“Dobbiamo campionare le polveri”. Ma quali polveri?
Negli ambienti di lavoro questa domanda è tutt’altro che banale. La concentrazione di particolato aerodisperso non dipende soltanto dalla quantità di materiale presente nell’aria, ma anche dalla frazione granulometrica che si vuole misurare: inalabile, toracica o respirabile.
Per questo motivo non è corretto parlare genericamente di “polvere totale” quando il valore limite o la valutazione dell’esposizione richiedono una specifica frazione dimensionale.
Il riferimento di base in Italia è la UNI EN 481:1994, tuttora in vigore, che definisce le convenzioni di campionamento per le frazioni granulometriche delle particelle aerodisperse utilizzate nella valutazione dei possibili effetti sanitari.
Inalabile, toracica e respirabile: cosa cambia?
Le frazioni non sono classi rigide del tipo “sotto 10 µm sì, sopra 10 µm no”. Sono invece definite attraverso curve di efficienza di campionamento in funzione del diametro aerodinamico delle particelle.
| Frazione | Cosa rappresenta | Regione di interesse |
|---|---|---|
| Inalabile | Parte dell’aerosol che può entrare attraverso naso e bocca | Intero apparato respiratorio |
| Toracica | Parte della frazione inalata che penetra oltre la laringe | Vie respiratorie toraciche |
| Respirabile | Parte della frazione inalata che raggiunge le regioni profonde di scambio gassoso | Regione alveolare |
La ISO 7708:1995, ancora vigente ma in revisione, definisce anch’essa le convenzioni inalabile, toracica e respirabile.
Per la frazione respirabile la convenzione internazionale presenta un cut-point del 50% intorno a 4 µm. Questo non significa che il campionatore raccolga tutto ciò che è inferiore a 4 µm e nulla al di sopra: la separazione segue una curva.
La frazione respirabile non è un “filtro da 4 µm”. È una convenzione granulometrica che il sistema di campionamento deve riprodurre.
Il punto fondamentale: il selettore viene prima del filtro
Nel campionamento degli aerosol il filtro serve a raccogliere il materiale che ha superato il sistema di selezione. La scelta della frazione avviene invece nel campionatore.
Per questo motivo utilizzare lo stesso filtro con due teste di campionamento differenti può produrre risultati molto diversi.
La UNI EN 13205-1:2014 stabilisce requisiti specifici per le prestazioni dei campionatori di aerosol destinati alle frazioni inalabile, toracica e respirabile e collega le loro prestazioni alle convenzioni della EN 481.
Come si campiona la frazione inalabile?
Per la frazione inalabile si utilizzano campionatori progettati per approssimare la convenzione inalabile della EN 481.
Uno dei sistemi più conosciuti è il campionatore IOM. La guida tecnica HSE MDHS 14/4 indica per l’IOM una portata tipica di 2 L/min e lo considera un dispositivo che offre un buon accordo con la convenzione inalabile in un ampio intervallo di condizioni di lavoro.
Nel sistema IOM il materiale che entra nell’orifizio può depositarsi non soltanto sul filtro ma anche sulle superfici interne della cassetta. Per questo, nella determinazione gravimetrica, è fondamentale seguire esattamente la procedura prevista per quel campionatore e stabilire quale parte del sistema debba essere pesata e analizzata.
Questo aspetto è tutt’altro che secondario: trascurare materiale depositato sulle pareti interne può generare una sottostima.
Come si campiona la frazione respirabile?
Per la frazione respirabile si impiega normalmente un ciclone o un altro selettore dimensionale equivalente.
Il principio del ciclone è semplice: l’aria entra nel dispositivo e viene costretta a un moto vorticoso. Le particelle più grandi possiedono sufficiente inerzia per essere separate e raccolte nel contenitore inferiore, spesso chiamato grit pot; le particelle che seguono la curva della frazione respirabile proseguono verso il filtro.
Ma qui compare uno degli errori più frequenti.
La portata del ciclone non è un parametro accessorio: determina la sua curva di separazione.
Cambiare la portata significa cambiare il diametro aerodinamico di taglio e quindi, potenzialmente, cambiare il misurando.
Ad esempio, nella guida HSE MDHS 14/4 sono riportati, tra gli altri:
- ciclone tipo Higgins-Dewell: circa 2,2 L/min;
- ciclone GS-3: circa 2,75 L/min;
- altri cicloni e impattori possono richiedere portate differenti.
Esistono inoltre modelli moderni che operano a 2, 3, 4, 8 L/min o oltre. La portata deve quindi essere quella specificata e validata per quel preciso campionatore al fine di rispettare la convenzione granulometrica richiesta.
Non impostare mai “2 L/min perché si è sempre fatto così”
È probabilmente la regola pratica più importante dell’intero campionamento.
Prima di iniziare bisogna identificare:
- la frazione granulometrica richiesta;
- il modello esatto del campionatore;
- la portata nominale prevista per quel dispositivo;
- il supporto di raccolta compatibile;
- il metodo analitico successivo alla raccolta.
Solo dopo si può impostare correttamente la pompa.
La pompa: non basta che “aspiri”
La norma di riferimento attuale per le pompe personali è la UNI EN ISO 13137:2023.
La norma riguarda le prestazioni delle pompe a batteria utilizzate per il campionamento individuale di agenti chimici e biologici, comprese polveri, fumi e nebbie.
Durante il campionamento la pompa deve mantenere la portata nonostante l’aumento della perdita di carico del filtro. Questo aspetto è particolarmente importante con i cicloni: una variazione significativa della portata modifica anche la selezione granulometrica.
La portata va verificata con il sistema montato
Una buona pratica è verificare la portata con il treno di campionamento nelle condizioni effettive di utilizzo: pompa, tubazione, campionatore e supporto di raccolta.
La guida HSE MDHS 14/4 prevede di collegare il misuratore di portata all’ingresso del campionatore e regolare il sistema alla portata prescritta. È inoltre prevista una verifica finale della portata dopo il campionamento.
Questo consente di capire se durante il prelievo si sono verificati problemi quali:
- intasamento del filtro;
- perdite nel circuito;
- tubo schiacciato o scollegato;
- anomalia della pompa;
- variazioni di portata tali da compromettere la selezione granulometrica.
Quando si adotta MDHS 14/4 con un ciclone, la guida considera non valido il campione se la portata finale differisce da quella iniziale di più di 0,1 L/min o del 5%, scegliendo il valore maggiore.
Dove si mette il campionatore?
Se l’obiettivo è valutare l’esposizione personale, il campionatore deve essere posizionato nella zona respiratoria del lavoratore.
MDHS 14/4 indica, come riferimento pratico, il fissaggio nella parte superiore del torace o sul bavero, a una distanza non superiore a circa 30 cm dalla regione naso-bocca.
La pompa viene normalmente fissata alla cintura o a un’imbracatura e il tubo deve essere assicurato in modo da non ostacolare il lavoratore e da non modificare la posizione del campionatore durante l’attività.
Per un ciclone è inoltre importante mantenere, per quanto possibile, il grit pot rivolto verso il basso.
Campionamento personale e campionamento ambientale non sono la stessa cosa
Un campionatore fisso può essere estremamente utile per studiare una sorgente, confrontare aree differenti o valutare il fondo ambientale.
Ma se la domanda è: “qual è l’esposizione del lavoratore?”, il campionamento personale è generalmente quello rappresentativo.
La UNI EN 689:2019 definisce infatti la strategia per effettuare misure rappresentative dell’esposizione per inalazione agli agenti chimici e verificarne la conformità rispetto ai valori limite di esposizione occupazionale.
Posizione, durata e scelta dei lavoratori o gruppi di esposizione diventano quindi parte integrante del piano di misura.
Quanto deve durare il campionamento?
La durata dipende dall’obiettivo della valutazione e dal periodo di riferimento del valore limite.
Il campionamento dovrebbe essere sufficientemente lungo da rappresentare l’esposizione e da raccogliere una massa misurabile, evitando però il sovraccarico del filtro.
Per esposizioni ponderate sull’intero turno, il campionamento dovrebbe coprire una parte quanto più rappresentativa possibile della giornata lavorativa; quando si studia invece una singola attività, la durata deve rappresentare quella specifica fase di lavoro.
La concentrazione misurata durante dieci minuti di smerigliatura non può essere interpretata automaticamente come concentrazione media di otto ore senza conoscere il resto dell’esposizione.
Quale filtro usare?
Non esiste un filtro universale.
La scelta dipende da:
- campionatore utilizzato;
- portata;
- quantità di polvere prevista;
- determinazione esclusivamente gravimetrica o successiva analisi chimica;
- stabilità del filtro alla temperatura e all’umidità;
- perdita di carico;
- eventuali problemi elettrostatici.
Se dopo la pesata devono essere determinati, ad esempio, metalli o silice cristallina respirabile, il materiale del filtro deve essere compatibile con la tecnica analitica prevista.
La pesata gravimetrica: apparentemente semplice, in realtà delicata
Il principio è immediato:
massa raccolta = massa dopo il campionamento − massa prima del campionamento
e:
concentrazione = massa netta raccolta / volume d’aria campionato
Ma quando sul filtro si raccolgono poche decine o centinaia di microgrammi, umidità, elettricità statica, manipolazione e stabilità della bilancia possono diventare contributi importanti.
La ISO 15767:2009, attualmente in vigore, è dedicata proprio al controllo e alla caratterizzazione dell’incertezza associata alla pesata degli aerosol raccolti.
Tra gli aspetti da controllare:
- condizionamento pre e post campionamento;
- temperatura e umidità dell’ambiente di pesata;
- elettricità statica;
- bilancia e masse di controllo;
- bianchi di campo;
- stabilità del supporto di raccolta;
- manipolazione e trasporto.
La guida MDHS 14/4 raccomanda inoltre almeno un bianco di campo ogni dieci campioni e almeno tre bianchi per lotto. È una prescrizione della guida HSE, non un numero da trasferire automaticamente a qualsiasi metodo, ma mostra bene quanto il bianco sia importante nella gravimetria a basse masse.
“Polvere totale” e “polvere inalabile” non sono sinonimi
Questo è un altro errore frequente.
I vecchi metodi con cassetta da 37 mm utilizzati per il cosiddetto particolato “totale” non devono essere automaticamente interpretati come misura della frazione inalabile EN 481.
Un campionatore inalabile è progettato e caratterizzato per seguire la relativa convenzione di campionamento. Il fatto che entrambi raccolgano polvere su un filtro non rende i due risultati equivalenti.
Dieci controlli pratici prima di iniziare
- Definire il misurando: inalabile, respirabile, toracica o analita specifico su una determinata frazione.
- Verificare quale frazione è associata al valore limite applicabile.
- Identificare il campionatore e la sua portata nominale.
- Controllare pulizia, integrità, O-ring e tenuta del dispositivo.
- Installare il filtro o la cassetta corretti.
- Impostare la portata con il sistema montato.
- Eseguire e registrare la verifica di tenuta.
- Posizionare correttamente il campionatore nella zona respiratoria.
- Registrare ora iniziale, finale, portata e condizioni/anomalie di campionamento.
- Verificare la portata a fine campionamento e proteggere immediatamente il campione per il trasporto.
La novità del 2026: EN 481 e ISO 7708 sono in revisione
Il tema delle frazioni granulometriche è tutt’altro che fermo.
Nel 2026 è stato pubblicato il progetto prEN 481:2026 per la revisione della EN 481. Parallelamente è in sviluppo la seconda edizione della ISO 7708.
Uno dei temi alla base della revisione è l’aggiornamento delle convenzioni alla luce degli studi più recenti sul comportamento dell’inalazione in condizioni di aria calma e in movimento.
Ad oggi, tuttavia, il progetto 2026 non sostituisce la norma vigente: per l’Italia la UNI EN 481:1994 risulta ancora in vigore.
Il campionamento è già una parte della misura
Nell’analisi delle polveri negli ambienti di lavoro è facile concentrare tutta l’attenzione sulla bilancia o sull’analisi successiva.
Ma un risultato può essere analiticamente perfetto e contemporaneamente poco significativo se:
- è stata scelta la frazione sbagliata;
- il ciclone è stato utilizzato alla portata sbagliata;
- il campionatore era fuori dalla zona respiratoria;
- la portata è cambiata significativamente durante il prelievo;
- il filtro è stato manipolato o trasportato in modo non adeguato;
- la durata del campionamento non rappresenta l’esposizione.
Nel campionamento delle polveri, selettore + portata + posizione + tempo definiscono ciò che stiamo realmente misurando.
È questo il passaggio più importante: prima ancora della pesata dobbiamo essere sicuri che il campione raccolto corrisponda al misurando dichiarato.
DN Consulenze
DN Consulenze supporta laboratori e organizzazioni nella definizione e validazione delle procedure di campionamento negli ambienti di lavoro, nella gestione delle pompe e dei misuratori di portata, nella valutazione dell’incertezza e nell’impostazione dei controlli qualità secondo i requisiti applicabili della UNI CEI EN ISO/IEC 17025.
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Articolo aggiornato al 18 settembre 2026. Le portate riportate sono esempi riferiti a specifici campionatori: per ogni misura devono essere applicate la portata e le condizioni operative previste dal metodo e dal modello di campionatore effettivamente utilizzato.