venticano, Cesinali, Calabritto, Bonito, Taurasi, Pietradefusi, Quindici, Capriglia Irpina, Chiusano di San Domenico, Roccabascerana, Montefredane, Torella dei Lombardi, Santo Stefano del Sole, Castelfranci, Andretta, Grottolella, Melito Irpino, Quadrelle, Ospedaletto d'Alpinolo, Casalbore, Domicella, Pago del Vallo di Lauro, Aquilonia, Guardia Lombardi, Villanova del Battista, San Sossio Baronia, Marzano di Nola, Castelvetere sul Calore, Moschiano, Sant'Andrea di Conza, Summonte, Lapio, Taurano, San Potito Ultra, Teora, Pietrastornina, Carife, Santa Lucia di Serino, Conza della Campania, Santa Paolina, Montefusco, Torre Le Nocelle, Vallesaccarda, Morra De Sanctis, Scampitella, Luogosano, Zungoli, San Mango sul Calore, Savignano Irpino, Castel Baronia, Candida, Trevico, Cassano Irpino, Villamaina, Tufo, Rocca San Felice, Sant'Angelo all'Esca, Senerchia, Monteverde, San Nicola Baronia, Salza Irpina, Greci, Sant'Angelo a Scala, Parolise, Sorbo Serpico, Torrioni, Chianche, Montaguto, Cairano, Petruro Irpino.