Polveri sottili, PM10 e PM2.5: esame al SEM.

La presenza delle polveri sottili o PM10 nell'aria che respiriamo è oggi di primaria importanza per la salute. Per "polveri sottili" si intende generalmente la frazione di particelle con dimensioni inferiori a 10 micron (10 millesimi di millimetro) in sospensione nell'atmosfera. La frazione del PM10 con dimensioni inferiori a 2.5 micron, nota come PM2.5, è la più pericolosa per la salute. Nell'ambito dei controlli effettuati per determinare il grado di inquinamento atmosferico vengono eseguiti prelievi del particolato in sospensione. Il risultato di queste analisi è il contenuto delle polveri nell'aria, espresso in peso per unità di volume d'aria. Eventualmente la massa globale di polveri sottili raccolte viene analizzata ottenendo una composizione chimica media del particolato. Poco è dato sapere sull'effettiva dimensione delle particelle, sulla loro morfologia e singola composizione chimica. Un'osservazione diretta delle particelle mediante SEM consente invece di ottenere la loro morfologia, dimensione e composizione chimica, quest'ultimo dato almeno fino alle dimensioni di 0,3 micron. Con queste informazioni a disposizione diventa quindi possibile verificare la natura delle fonti di inquinamento. Una tale possibilità è di primaria importanza per una migliore prevenzione ed un controllo dell'inquinamento ambientale.

L'approccio microstrutturale al problema è stato anche applicato nel campo della conservazione dei beni artistici. Il contatto delle superfici dei beni culturali (affreschi, marmi, leghe metalliche, ecc.. ) con il particolato atmosferico e gli altri agenti ambientali può generare fenomeni di degrado. In questo caso, l'esame del particolato atmosferico all'interno e all'esterno degli edifici storici consente di studiare i processi di degrado ed i metodi più idonei per attuare la conservazione delle opere d'arte.

Per approfondire l'argomento e vedere un'applicazione della tecnica SEM alla misura del PM10 e PM2.5, cliccare qui.

Esempio di osservazioni di particolato atmosferico con polveri sottili, prelevato in Castiglione Olona, zona urbanizzata. Il prelievo è stato eseguito a 100 m dalla più vicina strada ad intenso traffico, il giorno 31 gennaio 2001, tra le ore 7 TMEC e le ore 8 TMEC. Tempo sereno, calma di vento.

Le condizioni meteorologiche nel momento del prelievo del particolato, l'ora del prelievo, la località del prelievo sono importanti per una corretta interpretazione dei dati raccolti.
Aspetto generale della superficie del filtro che raccoglie il particolato. Sono visibili alcune "grosse" particelle, con diametri tra 2 e 10 micron. Si notano già anche le particelle più piccole (punti chiari) e i pori del filtro (piccoli tondi neri).
Sono visibili le particelle submicroniche, più pericolose per la salute umana. La morfologia della polvere sottile indica che in questo caso la fonte di inquinamento ambientale è in gran parte la combustione di idrocarburi (nei motori a scoppio e negli impianti da riscaldamento). Tipico l'aspetto della particella sferica, dovuta alla combustione di idrocarburi. Questo particolato ha una natura prevalentemente carboniosa, con presenza di zolfo.La particella sferica ha un diametro di circa 1 micron.
A maggiori ingrandimenti (circa 20.000) si evidenzia la microstruttura delle polveri sottili: particelle di alcuni decimi di micron, eventaulmente agglomerate in catene o cluster di maggiori dimensioni. I tondi scuri sono i pori del filtro usato per il prelievo.
Nel particolato si osservano anche componenti di origine non antropica. E' il caso della particella centrale, la cui analisi è visibile nello spettro di microanalisi elettronica sottostante. Sulla sinistra, in alto, un grosso agglomerato di residui di combustione.
Lo spettro di microanalisi soprastante è ottenuto contemporaneamente all'immagine, mediante la microsonda abbinata al microscopio elettronico. Mostra gli elementi chimici presenti nella particella al centro della foto precedente. La particella ha dimensioni di circa un micron. Si tratta di un ossido di ferro, con tracce di silicio e rame. L'altezza dei picchi è proporzionale alla concentrazione degli elementi nella particella.
Lo spettro di microanalisi soprastante mostra gli elementi chimici presenti nel cluster di particelle visibile nel riquadro e nella foto più in alto. L'elemento principale presente è il carbonio, a conferma della natura di residuo di combustione.
Altre particelle meno pericolose per la salute umana, di fonte naturale. L'analisi chimica di una di esse è visibile nell'immagine sottostante.
Nella foto precedente, la particella indicata dalla freccia, è un ossido di silicio e alluminio, con presenza di potassio, ferro e magnesio.

Torna alla pagina precedente

Ultimo aggiornamento: 12.02.2006