Sviluppo di metodi per la quantificazione degli odori mediante IOMS e di un protocollo per la verifica prestazionale in campo

The IOMS are the only tools for the continuous monitoring of odours in ambient air. These instruments can be used to detect odours in real time, determine their origin and estimate the concentration of odours. Given the variety of IOMS available on the market, at European and national level, work is underway to define a specific technical standard that regulates its use and defines the performance requirements for the environmental monitoring. This thesis work fits into this context with the aim of implementing the protocol for IOMS performance verification, proposed by the Olfactometric Laboratory in recent years, with a specific procedure for assessing the ability to quantify odours. For this purpose, the experimental activity carried out was aimed at developing specific data processing methods for estimating the odour concentration starting from the electronic nose signals and for evaluating the performance by comparing the estimated odour concentration with the dynamic olfactometry results. More in detail, the model proposed for quantification is a multiphase model, which first involves the classification of the detected odour and then its quantification. The innovative aspect of the approach proposed in this thesis work is the introduction of classification before quantification, which demonstrates the need, for an accurate estimate of the odour concentration, to contemplate the different interaction with the sensors of the electronic nose of odour samples having the same odour concentration, but different chemical composition For the performance verification in the field, the Bland-Altman method was then proposed, it makes possible to consider a technique characterized by high uncertainty as the reference method for the evaluation, such as the case of dynamic olfactometry. In order to assess the applicability of the proposed protocol in the field, three representative case studies of common applications of the technology in the environmental field were considered: monitoring of a landfill, a bitumen factory and a tire storage area. The results obtained demonstrated the effectiveness of the proposed protocol as a tool for evaluating the performance of an IOMS and its applicability to different instruments.

Gli IOMS rappresentano gli unici strumenti per il monitoraggio in continuo degli odori in aria ambiente. Questi strumenti possono essere impiegati per rilevare in tempo reale gli odori, determinarne la provenienza e stimare la concentrazione di odore. Data la varietà di IOMS disponibili sul mercato, a livello europeo e nazionale si sta lavorando per la definizione di una norma tecnica specifica che ne regolamenti l’uso e che definisca dei requisiti prestazionali per il monitoraggio ambientale. Il presente elaborato di tesi si inserisce in questo scenario con l’obiettivo di implementare il protocollo di verifica prestazionale degli IOMS, proposto dal Laboratorio Olfattometrico negli scorsi anni, con una procedura specifica per la valutazione della capacità di quantificazione degli odori. A tale scopo, l’attività sperimentale condotta è stata finalizzata allo sviluppo di specifici metodi di elaborazione dei dati per la stima della concentrazione di odore a partire dai segnali del naso elettronico e per la valutazione delle performance mediante confronto della concentrazione di odore stimata con i risultati dell’olfattometria dinamica. Più nello specifico, il modello proposto per la quantificazione è un modello multifase, che prevede dapprima la classificazione dell’odore rilevato e successivamente la quantificazione. L’introduzione della classificazione prima della quantificazione è l’aspetto innovativo dell’approccio proposto in questo lavoro di tesi: viene dimostrata la necessità di contemplare la differente interazione con i sensori del naso elettronico di campioni odorigeni aventi la stessa concentrazione di odore, ma diversa composizione chimica, per una stima accurata della concentrazione di odore. Per la verifica prestazionale in campo è stato poi proposto il metodo di Bland-Altman, che consente di considerare come metodo di riferimento per la valutazione una tecnica caratterizzata da elevata incertezza, quale è il caso dell‘olfattometria dinamica. Al fine di valutare l’applicabilità del protocollo proposto in campo, sono stati considerati tre casi studio rappresentativi di comuni applicazioni della tecnologia in campo ambientale: monitoraggio di una discarica, di un bitumificio e di un’area di stoccaggio pneumatici. I risultati ottenuti hanno dimostrato l’efficacia del protocollo proposto come strumento di valutazione della performance di un IOMS e la sua applicabilità a strumenti diversi.