Riferibilità metrologica per l'analisi di idrocarburi policiclici aromatici nel particolato atmosferico

Il particolato atmosferico, costituito da particelle solide e liquide di differente origine e composizione chimica, è un veicolo di contaminanti, come metalli pesanti e microinquinanti organici tossici non volatili, tra cui gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA). Gli IPA sono caratterizzati da una struttura aromatica planare costituita da una serie di anelli benzenici condensati. Alcuni IPA sono classificati come potenziali agenti cancerogeni dall'International Agency for Research on Cancer. Il più pericoloso è il benzo[a]pirene, classificato come agente cancerogeno umano: la normativa internazionale e nazionale ne ha fissato i limiti di concentrazione in aria ambiente e ne richiede il controllo mediante l'utilizzo di metodi normati. La riferibilità metrologica dei risultati delle misurazioni è un aspetto fondamentale, in quanto può garantire che tali risultati siano accurati e confrontabili tra loro, anche se ottenuti in luoghi e tempi differenti. Nella presente tesi è descritto il lavoro sperimentale condotto al fine di sviluppare una procedura metrologicamente riferibile per la quantificazione nel particolato atmosferico dei 16 IPA definiti prioritari dall'United States Environmental Protection Agency. L'attività sperimentale, condotta presso l'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, è stata articolata in stadi differenti: campionamento di particolato atmosferico, preparazione del campione e analisi mediante gascromatografia accoppiata alla spettrometria di massa (GC-MS), quantificazione degli analiti e valutazione dell'incertezza di misura. Il campionamento è stato effettuato presso il Dipartimento di Chimica Analitica dell'Università di Torino, tra ottobre 2009 e febbraio 2010, mediante un campionatore a basso volume su filtri in fibra di vetro. Gli IPA sono stati estratti dal particolato per mezzo di un estrattore Soxhlet e quantificati mediante GC-MS, valutando anche l'efficienza di recupero. Sono state utilizzate tre soluzioni di taratura a concentrazione nota preparate per diluizione gravimetrica di una soluzione di riferimento certificata. La quantificazione è stata effettuata seguendo due diversi approcci: 1) metodo prescritto dalla normativa europea per il benzo[a]pirene in aria ambiente mediante GC-MS, denominato metodo dello standard interno. Aliquote di volume noto di una soluzione contenente alcuni IPA perdeuterati vengono aggiunte alle soluzioni di taratura. Per ciascun IPA si calcola un fattore di risposta f che tiene conto della risposta strumentale in tutto il campo di misura e permette di ottenerne la massa nell'estratto del campione (mE). 2) taratura del GC-MS ed elaborazione dei dati per mezzo di un algoritmo matematico basato sui minimi quadrati pesati, più rigoroso dal punto di vista metrologico, che fornisce una correzione da applicare alle letture strumentali per stimare le masse mE di ciascun IPA negli estratti dei campioni. I valori di mE ricavati con i due approcci sono stati corretti per le efficienze di recupero, ottenendo le masse degli IPA sui filtri campionati che, divise per i volumi di aria campionata, ne forniscono le concentrazioni in aria ambiente (ng/m3). La valutazione dell'incertezza sul risultato finale è stata condotta tenendo conto delle sorgenti rilevanti nella procedura. I maggiori contributi provengono dalla fase di preparazione del campione e dall'incertezza del CRM utilizzato per la preparazione delle soluzioni di taratura.