New frontiers in characterisation and dispersion modelling of diffuse odour emissions

Atmospheric dispersion models have gained significance in the field of odour impact assessment, but their trustworthiness is influenced by various sources of uncertainty. Firstly, the Odour Emission Rate (OER), which can be extremely complex to estimate, particularly in the case of diffuse odour emissions, and is therefore considered the major contributor to overall uncertainty; secondly, the input meteorological data to run simulations. This research project focused on different technical aspects related to the characterization of diffuse odour emissions, investigating the possible influence of external variables on OER as well as the odour sampling methodology, since different sampling devices have been historically designed for passive area sources, without a unanimous choice by the scientific community. Due to the challenges of direct sampling and the potential impact of several variables, backward modelling is investigated as an indirect approach to quantify OER. Besides this, the influence of different input meteorological settings on odour dispersion modelling is discussed. Very briefly, this research points out that: - the new proposed wind-tunnel design outperforms the Italian standard one, by ensuring a more uniform velocity distribution within the central body and, thanks to an effective outlet mixing system, the absence of a vertical concentration gradient. - although it is not possible to uniquely establish which sampling devices (i.e. wind tunnel or flux chamber) is more appropriate for passive area sources, contrary to what literature suggests, Emission Rates (ERs) measured from different hoods appear, in the case of dilute solutions (as is typically the case of real wastewater tank) and water-soluble VOCs, largely comparable; - the influence of temperature on VOCs emissions from area sources appears to be much more significant than wind velocity. There is therefore compelling evidence that the common approach to evaluating the effect of air velocity on OER should be revised; - surface heterogeneity seems the major influential factor for odour emissions from lignocellulosic biomass: smoking areas have a much higher odour potential than dry areas. This discrepancy suggests collecting a sufficient number of odour samples to properly characterise the odour source; - WindTrax backward model appears to be, in some specific atmospheric conditions, a promising tool for indirect estimation of emission rates, although its limited applicability for odours; - in the case of area sources, different meteorological settings produce more discrepancies in simulations results than point sources. This is significant since dispersion models are frequently used for regulatory purposes for odour impact assessments.

I modelli di dispersione in atmosfera rappresentano degli strumenti sempre più diffusi nell’ambito della valutazione dell’impatto olfattivo, ma la loro affidabilità è condizionata da diverse fonti di incertezza. In primo luogo, il flusso di odore Odour Emission Rate (OER), la cui stima può essere estremamente complessa, in particolare nel caso di emissioni diffuse; in secondo luogo, i dati meteorologici utilizzati in input alle simulazioni. Questo lavoro di ricerca si è focalizzato su diversi aspetti tecnici legati alla caratterizzazione delle emissioni odorigene diffuse, esaminando la possibile influenza di diversi parametri sull'OER e approfondendo tematiche legate alle metodiche di campionamento delle emissioni odorigene. Storicamente, infatti, sono stati proposti diversi dispositivi di campionamento per le sorgenti areali passive, senza tuttora una scelta unanime da parte della comunità scientifica. Vista la complessità che, in certi casi, porta con sé la caratterizzazione delle emissioni odorigene, si sono valutate le potenzialità di un approccio indiretto, ovvero il backward dispersion modelling, per quantificare l'OER. Parallelamente, si è focalizzata l’attenzione sull’altra significativa fonte di incertezza nella modellazione di impatto odorigeno, ovvero l'influenza di diversi approcci con cui simulare la meteorologia nei modelli di dispersione. Brevemente, le risultanze più significative di questa ricerca sono di seguito evidenziate: - il nuovo design sviluppato per la wind tunnel risulta ottimizzato rispetto a quello attualmente proposto dalle linee guida italiane, garantendo una distribuzione più uniforme della velocità nel corpo cappa e, grazie a un efficiente sistema di miscelazione del flusso in uscita, l'assenza di un gradiente di concentrazione verticale; - sebbene non sia possibile stabilire in maniera univoca quale dispositivo di campionamento (wind tunnel o flux chamber) sia più appropriato per le sorgenti areali passive, contrariamente a quanto suggerisce la letteratura, gli ER misurati tramite i diversi dispositivi risultano, nel caso di soluzioni diluite e VOC solubili in acqua, ampiamente comparabili; - nel caso di sorgenti areali liquide, l'influenza della temperatura sulle emissioni di VOC è apparsa molto più significativa rispetto alla velocità del vento che lambisce la superficie. Pertanto, sarebbe auspicabile rivedere l’approccio comunemente suggerito per valutare la dipendenza dell’OER dalla velocità del vento; - nel caso di emissioni odorigene da biomassa lignocellulosica, l’eterogeneità della superficie sembra essere il fattore maggiormente influente: le aree fumanti hanno evidenziato un potenziale odorigeno molto più elevato rispetto alle aree secche. Pertanto, sarebbe opportuno eseguire in fase di campionamento un numero sufficiente di prelievi per caratterizzare adeguatamente la sorgente; - il modello WindTrax appare essere, in alcune specifiche condizioni atmosferiche, uno strumento promettente per una stima indiretta dei ratei emissivi, nonostante il suo effettivo utilizzo nel campo degli odori sembri essere piuttosto limitato; - nel caso di sorgenti areali, si osservano discrepanze più significative rispetto alle sorgenti puntuali a fronte di diversi approcci con cui simulare la meteorologia. Questo aspetto è significativo tenuto conto che i modelli di dispersione vengono spesso utilizzati per scopi normativi nelle valutazioni di impatto odorigeno.