Composizione dell’aria: un’analisi dettagliata
La determinazione della composizione dell’aria riveste un’importanza cruciale per identificare la presenza e la quantità di sostanze inquinanti. L’aria è costituita da un miscuglio di sostanze aeriformi, principalmente gas come azoto, ossigeno, argon e vapore acqueo. La concentrazione di vapore acqueo varia in base alle condizioni ambientali, come la temperatura e la pressione.
Principali costituenti dell’aria secca
Secondo la tabella riportata di seguito, i principali costituenti dell’aria secca in volume sono:
– Azoto (N2) – 78.084%
– Ossigeno (O2) – 20.946%
– Argon (Ar) – 0.9340%
– Biossido di carbonio (CO2) – 0.04%
– Neon (Ne) – 1.818 ∙ 10^-3%
– Elio (He) – 5.24 ∙ 10^-4%
– Metano (CH4) – 1.79 ∙ 10^-4%
L’aria può essere liquefatta attraverso il processo di condensazione, con la pressione di 1 atm e a temperature inferiori a -194.4°C o a temperature più elevate, ma al di sotto della temperatura critica, se la pressione è superiore.
Metodo di ottenimento dell’aria liquida
Il processo Linde, comunemente utilizzato per ottenere l’aria liquida, permette la separazione dell’ossigeno e dell’azoto, i quali hanno svariati impieghi industriali.
Determinazione dell’ossigeno nell’aria
La determinazione dell’ossigeno nell’aria può essere eseguita in laboratorio mediante la combustione di metalli come rame, piombo, magnesio o fosforo bianco in presenza dell’aria. Questi metalli reagiscono con l’ossigeno formando i rispettivi ossidi, il cui peso differisce dalla massa del metallo, rappresentando quindi la massa di ossigeno presente in un volume noto di aria.
Metodi moderni di rilevamento
Per la misurazione dei gas presenti nell’aria, vengono impiegati sensori elettrochimici o sensori NDIR (nondispersive infrared sensor) che utilizzano la tecnologia infrarossa. I sensori NDIR sono costituiti da una sorgente di raggi infrarossi, una camera del gas campione, un filtro per la lunghezza d’onda e un rivelatore.
La luce infrarossa attraversa la camera del gas campione, dove il gas assorbe specifiche lunghezze d’onda, e la radiazione residua viene misurata per determinare la concentrazione del gas. Un filtro ottico di fronte al rivelatore elimina le lunghezze d’onda inutili. Tale strumentazione può essere dotata di più filtri per misurare simultaneamente diverse lunghezze d’onda, offrendo così una valutazione precisa della composizione dell’aria.
La qualità dell’aria è un fondamentale strumento per preservare la salute pubblica e proteggere gli ecosistemi, per cui la sua misurazione e determinazione sono di vitale importanza.