LAB

LAB
Dossier Ambiente
ARIA ACQUA SUOLO
LAB & Ambiente
Il ruolo dei metodi elettrochimici
nella diagnostica ambientale.
Gli elettroni ‘verdi’
A cura di
Luigi Campanella,
Dipartimento di
Chimica, Università
degli Studi diRoma
"La Sapienza"
Il monitoraggio elettrochimico è anche una componente di un
sistema più ampio (cromatografico ad esempio) che ha l´importante
funzione di separare i costituenti di una miscela complessa. Due casi
di tali sistemi strumentali composti, l´elettroforesi capillare e la
cromatografia ionica, hanno fatto progressi enormi negli ultimi anni
I metodi elettrochimici per il monitoraggio di
agenti inquinanti possono essere classificati in
potenziometrici, amperometrici, coulombometrici,
voltammetrici, conduttometrici.
Un´ulteriore distinzione si riferisce all´inquinante
da monitorare gassoso o in soluzione.
Comunque in molti casi è opportuno includere a
monte dell´analisi un cambiamento di fase.
Un caso tipico è rappresentato dalle misure
di umidità per le quali le molecole di acqua
vengono vaporizzate elettrotermicamente
prima della loro rivelazione amperometrica.
Anche il campo dei sensori potenziometrici è cresciuto moltissimo negli
ultimi anni e con esso le applicazioni ambientali. Malgrado ciò le origini
del potenziale di membrana non sono completamente chiare anche se
vengono correlate agli equilibri di Donnan ed ai processi diffusivi.
La comprensione dei fenomeni di trasporto nei sistemi polimerici a membrana rimane un´area di ricerca molto attiva. Uno sforzo notevole è stato
compiuto per sviluppare sensori a gas tenuto conto dei numerosi inquinanti gassosi che hanno catturato l´attenzione dei ricercatori.
Il gas diffonde attraverso la membrana nella soluzione interna di riferimento che è in contatto con un elettrodo ionoselettivo. L´elettrolita e
l´elettrodo vengono scelti in modo da apportare al sistema il massimo
possibile della selettività. Gli sforzi della ricerca nel campo degli elettrodi
ionoselettivi hanno chiaramente allargato il loro campo di intervento.
La sintesi e la caratterizzazione di nuovi ionofori ionoselettivi è stata, ed
ancora è, una direzione primaria di ricerca in questo campo.
Da un lato le tecniche di microfabbricazione hanno permesso di costruire batterie di sensori affidabili con un elevato potenziale commerciale,
dall´altro sono stati descritti i modelli che descrivono il comportamento
alle risposte di questi sensori. Il primo aspetto è stato condizionato dalla
capacità di legare covalentemente i componenti della membrana alla
matrice, il secondo dai progressi nelle scienze elettroniche ed informatiche. Mentre il concetto di sistema integrato è stato realizzato per il mercato dei sensori ionici nel campo delle analisi cliniche esso non è stato
adottato per applicazioni nel campo del monitoraggio ambientale.
Ciò è dovuto a differenti motivi: i sensori potenziometrici per le specie di
interesse ambientale non esistono o se esistono non sono dotati delle
richieste caratteristiche in termini di selettività e limiti di rivelabilità; la
possibilità emergente di abbassare il limite di rivelabilità di questi dispositivi di almeno tre ordini di grandezza è di fatto la massima aspirazione
40
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
Diagnostica ambientale
Schema di un sistema
per elettroforesi capillare
Elettroforesi capillare
L'elettroforesi capillare, conosciuta anche come elettroforesi di zona capillare, può essere usata per separare specie ioniche utilizzando le cariche ioniche e le
forze di frizione. Nell'elettroforesi tradizionale, le particelle elettricamente cariche si muovono in un liquido
conduttivo sotto l'influenza di un campo elettrico. La
tecnica dell'elettroforesi capillare, introdotta negli anni
sessanta, è pensata per separare le specie basandosi
sulla dimensione del rapporto di carica all'interno di un
piccolo capillare riempito con un elettrolita
per poterne consentire l´applicazione in campo ambientale; oppure il
mercato è relativamente frammentato nel senso che ogn’industria ha
una differente lista di "desiderata", cioè delle specie da monitorare e
degli intervalli relativi di concentrazione; questo è in contrasto con quanto avviene in campo clinico dove, ad esempio, le composizioni e le concentrazioni di interesse sono definite e relativamente costanti. Nel caso
dei sensori amperometrici e coulombometrici c´è da dire che in generale
ogni specie elettroattiva può potenzialmente essere monitorata con tali
sensori. Nondimeno la prima sfida nella costruzione di questi dispositivi
sta nel superamento di alcuni problemi quali l´avvelenamento
dell´elettrodo, la reversibilità elettrochimica e la sensibilità verso specie
interferenti. Le determinazioni voltammetriche nelle differenti tecniche
presentano problemi diversi che vanno dalla mancanza di materiali elettrodici idonei alla formazione di film sugli elettrodi di lavoro alla scarsa
sensibilità. Questa e la selettività possono essere migliorate (fini a cento
volte) introducendo preliminarmente uno step di accumulo che è fortemente influenzato dal solvente, dal materiale elettrodico, dal pH, dal
potenziale applicato e dalla temperatura. Le tecniche elettrochimiche in
particolare quelle basate su sensori amperometrici e potenziometrici
hanno trovato applicazioni anche nell´analisi in situ (fiumi, laghi, mari). In
genere però il limite di queste applicazioni sta nel fatto che tali tecniche
consentono misure di una sola specie per ciascuno degli elettrodi impiegati così precludendo un quadro completo dei processi microbiologici e
geochimici che avvengono. Inoltre la selettività è spesso molto bassa. La
voltammetria, consentendo la misura delle concentrazioni di parecchie
differenti specie mediante lo stesso elettrodo è una valida alternativa.
L´elettrodo a goccia di mercurio è risultato il più applicato a causa della
sua alta capacità di rigenerazione in situ attraverso l´applicazione di
potenziali di condizionamento e la sua larga finestra analitica per misurare molte specie in una sola scansione di potenziale. Rispetto al problema dell´analisi ambientale in situ anche i biosensori risultano di particolare interesse. Numerose importanti sensori enzimatici, sono stati di
recente costruiti per il monitoraggio ambientale e poiché
l´immobilizzazione del sistema biologico è un aspetto determinante ai fini
di un prodotto affidabile sono stati sviluppati molti materiali intelligenti
Elettrodi ionoselettivi
Misuratore portatile
pH/concentrazione
modello 290A
come i fotopolimeri. Il potenziale per un applicazione ambientale di un
biosensore sta nell´abilità a misurare l´interazione fra l´inquinante ed il
sistema biologico attraverso la capacità di un riconoscimento biomolecolare. Le applicazioni ambientali dei biosensori variano fra la ricerca di
base e la realizzazione di prodotti commerciali, questa per la verità piuttosto modesta soprattutto se confrontata con il campo alimentare e
quello clinico. Complessivamente si può affermare che in campo ambientale esistono molti più esempi di applicazione di metodi elettrochimici
alla rimozione di inquinanti ed al riciclo che al monitoraggio, dove perfino l´uso continuo delle tecniche dinamiche elettroanalitiche sembra
restare indietro rispetto ad altri approcci (ISE; sensori).
Questo trend generale sottolinea la barriera culturale che impedisce
l´adozione di nuovi metodi. E´facile lavorare con generatori di potenza e
voltmetri piuttosto che capire i labirinti di un potenziostato/amperostato.
A peggiorare le cose le modificazioni chimiche o l´ottimizzazione della
superficie di un elettrodo di lavoro è spesso arte più che scienza.
Cromatografia a scambio ionico Metrohm mod. 850
Cromatografia a scambio ionico
La cromatografia a scambio ionico, o semplicemente cromatografia ionica (IC), è il tipo di cromatografia che si basa sul principio di attrazione
tra gli ioni di carica opposta. Molti composti organici, come ad esempio
gli amminoacidi, possono avere parti della molecola polari favorendo
quindi la loro separazione tramite questo metodo. La carica netta che
questi composti presentano dipende dal loro pKa e dal pH della soluzione. Molto importante è anche il ruolo della determinazione della concentrazione dei cationi e anioni nell'ambito dell'analisi delle acque. La
cromatografia a scambio ionico permette di separare molto semplicemente gli ioni. È molto utile per la purificazione di campioni analitici poiché, ad esempio, si potrebbe aver bisogno di analizzare un anione in una
matrice di cationi. Come le altre metodiche cromatografiche è poi inoltre in grado di effettuare determinazioni quali-quantitative.
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
41
LAB & Ambiente
Monitoraggio
dei microinquinanti organici
nelle emissioni e in aria ambiente
Il centro siderurgico ILVA di Taranto, (il più grande d’Europa)
ha la triste fama di essere il più inquinato di Europa
Con il termine inquinanti organici
persistenti (POP) la moderna scienza
ambientale individua famiglie di
composti organici chimicamente stabili,
caratterizzati da una marcata tossicità e
da lunghi ``tempi di vita'' nell'ambiente.
Grazie alla stabilità chimica e al carattere
lipofilo, danno luogo a processi di
bioaccumulo e biomagnificazione.
Ciò si traduce nel fatto che anche una
contaminazione ambientale a livelli
inferiori a parti per miliardo può creare
pericoli per l'uomo, ultimo anello della
catena alimentare. Il latte materno infatti,
ricco di grassi, è una delle matrici in cui si
accumulano i POP: l'allattamento diventa
la principale fonte d’assunzione di queste
sostanze per i neonati
I POP più conosciuti sono i PoliCloroBifenili (PCB), le PoliCloroDibenzoDiossine (PCDD), i PoliCloroDibenzoFurani (PCDF), i Pesticidi Organo Clorurati (POC, fra cui il DDT), gli Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA) e l'EsaCloroBenzene (HCB). Trattandosi di sostanze altamente tossiche, cancerogene e a lungo persistenti nell’ambiente, la Convenzione di Stoccolma, entrata in vigore nel 2004 e sottoscritta da oltre 150 paesi fra cui l’Italia – unico paese europeo a non averla ancora ratificata - ha stabilito che per 12 POPs (Persistent Organic Pollutants), tra cui la diossina, sia vietata la produzione intenzionale e sia ridotta quanto più possibile quella
non intenzionale, risultante come sottoprodotto inevitabile di svariati processi. Recentemente, la lista dei
POPs è stata estesa a ulteriori 9 composti (http://chm.pops.int/Portals/0/download.aspx?d=UNEP-POPSTREATY-NOTIF-CN524-2009.En.pdf). Lo scopo è ridurre l’immissione nell’ambiente di queste sostanze dato
che, una volta prodotte, è praticamente impossibile eliminarle.
Gli studiosi sono concordi nell’affermare che, nonostante l’esposizione umana per alcuni POP’s si sia dimezzata dalla fine degli anni ottanta, resta indispensabile continuarne il monitoraggio in quanto il trend di alcuni risulta ancora in crescita (PBDE ad esempio).
Nel 2001 la Commissione delle Comunità Europee scrive:
Sebbene esista una normativa che disciplini queste sostanze e nonostante
siano già stati compiuti progressi sul fronte della riduzione delle emissioni e dell’esposizione di soggetti umani a tali sostanze, permangono ancora molte lacune. Ciò che manca fondamentalmente è un approccio sistematico al problema. Occorre intervenire prontamente per ridurre ulteriormente le emissioni di tali sostanze e prevenire gli effetti negativi che le
diossine e i PCB esercitano sull’ambiente e sulla salute umana
(COMUNICAZIONE DELLA COMMISSIONE AL CONSIGLIO, AL PARLAMENTO EUROPEO E AL COMITATO ECONOMICO E SOCIALE- Strategia comunitaria sulle diossine, i furani e i bifenili policlorurati - COM(2001) 593 definitivo).
42
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
a cura di Stefano Raccanelli
I POP, infatti, passano da un territorio (nazione) all’altro trasportati dai venti
o dalle acque, o con la commercializzazione di mangimi o alimenti inquinati
come pesce e prodotti ittici, carni, latte e prodotti caseari ottenuti da animali che hanno vissuto e si sono alimentati in ambienti contaminati.
Le diossine si prestano degnamente come capostipite di riferimento per
seguire il “viaggio” dalle fonti al recettore finale: l’uomo.
Si tratta di molecole particolarmente stabili e persistenti nell’ambiente, con
tempi di dimezzamento che variano a seconda delle molecole e della matrice esaminata: ad esempio per la TCDD i tempi di dimezzamento sono da 7 a
10 anni nel corpo umano1 e oltre100 anni nel sottosuolo; sono insolubili in
acqua e hanno una elevata affinità per i grassi; sono inoltre soggette a bioaccumulo e biomagnificazione e nell’uomo la loro assunzione avviene per
oltre il 90% per via alimentare, specie attraverso pesce, latte, carne, uova e
formaggi, comportando un’estrema varietà di effetti sulla salute umana, non
tutti completamente noti.
La Convenzione si Stoccolma nell’artico 5 indica “Misure volte a ridurre o
eliminare le emissioni derivanti da produzione non intenzionale”,
all’articolo 10 “Informazione, sensibilizzazione ed educazione del pubblico” e nell’articolo 11 “Ricerca, sviluppo e monitoraggio” cita tra le
varie attività da incoraggiare o intraprendere:
a) fonti ed emissioni nell'ambiente;
b) presenza, livelli e tendenze negli esseri umani e nell'ambiente;
c) propagazione, destino e trasformazione nell'ambiente;
d) effetti sulla salute umana e sull'ambiente;
e) impatto culturale e socioeconomico;
f) riduzione e/o eliminazione delle emissioni;
g) metodologie armonizzate per la realizzazione di inventari delle fonti
di produzione e tecniche analitiche di misurazione delle emissioni.
Monitoraggio delle emissioni convogliate
Per quantificare le emissioni di diossine da un impianto non ci si può basare
sui dati ottenuti durante i due o tre campionamenti ufficiali prescritti dalla
legge o dall’autorizzazione all’esercizio: d’altronde, allo stato attuale ,non
esiste una tecnologia per campionare, analizzare, e mostrare istantaneamente i valori emessi, dato che la concentrazione nei fumi esausti di PCDD/F è
generalmente alla concentrazione di ng/m3.
In Belgio è stato dimostrato come in assenza di un campionatore in continuo
sia difficile stimare correttamente la quantità di PCDD/F annua emessa.
Impianti che risultavano a norma nei campionamenti programmati di 8 ore si
sono rivelati fuori norma con campionamenti in continuo2. E’ ben noto tuttavia che la maggiore emissione di diossine si ha in presenza di cambiamenti della temperatura di esercizio e ,secondo recenti studi, oltre il 60% di diossina annualmente prodotta negli inceneritori si forma nella sola fase di accensione3, o durante malfunzionamenti. Il Belgio ha reso obbligatoria l’installazione di sistemi di campionamento in continuo per PCDD/F negli impianti di
incenerimento. Il sistema di campionamento automatico continuo da adottare deve rispondere a questi requisiti minimi:
Le fonti principali di emissione di PCDD/F sono:
• Processi di incenerimento, combustione e produzione di energia che
utilizzano combustibili fossili e/o rifiuti e/o biomasse
• Processi metallurgici di materiali ferrosi e non ferrosi,
• Produzioni chimiche legate al ciclo del cloro e dei prodotti clorurati
Secondo il registro europeo sulle sorgenti di diossine, la principale fonte di
emissione di diossine è rappresentata in Italia dagli impianti di produzione e
lavorazione dei metalli (oltre il 90%, fonte INES-EPER); il reale contributo dato
dall’incenerimento di rifiuti (civili, ospedalieri, speciali e pericolosi), risulta di
difficile quantificazione, dal momento che le stime utilizzate per il calcolo dell’emissione annuale si basano su dati forniti dal gestore in autocontrollo e
relativi (ben che vada) a 24 ore annuali (8 ore per 3 volte all’anno) su 8.000
di funzionamento effettivo, con analisi eseguite in condizioni di normale, se
non ottima, conduzione dell’impianto. Nasce quindi l’esigenza di quantificare le emissioni di diossine (e altri POPs) dagli impianti industriali e monitorare
la concentrazione di queste sostanze in aria.
1° livello di intervento: monitorare
in maniera continuativa tutte le
fonti di emissioni
2° livello di intervento: definire
fenomeni di veicolazione atmosferica
e di deposizione al suolo
3° livello di intervento: definire
i fenomeni dibioaccumulo,
biomagnificazione e
contaminazione nella
catena alimentare
e nell’uomo
Figura 2: Confronto dei risultati ottenuti per singoli congeneri di PCDD/F
(sopra) e di PCB (sotto) durante il campionamento di emissioni da inceneritore di RSU. Nonostante l’utilizzo di 3 diversi tipi di campionamento (filtro/condensatore, sonda raffreddata, diluizione) i dati ottenuti con DMS
risultano allineati con quelli ottenuti con sistemi manuali secondo EN1948-1
Figura 4: Concentrazione di PCDD/F in aria rilevata in aria durante tre campagne di monitoraggio con operatività di campionamento bidirezionale (SC
– INC) e calma di vento (CAL)
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
43
Particolare di DMS con cartuccia POP
installato al camino di un incerenitore di RSU
Figura 1: Particolare di DMS installato al camino di un
inceneritore di RSU durante la sostituzione della cartuccia di raccolta POP
1. raggiungere limiti di rilevabilità che permettano di stabilire la conformità
delle emissioni di un impianto industriale a concentrazioni il cui ordine di
grandezza sia centrato sul valore di 0,01 ng TE/Nm3 (1/10 del valore limite
attuale)
2. permettere il campionamento isocinetico in accordo con la norma EN 1948
Parte 1 (in attesa che la Parte 5 venga pubblicata in maniera definitiva)
3. consentire un prelievo rappresentativo della sezione del camino permettendo di prelevare i fumi in più punti lungo il diametro del camino, simulando i cosiddetti “affondamenti”
4. avere procedure di pulizia e manutenzione semplici e automatiche o effettuabili dal personale proprio degli impianti sottoposti al controllo delle emissioni (idealmente pulizia automatica)
5. permettere la sorveglianza delle diossine in emissione per periodi brevi o
lunghi in modo semplice
6. assenza di artefatti che possano influire sui dati misurati
7. rilevamento automatico delle fermate dell’impianto sottoposto a controllo
Il Consorzio INCA da 10 anni sta gestendo un campionatore Dioxin Monitoring System® (DMS - http://www.dioxinmonitoring.com/prod_dms/dms_e_index.htm) installato al camino di un inceneritore di RSU (figura 1 da scegliere). Il campionatore è attualmente l’unico a soddisfare i requisiti sopra
riportati permettendo, grazie alle 2 sonde di campionamento, di simulare gli
affondi. Al campionatore, nato per le diossine, è stato modificato il substrato adsorbente in modo da poter campionare anche PCB e IPA con più di 4
anelli contemporaneamente alle diossine. Già dal 2003 sono stati pubblicati4
i dati ottenuti con il campionatore DMS paragonati a dati ottenuti contemporaneamente con il campionamento manuale sia per le diossine che per i
PCB diossina-simili evidenziando un’ottima correlazione (figura 2). Da 6 anni
inoltre un sistema DMS sta campionando le emissioni di una centrale elettrica a co-combustione carbone-CDR: anche in questo caso la comparazione
Figura 3: Campionatore ad alto volume WindSelect+, installato su una
terrazza per il campionamento tridirezionale
44
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
con i campionamenti manuali effettuati contemporaneamente all’organismo
di controllo ha evidenziato un’ottima correlazione dei dati. Il campionatore,
che adotta il metodo della diluizione, può essere dotato di impattori per
monitorare il PM10 e il PM2,5 polveri in grado di penetrare profondamente
nell’apparato respiratorio, nei polmoni arrivando nei bronchi. Installando il
campionatore DMS è possibile di stimare l’emissione annua convogliata di
PCDD/F, PCB, HCB e IPA con più di 4 anelli, permettendo una reale valutazione dell’impatto ambientale dell’impianto sull’ambiente. E’ un primo passo
importante e necessario che gli organismi autorizzativi e di controllo devono
assolutamente intraprendere: i dati ottenuti con un monitoraggio di alcune
ore in un anno NON possono essere considerati rappresentativi dell’emissione annuale. Con questo primo passo non è ancora stata valutata l’emissione
totale dell’impianto,ma solo l’emissione convogliata dal camino. Esistono dei
casi in cui, in fase di autorizzazione di nuovi impianti o di utilizzo di nuovi
combustibili, è stato prescritto dall’autorità competente il campionamento in
continuo dei POP nelle emissioni convogliate al camino e l’installazione di stazioni di campionamento delle deposizioni atmosferiche al fine di valutare il
carico atmosferico di microinquinanti organici e inorganici in relazione al contributo relativo all’avanzamento della sperimentazione in atto.
Monitoraggio dei pop in aria
Secondo United Nation Environmental Proramme (UNEP) tra le matrici di rilevanza in cui monitorare i POP sono considerate importanti le emissioni, gli alimenti e i mangimi, ma nell’ambito del piano globale di monitoraggio (GMP
http://www.chem.unep.ch/gmn/GuidanceGPM.pdf) vengono considerate di
importanza primaria l’aria, il latte materno e il sangue umano. E’ tramite
l’aria e dunque l’atmosfera che queste sostanze si muovono “a lungo raggio” senza conoscere confini e nazioni ed è nel sangue e nel latte umano che
si accumulano e concentrano. Considerato che le concentrazioni di PCDD/F
rilevabili in aria risultano generalmente comprese, in termini di tossicità equivalente, tra 20fgWHO-TE/m3 (zona rurale) e 200 fgWHO-TE/m3 (zona industriale), è necessario campionare un quantitativo di aria non inferiore a un
centinaio di m3. Il campione va pertanto adsorbito su di un sistema dotato di
un filtro per raccogliere le polveri (e i POP a esse associate) seguito da un
substrato adsorbente in grado di “fermare” i POP in fase vapore.
Il Consorzio INCA ha sperimentato in diversi Comuni Italiani il dispositivo
WindSelect+
(http://www.dioxinmonitoring.com/prod_aams/aams_e_index.htm), già utilizzato durante il progetto di monitoraggio transalpino MONARPOP5, per
effettuare campionamenti di aria.
Lo strumento WindSelect+ è attrezzato con tre cartucce in titanio composte
da un filtro piano per raccogliere il materiale particellare seguito da una sezione multistrato di materiale adsorbente in grado di “fermare” PCDD/F, PCB,
HCB, e IPA con più di 4 anelli. Essendo dotato di un sensore di direzione e
velocità del vento può essere programmato per campionare l’aria in a) sottovento, b) sopravento, e c) calma di vento, impostando sia la velocità del vento
che l’apertura del settore di campionamento.
Utilizzando questo campionatore è possibile valutare contemporaneamente
sia la concentrazione che la direzione di provenienza dei contaminanti organici persistenti. Nella figura 3 il WindSelect+ è posizionato sopra una terraz-
LAB & Ambiente
za tra il centro della città e la zona industriale con l’obiettivo di rilevare la concentrazione dei POP’s in aria e la loro direzione di provenienza. Il grafico a
barre di figura 4 indica la differenza di concentrazione di PCDD/F rilevate in
aria relativa alla direzione di provenienza nelle tre campagne stagionali.
La punta di 400 pgIT-E/m3 è stata rilevata nella prima campagna invernale
sottovento la zona industriale. La concentrazione maggiore, rilevata sottovento la zona industriale, si conferma leggermente maggiore anche nelle
due campagne successive, mentre nell’ultima le principali attività produttive
non erano operative. Lo studio dell’ impronta caratteristica delle PCDD/F permette infine, avendo la possibilità di monitorare anche le possibili fonti di
emissione, di identificare i contributi maggiori.
Monitoraggio dei pop nelle deposizioni
Il concetto di riuscire a realizzare mappaggi nazionali, “fotografie” consolidate e periodiche della situazione, che diano un quadro reale ed evidenzino
quali possano essere i trend evolutivi, sta alla base della Normativa Italiana
sulla Valutazione di Impatto Ambientale (VIA, L 349/86 e DPCM del
24/12/88) e della la procedura di valutazione dei rapporti esistenti tra un dato
progetto e le conseguenze negative prevedibili sull’Ambiente e derivanti dalla
scelta del tipo di opera, dalla sua razionalizzazione e dal suo funzionamento.
Quindi, partendo da una definizione finalmente espressa di quello che è l’Inquinamento Atmosferico (DPR 203/88) inteso come “ogni modificazione
della normale composizione o stato fisico dell’aria atmosferica, dovuta alla
presenza nella stessa di una o più sostanze in quantità e con caratteristiche
tali da alterare le normali condizioni ambientali e di salubrità dell’aria”, e proseguendo con una sempre più ampia presa di coscienza sia a livello Europeo
che Nazionale del concetto di monitoraggio ambientale, si è sempre più acuita l’esigenza di monitorare le ricadute atmosferiche, soprattutto in prossimità degli impianti industriali e di termodistruzione sia già esistenti sul territorio, sia in fase di costruzione e/o sperimentazione
La ricaduta e quindi l’impatto dei POPs sul territorio possono essere valutati
tramite campionatori bulk, che permettono la raccolta di deposizioni secche
e umide per ottenere i flussi medi di deposizione totale
Il campionatore o deposimetro bulk è un raccoglitore passivo (non necessita
di energia), posizionato a una adeguata altezza rispetto al suolo (≥1,5 m), di
deposizioni totali (umide e secche) e consiste in una unità di raccolta aperta
che convoglia le acque di precipitazione in un apposito contenitore sottostante. La frequenza usuale di campionamento e' mensile.
IL Consorzio INCA in collaborazione con il CNR-IBM6 ha utilizzato deposimetri bulk (DEPOBULK - http://www.labservice.it/Downloads/Public/News/infodepobulk2010.pdf) fin dal 1998 non solo per monitorare i flussi di deposizione di POP’s nella laguna di Venezia, ma anche per verificare le ricadute specifiche nella zona industriale di Porto Marghera e sperimentare la compatibilità di nuovi impianti o tipi di combustibili
E’ utile ribadire che la deposizione dei POP’s emessi in atmosfera è uno probabilmente il principale meccanismo di contaminazione ambientale, anche a
lungo raggio, da parte di queste sostanze.
La Sesta Sezione della Corte di Giustizia della Comunità Europea, con una
sentenza del 29 settembre 1999 ha dichiarato che: “la nozione di scarico di
cui all’art. 1 n. 2, lett. D della direttiva del Consiglio 4 maggio 1976,
76/464/CEE, concernente l’inquinamento provocato da certe sostanze pericolose scaricate nell’ambiente idrico della Comunità, deve essere interpretata nel senso che in essa rientra l’emissione di vapori inquinanti che si condensano e cadono su acque di superficie.”
In conclusione considerato che
• i POP sono composti organici chimicamente stabili, caratterizzati da una
marcata tossicità e da lunghi ``tempi di vita'' nell'ambiente.
• la Convenzione di Stoccolma ha stabilito che per 12 POPs (Persistent Organic Pollutants), tra cui la diossina, sia vietata la produzione intenzionale e sia
ridotta drasticamente quella non intenzionale
• gli studiosi sono concordi nell’affermare che resta indispensabile continuarne il monitoraggio
• nasce quindi l’esigenza di quantificare le emissioni TOTALI di diossine (e
altri POPs) dagli impianti industriali e monitorare la concentrazione di queste
sostanze in aria
• il latte materno è una delle matrici in cui si accumulano i POP e l'allattamento diventa la principale fonte d’ingestione di queste sostanze per i neonati
si ritiene che avendo a disposizione gli strumenti necessari, quali campionatori in continuo delle emissioni convogliate, campionatori d’aria ad alto volume e deposimetri, sia indispensabile procedere a un monitoraggio sistematico delle quantità di POP emessi7 come schematicamente raffigurato, in modo
da avere gli strumenti necessari per poter “proteggere la salute umana e
l’ambiente dai POP”. Gli strumenti tecnici e le capacità ci sono: è necessario
stimolare la volontà politica, magari a partire dalla Ratifica della Convenzione di Stoccolma8, per iniziare piani sistematici di monitoraggio ambientale e
biomonitoraggio su tutto il territorio nazionale.
1 Pirkle JL, Wolfe W.H et al.Estimates of the half-life of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzop-dioxin in Vietnam veterans of Operation Ranch Hand J.Toxicol. Environ Health
1989; 27, 165-171
2 ”Understimation in dioxin emission inventories” R.De Frè et al., Organohalogen
Compounds, 17-20, Vol.36, 1998
3 Wang L, His H Chang Jet al. Influence of start-up on PCDD/F emission of incinerators Chemosphere 2007;67:1346-53
4 W. Tirler, M. Donegà , G. Voto , G. Kahr; Quick evaluation of long term monitoring samples and the uncertainity of the results. Organohalogen Compounds, 60
(2003), 509-512
5 Monitoring Network in the Alpine Region for Persistent and other Organic Pollutants http://www.monarpop.at/ http://www.monarpop.at/methods/air_sampling.php
6 P. Rossini, S. Guerzoni, G. Matteucci, M. Gattolin, G. Ferrari, S. Raccanelli, “Atmospheric fall-out of POPs (PCDD-Fs, PCBs, HCB, PAHs) around the industrial district
of PortoMarghera”, Italy, Science of the Total Environment 349 (2005) 190-200
7 REGOLAMENTO (CE) N. 166/2006: «emissione», qualsiasi introduzione di sostanze inquinanti nell’ambiente in seguito a qualsiasi attività umana, volontaria o involontaria, abituale o straordinaria, compresi il versamento, l’emissione, lo scarico,
l’iniezione, lo smaltimento o la messa in discarica o attraverso reti fognarie non
attrezzate per il trattamento finale delle acque reflue
8 http://chm.pops.int/Convention/tabid/54/language/en-US/Default.aspx#convtext
Stefano Raccanelli
Nato a Venezia il 31 luglio 1960,
Laurea in Chimica Industriale presso l’Università degli Studi di
Venezia. Iscritto all' Albo dei Chimici della Provincia di Venezia.
Responsabile del laboratorio microinquinanti organici del Consorzio Interuniversitario la Chimica per l’Ambiente (Consorzio
INCA). Docente della Scuola Nazionale di Metodologie Analitiche in Spettrometria di Parma. Consulente tecnico del Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio per l’incendio
dello stabilimento Syndial di Porto Marghera del 03/07/2007.
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
45
LAB & Ambiente
Reach: una nuova opportunità
di interazione tra Università ed Aziende
Ambiente e Salute sono da tempo temi prioritari di intervento per le attività
di R&S strategiche per la competitività dell’Italia e, data la loro rilevanza sociale, ricevono notevole
attenzione da parte delle politiche scientifiche e tecnologiche in essere nei paesi industrializzati.
All’inizio del terzo millennio, il benchmarking dell'OCSE auspicava “un rinnovato impegno nel
finanziamento pubblico della ricerca scientifica, nella percezione che gli investimenti nella Scienza
sono cruciali per l'innovazione e per la crescita economica, e che il progresso scientifico e tecnologico
è essenziale per risolvere problemi sociali di grande rilevanza”. Nonostante siano passati quasi dieci
anni questo resta per lo più un auspicio, almeno in Italia
Emanuele Magi è professore associato di Chimica Analitica presso il
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell’Università di
Genova. Svolge ricerche per lo
studio dell’ambiente, occupandosi
dello sviluppo di metodologie
analitiche innovative ed in particolare di tecniche cromatografiche accoppiate alla spettrometria
di massa. I suoi studi sono descritti in oltre cinquanta di pubblicazioni. Afferisce al Progetto Nazionale di Ricerche in Antartide nell’ambito del quale ha partecipato
a due spedizioni presso la Base
Scientifica Italiana “M. Zucchelli” di Baia Terranova. Svolge intensa
attività didattica e, dallo scorso anno, dirige il Master Universitario di
II livello in Management of Chemicals: la normativa REACH.
Uno degli aspetti cruciali per la salvaguardia dell’ambiente e per la salute
umana è legato alla produzione, trasporto, gestione ed impiego delle sostanze chimiche. E’ interessante ricordare che dal 1930 all’inizio del nuovo millennio la produzione di sostanze chimiche è passata da 1 a 400 milioni di tonnellate annue (EEA UNEP, 1998); la produzione dell'Europa è pari a circa un
terzo di quella mondiale. Le sostanze chimiche fanno parte della nostra vita
quotidiana (farmaci, fertilizzanti, materie plastiche, semiconduttori, detergenti ecc.) e, data la loro diffusione, possono contaminare anche beni di consumo come gli alimenti o i giocattoli. Per migliorare significativamente le
conoscenze dell’impatto delle sostanze sull’ambiente e sulla salute umana e
promuovere processi produttivi alternativi ed ecosostenibili, alcuni anni fa
l'Unione europea ha avviato un processo di riforma culminato con l'adozione del Regolamento Ce 1907/06 sulla Registrazione, Valutazione, Autorizzazione e la Restrizione delle Sostanze Chimiche (REACH). Un sostanziale cambiamento. L’entrata in vigore di tale Regolamento sta determinando un
sostanziale cambiamento nelle modalità di gestione delle sostanze, lungo
tutta la filiera d’uso. In estrema sintesi, il Regolamento prevede l'obbligo,
dalla produzione all'impiego, di valutare tutto il ciclo vitale delle sostanze
verificandone i potenziali effetti sulla salute e sull'ambiente.
Allo scopo di governare e coordinare tutti gli adempimenti connessi al regolamento REACH, nonché lo sviluppo di attività sperimentali per migliorare le
conoscenze sull’entità del rischio e meglio definire la classificazione dei prodotti, l'Unione Europea ha costituito l'Agenzia Europea per le Sostanze Chimiche (ECHA) con sede in Helsinki. Il Regolamento REACH impone maggiori
responsabilità alle industrie, attribuendo loro l’obbligo di valutare i rischi delle
sostanze e di fornire tutte le informazioni sulla sicurezza delle stesse. I produttori e gli importatori sono obbligati a raccogliere informazioni sulle proprietà delle sostanze chimiche da loro prodotte o importate, in modo da permettere la loro manipolazione in modo sicuro, e di registrare le informazioni
in un database centrale gestito dall’ECHA. Il Regolamento REACH riguarda
tutte le sostanze prodotte, importate, usate come intermedi o immesse sul
mercato, sia da sole sia come componenti di preparati. Sono escluse le
46
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
In tutti i paesi avanzati il settore della Salute rappresenta un formidabile punto di incrocio di interessi
sociali, scientifici, tecnologici, economici, politici e
religiosi. Anche gli aspetti scientifici e tecnici di questo settore, che a loro volta hanno un carattere spiccatamente multidisciplinare, risentono profondamente di ciò. Per quanto riguarda il settore Ambiente si potrebbero fare considerazioni simili, tenendo
presente tuttavia che in molti paesi avanzati il “peso
specifico” di questo settore non è abbastanza elevato. Nel nostro paese, ad esempio, manca la piena
consapevolezza nel considerare le tematiche
ambientali come un motore di sviluppo culturale,
economico e sociale. Tale mancata attenzione
potrebbe determinare nel prossimo futuro una perdita sensibile di competitività internazionale,
soprattutto per l'export verso l'Europa.
sostanze radioattive, soggette a supervisione doganale, e tutte quelle sostanze sottoposte ad altri specifici regolamenti come i farmaci, i cosmetici, gli alimenti, i rifiuti. Più precisamente, dal 1° giugno 2008, è obbligatorio per i produttori e importatori di sostanze effettuare una registrazione all’ECHA per
ogni sostanza prodotta o importata in quantità maggiore o uguale ad 1 tonnellata/anno. In caso di mancata registrazione, le sostanze non potranno
essere prodotte o importate nel territorio dell’Unione Europea. La procedura
di registrazione richiede che gli importatori e/o i produttori dell’Unione Europea presentino all’ECHA:
- un dettagliato dossier tecnico per ogni sostanza, contenente informazioni
su proprietà, usi e classificazione, che possa servire come guida all’uso corretto della stessa;
- un rapporto di sicurezza chimica per le sostanze in quantità maggiori o
uguali a 10 tonnellate, in accordo con le valutazioni chimiche di sicurezza.
L’applicazione di tale regime poteva essere posticipata avendo presentato
entro il 1° dicembre 2008 una pre-registrazione della sostanza. Produttori ed
importatori che hanno “pre-registrato” possono beneficiare di un limite di
tempo più lungo (2010 - 2013 - 2018, a seconda delle quantità e del tipo di
sostanza) per porre in essere la registrazione, continuando a produrre e commercializzare le sostanze senza interruzioni, in attesa della registrazione completa. In aggiunta a quanto descritto, il Regolamento REACH prevede l’obbligo di circolazione delle informazioni relative alla salute, alla sicurezza e alle
proprietà ambientali delle sostanze. E’ di fondamentale importanza che tutti
i soggetti facenti parte di una catena di approvvigionamento comprendano i
propri obblighi e comunichino lungo la catena i rischi e le modalità di gestione del rischio anche attraverso il riferimento ad una approfondita Scheda di
Sicurezza per tutte le sostanze pericolose. Di fatto il Regolamento REACH
muterà in maniera sostanziale la gestione e la responsabilità connessa alla
produzione/importazione, commercializzazione ed uso delle
sostanze chimiche. Il già citato
benchmarking OCSE riporta un
altro elemento degno di nota in
questo contesto, auspicando un
“ruolo più incisivo delle strutture
universitarie per la valorizzazione
dei risultati della ricerca nel settore
dell'industria e dei servizi - implementazione delle normative che
regolano le relazioni tra sistema
scientifico e quelli produttivo”. In
una certa misura il Regolamento
REACH raccoglie lo spirito di questa indicazione dell’OCSE e può
rivelarsi uno strumento utile sia per
le Aziende, sia per l’Università.
Gli obiettivi generali
Gli obiettivi generali del REACH,
riportati sul sito ECHA (http://echa.europa.eu) sono:
• Migliorare la protezione della
salute umana e dell’ambiente dai
rischi derivanti dalle sostanze classificate dal punto di vista chimico.
• Innalzare la competitività dell’industria chimica europea, settore
chiave dell’economia dell’Unione
Europea.
• Promuovere metodi alternativi
per la valutazione della pericolosità
delle sostanze
• Garantire la libera circolazione
delle sostanze nel mercato interno
dell’Unione Europea
La normativa, quindi, non si pone
semplicemente come azione
restrittiva, viceversa propone di
sfruttare al meglio le conoscenze
scientifiche per migliorare le condizioni di vita e contemporaneamente indurre un effetto positivo sull’economia del settore.
Evidentemente, l’impatto iniziale
sulle Aziende coinvolte sarà notevole. Le sostanze pre-registrate al 1
dicembre ’08 sono state più di
65.000: Confindustria ha stimato
un aggravio di costi diretti di oltre
un miliardo di euro per le imprese chimiche in Italia e quasi sei miliardi di costi
indiretti per le Aziende che utilizzano sostanze e formulati chimici. Di fatto,
l’introduzione della nuova normativa, spesso fraintesa ed interpretata semplicisticamente come un regolamento sul rischio chimico, impone la registrazione, la valutazione chimica e l’indicazione delle corrette modalità di gestione
ed uso di tutte le sostanze, salvo quelle già normate da regolamenti specifici. Quindi il Regolamento REACH coinvolge anche aziende e siti produttivi
“non chimici” in senso stretto, che però fanno uso di sostanze chimiche
(meccanica, elettronica, manifatturiero ecc.). Si tratta spesso di soggetti che
hanno competenze limitate sulle corrette modalità di gestione ed impiego
delle sostanze chimiche, sulla sicurezza all’interno dell’azienda e per gli utilizzatori a valle, nonché sull’impatto ambientale. Le imprese più vulnerabili sono
le PMI ed in particolare le microAziende, che rischiano seriamente di essere
tagliate fuori dal mercato. Queste Aziende, data l’esiguità del numero degli
LAB & Ambiente
addetti, sono spesso sprovviste di personale con competenze tecnico-legislative; competenze peraltro indispensabili semplicemente per interloquire in
maniera costruttiva con le svariate società di consulenza che stanno nascendo
in questo specifico segmento di attività. In questo contesto l’Università italiana
potrebbe assumere un importante ruolo di supporto alle Aziende poiché possiede le competenze multidisciplinari richieste per l’attuazione, la gestione ed il
controllo della normativa REACH. Con l’aiuto di tale supporto, le nuove normative in campo chimico sono l’occasione per le PMI per sfruttare i nuovi
adempimenti al fine di innovare i propri prodotti trasformando i costi di certificazione e analisi (obbligatori per legge) in investimenti che aumentano il grado
di competitività dell'azienda. Peraltro, l’Università nel mettere a disposizione la
conoscenza per la risoluzione di problemi reali di così vasta portata, vedrebbe
valorizzate le proprie ricerche e ne trarrebbe beneficio in termini di crescita culturale e umana dei propri operatori.
tiva CE 1907/06 – REACH”) è stato approvato, finanziato (co-finanziamento
Fondo Sociale Europeo - Regione Liguria) ed è già in stato avanzato di realizzazione. Infatti, completata la fase formazione in aula, attualmente i 20 partecipanti (selezionati tra oltre 120 domande) sono stati inseriti in altrettante aziende per svolgere il previsto stage che permetterà loro di testare sul campo le
conoscenze acquisite e costituirà un’importante vetrina nei confronti delle
Aziende stesse. La figura professionale, con le competenze fortemente interdisciplinari necessarie per gestire, controllare, sviluppare ed armonizzare i vari
comparti che compongono il REACH, non è presente nell’attuale panorama dei
laureati in Italia e, molto probabilmente, in Europa. Pertanto, gli esperti che
questo Master sta formando dovrebbero essere quanto mai “appetibili” sul
mercato del lavoro. Queste figure professionali potranno avere sbocchi professionali sia in qualità di personale interno alle aziende sottoposte al REACH, sia
in qualità di consulenti professionisti. Inoltre non può essere trascurata la
necessità per le autorità pubbliche (Istituto Superiore di Sanità, Regioni, Province, ARPA, Dogane ecc.) di acquisire personale esperto da dedicare all’importantissima fase i controllo sul territorio. Ultima opportunità, non certo in ordine
d’importanza, è quella di lavorare proprio per l’Agenzia Europea. ECHA è in
continua espansione: attualmente ha 392 dipendenti (erano 100 nel 2007) ed
intende portarli a 500. Sono rappresentati in diversa misura tutti gli stati membri, gli Italiani sono circa il 6%. Il personale che interessa all’Agenzia deve essere qualificato in materia di sostanze chimiche e regolamentazione delle stesse,
tecnologie dell'informazione, diritto, risorse umane, finanza ed amministrazione generale… insomma deve avere quella preparazione interdisciplinare più
volte evocata in questo articolo.
Una nuova figura professionale
Presso l’Università di Genova, un gruppo di docenti afferenti a diverse Facoltà,
accomunati dall’intento di diffondere la cultura della sicurezza delle sostanze
chimiche e di promuoverne l’impiego ecocompatibile, ha dato vita al Centro
CRESIS (Centro di Ricerca Interdipartimentale Ecocompatibilità, Sicurezza, Innovazione Sostanze chimiche). Istituito con compiti prevalenti di studio e ricerca
scientifica e tecnologica nel campo delle sostanze chimiche, CRESIS porta in se
notevoli competenze quali la sicurezza e la compatibilità ambientale delle
sostanze chimiche per l’uomo e per l’ambiente, l’applicazione di metodi tossicologi ed ecotossicologici, il rischio ambientale e gli scenari d’esposizione, la
formulazione di processi/prodotti alternativi. Forte di tali competenze e delle
notevoli attrezzature scientifiche presenti nei Dipartimenti, il Centro si propone
come consulente scientifico e legislativo per le PMI e vuole essere punto di riferimento per l’alta formazione nel campo della valutazione della sicurezza delle
sostanze chimiche e relativa gestione. Con questo intento lo scorso anno è
stato presentato alla Regione Liguria il progetto per la realizzazione di un
Master Universitario di II livello in “Management of Chemicals”. L’intervento di
alta formazione (il cui sottotitolo è “Sicurezza ed impatto ambientale delle
sostanze classificate dal punto di vista chimico: approccio integrato alla norma-
Agenzia europea per
le sostanze chimiche
Ha sede ad Helsink e si occupa delle procedure di registrazione,
valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche
per garantirne l'armonizzazione in tutta l'Unione europea. Tali
procedure mirano a fornire informazioni supplementari sulle
sostanze chimiche, garantirne l'uso sicuro e assicurare la competitività dell'industria europea. Navigator. Sul sito http://echa.europa.eu si trovano numerosi strumenti utili, dal Navigator,
che consente alle industrie di rispondere a domande relative alle
loro sostanze chimiche e di determinare rapidamente ciò che esse
sono tenute a fare ai sensi del regolamento REACH, alla Guida
pratica a REACH, con i documenti di orientamento REACH forniscono informazioni supplementari al testo giuridico e affrontano
tutti gli aspetti tecnici di REACH. Inoltre si può trovare lo strumento per l’analisi socioeconomica e il software necessario.
Un aiuto per l’adeguamento delle PMI
Il 30 novembre 2010 è il termine fissato per la registrazione delle sostanze chimiche. Per aiutare soprattutto le Pmi, è stato messo a punto un
"Director Contact Group", presieduto dalla Commissione Europea, che ha l'obiettivo di monitorare il livello di preparazione delle imprese in
vista della scadenza di novembre. L’obiettivo è cercare soluzioni pratiche ai problemi incontrati dalle imprese nell'adempimento degli obblighi di registrazione. Il gruppo è composto da rappresentanti della Commissione, dell'Echa (l'Agenzia europea per le sostanze chimiche con
sede a Helsinki) e delle associazioni delle industrie. L'Echa, ad esempio, ha tradotto gli orientamenti e gli strumenti per Reach in tutte le lingue ufficiali dell'Ue, in modo particolare quelli relativi alla registrazione. Si stanno poi organizzando seminari, workshop e documenti informativi per la diffusione delle best practice che si affiancano a un helpdesk che fornirà informazioni sul tema Reach e Clp. Reach non deve
essere vissuto come un regolamento punitivo, ma come un processo che sia in grado di coniugare competitività, aspetti sociali e ambientali", ha tenuto a sottolineare Antonio Tajani, vicepresidente della Commissione Europea. "Le nostre imprese – ha dichiarato Giorgio Squinzi,
presidente di Federchimica – stanno facendo grandissimi sforzi per ottemperare alle scadenze previste dal Reach. Spesso, tuttavia, ci imbattiamo in problemi procedurali complessi da affrontare, che danno soluzioni incerte e risultano particolarmente costosi, soprattutto per le PMI,
che sono circa il 90% delle imprese chimiche." "Esprimiamo soddisfazione per quanto disposto dal Commissario Tajani, che ha inteso agevolare le piccole e medie imprese con riduzioni fiscali, e apprezziamo lo sforzo dell’ECHA, che ha pubblicato tutta la documentazione di riferimento nelle 22 lingue dell'UE. Chiediamo però - ha aggiunto Squinzi - che si tenga conto della grande difficoltà che l’adozione del Reach
comporta, in particolare per le imprese, come ricordato nelle conclusioni dell’High Level Group sulla competitività dell'industria chimica europea promosso dalla Commissione UE. La chimica è un settore trainante perché fornisce all’industria europea soluzioni, materiali e tecnologie
avanzate, nonché soluzioni sostenibili ai problemi ambientali globali. Noi tutti vogliamo che il Reach sia applicato – ha concluso Squinzi - non
solo nel modo più corretto ma anche praticabile, e a costi accessibili”.
48
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
LAB & Ambiente
DOSSIER
Tecniche di analisi
per l’ambiente
A cura di Licia Guzzella
La legislazione italiana che ha recentemente recepito le Direttive Europee
nel settore ambientale con il D. Lgs. n. 152/06 ha spinto le industrie
produttrici di strumentazione ha investire nel settore ambientale.
In questo DOSSIER presentiamo le innovazioni tecnologiche suddivise per
ambito di applicazione (acqua, aria e suolo/sedimento)
Il settore analitico dedicato all’ambiente è, nonostante il periodo congiunturale negativo, in continua espansione. Una legislazione normativa forte che
recentemente ha recepito le Direttive Europee (D. Lgs. n. 152/06) ha spinto le
industrie produttrici di strumentazione analitica ha investire nel settore
ambientale. La nuova normativa richiede il raggiungimento di livelli di sensibilità analitica molto spinti in quanto è stato definitivamente superato il concetto di limite alle emissioni, sia queste acque di scarico, emissioni da camino
o rifiuti da smaltire, per avvallare un sistema di gestione dell’ambiente che
sia più olistico e che stabilisca, quindi, standard di qualità da raggiungere nei
vari comparti: atmosfera (stratosfera), idrosfera (fiumi, laghi, acque costiere
e acque di falda) e geosfera (suoli, sedimenti). Un concetto nuovo e innovativo che ha ribaltato la politica di gestione dell’ambiente, che d’ora in poi è
tenuta non solo a rispettare i limiti allo scarico, ma deve intervenire per ridurre in senso globale tutte le emissioni degli impianti produttivi, al fine di raggiungere uno stato di qualità ambientale buono o sufficiente in tempi brevi.
Da qui è nata l’istituzione dell'Autorizzazione Integrata Ambientale (AIA) che
è il provvedimento che autorizza l'esercizio di un impianto o di parte di esso
a determinate condizioni, che devono garantire la conformità ai requisiti del
D. Lgs. n. 59/2005 di recepimento della Direttiva Comunitaria 96/61/CE relativa alla prevenzione e riduzione integrate dell'inquinamento (IPPC).
50
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
acqua
Il Decreto stabilisce misure intese ad evitare oppure, ove ciò non sia possibile, a ridurre le emissioni nell’aria, nell’acqua e nel suolo, comprese le
misure relative ai rifiuti, da parte di diverse attività nei settori energetico;
produzione e trasformazione dei metalli; industria dei prodotti minerari;
gestione dei rifiuti; altre attività (cartiere, allevamenti, macelli, industrie
alimentari, concerie...). Il Decreto disciplina il rilascio, il rinnovo e il riesame dell’Autorizzazione Integrata Ambientale che sostituisce ogni altro
visto, nulla osta, parere o autorizzazione in materia ambientale. Il D. Lgs.
n. 59/05 attribuisce all’ISPRA per gli impianti di competenza statale e alle
ARPA per gli altri impianti, il compito di svolgere attività di controllo con
oneri a carico del gestore. Dall’Autorizzazione Integrata Ambientale si
passa poi al raggiungimento di standard di qualità ambientale; per il comparto acqua la normativa è già definita in questo senso: esiste una lista di
sostanze prioritarie, in forza alla
Direttiva Quadro sulle Acque n.
2000/60, elencate nella Decisione
n. 2455/01/CE da monitorare nelle
acque, in quanto presentano un
rischio significativo per l'ambiente
acquatico o per gli usi ad esso collegati, inclusi i rischi per le acque
destinate alla produzione di acqua
potabile. Questo elenco è attualmente in corso di revisione, allo
scopo sia di aumentare il numero di
sostanze considerate sia per confermarne la classificazione come
pericolose. Recentemente la Direttiva 2008/105/CE ha fissato gli
standard di qualità ambientale per
le acque di superficie, chiedendo
agli Stati membri di non limitare
l’applicazione al monitoraggio delle
sostanze prioritarie, ma di stabilire
anche delle misure volte «a limitare
l'inquinamento delle acque stesse». L'obiettivo è quello di ridurre
gli scarichi, le emissioni e le perdite
di sostanze prioritarie entro il 2015,
ma anche di arrestare i processi di
produzione per raggiungere un
buono stato chimico di qualità in
tutte le acque di superficie, nonché
di evitare qualsiasi ulteriore deterioramento e di raggiungere, entro il
2020, concentrazioni vicine ai livelli di fondo naturale per tutte le
sostanze esistenti in natura e concentrazioni vicine allo zero per
tutte le altre sostanze sintetiche. In
questa ottica la Commissione ha
approvato, inoltre, il regolamento
concernente la registrazione, la
valutazione, l'autorizzazione e la
restrizione delle sostanze chimiche,
più nota con l'acronimo REACH
(Registration, Evaluation and
Authorisation of CHemicals).
L'obiettivo è quello di assicurare un
elevato livello di protezione della
salute umana e dell'ambiente,
inclusa la promozione di metodi
alternativi per la valutazione dei
pericoli che le sostanze comporta-
aria
suolo
no, nonché la libera circolazione di sostanze nel mercato interno.
Il provvedimento, che si fonda sul principio di precauzione, stabilisce quindi disposizioni che si applicano alla fabbricazione, all'immissione sul mercato o all'uso di tali sostanze, in quanto tali o in quanto componenti di
preparati o articoli, e all'immissione sul mercato di preparati.
Di qui l’importanza, già più volte sottolineata, di sviluppare e standardizzare nuovi metodi di valutazione della persistenza, bioaccumulabilità e
tossicità dei composti a livello dei diversi comparti ambientale oltre che di
sviluppare metodi analitici in grado di rilevare le concentrazioni stabilite
dagli standard di qualità ambientali.
Una sfida questa colta dalle aziende produttrici di strumentazione analitica per l’ambiente che si presentano in questo DOSSIER suddivise per le
diverse matrici ambientali: acqua, aria e suolo/sedimento.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Tecniche innovative
per misure in emissioni
e in aria ambiente
Tra le tecniche di analisi in campo il più utilizzato è
attualmente l’analizzatore multifunzionale, mentre in
laboratorio le nuove frontiere analitiche riguardano i
composti metallici o metallo-organici con applicazioni in
ICP-MS, XRF e fluorescenza atomica
52
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
acqua
Le tecnologie per la misura degli inquinanti nell’aria
riguardano sia le emissioni da impianti civili/industriali
sia l’atmosfera ambientale, compresi gli ambienti interni. Tali attività spaziano dalla misura dei componenti
gassosi in tracce (metalli, inquinanti organici, ecc…) alla
caratterizzazione del materiale particolato nelle sue
diverse granulometrie. Lo sviluppo di nuove apparecchiature per la misura ed il campionamento di inquinanti costituisce un elemento molto importante alla luce
del possibile impiego di nuove tecnologie da impiegare
per il monitoraggio ambientale. Tra queste, assumono
particolare valore quelle basate sull’impiego della gascromatografia o dell’ICP accoppiato con la spettrometria di massa, nonché sull'emissione di raggi X (XRF) o
sulla fluorescenza atomica per la caratterizzazione della
composizione chimica del materiale particolato. Recentemente è stata anche posta grande attenzione al particolato avente dimensioni sub microniche (nanoparticolato), per il quale sono in fase di sviluppo ricerche orientate alla comprensione della loro distribuzione spaziale
e temporale in diversi ambienti. Le nuove tecnologie di
misura e campionamento degli inquinanti gassosi sono
particolarmente importanti per studiare i meccanismi di
formazione di questi composti nei centri urbani, in particolare di quelli ad elevato rischio di superamento dei
limiti, per i quali vengono anche identificate le possibili sorgenti, sia locali che regionali.
Le concentrazioni degli inquinanti sono anche messe in
relazione con i parametri fisici od empirici relativi alla
situazione meteorologica al fine di disaccoppiare il contributo della meteorologia da quello delle sorgenti
emissive. In questo settore è molto attiva la ricerca sul
comportamento degli inquinanti secondari tra i quali
spiccano l’ozono, il biossido di azoto ed il materiale particolato o quella sulla valutazione di sostanze organiche
tossiche per l’ambiente e per la salute della popolazione (diossine, furani, IPA, metalli, ec…), con riferimento
alle loro proprietà cancerogene per le quali vengono
continuamente sviluppati e messi a punto nuovi metodi analitici basati sulle tecniche cromatografiche e spettrometriche di massa. L’Italia svolge attività di monitoraggio non solo nel proprio paese, ma esporta tali competenze anche in Paesi caratterizzati da un elevato
grado di contaminazione. L'Italia collabora con attività
di ricerca, ad esempio, in aree urbane ed industriali
della Serbia e del Montenegro, in vista di una loro collocazione nell'ambito Europeo, o della Tunisia e Turchia.
Particolarmente importante è la cooperazione con la
Cina, presso cui è stato svolto uno studio dell'inquinamento atmosferico in occasione delle Olimpiadi di
Pechino 2008 e dell’EXPO 2010 a Shanghai. Di grande
interesse sono anche le ricerche condotte dall’Italia
nelle regioni polari, dove vengono studiati gli inquinanti presenti in traccia, in particolare nella fase aerosolica;
gli aerosol vengono analizzati per composizione chimica e la distribuzione granulometrica delle particelle. Tra
le tecniche di analisi in campo il più utilizzato è attualmente l’analizzatore multifunzionale, mentre in laboratorio le nuove frontiere dell’analisi riguardano i composti metallici o metallo-organici con applicazioni in ICPMS, in XRF e in fluorescenza atomica.
aria
suolo
Gli analizzatori multifunzionali da campo
L’analizzatore multifunzionale è uno strumento dedicato ad acquisire, visualizzare, memorizzare e stampare qualsiasi grandezza fisicoambientale. Temperatura, umidità, velocità dell’aria, radianza, illuminazione, concentrazione di gas (CO2 , O2 , CO, O3, NOx, ecc.) e altre
misure possono essere condotte con questo strumento. L’analizzatore
è uno strumento generalmente portatile, capace di acquisire una
grande varietà di grandezze in combinazioni praticamente illimitate;
infatti, esso ha la capacità di ricevere, riconoscere e quindi gestire di
conseguenza qualunque tipo di sensore in qualunque dei suoi ingressi. Il sistema esegue misure ed analisi istantanee e memorizza i dati
elementari che potranno successivamente essere trasferiti ad un Personal Computer oppure direttamente stampati. Dal PC è possibile
avere il completo controllo remoto dello strumento connesso, visualizzando sul video la sua immagine completamente funzionante .
L’analizzatore multifunzionale può ricevere segnali da sensori analogici ed impulsivi di qualsiasi tipo, riconoscendoli e auto-configurandoli in conformità. Negli ingressi autoconfigurabili i sensori sono automaticamente riconosciuti dagli strumenti. E’ possibile acquisire grandezze da qualsiasi sonda previa procedura di parametrizzazione. Il
multi-acquisitore è generalmente montato su uno stativo agganciato
su un tripode ad altezza regolabile e può essere direttamente collegato ad una serie di sonde che consentono la misura di una grande
varietà di grandezze fisiche e gas. Le sonde possono essere analogiche (termocoppie, termoresistenze, termistore, termopile, sensori voltaici, potenziometrici, piezoelettrici, sensori con uscita mA , mV ecc.)
oppure impulsive o a filo caldo. Ad esse possono essere aggiunte altri
sistemi per misure delle polveri, totali o fini, del piombo o dell’amianto e così via. Il software elabora i dati in uscita dall’analizzatore e li
trasforma in grafici e tabelle dove si possono evincere, sia i dati puntuali che i valori minimi, massimi e le medie di tutte le grandezze che
caso per caso vengono ritenute opportune misurare. Stazioni autonome di acquisiszione per misure su lunghi periodi utilizzano sensori di
tipo cordless con trasmissione radio del segnale. Le stazioni quindi
possono fornire anche allarmi in caso di valori fuori soglia. Il sistema
è utile nei casi di esposizioni in luoghi remoti, scarsamente accessibili
e non presidiati quali aree remote d’alta quota, postazioni su camini,
aree protette a rischio di tipo industriali, serbatoi, ecc…
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
53
LAB & Ambiente
L’analisi in ICP-MS
L’ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) è una tecnica
analitica di spettrometria di massa altamente sensibile che in grado di
determinare sostanze inorganiche metalliche e non metalliche presenti
in concentrazioni inferiori a una parte per bilione. Sfrutta l'utilizzo di
una torcia al plasma ICP (fig.1) per produrre la ionizzazione. Gli ioni
vengono fatti passare, attraverso un sistema di aperture (coni), nell’analizzatore di massa che si trova sotto vuoto. Lo spettrometro di massa
esegue la separazione e la rivelazione degli ioni prodotti. Gli ioni vengono separati in base al loro rapporto massa/carica e viene prodotto un
segnale proporzionale alla concentrazione.
Lo spettrometro di massa per l’ICP sfrutta solitamente un analizzatore
di massa a quadrupolo (fig.2). Altri analizzatori di massa utilizzabili
includono sistemi a doppia focalizzazione magnetico-elettrostatica
(rivelatori ad alta risoluzione, fig.3) e sistemi a tempo di volo (TOF) con
acceleratori assiali o ortogonali. Gli ICP-MS quadrupolari raggiungono
in genere una risoluzione di massa atomica unitaria. La ridotta risoluzione è uno svantaggio soprattutto quando si hanno problemi di interfe-
DOSSIER
renza da parte di specie poliatomiche isobariche a specie elementari. Gli
ICP-MS con analizzatore magnetico ad alta risoluzione hanno alto potere risolvente e, quindi, sono in grado di distinguere qualunque specie
isobarica che differisca nel peso atomico o molecolare per la terza-quarta cifra decimale; in alternativa, operando in bassa risoluzione, si possono raggiungere sensibilità molto elevate (fino a due ordini di grandezza in più rispetto agli strumenti quadrupolari). Gli ICP-MS possono essere accoppiati ad HPLC o GC. L’accoppiamento HPLC-ICP-MS è un metodo estremamente efficace per determinare specie metallo-organiche
non volatili. Possono essere scelte varie strategie di separazione, ripartizione, normale o a fase inversa, scambio ionico, esclusione, affinità,
adsorbimento. La scelta dipenderà ovviamente dall’obiettivo dell’analisi. Tra le varie tecniche quella che è stata più utilizzata, almeno fin’ora,
è quella a fase inversa (RP) che implica la distribuzione degli analiti tra
una fase stazionaria apolare e una fase mobile polare. Molte applicazione riguardano la speciazione di composti organici dell’As (dimetilarseniati, monometilarsonati,ecc.) che accoppiano l’HPLC con colonna a
scambio ionico con l’ICP-MS. Infine, rispetto all’accoppiamento con
l’HPLC, il sistema GC-ICP-MS permette un maggior potere risolvente e
un’efficienza di introduzione del 100% del campione; permette, inoltre,
di ottenere un plasma molto stabile e secco, che dà quindi origine a
poche interferenze. Inoltre, non si hanno problemi di incrostazioni o di
depositi sui coni di campionamento e skimmer. Questo sistema però può
essere utilizzato soltanto per la separazione di composti sufficientemente volatili e termicamente stabili o composti che possono essere derivatizzati in specie volatili. La maggior parte delle applicazioni riguarda la
determinazione di composti organometallici di Sn, Hg e Pb in matrici
ambientali. Ad esempio questa tecnica è stata utilizzata per la determinazione di composti organo-Pb in particolato atmosferico oppure per
l’analisi multielemento di composti organici di Sn, Hg, e Pb in sedimenti e acque naturali. Un altro tipo di applicazione è il monitoraggio dell’aria negli ambienti di lavoro delle industrie di semiconduttori per valutare il rischio di esposizione a specie volatili di As, In e Pb.
La tecnica XRF
La tecnica XRF (X-Ray Fluorescence) consente di individuare gli elementi chimici costitutivi di un campione, grazie all’analisi della radiazione X
da esso emessa (la cosiddetta fluorescenza X caratteristica) in seguito ad
eccitazione atomica con opportuna energia (fig.4). L’analisi è assolutamente non distruttiva in quanto non richiede alcun tipo di preparazione del campione, può operare in aria e non altera in nessun modo il
materiale analizzato. La radiazione X che incide sul campione ha energia massima di qualche decina di KeV e l’informazione che si ottiene
proviene dagli strati più superficiali del campione, cioè da quelli che la
radiazione caratteristica riemessa riesce ad attraversare. Le due alterative, per ciò che concerne la radiazione di eccitazione, sono protoni accelerati a pochi MeV (PIXE: Particle Induced X Emission) o elettroni, come
nel microscopio elettronico (SEM: Scanning Electron Microscope), o più
semplicemente una sonda elettronica. La radiazione caratteristica emessa dal campione può essere rivelata in funzione della sua lunghezza
d’onda (tecnica Wave Dispersive-XRF: WD-XRF) o della sua energia (EDXRF). Nel primo caso si ha una maggior sensibilità, ma non è possibile
costruire apparecchi portatili. Infatti, per separare le lunghezze d’onda
della radiazione emessa, è necessario ricorrere a un prisma accoppiato
ad un rivelatore posizionabile con precisione ad angoli variabili e per
avere una buona separazione tra le emissioni alle differenti lunghezze
d’onda è necessaria una distanza sufficientemente grande tra il prisma
ed il rivelatore. Nell’analisi energy dispersive (ED-XRF), invece, la radiazione di fluorescenza emessa dal campione viene rivelata, in funzione
dell’energia, da un rivelatore a stato solido che permette di individuare
in un'unica misura tutti gli elementi rivelabili presenti nel campione.
Questo consente, tra l’altro, di accorciare i tempi di misura in modo drastico rispetto all’analisi wave dispersive (WD-XRF). Per le analisi in
dispersione di energia è possibile avere spettrometri portatili che sfruttano tubi radiogeni a bassa potenza e rivelatori che non richiedono raf-
54
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
acqua
aria
suolo
lineare per una vasta gamma di concentrazioni. Tuttavia, qualunque
freddamento con azoto liquido, accoppiati con schede multicanale
specie
molecolare presente nel gas inerte estinguerà il segnale di fluotascabili e computer portatili. Nel caso di analisi PIXE o con elettroni,
rescenza
e, per questo motivo, la tecnica è più comunemente usata è
non è possibile la costruzione di apparecchi portatili, in quanto nel
quella
che
utilizza un gas inerte, quale l’argon. Le lamine ricoperte
primo caso è necessario un acceleratore, mentre nel secondo si deve
d’oro
possono
essere usate per raccogliere il mercurio dall’aria ambienoperare nel vuoto. L'analisi TXRF (Total X-Ray Fluorescence analysis) è la
tale
o
da
altri
mezzi. Le lamine allora vengono riscaldate, liberando il
più utilizzata in campo ambientale, è una variante della tecnica ED-XRF
mercurio
dall'oro;
l’argon viene fatto passare sulla lamina e ciò preconche sfrutta il processo di riflessione totale della radiazione X su un supcentra
il
mercurio,
aumentando la sensibilità della metodica; l’argon
porto riflettente. Il campione da analizzare è depositato sulla superficie
arricchito
con
mercurio
viene quindi trasportato al rilevatore. Un certo
di tale supporto in uno strato sottile, in modo che gli effetti di autonumero
di
aziende
hanno
realizzato nuova strumentazione CVAFS per
assorbimento siano trascurabili. Il rivelatore è posizionato a distanza
il
mercurio,
creando
analizzatori
trasportabili capaci di analizzare il
millimetrica dalla superficie del campione e l’effetto combinato della
mercurio
in
aria
ambientale.
I
metodi
245.7 d’EPA americana ed il metogrande efficacia di eccitazione, auto-assorbimento minimo e diffusione
do
1631
sono
metodi
comunemente
usati
per la misura del mercurio in
della radiazione di eccitazione fuori dall’angolo solido del rivelatore
acque
ed
effluenti
industriali
che
utilizzano
la tecnica CVAFS.
produce una sensibilità dell’ordine dei ppb. L’analisi è basata su un
microprelievo dell'ordine di 10-7 e
10-12g e successiva diluizione e
deposizione in strato sottile sul
Get Equipped
supporto. L’analisi quantitativa si
Soluzioni e
ottiene ricorrendo ad uno stanreagenti
dard interno, cioè aggiungendo
una quantità nota di un elemento
di riferimento.
Gli analizzatori
a fluorescenza atomica
Gli analizzatori a fluorescenza
atomica (AFS) consentono l’analisi
di elementi in tracce ed ultratracce, quali mercurio, arsenico, selenio, stagno, antimonio, bismuto,
tellurio, piombo e cadmio, permettendo il raggiungimento di
limiti di sensibilità (in ppt) difficili
da ottenere con altre tecniche
analitiche, soprattutto per l’applicazione in matrici complesse. Tra
le tecniche possibili, la spettroscopia atomica di fluorescenza a
vapore freddo, a volte definita
con la sigla CVAFS, è un sottoinsieme della tecnica analitica conosciuta come spettroscopia atomica
a fluorescenza (AFS). Utilizzata
nella misura delle tracce dei
metalli pesanti volatili, quali il
mercurio, la tecnica del vapore
freddo AFS utilizza la caratteristica unica del mercurio che si vaporizza a temperatura ambiente. Gli
atomi liberi del mercurio in un gas
inerte sono eccitati da una fonte
collimata della luce ultravioletta a
253,7 nanometro. Gli atomi eccitati re-irradiano l’energia assorbita
(sia flourescente) a questa stessa
lunghezza d'onda. Diversamente
dalla fonte direzionale di eccitazione, la fluorescenza è omnidirezionale e può essere rilevata così
per mezzo di un tubo di un fotomoltiplicatore o di un fotodiodo
UV. La tecnica differisce dal metodo più convenzionale dell’assorbimento atomico (AA), in quanto è
più sensibile, più selettiva ed è
Fotometri
da banco Rifrattometri
Fotometri portatili
Elettrodi
pHmetri
da banco
Titolatori
automatico
Minititolatori
automatici
Multiparametro
da banco
Agitatori
pH / EC
portatili
Turbidimetri
Il tuo nuo
nuovo
vo labor
laboratorio
atorio
HANNA pr
produce
oduce una v
vasta
asta gamma di strumen
strumenti
ti e pr
prodotti
odotti
scientifici,
scien
tifici, in gr
grado
ado di soddisf
soddisfare
are le esigenz
esigenze
e di analisi di ogni
moderno labor
laboratorio,
atorio, ac
accompagnando
compagnando l’l’operatore
operatore anche nelle
analisi sul campo ccon
on strumen
strumenti
ti porta
portatili
tili all’
all’avanguardia.
avanguardia.
HANNA.. Inno
HANNA
Innovatori
vatori dal 1978.
HI 9828
a c i d i t à • acido
acidità
acido a
ascorbico
s c o r b i c o • acido
a c i d o ccianurico
i a n u r i co • a
alcalinità
l c a l i n i t à • alluminio
a l l u m i n i • ammoniaca • anidride carbonica • argento •
azoto
biossido
• cloro • cloruri • COD • colore • cromo •
a
zot o • b
i o s s i d o di
d i ccloro
l o r o • boro
b o r o • bromo
b r o m o • bromuri
b r o m u r i • ccadmio
a d m i o • calcio
c
durezza
• glicoli • idrazina • iodio • ioduri • ISE •
d
u r e z z a • EC
E C • ferro
f e r r o • fluoruri
f l u o r u r i • formaldeide
f o r m a l d e i d e • ffosfati
o s f a t i • fosforo
fosfo
magnesio
molibdeno
nitrati
ORP
ozono
pH
piombo
m
a g n e s i o • manganese
manganese • m
o l i b d e n o • nichel
nichel • n
i t r a t i • nitriti
nitriti • O
R P • ossigeno
o s s i g e n o disciolto
disciolto • o
zo n o • p
H • p
iombo •
potassio
p
o t a s s i o • rame
r a m e • ssalinità
a l i n i t à • ssilice
i l i c e • solfiti
s o l f i t i • ssolfati
o l f a t i • TDS
T D S • ttemperatura
e m p e r a t u r a • ttorbidità
o r b i d i t à • umidità
u m i d i t à rrelativa
e l a t i v a • zzinco
i n c o • zuccheri
zu cc h e r i
Certificazione
C
ertificazione ISO 9001:2008
www.hanna.it
www
.hanna.it
LAB & Ambiente
DOSSIER
Generatori per ogni esigenza
Per gli analizzatori di TOC Claind propone AirGen TOC, un generatore di aria zero la cui qualità è garantita
dall’esclusivo sistema PSA per la rimozione combinata di H20 e CO2 che assicura la massima purezza dell’aria appena
pochi minuti dopo l’accensione
Claind, azienda italiana con
un’esperienza ultra trentennale nella
produzione dei gas da laboratorio,
presenta sul mercato Brezza, una
nuova linea di generatori che si adattano perfettamente alle esigenze
della strumentazione utilizzata per le
analisi di tipo ambientale.
Per gli analizzatori TOC Claind propone infatti AirGen TOC, un generatore
di aria zero la cui qualità è garantita
dall’esclusivo sistema PSA per la
rimozione combinata di H20 e CO2,
perfezionato dal brevetto Fast Purity
che assicura la massima purezza dell’aria appena pochi minuti dopo l’accensione. AirGen TOC è in grado di
erogare aria ad altissima purezza grazie ad un reattore catalitico in Platino
Palladio che garantisce la rimozione
integrale degli HCT < 0,1 ppm e a un
filtro finale ad alta efficienza che
rimuove anche la CO2 residua (< 1
ppm). Come gli altri prodotti della
linea Brezza, il generatore per TOC
può essere considerato come un’unità indipendente o può essere inserito
in una logica modulare: i generatori
della serie Brezza, infatti, sono stati
pensati come una serie di moduli che
possono essere combinati liberamente fra loro, per adattarsi alle specifiche necessità di ogni singolo cliente,
che può ad esempio scegliere se utilizzare una sorgente di aria
compressa già presente
all’interno del laboratorio
(senza dover pagare quindi
di più per un compressore
integrato di serie nella
macchina) o invece abbinare l’AirGen TOC a un
Le configurazioni a torre
56
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
AirComp, il compressore della serie
dedicato. È proprio questo l’intento
di una soluzione completamente
modulare, filosofia questa che sta alla
base di tutta la serie Brezza: consentire ai clienti la massima flessibilità e
personalizzazione per le molteplici
esigenze tipiche del mondo analitico,
dal piccolo al grande laboratorio.
Con tale logica, è sempre possibile,
infatti, aggiungere in un secondo
momento un componente o un
accessorio per il sopraggiungere di
mutate necessità. In più con la serie
Brezza è possibile anche tenere sotto
controllo fino a 32 moduli contemporaneamente con un unico sistema di
controllo centralizzato (la CPU) che
consente di monitorare i parametri
operativi, i tempi, le tabelle di manutenzione e lo storico di ogni singolo
modulo via Ethernet / Internet. Dotata di un touch screen da 4”, la CPU
consente una semplice ed immediata
interattività su più moduli dislocati
anche in diverse aree produttive, che
si possono anche collegare in parallelo e su cui singolarmente è possibile impostare
anche la produzione di gas parzializzata per
facilitare la pro-
grammazione della manutenzione in
tempi diversi.
Il criterio della modularità trova la sua
massima espressione anche nella
classica configurazione a torre, che
prevede quattro generatori (idrogeno, azoto, aria e compressore) impilati uno sopra l’altro, indicata per
l’alimentazione degli analizzatori di
idrocarburi totali THC e BTX.
La torre è composta da:
• generatore di idrogeno HyGen,
disponibile in tre modelli per flussi da
200-400-600 nmL/min. La serie
HyGen è dotata dell’innovativa cella
PEM HT, la cui affidabilità è certificata da Proton Energy Systems, azien-
da americana leader nell’autogenerazione di idrogeno. Caratteristica
fondamentale dei nuovi generatori di
idrogeno è l’estrema sicurezza
garantita anche dall’innovativo software di controllo, interfacciabile con
ogni sistema di controllo remoto.
Inoltre, contraddistinguono la serie
HyGen l’ampia autonomia di esercizio, la facilità nella sostituzione della
tanica dell’acqua estraibile e la presenza di un accessorio che consente
la sostituzione dell’elemento filtrante
finale senza inquinare di aria la linea
di idrogeno.
• generatore di azoto NiGen GC,
disponibile nella versione base e in
quella HC per la rimozione integrale
degli idrocarburi (< 0,1 ppm per
applicazioni con rivelatori ad alta sensibilità). Alte prestazioni e azoto ad
altissima purezza garantiti dal sistema
PSA con l’esclusivo brevetto Claind
Fast Purity, offerte ad un prezzo di
acquisto assolutamente competitivo.
• generatore di aria zero “AirGen”
GC per la produzione di aria ad altissima purezza, garantita dall’esclusivo
sistema PSA CLAIND e dal sistema
HC in Platino Palladio ad alta efficienza per la rimozione integrale
degli HCT < 0,1 ppm.
• generatore di aria compressa AirComp per la produzione di aria compressa da compressore full oil Free a
8 bar per l’alimentazione di uno o
due moduli Brezza. Compatto e
completo di tutti i controlli per un
funzionamento continuo e senza
sorveglianza, grazie a speciali accorgimenti di insonorizzazione ed antivibrazione garantisce un rumore
ridotto al minimo.
Il modulo AirComp è indicato anche
per le analisi dei metalli con tecnica
di assorbimento atomico: il compressore oil free eroga fino a 20 Nl/min di
aria con un indice di umidità inferiore a 3° C dew point ATP e meno di
0,01 µm di particolato.
In ultimo, per le analisi dei metalli
con tecnica ICP, Claind propone il
NiGen HF, nella doppia versione -1 e
-0 (con e senza compressore), in
grado di erogare oltre 3 NL/min di
azoto con una purezza pari al
99,9995%.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Operativa la nuova Divisione
Service di Hellma Italia
E’ sempre più diffusa la richiesta di qualificazione strumentale da parte degli utenti di strumentazione analitica, soprattutto
nei settori chimico, farmaceutico, ambientale e alimentare. Le ispezioni di Quality Assurance a cui tutti i laboratori di prova,
sia quelli indipendenti sul piano organizzativo e commerciale che quelli dipendenti da una organizzazione più vasta (quali
aziende manifatturiere, organizzazioni pubbliche o private, centri di ricerca) sono periodicamente sottoposti, richiedono
un’attenta verifica della strumentazione utilizzata nelle innumerevoli procedure (SOP) e metodi interni. In ambiti industriali,
la convalida di sistemi e processi produttivi include egualmente la verifica della strumentazione analitica di Quality Control e
di quella utilizzata on-line per monitoraggio di processo
Come ben noto alla vasta utenza, la
qualifica strumentale consta di
manutenzione preventiva e conferma
metrologica. La manutenzione preventiva richiede l’intervento di tecnici
qualificati, mentre la conferma
metrologica prevede l’utilizzo di Standard Certificati, la stesura di dettagliati protocolli di Operational Qualification (OQ) e Performance Validation
(PV). Hellma Italia Service propone,
nell’ambito di un’assistenza post-vendita, soluzioni in grado di assolvere
tutti i requisiti sopra elencati, con
interventi estesi ad un parco strumentale multimarca. Nel dettaglio, gli
interventi di Service includono:
• Utilizzo e/o fornitura di Standard
Certificati UV/Vis/NIR, tracciabili NIST,
prodotti e certificati da Hellma Analytics, il cui Laboratorio di Certificazione e' accreditato DKD alle DIN EN
ISO/IEC 17025:2005. Gli Standard
Certificati di Hellma Analytics sono
stati progettati in accordo alle procedure del NIST, dell’ASTM e della EP
(European Pharmacopeia).
Consentono la verifica di tutti i parametri strumentali richiesti per la conformità a sistemi di qualità internazionalmente riconosciuti, quali le ISO
9000, le GLP, le GMP e sono utilizzati per le certificazioni secondo i dettami della Farmacopea (Farmacopea
Ufficiale Italiana, EP, DAB, USP). Verifica di risoluzione, accuratezza delle
lunghezze d’onda, accuratezza fotometrica e luce diffusa sono test che
non possono mancare nella stesura
di un protocollo di OQ/PV.
• Utilizzo e/o fornitura di Standard
58
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
Certificati per NIR/IR, tracciabili NIST,
prodotti e certificati da PIKE Technologies ( marchio americano distribuito
da Hellma Italia sul territorio nazionale).PIKE offre una gamma completa di
Standard di Riferimento per calibrazione degli FT-IR: in particolare, uno
Standard in film di polistirene di
38µm, tracciabile NIST, per calibrazione dell’accuratezza dei numeri d’onda (corredato da letture di calibrazione e documentazione di tracciabilità),
e uno di 76µm, per verifica della
linearità strumentale, ovvero degli
zero. Per il controllo di misure in riflessione speculare, tecnica sempre più
utilizzata in IR per analisi di rivestimenti superficiali, PIKE produce uno
Standard in Germanio che consente
di ottenere valori di riflessione calcolabili con riferimento ad equazioni di
Fresnel. Lo standard e’ corredato da
documentazione per tracciare le
misure di riflessione speculare a valori
di indice di rifrazione noti. Non esiste
uno standard primario di riferimento.
E’ inoltre disponibile lo Standard PIKE
per misure ATR, per il cui utilizzo
nella convalida strumentale del sistema FT-IR/ATR e’ disponibile un
manuale di procedure. Completa la
gamma PIKE, lo Standard Certificato,
tracciabile NIST, per calibrazione
delle lunghezze d’onda nella regione
NIR fino a 2500nm. Risponde, fra gli
altri, ai requisiti USP per certificazione di misure in riflessione diffusa.
• Utilizzo e/o fornitura di Standard
Certificati per Colorimetria e Riflettanza, prodotti da CERAM Research
Ltd. e Certificati dal Laboratorio di
Certificazione CERAM, accreditato
UKAS alle ISO/IEC 17025:2005. Gli
Standard CERAM sono tracciabili
NPL ( National Physical Laboratory) e
internazionalmente riconosciuti da
EA (European Accreditation), IAF
(International Accreditation Forum) e
da ILAC (International Accreditation
Cooperation). Includono Standard
Colorimetrici “Glossy “ e “Matt”,
Standard per certificazione di misure
in riflessione (speculare, diffusa e
totale) nella scala dei grigi, da 0% a
100% di valore di riflettanza percentuale, misurati nel campo spettrale
del visibile ma con possibile estensione da 250 fino a 2500nm. Su richiesta, Standard Certificati di altri
costruttori ( quali Labsphere e NPL)
potranno essere utilizzati e/o forniti.
• Esecuzione di manutenzione preventiva su spettrometri UV/Vis/NIR e
FT-IR, con interventi on-site di personale tecnico qualificato per assistenza su tutte le marche strumentali.
• Stesura di Protocolli OQ/PV, adeguatamente redatti da Specialisti in
spettroscopia, qualificati in QA, per
la conferma metrologica di spettrometri UV/Vis/NIR e FT-IR di tutte le
marche strumentali.
• Svolgimento on-site dei test di
OQ/PV, eseguiti da personale con
conoscenza estesa di funzionalità e
operatività software di tutte le marche strumentali. Da ultimo, le credenziali offerte dal gruppo Hellma,
da più di ottantacinque anni partner
di ogni spettroscopista, sono ulteriore garanzia di esperienza e competenza superiori:
• Competenza nella progettazione e
costruzione di soluzioni ottiche,
accessori e celle di campionamento
per tutte le spettroscopie e marche
strumentali: nuove esigenze analitiche dell’utenza sono spesso risolte
da cuvette “in esecuzione speciale”
o sonde per campionamento remoto
che, progettate e fabbricate in Hellma Analytics, implementano le prestazioni di spettrometri già in uso.
Hellma Italia garantisce il service
anche sulle realizzazioni custom.
• Esperienza applicativa, costruita
negli anni dalle molte collaborazioni
con costruttori di strumentazione e,
localmente, dalla distribuzione di
importanti marchi strumentali ( Carl
Zeiss, Unity Scientific e AMS).
• Competenza di Hellma Analytics
nella fabbricazione di Standard Certificati “custom”, la cui conformità alle
normative vigenti è garantita dall’accreditamento DIN EN ISO/IEC 17025:
2005. Gli Standard possono essere
modificati nella forma, nelle dimensioni e nei parametri di certificazione.
• Servizio efficiente di certificazione
e ricertificazione, che il Laboratorio
di Certificazione di Hellma Analytics
ha le competenze per eseguire sia su
Standard di propria fabbricazione
che su quelli di altro costruttore.
• Conoscenza dettagliata delle tecniche analitiche e della strumentazione:
gli interventi di manutenzione sono
mirati sia al mantenimento delle specifiche strumentali entro le tolleranze
dichiarate nei metodi validati, che al
prolungamento del tempo di vita e di
utilizzo della strumentazione stessa,
anche e soprattutto di quella di meno
recente fabbricazione.
Il personale di Hellma Italia è a disposizione per offrire proposte di service
personalizzate, sottoporre bozze di
protocollo OQ/PV alla verifica degli
interessati e valutare la fattibilità di
interventi di manutenzione preventiva, anche su strumentazione multimarca dedicata a tecniche analitiche
cromatografiche, assorbimento atomico ed altre ancora.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Conteggio e frazionamento
delle nanoparticelle
La TCR Tecora presenta le soluzioni innovative per quantificare le nanoparticelle: contatore a condensazione
e contatore a gabbia di Faraday, nonché il sistema DMA per analizzare la distribuzione delle nanoparticelle suddivise
per classi dimensionali
Il Differential Mobility
Analyzer della GRIMM
Dal gennaio 2010, la TCR Tecora
rappresenta la strumentazione della
GRIMM Aerosol Technik, azienda
tedesca che produce contatori di
particelle nel range compreso tra 0,9
nm e oltre 30 µm. Tali strumenti vengono impiegati per effettuare studi
sull’esposizione e gli effetti dell’inalazione delle particelle e delle nanoparticelle. Il laser scattering non è
adatto a rilevare efficientemente le
particelle al di sotto di 0,1 µm. Per
questo, la GRIMM ha progettato e
sviluppato, in collaborazione con
l’università di Vienna, soluzioni inno-
Conta particelle a condensazione
60
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
vative per determinare e quantificare
le nanoparticelle. Le nanoparticelle
hanno massa trascurabile; di conseguenza, l’obiettivo della strumentazione utilizzata per rilevarle è quello
di contarne il numero totale e di classificarle a seconda della loro dimensione. L’azienda tedesca propone
due soluzioni per contare il numero
totale delle nanoparticelle: contatore
a condensazione e contatore a gabbia di Faraday, nonché un sistema
chiamato DMA per analizzare la
distribuzione delle nanoparticelle
suddivise per classi dimensionali.
Conta Particelle a Condensazione
Nel Condensation Particle Counter
(CPC) le nanoparticelle vengono
ingrandite attraverso il fenomeno
della condensazione. L’aria campionata passa attraverso 2 stadi: saturatore
e condensatore. Nel primo stadio, alla
temperatura di 35°C, il butanolo in
fase vapore si lega alle nanoparticelle,
mentre nel secondo stadio, alla temperatura di 10° C, il butanolo condensa sulle nanoparticelle, che agiscono
da nucleo di condensazione. Questo
processo aumenta la dimensione delle
nanoparticelle fino a 10 µm; in questo
modo, esse risultano visibili al laser
scattering. Il CPC può essere utilizzato
da solo o assieme al DMA, per conoscere la distribuzione delle nanoparticelle per classi dimensionali.
Scanning Mobility Particle Sizer
Il sistema SMPS+C è portatile ed
operante a batteria, costituito da un
contatore di particelle (CPC), usato
come detector, unito a un DMA, che
effettua la classificazione delle nanopolveri per classi dimensionali, nel
range compreso tra 5 e 1100 nm. I
due sistemi sono gestiti dal software
dedicato, che consente di visualizzare i dati in tempo reale.Il sistema
SMPS+E è costituito dal DMA unito
alla gabbia di Faraday (FCE). Esso
permette di misurare in modo veloce
la distribuzione delle nano particelle
separate per classi granulometriche
nel range compreso tra 0,8 e 1100
nm. I due sistemi sono gestiti dal
software dedicato, che consente di
visualizzare i dati in tempo reale.
Gabbia di Faraday
Le nanoparticelle vengono contate
nel Faraday Cup Electrometer (FCE)
tramite un filtro elettrostatico che
utilizza il principio della gabbia di
Faraday. Le particelle depositano la
loro carica sul filtro, innescando così
una piccola corrente, che viene convertita in voltaggio, utilizzando una
resistenza a impedenza. Questo è in
assoluto il metodo più semplice e
veloce per il conteggio totale delle
nano particelle, non è necessario
l’impiego di alcun consumabile. La
gabbia di Faraday può essere utilizzata solo assieme al DMA.
Wide Range Aerosol
Spectrometer (WRAS)
Integra la tecnologia dello spettrometro laser (OPC) alla separazione elettrostatica operata del sistema DMA +
CPC, consentendo la misura delle
particelle e delle nano particelle nel
range compreso tra 5 nm e 32 µm. Il
WRAS è la soluzione perfetta per
molteplici applicazioni, non solo per
le misure nei network ambientali e
per gli studi sul clima, ma soprattutto
per il monitoraggio della qualità dell'aria nei processi di produzione e per
la sicurezza nei luoghi di lavoro.
Differential Mobility Analyzer
Il DMA suddivide le nanoparticelle in
classi dimensionali a seconda della loro
mobilità in un campo elettrostatico. Le
particelle caricate negativamente vengono attratte da un elettrodo positivo e, a
seconda del voltaggio dato, solo le particelle con una certa mobilità riescono a
passare attraverso il cilindro di separazione e contate da un CPC o da una FCE.
Variando la tensione applicata agli elettrodi nel range compreso tra 5 e 10.000
V, è possibile ottenere la distribuzione
delle particelle per classi dimensionali. È
possibile acquistare gli strumenti in varie
configurazioni, in modo da ottenere
risultati più precisi e riproducibili.
Gabbia di Faraday
acqua
aria
suolo
Monitoraggio ambientale
nel corpo discarica
Per il monitoraggio continuo, la Pollution propone un micro-gascromatografo che può
essere collegato a un sistema di campionamento, per analizzare in sequenza una serie
di punti all’interno o lungo il perimetro della discarica
limite di tossicità e\o quello di sensibilità olfattiva, comunicandone il superamento via SMS o e-mail al gestore
Pollution opera nel settore industriale, militare e civile per quanto concerne la protezione da rischio chimico e
produce in proprio la strumentazione
analitica. Ha acquisito anche elevate
competenze in sistemi d’analisi
ambientale con la produzione e l'installazione di impianti di campionamento e di analizzatori.
Nell’ambito dei rilievi nelle discariche
l’assenza di un monitoraggio continuo e il ritardo nella risposta analitica
non permettono di segnalare tempestivamente situazioni di pericolo,
seguire la migrazione degli inquinanti
ed effettuare correlazioni con i dati
meteorologici. Pollution propone uno
screening preventivo con un GC/MS
portatile, il sistema INFICON HAPSITE®. Con l’HAPSITE è possibile ottenere on-site, in maniera rapida ed
affidabile, informazioni fondamentali
in caso di interventi in emergenza per
analisi di composti organici volatili
(COV) in aria acqua e terreno in ambito ambientale, nel trattamento dei
rifiuti pericolosi, nell’igiene industriale, nel controllo di processo.
La fase di monitoraggio in continuo è
stata successivamente eseguita usando un micro-gascromatografo portatile VEGA-CG e un campionatore
multipunto Vega-MPS. Il Vega-MPS
manda in sequenza al Vega-GC i
campioni aspirati in una serie di punti
all’interno o lungo il perimetro della
discarica. Tale sistema è costituito da
una rete di tubazioni in materiale
inerte e l’aspirazione è continua su
tutte le linee. Fra campionatore e
analizzatore è stato inserito un concentratore EDU-3 per aumentare la
sensibilità del sistema di monitoraggio. Anche il concentratore viene
pilotato via cavo direttamente dal
Vega-GC. Attraverso il Software MCPlan integrato nel computer è possibile registrare la composizione chimica
del punto di prelievo e l’ora del campionamento, confrontare la concentrazione di ogni componente con il
della discarica. Quest’ultimo può collegarsi all’analizzatore attraverso un
PC remoto, visualizzare anche grafi-
camente l’andamento delle concentrazioni nelle ultime ore ed effettuare
un’analisi approfondita.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Cappe mobili senza condotto a
colonna di filtrazione modulabile
La prevenzione dei rischi chimici nell’ambito professionale
è un fenomeno che interessa tutti i laboratori.
Il gruppo Erlab ha sviluppato una nuova generazione di
cappe a filtrazione senza raccordo. Basata su un concetto
modulare, la linea Captair® Flex® assicura la protezione
degli operatori adattandosi alle manipolazioni d’agenti
chimici tossici per il laboratorio e per le camere sterili
Da più di 40 anni Erlab focalizza le
proprie ricerche sulla realizzazione
di cappe per l’abbattimento dei gas
tossici per i laboratori.
Completamente prive di sistema
d’estrazione, le cappe Captair®
Flex® eliminano le emissioni di sostanze tossiche in atmosfera, contribuendo alla protezione ambientale.
Inoltre, non necessitano di alcun
supplemento energetico, come richiesto invece dalle cappe convenzionali a raccordo, per il continuo
funzionamento del sistema di compensazione d’aria. L’equilibrio tra
distribuzione ed estrazione d’aria,
elemento fondamentale per il buon
funzionamento delle cappe tradizionali, si traduce tuttavia in enormi
consumi energetici.
L’installazione delle cappe Erlab è
semplice ed istantanea. Poiché prive
del sistema d’estrazione, il montaggio diventa semplicissimo, nonché
realizzabile in qualsiasi momento.
Le cappe risolvono le problematiche
di spazio che spesso affliggono i
laboratori, facilitando altresì l’eventuale ridistribuzione delle aree operative dell’ambiente di lavoro.
La flessibilità
della nuova tecnologia
La combinazione di diverse tecnolo-
62
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
gie di filtrazione, molecolare e particellare, configurate in un solo sistema permette di soddisfare le differenti esigenze di protezione durante
le varie applicazioni in laboratorio:
diluizioni, dosaggi, estrazioni, travasi, pesate, formulazioni, messe in
soluzione...usando prodotti in forma liquida o solida ed entrambi.
Le cappe Captair® Flex® sono adatte anche per l’utilizzo in camere sterili. Il tutto è reso possibile grazie al
nuovo concetto di filtri a dimensione unica al quale viene applicato un
sistema d’impilaggio.
I diversi modelli possono essere
dotati da 1 fino a 4 colonne di filtrazione, offrendo capacità di ritenzione elevatissime. La modularità e la
flessibiltà della tecnologia proposta
permettono di far evolvere l’apparecchio secondo la tipologia delle
manipolazioni.
Caratteristiche
tecniche e specifiche
Risultato di anni di ricerca e sviluppo
sulla filtrazione, la cartuccia a carbone iperattivo, presente nei sistemi di
filtrazione Erlab®, é in grado di trattenere le molecole tossiche evaporate durante le manipolazioni.
Il fenomeno fisico che permette alle
molecole in stato gassoso e semi-
gassoso di essere fissate sulla superficie del grano di carbone é noto
come adsorbimento. Esso può avvenire in due modi:
- adsorbimento fisico tramite le
forze di Van der Waals;
- adsorbimento chimico, il quale utilizza invece dei legami energetici
generati dalla composizione chimica
della molecola in contatto con i gas
presenti in atmosfera.
I filtri Erlab® utilizzano entrambi i
fenomeni, ottimizzando al massimo
la capacità adsorbente del carbone
per uno spettro ampissimo di molecole con varie specifiche chimiche.
Da anni il Gruppo lavora sullo sviluppo del carbone iperattivo senza
l’utilizzo di impregnanti nocivi per
l’ambiente. I test realizzati sul carbone usato come materia prima nella
concezione dei filtri molecolari
hanno sancito ottimi risultati in termine di capacità adsorbente, secondo la norma ASTM.
La filtrazione HEPA H14 permette d’
intrappolare le particelle in sospensione con diametro superiore a 0,1
µm garantendo un’efficacia del
99,995% secondo il metodo MPPS
della norma EN 1822-1.
Le capacità di filtrazione e di contenimento sono garantite, inoltre,
dalla conformità alla norma AFNOR
NF X 15-211: 2009, referenza nel
campo delle cappe a ricircolo. Questa norma si applica laddove vengono manipolati agenti chimici sottoposti ad un valore limite d‘esposizione professionale (TLV: Threshold Limit Value). Durante la fase di
normale funzionamento della cappa, la concentrazione in uscita dei
filtri deve essere inferiore a 1% della
TLV del prodotto manipolato.
Al fine di provare l’efficacia di contenimento, questa norma prescrive
un test specifico. Del gas tracciante,
SF6 (esafluoro di solfo), viene emes-
so all’interno della cabina mentre
una griglia dotata di sensori è posizionata davanti alle aperture di
manipolazione. Sulla base delle concentrazioni di gas emesso e dei prelievi effettuati a livello della griglia si
stabilisce un grado di prestazione
del contenimento della cabina.
La soglia di contenimento fissata
dalla norma impone una concentrazione massima di 0,1 ppm del gas
tracciante.Per le cappe a filtrazione
con facciate fisse, la velocità d’aria
frontale deve essere mantenuta tra
0,4 e 0,6 m/s in ogni punto delle
aperture. Le cappe a filtrazione
devono essere equipaggiate con un
dispositivo di controllo continuo
della ventilazione che garantisce il
buono stato di contenimento.
Le cappe a filtrazione devono, inoltre essere accompagnate d’un libretto il quale elenca tutti gli agenti
chimici manipolabili sotto cappa
nelle condizioni descritte dalla
norma NF X 15-211: 2009. Erlab ha
creato Il Chemical Listing, un elenco
di circa 700 prodotti trattenuti dalle
cappe Captair® Flex®.
Erlab offre il programma ESP® (Erlab
Safety Program), un piano completo
di consulenza per le fasi di scelta,
installazione e manutenzione delle
cappe. In una prima fase di analisi
del rischio chimico, vengono considerate le manipolazioni previste e
convalidata la tecnologia Flex® più
adatta a secondo delle interazioni
tra molecole. Sulla base di quest’
analisi, viene raccomandato l’apparecchio, la configurazione delle
colonne di filtrazione e il tipo di
cabina, che assicurano la miglior
protezione dei tecnici di laboratorio.
Dopo il collaudo, la cappa viene
seguita per la regolare manutenzione e tramite un controllo permanente per adattarla secondo l’evoluzione delle manipolazioni.
ʫ˄˃ː˅ˊˋːˑː˕ˑːˑˆˇ˕˖ˋː˃˖ˋ˃ˎˎˑ˕˖ˑ˅˅˃ˉˉˋˑʂ
ʫ
˄˃ː˅ˊˋːˑː˕ˑːˑˆˇ˕˖ˋː˃˖ˋ˃ˎˎˑ˕˖ˑ˅˅˃ˉˉˋˑʂ
Soluzioni ideali per lo stocca
stoccaggio
ggio nel luogo
luogo di lav
la
lavoro
voro
TM
ʣ ˔ˏ˃
˔ˏ˃ˆ
ˆˋ
ˋ ˇ ˏˇ
ˏ ˇ ː˕
ː ˕ ˑ ˎˎˇ
ˇ˘
˘ˇ
ˇː
ː˖˖ ˋˋˎˎ ˃ ˖˖ˋˋ ˃
˃
ˈˈˋˋ ˎ ˖˖˔˃
˔˃˜ˋˑ
ˑːˇ
ːˇ
Abbattimento totale dei
vapori tossici e degli
odori fastidiosi
Filtrazione conforme alla norma
AFNOR NF X 15-211 : 2009, Classe 2
Purificazione 24 ore / 24 ore
dell’aria nel laboratorio
Protezione totale garantita
dal programma
® Erlab Safety Program
ʓʒʒʆ˔ˋ˕˒˃˔ˏˋˑˇːˇ˔ˉˇ˖ˋ˅ˑ
ʼˇ˔ˑˇˏˋ˕˕ˋˑːˋˆˋ˕ˑ˕˖˃ː˜ˇ
ˋː˓˗ˋː˃ː˖ˋːˇˎˎ͐˃˖ˏˑ˕ˈˇ˔˃ʂ
**Chiama
Chiama il
il ttuo
uo
® sspecialista
pecialista oggi
oggi sstesso
tesso e cconfigurate
onfigurate insieme
insieme
la
la soluzione
soluzione secondo
secondo lle
e sspecifiche
pecifiche rrichieste
ichieste : +39
+39 (0)
(0 ) 2 89
89 00
00 771
771
Erlab D
D.F.S
.F.S
.F
.S S.A.S
Ufficio di Ra
Rappresentanza
ppresentanza in Italia
Via Leone XIII, 10 – 20145 Milano
Tel
T
el : +39 (0)2 89 00 771 - Fax : +39 (0)2 72 09 78 12
[email protected]
Informazioni@erlab
Inf
[email protected]
www.captair17.com
www.ca
www
.captair17.com
LAB & Ambiente
DOSSIER
EcoStar servizio per lo smaltimento
e il recupero dei gas refrigeranti
Rivoira, nata nel 1920, è stata una delle prime aziende in Italia ad operare nel settore dei gas industriali. Oggi fa parte
del gruppo multinazionale Praxair, leader nella produzione e distribuzione dei gas e nello sviluppo di nuove tecnologie
Paragonata ad altre realtà industriali, l'impatto diretto dei processi produttivi Rivoira sull'ambiente è
modesto. I gas atmosferici, attività
primaria dell'azienda, usano una
risorsa rinnovabile, l'aria, come
materia prima. Molti dei gas di processo, anidride carbonica, elio e
parte dell'idrogeno, sono co-prodotti di altri processi indutriali, che
Rivoira cattura e raffina con un
impatto ambientale relativamente
minimo.
Il servizio Ecostar
Dal continuo scambio di informazioni con questa grande realtà multinazionale, all'interno di un costante
processo di innovazione, nascono le
soluzioni più avanzate che permettono, a un numero sempre crescente di Clienti, di raggiungere gli
obiettivi di miglioramento qualitativo, produttivo, economico ed
ambientale. Con i propri prodotti ossigeno, azoto, argon, anidride
carbonica, elio, gas rari, gas puri,
gas speciali, gas medicinali, gas
refrigeranti e ghiaccio secco, con le
proprie tecnologie e con la propria
esperienza, Rivoira si propone
quindi come partner con una grande attenzione per l'ambiente.
Rivoira è, infatti, da sempre impegnata nella ricerca e nello sviluppo
di soluzioni specifiche per salvaguardare l’ambiente e per migliorare la
qualità della vita. I gas industriali
Rivoira/Praxair vengono spesso utilizzati per ridurre le emissioni di
sostanze inquinanti e i consumi
energetici. In molti casi, le soluzioni
proposte consentono non solo di
risolvere i problemi ambientali, ma
anche di migliorare la produttività.
Solo il 20% del totale delle emissioni con effetto serra sono emissini
dirette, principalmente dovute alla
produzione di idrogeno. Il restante
80% sono emissioni indirette dovute all'utilizzo dell'energia elettrica
per la conduzione degli stabilimenti.
64
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
Rivoira, inoltre, studia soluzioni e
servizi per far fronte alla crescente
rigorosità delle normative ambientali nel mondo. Per esempio, per il
recupero dei gas refrigeranti, obbligatorio per legge, ha predisposto un
servizio denominato Ecostar.
Il servizio prevede analisi chimiche
per valutare il grado di inquinamento del gas refrigerante presente
negli impianti, un'analisi preliminare
del gas refrigerante, contenitori idonei alla raccolta, trasporto con
mezzi autorizzati, documenti identificativi a norma di legge, smaltimento del fluido refrigerante e rigenerazione del gas R-22.
Recupero del R-22
L’R-22 recuperato, se trattabile, sarà
in parte rigenerato e rimesso a
disposizione della clientela per la
manutenzione degli impianti esistenti (fino al 31 Dicembre 2014,
come prevede il Regolamento Europeo 2037/2000). Un servizio importante perché il gas refrigerante recuperato dagli impianti non è trasportabile e può quindi essere reimpiegato solo nello stesso luogo dell'intervento. Solo l'R-22 Rigenerato,
fornito in recipienti provvisti di etichetta con l'indicazione che la
sostanza è stata rigenerata e con
informazioni sul numero di lotto e il
nome e l'indirizzo dell'impianto di
rigenerazione, può essere trasportato, commercializzato e riutilizzato
per la manutenzione di altri impianti esistenti.
RecoveryCold
Rivoira mette a disposizione StarCold Point, bombole da 40 lt. e
bomboloni da 800 lt. per le grandi
utenze, che si possono utilizzare per
il recupero dei gas refrigeranti,
assieme a una busta contenente le
istruzioni per il corretto recupero, le
etichette da applicare alle bombole
ed il modulo per la richiesta di ritiro
del prodotto recuperato.
Su richiesta dell'azienda “Produttore del rifiuto”, le bombole saranno
ritirate da una società del gruppo,
che ha stipulato un “Accordo di Programma” con il Ministero dell’Ambiente, per lo svolgimento di tali
attività., e portate al centro di raccolta, per essere destinate allo smaltimento. All’atto del ritiro, al cliente
sarà rilasciata la prima copia del formulario di presa rifiuto.
Totale sicurezza
Il sistema di sicurezza integrato delle SCAT Safety Caps
garantisce la sicurezza nei laboratori che utilizzano
solventi organici
Numerose direttive – per esempio
quelle riferite alle concentrazioni
MAK – indicano le quantità tollerabili di sostanze tossiche presenti
nell’aria ricircolata e determinano
quali sono i limiti accettabili secondo l’opinione degli esperti del settore. Nell’ambito della responsabilità e della sicurezza dei dipendenti
l’obiettivo da raggiungere dovrebbe
però essere sempre quello della
riduzione massima possibile delle
sostanze pericolose per la salute
nell’ambiente di lavoro. Soprattutto
i solventi organici sono comunque
tossici – anche in piccole quantità ed a lungo termine risultano pericolosi per la salute, anche in concentrazioni ridotte. Alcuni esempi chiariscono meglio questi pericoli per la
salute che finora sono stati fortemente sottovalutati. Una ricerca
dell’Istituto Federale Tedesco per la
sicurezza sul lavoro e la medicina
del lavoro analizza le connessioni
tra “l’esposizione ai solventi sul
posto di lavoro e le modifiche delle
funzioni renali e le patologie renali
non neoplastiche come le lesioni
acute ai tubuli renali e le glomerulo-nefriti, che possono causare
lesioni renali croniche ed anche
insufficienze renali terminali“.
(Fonte:
J.U.Voss,
M.Roller,
I.Mengelsdorf – “Effetto nefrotossico dei solventi organici. Ricerca
bibliografica“, Istituto Federale
Tedesco per la sicurezza sul lavoro e
la medicina del lavoro 2003. 208
pagine. Nr. progetto: F 5159). “Le
polineuropatie tossiche o le encefalopatie possono essere originate
dall’effetto di solventi organici neurotossici. (...) I solventi organici
sono di norma leggermente volatili
e quindi evaporano rapidamente
anche a basse temperature. Quando le condizioni di ventilazione
sono sfavorevoli possono dunque
risultare alte concentrazioni di sol-
venti nell’aria che viene respirata.
(...) A causa della loro volatilità i solventi organici vengono prevalentemente inspirati dai polmoni, ma
vengono in parte anche assorbiti
dalla pelle. Dopo la loro assunzione
essi si distribuiscono nell’intero
organismo ed in particolare anche
nel sistema nervoso. (...)“ (Fonte:
Bollettino sulle malattie professionali nr. 1317 dell’appendice al
Decreto sulle malattie professionali
(BKV): “Polineuropate o encefalopatie causate dai solventi organici o
dai loro composti“, B.ArbBl.
3/2005, pag. 49). Uno studio del
Laboratorio sull’industria e sull’ambiente della Pomerania Inferiore ha
confermato l’efficienza del sistema
di sicurezza SCAT Safety System
nell’ambito di un test eseguito in
modo indipendente. Nel corso degli
esperimenti si doveva verificare se,
grazie a questo sistema, era possibile ottenere una considerevole
riduzione delle emissioni e di conseguenza una riduzione delle perdite
di solventi. Contemporaneamente
si doveva controllare se il gradiente
del solvente rimaneva costante per
quanto riguarda i composti binari. I
risultati hanno evidenziato una
riduzione complessiva delle emissioni di solventi pari al 70%.
Contemporaneamente grazie al
sistema SCAT – distribuito in Italia
da Exonder - è stato possibile evitare sia una modifica del gradiente
del solvente, che una diminuzione
del volume causata dall’evaporazione (Fonte: certificato di collaudo nr.
81229 del Laboratorio sull’industria
e sull’ambiente della Pomerania
Inferiore). La soluzione risulta tanto
semplice, quanto affidabile: il sistema di sicurezza integrato delle
SCAT Safety Caps vi protegge dalle
conseguenze causate dai vapori di
solventi non filtrati – e ciò avviene
senza dispendiose installazioni o
modifiche tecniche. Come efficiente alternativa ai costosi sistemi di
aspirazione le SCAT Safety Caps
sono già parte integrante degli
equipaggiamenti di sicurezza di
rinomate imprese del settore chimico e farmaceutico sia in Italia che in
Europa. I valori delle concentrazioni
delle sostanze tossiche sono soggetti ad oscillazioni – è importante
dunque mettersi al sicuro e non
scendere mai a compromessi per
quanto riguarda la sicurezza e la
protezione sul lavoro, ne va della
propria salute.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Manutenzione efficiente
degli impianti termici
L'aumento del costo dei combustibili per gli impianti termici sottolinea l'urgenza crescente
di monitorare il rendimento tramite l'analisi delle emissioni. Testo, azienda all’avanguardia
nella tecnologia di misura, ha introdotto sul mercato uno strumento a 4 celle, con cui isurare le
emissioni in modo semplice, veloce e flessibile. Testo 340 è utilizzabile con una sola mano e risulta
estremamente maneggevole per misure a campione
Grazie alle ambiziose politiche
ambientali e all’impegno politico e
civile per le fonti energetiche rinnovabili, Friburgo si è guadagnata il
soprannome di Città Verde, ricca di
soluzioni organizzative, ecologiche e
tecnologiche. Testo AG è una delle
più importanti aziende specializzate
nella produzione di strumenti di
misura di precisione. Nel campo
delle emissioni industriali, nella termografia degli edifici come anche
nel settore del riscaldamento e ventilazione, Testo fornisce soluzioni di
misura ad alto contenuto tecnologico per le applicazioni più complesse.
Gli strumenti Testo sono impiegati in
tutto il mondo in contesti di tutela
ambientale. Durante i preparativi per
i Giochi Olimpici di Pechino nel
2008, il governo della Repubblica
Popolare Cinese, sostenuto dall’Agenzia statunitense per la protezione dell’ambiente (EPA), ha scelto
Testo come fornitore di strumenti di
misura ad alta precisione con lo
scopo di ridurre le emissioni di gas
combusti e migliorare così la qualità
dell’aria nella città di Pechino. L’Ufficio comunale per la protezione
ambientale di Pechino oggi utilizza
l’analizzatore di combustione portatile Testo 350 per controllare regolarmente tutte le società, come ad
esempio le centrali a combustibili
fossili, le cui attività hanno effetti
66
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
sull’equilibrio energetico. Grazie
all’elevata precisione e alla lunga
durata delle celle elettrochimiche,
l’analizzatore di combustione Testo
350 è la soluzione ideale per questo
tipo di misure. All’interno della
Urban Best Practices Area (UBPA)
dell’Expo 2010 di Shanghai, Testo
AG presenta le termocamere e gli
strumenti per la misura delle emissioni per applicazioni inerenti la valutazione dell’efficienza termica degli
edifici, in qualtià di partner della
Città Verde di Friburgo. L’ultimo
nato degli analizzatori di combustione è il modello 340 che consente di
misurare in modo flessibile le emissioni nel settore industriale. L'aumento del costo dei combustibili per
gli impianti termici sottolinea l'urgenza crescente di monitorare il rendimento tramite l'analisi delle emissioni. Il nuovo analizzatore testo
340, pratico e semplice da utilizzare,
rappresenta la soluzione ideale.
Testo 340 è utilizzabile con una sola
mano e risulta estremamente
maneggevole per misure a campione, ad esempio su bruciatori o motori industriali. Questo analizzatore di
combustione vanta la funzione di
estensione del campo di misura, che
consente all’utente di effettuare
misure illimitate anche in presenza di
elevate concentrazioni di gas. Tutti
gli analizzatori Testo 340 sono dota-
ti di cella per O2. L'utente può selezionare tre ulteriori celle per gas tossici (come CO, CObasso, NO,
NObasso, NO2 o SO2) e ciò garantisce la massima flessibilità nell'adattare l'analizzatore ad applicazioni e
tipi di misura diversi. La cella può
essere sostituita direttamente dall'utente in campo, riducendo così al
minimo i tempi di intervento. Grazie
all'estensione automatica del campo
di misura, il range della cella per CO,
CObasso, NO, NO2 o SO2 diventa 5
Testo 340:
analizzatore
di combustione
volte maggiore. Quindi, in presenza
di elevate concentrazioni di gas, la
cella non viene sottoposta a sollecitazioni maggiori rispetto alle misure
eseguite a basse concentrazioni.
Come opzione, è possibile estendere
simultaneamente di un fattore pari a
2 i campi di misura di tutte le celle
dell'analizzatore. L'utente risparmia
tempo poiché, grazie alla protezione
automatica della cella, è possibile
misurare senza restrizioni.
Al fine di proteggere la cella, l'estensione del campo di misura (diluzione) viene attivata automaticamente
in presenza di alte concentrazioni di
gas. La robusta custodia in gomma,
integrata nello strumento, protegge
dagli urti dovuti all’impiego quotidiano. Il nuovo analizzatore di combustione è ideale per il monitoraggio, la manutenzione e la messa in
funzione degli impianti, e per misure
di controllo su: bruciatori industriali,
motori industriali fissi, turbine a gas,
processi termici.
acqua
aria
suolo
Aria pulita in Val d’Aosta
anche grazie a Messer
Le esigenze normative impongono un’attenzione particolare ai gas utilizzati dalle
aziende e dai laboratori. Messer mette a disposizione una linea completa di gas puri,
miscele standard e prodotte su richiesta
Cabina Dora
Requisiti molto elevati sono richiesti ai
gas, in particolar modo quando essi
sono impiegati per il funzionamento di
apparecchiature di analisi altamente
sensibili come nel caso delle applicazioni in ambito ambientale. Mai come
ora le crescenti esigenze normative e
l’attenzione posta alla qualità impongono alle aziende e ai laboratori di
analisi la collaborazione, più che con
un fornitore di gas, con un partner in
grado di offrire loro una gamma di
prodotti e servizi ampia e rispondente
a necessità sempre più sofisticate. Il
Gruppo Messer, infatti da tempo
impegnato nello sviluppo e nella definizione di applicazioni innovative per
la salvaguardia dell’ambiente, non fornisce solo gas ma offre un servizio
completo per qualsiasi tipo di attività
connessa all’analisi ed alla ricerca. Il
know-how di Messer in fatto di gas è
tanto ampio quanto specialistico e
rappresenta la chiave per l'ottimizzazione di processi dal punto di vista
qualitativo, economico e innovativo.
La filiale italiana del Gruppo, Messer
Italia, mette a disposizione della propria clientela qualificata una linea
completa di gas puri, miscele standard
e miscele di gas prodotte individualmente e su richiesta del cliente con
ogni composizione tecnicamente possibile per venire incontro a tutte le esigenze. Non solo, progetta e realizza
impianti chiavi in mano per la distribuzione del gas e fornisce una vasta
gamma di apparecchiature per la
decompressione. Da alcuni anni Messer Italia collabora con l’Agenzia
Regionale per la Protezione dell'Ambiente della Valle d’Aosta. Presso ARPA
Valle d’Aosta, Messer Italia ha realizzato un impianto distribuzione gas puri
composto da centrali di decompressione a scambio automatico, quadri di
intercettazione gas e regolatori di 2°
stadio della linea Spectrolab plus ai
punti di utilizzo. È stato, inoltre, installato un network per la rivelazione del
gas ed è stata pianificata un’attività di
formazione per l’utilizzo sicuro di gas e
apparecchiature. Tra Messer Italia e
ARPA Valle d’Aosta si è venuto a creare nel corso di questi anni una collabo-
razione che supera il normale rapporto
tra cliente e fornitore. Si combinano
infatti l’esperienza, la professionalità e
la qualità dei servizi offerti da un lato
con le migliori tecnologie disponibili
per il settore ambientale con lo scopo
di proteggere l’ambiente e salvaguardare la qualità dell’aria.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Monitoraggio
di parametri ambientali
FASLAB presenta viewLinc 3.5 il nuovissimo sistema di monitoraggio di VERITEQ, azienda del gruppo VAISALA,
per applicazioni in ambito Life Science e Farmaceutico, con gestione allarmi e generazione di report
La società canadese Veriteq, distribuita in esclusiva in Italia da FASLAB, ha
appena rilasciato l’ultima versione del
suo sistema di monitoraggio dei parametri ambientali: viewLinc 3.5. Totalmente validabile per applicazioni
regolate FDA e ambienti conformi alle
GxP, il sistema viewLinc garantisce
registrazioni in continuo dei parametri
ambientali in magazzini, laboratori
accreditati, incubatori, camere climatiche, camere di stabilità, frigoriferi,
freezer, con gestione allarmi e l’invio
automatico di report. viewLinc è l’unico sistema di monitoraggio con una
68
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
precisione di misura dichiarata fra due
intervalli di taratura, fornendo affidabilità a lungo termine che i parametri
ambientali misurati siano contenuti
entro le tolleranze ammesse e che i
prodotti ed i processi critici siano salvaguardati 24h/7gg, 365 giorni l’anno. Dotato di una serie di funzionalità
avanzate, viewLinc è facilissimo da
implementare per monitorare temperatura, umidità relativa, CO2, pressione differenziale, intensità della luce,
interruttori porte e molto altro, garantendo registrazioni complete e sicure
grazie ai suoi datalogger dotati di specifiche tecniche altamente performanti. La raccolta dei dati di monitoraggio, infatti, viene eseguita in maniera
indipendente in tre modi: nella
memoria di ogni data logger, sul server e tramite i backup automatici. Il
sistema è scalabile e l’aggiunta di
nuovi punti di misura, ogni qualvolta
nasca l’esigenza di estendere il monitoraggio a nuovi ambienti, è di semplice esecuzione e non richiede alcuna
programmazione o costosi servizi di
consulenza. viewLinc è un’ottima
soluzione sia per il monitoraggio di
grandi impianti che per applicazioni
stand-alone. Si può interfacciare all’infrastruttura informatica già esistente
con soluzioni di collegamento wireless
(WiFi) o via cavo (seriale, Ethernet e
PoE) oppure una combinazione delle
due, eliminando in tal modo i costi
legati ad installazione e manutenzione di una rete dedicata. Tutte le funzionalità del potentissimo software
viewLinc 3.5 sono accessibili tramite
un comune browser internet da qualsiasi computer della rete aziendale o
via web, il download dei dati dai datalogger e l’invio dei report è automatico garantendo un enorme risparmio
di tempo. Si può automatizzare la
generazione di report storici o relativi
agli allarmi e programmare l’invio
automatico tramite e-mail. Il sistema
può generare due livelli di allarmi, un
primo allarme di fuori range ed un
secondo allarme di superamento
soglia max e min. Sono inoltre previsti
una serie di allarmi di sistema per
allertare l’utente della mancata comunicazione dei logger con il server o
del mancato download dei dati dai
logger. E’ prevista inoltre una notifica
automatica via email quando la taratura dei logger dovrà essere rinnovata
— una cosa in meno da ricordare per
il mantenimento della conformità del
sistema. L’invio delle notifiche di allarme può avvenire tramite e-mail, a
telefoni cellulari e cercapersone. Può
segnalare gli allarmi tramite chiamata
telefonica, lampeggianti e sirene.
Gestisce ritardi e tempi di risposta ad
un allarme, scalando l’avviso ad altri
operatori in caso di mancata risposta
ad un allarme del primo operatore. E’
possibile inoltre impostare un elenco
di azioni correttive per rispondere ad
un allarme alfine di garantire uniformità alla reportistica e una più facile
comprensione degli eventi. L’autenticazione al sistema avviene tramite
User ID e password con cui si definisce
anche il livello di accesso dell’utente e
la possibilità di visualizzare tutti gli
ambienti monitorati o solo una parte.
Non sono richieste particolari programmazioni per visualizzare l’andamento del monitoraggio, con un solo
click viene visualizzato l’andamento
grafico del monitoraggio in tempo
reale di qualsiasi data logger. Software e dataloggers sono validabili per
operare in conformità alle Norme
quali FDA 21 CFR Parte 11, CBER,
GxP, JHACO, AATB, AABB e soddisfare i requisiti normativi riguardanti il
monitoraggio della temperatura in
ambito farmaceutico. Il sistema genera un audit trail completo, registrando
tutte le interazioni degli utenti con
viewLinc. Per quanto riguarda la parte
hardware, i datalogger di temperatura ed umidità vantano una accuratezza insuperabile, pari a ±1%UR e
±0,10ºC, ed una risoluzione di
0,05%UR e 0,02ºC (a 25ºC) fornendo
la garanzia di operazioni sempre in
tolleranza. Sono disponibili datalogger in molteplici configurazioni e con
una ricca dotazione di accessoristica,
per potersi adattare a qualsiasi
ambiente da monitorare e per soddisfare le esigenze delle più svariate
applicazioni. Sono alimentati da una
batteria ad alta capacità che assicura
una durata di 10 anni e con una capacità di memoria che impostata a 5
minuti di intervallo di campionamento, ha una durata maggiore di 6 mesi.
La garanzia è di 24 mesi.
acqua
aria
suolo
Sistema per determinare
la vitalità delle piante
Il sistema PlantVital® misura in piccole porzioni di piante l’ossigeno prodotto durante il processo fotosintetico
ed è in grado di visualizzare lo stato di sofferenza prima che il danno sia visibile
PlantVital ® 5.030 - un modello parallelo con 3 canali di misura
La vitalità delle piante e, quindi, il
loro stato di salute è un parametro
qualitativo che viene tipicamente
valutato in modo soggettivo da personale specializzato (agricoltore,
agronomo, ecc…) attraverso verifiche visive sugli elementi vegetali in
esame. Al di là della soggettività dell’analisi (influenzata dall’esperienza e
dalle capacità dello specialista) il vero
problema è che tale verifica può
essere fatta solo dopo che il campione ha manifestato visivamente i sintomi di malessere, spesso molto tardi
rispetto alla possibilità di interventi
correttivi. PlantVital® 5030 dell’azienda Lot Oriel nasce proprio per
permettere in modo rapido, semplice
e sicuro, la verifica di quei parametri
qualitativi che identificano la vitalità
della pianta consentendone una
valutazione obiettiva e soprattutto in
anticipo rispetto al manifestarsi del
cambiamento. L’idea di base del
sistema è quella di controllare in
vitro, a fronte di parametri definiti, il
bilanciamento dell’ossigeno di campioni contenenti anche piccole quantità di clorofilla durante la fase di
metabolismo in condizioni di buio
(respirazione) e di luce (fotosintesi e
respirazione). Le caratteristiche e le
capacità più significative dello stru-
mento sono: la possibilità di operare
anche su campioni molto piccoli (da
15 mm2 a 50 mm2); la grande stabilità della temperatura della cella di
analisi; la rapidità di illuminazione
tramite LED (635-650 nm).
Tutto questo in aggiunta alla grande
flessibilità, sia nella selezione dei
parametri di start che durante l’esecuzione del processo di analisi. La
concentrazione di ossigeno in prossimità del campione in analisi viene
misurata attraverso un sensore elettrochimico di tipo Clark.
PlantVital® 5030 diventa quasi indispensabile per tutte quelle organizzazioni dedite al rimboscamento di
aree naturali, così come per le aziende produttrici di fertilizzanti, pesticidi
o speciali composti per i terreni: grazie a PlantVital sarà per loro possibile
verificare gli effetti dei loro prodotti
in tempo reale.
L’analisi di mercurio
SM-4, distribuito da EPA di C.F. serve per misurare in continuo la concentrazione di mercurio
in camini di: inceneritori di rifiuti, inceneritori di fanghi, centrali termoelettriche, cementifici
SM-4 misura il mercurio totale presente allo stato metallico, ionico o combinato, in molecole diverse e con elevata sensibilità. Il campione viene prelevato continuamente dal camino
mediante una sonda riscaldata a
(180°c) mediante aspirazione con
eiettore. Il campionato passa attraverso un filtro riscaldato e viene diluito
con aria in rapporto costante.
Un’aliquota del campione ormai diluito viene trattato nel reattore termocatalitico dove i composti contenenti
mercurio, combinato con altri elementi, vengono demoliti e il mercurio
ridotto a metallico, hg elementare. Il
mercurio ottenuto è trasportato
mediante la linea riscaldata al detector
nell’analizzatore ma prima subisce
una pre-concentrazione mediante
amalgama con oro, al fine di aumentare la sensibilità di misura e la separazione del mercurio dal resto del campione. La diluizione al prelievo e
l’amalgama su oro permettono di
avere un campione in pratica indisturbato da interferenti. Il detector è costituito da uno spettrofotometro dove
viene misurata l’estinzione di una
radiazione UV di 253,7 nm (AAS,
Spettroscopia Assorbimento Atomico)
attraverso una cuvetta in quarzo dove
è presente il campione costituito
ormai da Hg metallico. Il sistema SM4 consiste in tre parti principali, ossia,
il sistema di campionamento con
sonda, filtro, sistema di diluizione,
trattamento termocatalitico e modulo
di controllo temperatura, la linea di
campionamento riscaldata (anche
fino a 100 metri); la cabina con l’analizzatore, detector, calibratore, condizionatore d’aria. La sonda di campionamento comprende due parti principali: la sonda riscaldata, il reattore con
il sistema convertitore termo-catalitico. Entrambe le unità possono essere
facilmente distaccate. se la sonda è
stata installata, il gruppo contenente il
sistema di diluizione e il convertitore
catalitico può essere rimosso mantenendo la sonda a camino. Vicino alla
sonda di campionamento viene posizionata l’Unità di Controllo, che esso
controlla la sonda e la sua temperatura (temperatura del filtro, del reattore
termocatalitico, pompa a eiettore e
camera di diluizione, valvola di calibrazione). L’unità di controllo della sonda
è facilmente connessa alla sonda di
campionamento con due cavi e
all’analizzatore con un cavo protetto.
La cabina con l’analizzatore è fatta in
metallo e ha una finestra trasparente
davanti. L’analizzatore e il calibratore
sono montati in moduli da 19”, mentre regolatori di pressione, pompa
bypass per campione e flussimetri
sono montati nella parte inferiori.
Accanto a questo strumento, EPA di
C.F. propone il Gas Analyzer per misure in biogas di metano, anidride carbonica, ossigeno e idrogeno solforato,
in continuo, sue due punti di campionamento con allarmi e collegabile a
stampante, computer e registratore.
Utile nei controlli di processi in corso e
monitoraggi ambientali e per la misurazione della concentrazione dei componenti di un Biogas. Lo strumento ha
una pompa aspirante e due ingressi
per due diversi campioni di gas, possiede due sensori ad infrarosso e altri
due elettrochimici. Odalog, infine, è
un altro strumento proposto, costruito
per misurare e registrare concentrazioni di gas in aree dove le condizioni
ambientali possono essere gravose e
pesanti da sopportare per le apparecchiature in generale.
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
69
LAB & Ambiente
DOSSIER
Laboratorio all’avanguardia
Theolab è nata nel 1996, con la visione di sviluppare un laboratorio di analisi che operasse secondo gli standard
americani della US EPA, al fine di difendere scientificamente il dato
Theolab dispone di una dotazione
analitica integrata con i sistemi
informatici, per garantire un servizio rapido, rigoroso e documentabile in tutte le fasi del processo.
L’utilizzo del Software gestionale
(LIMS) restituisce l'elaborazione e il
controllo dei dati analitici in conformità ai più stringenti requisiti di
Controllo Qualità - QA/QC, offrendo la difendibilità scientifica delle
operazioni svolte per l'ottenimento
dei risultati, riducendo sensibilmente gli errori dovuti al trasferimento
manuale dei dati.
La fase di report può avere, a corredo dei risultati, i data-package: evidenze scientifiche dei protocolli
QA\QC associati ai campioni analizzati per la tracciabilità e la difendibilità dei dati. Theolab si occupa di
analisi chimiche, fisiche e biologiche su acque potabili, superficiali,
di falda e reflue; suolo, sottosuolo,
rifiuti; emissioni in atmosfera, gas
serra; ambienti di lavoro e igiene
industriale; L’azienda è accreditata
UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005, ha
conseguito le certificazioni UNI EN
ISO 9001:2008; UNI EN ISO
14001:2004; OHSAS 18001:2007;
e infine è AFCEE Capabilities come
70
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
sub-fornitore dell'Air Force Centre
for Environmental Excellence, per i
monitoraggi ambientali delle basi
della US Air Force in Europa.
L’azienda investe notevoli risorse in
strumentazione analitica, ricerca,
formazione e Information Technology per automatizzare e adeguareil più possibile tutti i processi allo
stateo dell’arte della tecnologia.
Nell’ottica del miglioramento del
servizio ai clienti è allo studio una
soluzione on-line per l’acquisizione
dei servizi e la consultazione dei
dati relativi ad essi. Inoltre, Theolab
è in grado di offrire analisi in procedura d'urgenza con consegna dei
risultati entro 24h-48h-72h, compatibilmente con i tempi tecnici
previsti dai metodi di preparativa e
determinazione strumentale.
Dislocata su più sedi e disponendo
di squadre in esterno e di mezzi
attrezzati per analisi su campo,
Theolab è in grado di fornire, sull'intero territorio nazionale, interventi tecnici di Prelievo e Campionamento; monitoraggio della qualità dell’aria mediante campionamenti diretti su Canister e accoppiate tecniche analitiche di elevata
sensibilità (EPA TO15 in GC/MS);
valutazione dei gas interstiziali
mediante Flux Chambers per analizzare soil gas senza metodi invasivi. La strumentazione utilizzata da
Theolab copre diverse metodologie
di analisi dalla gascromatografia e
spettrometria, alla cromatografia e
microscopia. In particolare la strumentazione utilizzata è:
• HRGC/HRMS gascromatografia
con spettrometria di massa
in alta risoluzione;
• GC/MS gascromatografia
con spettrometria di massa;
• GC/FID gascromatografia
con rilevatore a ionizzazione
di fiamma;
• GC/ECD gascromatografia con
rilevatore a cattura di elettroni;
• GC/ECD/MS-TQ tecnica
accoppiata di gascromatografia con rilevatore a cattura
di elettroni e spettrometria
di massa triploquadrupolo;
• LC/DAD cromatografia liquida,
con rilevatore a serie di diodi;
• LC/MS cromatografia liquida
con spettrometria di massa;
• LC/MS- HRTQ cromatografia
liquida con spettrometria
di massa triploquadrupolo
ad alta risoluzione;
• ICP-MS spettrometria di massa
con sorgente al plasma
con Octapole Reaction System
• ICP-OES spettrometria
in emissione atomica con
sorgente al plasma con
autocampionatore; tecniche
di digestione trattamenti
del campione;
• IC cromatografia ionica
con rilevatore conduttimetrico;
• IC/MS cromatografia ionica
con spettrometria di massa;
• UV VIS, FTIR microscopia
ottica, analisi elementare,
TOC, titolatori;
• XRF spettrofotometria,
fluorescenza a raggi X.
Soluzioni
per la simulazione
ambientale
BATHS - CRYOSTATS
CIRCULATORS - ULTRASONICS
Caldo, freddo, umido, irraggiamento, gas, polvere, sono
alcuni delle variabili da controllare per realizzare le condizioni
indispensabili alle applicazioni scientifiche ed industriali
da laboratorio
GTest-box
L’azienda F.LLI GALLI, in 50 anni di
attività, ha sviluppato con passione
e impegno competenze che la rendono leader nella progettazione di
strumentazione scientifica, sviluppa
soluzioni sempre più efficienti ed
ecologiche, lavorando a stretto contatto con i ricercatori e le aziende
del settore.
Modello GTEST-CLEAN
Strumenti appositamente realizzati
in conformità alle normative di riferimento EN 717-1, ASTM D 6007,
ISO 12460, per il controllo della
emissione di Formaldeide e, secondo lo standard ISO 16000 e similari,
per le analisi delle emissioni di compositi organici volatili, VOC, Composti Organici Volatili. I VOC sono
un insieme di sostanze in forma
liquida o di vapore, con un punto di
ebollizione che va da un limite inferiore di 50-100°C a un limite superiore di 240-260°C. Il termine “volatile” indica proprio la capacità di
queste sostanze chimiche di evaporare facilmente a temperatura
ambiente. I composti che rientrano
in questa categoria si trovano praticamente ovunque: nei prodotti per
la pulizia, nei detergenti, nei deodoranti, nelle pitture, negli insetticidi,
Ecotherm
nei collanti, nei cosmetici, nei mobili, nei prodotti da costruzione, nelle
stampanti, nel fumo di tabacco e in
innumerevoli emissioni industriali e
da combustione. La Formaldeide è
un composto organico volatile
appartenente alla famiglia delle
aldeidi. E’ un gas incolore con un
odore forte e pungente presente in
diversi materiali.
La principale fonte indoor di formaldeide è il legno pressato dei mobili
per il quale sono impiegati adesivi
che, nel tempo, rilasciano questa sostanza. L'esposizione ai VOC ed alla
Formaldeide può provocare sulla salute effetti acuti e cronici, che possono andare da semplici irritazioni a
danni molto più seri.
celle è estremamente variabile e
dipende da molti fattori, tra cui il
luogo, il periodo dell’anno e il clima.
Il particolato aerodisperso ha un origine naturale (sabbia, polveri vulcaniche, erosione, pollini, spore, …) e
antropica (processi industriali, combustione, motori, fumo, …) Quando
inalato può raggiungere le vie respiratorie più profonde e arrivare agli
alveoli polmonari rilasciando elementi tossici che possono sciogliersi
nel sangue. Tutto questo influisce
sulla salute e può essere causa di
irritazioni occasionali o di malattie
croniche, per questo lo sforzo della
ricerca è indirizzato oltre che al
monitoraggio di queste particelle,
alla loro riduzione.
Modello GTEST-BOX
Galli propone anche strumenti ad
atmosfera controllata per una corretta misurazione del particolato
aerodisperso, PM, in accordo alle
normative EN 12341, D.M. 60 del
02/04/2002, EPA CRF 1065 e similari. Il PM (Particulate Matter) è costituito da un insieme di particelle
molto piccole in forma liquida, solida e di aerosol presenti nell’atmosfera. Il diametro aerodinamico
delle particelle ne determina la classificazione:
PM10 = Particelle di dimensioni
molecolari fino a 10 micrometri
PM2.5 = Particelle “fini”, di diametro fino a 2.5 micrometri
La composizione chimica delle parti-
Modello ECOTHERM
Apparecchiature specifiche per
l’esecuzione dei principali test ecotossicologici, atti allo studio degli
effetti delle sostanze di diversa origine sugli organismi, tra i quali: test
alla schiusa di cisti di Artemia sp.,
Thamnocephalus sp., Brachionus
sp., Heterocypris sp., di efippi di
Daphnia sp., Ceridaphnia sp., alla
crescita di Pseudokichneriella sp. e
all'esecuzione di test di tossicità
acuti e cronici sui menzionati organismi secondo le procedure nazionali ed internazionali ISO, OECD,
AFNOR ed EPA. “Tossica” è definita
una qualsiasi sostanza in grado di
produrre una risposta in un determinato sistema biologico, danneggiandone la struttura, la funzione, o
provocandone addirittura la morte.
Un test di tossicità è una procedura
che deve essere eseguita in condizioni sperimentali ben controllate e
per un tempo determinato, sottopondo una o più specie (animali o
vegetali), al contatto con una o più
sostanze in concentrazione nota o
incognita, allo scopo di verificare se
si manifestano effetti tossici.
I saggi ecotossicologici sono molto
importanti e trovano applicazione in
diversi settori: acque reflue, superficiali, potabili, percolati di discarica,
rifiuti, bonifiche.
INCUBATORS - CO2
MICRO, COOLED INCUBATORS
THERMOSTATIC OVENS
FURNACES - VACUUM OVENS
CLIMATIC TEST CHAMBERS
ENVIRONMENTAL SIMULATION
Laboratory and Industrial Solutions
Since 1960 Design, Manufacture,
Trade and Service of Environmental Test Equipment
for Scientific and Industrial Applications
www.fratelligalli.com
LAB & Ambiente
DOSSIER
Analisi di droghe e metaboliti
in acque reflue
e superficiali
La determinazione di residui di droghe d’abuso in campioni
di acque reflue e superficiali è resa possibile dall’uso
di una tecnica altamente specifica e sensibile come la
cromatografia liquida - spettrometria di massa. Da queste
misure è possibile risalire all’uso di tali droghe nelle
popolazioni servite dagli impianti di trattamento dei reflui
72
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
acqua
Negli ultimi anni il
destino ambientale
dei farmaci umani e
veterinari e delle
droghe d'abuso (farmacologia e epidemiologia ambientale) è stato riconosciuto a livello mondiale come un problema emergente [1,
2]. Dopo la somministrazione i farmaci e
le droghe vengono
A cura di Renzo Bagnati,
escreti nelle urine e
Sara Castiglioni, Chiara Chiabrando,
Roberto Fanelli, Ettore Zuccato,
nelle feci (come tali
Dipartimento Ambiente e Salute,
o come metaboliti) e
Istituto di Ricerche Farmacologiche
in seguito possono
Mario Negri, Milano
raggiungere gli impianti di trattamento dei reflui, le acque superficiali, i sedimenti e il suolo. La misura dei residui di questi composti
nelle acque di scarico e superficiali richiede l'uso di tecniche altamente specifiche e sensibili, come la cromatografia liquida - spettrometria di massa. Nel caso dei farmaci,
usando i dati di concentrazione dei residui nelle acque e
unendoli ad altre informazioni sul metabolismo umano
dei singoli composti e sulle caratteristiche degli impianti di
trattamento (flusso, popolazione servita), è possibile calcolare i carichi ambientali e correlarli con l’uso effettivo di
tali farmaci (conosciuto attraverso i dati di produzione e di
vendita) [3]. I risultati così ottenuti hanno portato all’applicazione di questo metodo anche alle droghe d’abuso.
Uno studio iniziale sulla cocaina [4] e ulteriori studi su
altre droghe (amfetamine, morfina, eroina, cannabis,
metadone) [5, 6] hanno mostrato che, partendo dalla
misura dei residui nelle acque reflue, è possibile fare una
stima delle dosi di droghe illecite usate da una popolazione servita da un impianto di trattamento. Questo metodo
può essere applicato per integrare informazioni ottenute
con metodi tradizionali, come le interviste alla popolazione e ai consumatori e le statistiche sui sequestri di droghe
e sui crimini correlati. Di seguito verrà data una descrizione degli aspetti analitici legati all'estrazione e alla misura
di droghe d'abuso e dei loro metaboliti principali in acque
di scarico e superficiali. Verranno poi presentati alcuni
risultati ottenuti attraverso l’elaborazione di tali dati.
Il grande impianto depurazione delle acque reflue di Nosedo (Milano)
aria suolo
Parte sperimentale
Il metodo di analisi delle droghe d'abuso prevede l'estrazione in fase
solida (SPE) del campione, seguita dalla determinazione strumentale
con cromatografia liquida - spettrometria di massa (HPLC-MS) (Figura
1). I composti analizzati sono prevalentemente piccole molecole con
masse molecolari tra 135 e 344 dalton (Figura 2). Per ogni sostanza vengono utilizzati, come standard interni per la misura quantitativa, i corrispondenti analoghi marcati con deuterio. Nello sviluppo e nella ottimizzazione del metodo analitico i fattori più importanti sono l'estrazione, che deve permettere di ottenere alti recuperi con una buona
purificazione dalla matrice, e la tecnica analitica, che deve arrivare alle
sensibilità necessarie per la misura di concentrazioni molto basse (ng/L).
I campioni di acque reflue e superficiali sono stati raccolti presso l'entrata e l'uscita di alcuni impianti di trattamento o da bacini o corsi d'acqua dolce del nord Italia. I campioni sono stati filtrati, portati a pH 2.0
con HCl 37% e un'aliquota di questi (50-200 mL) è stata addizionata
con 20 ng di ciascuno standard interno deuterato. L'estrazione SPE è
stata eseguita con cartucce miste fase inversa - scambio cationico
(Oasis-MCX, Waters), usando un preparatore automatico GX-274 ASPEC
(Gilson). I campioni di acqua sono stati caricati sulle cartucce con un
flusso di 10 mL/min, lavati con 2 mL di acqua ed eluiti con 3 mL di metanolo e 3 mL di soluzione di ammoniaca al 2% in metanolo. Gli eluati
sono stati evaporati con flusso di azoto e ripresi con 0.2 mL di acqua per
l'analisi strumentale. Le sostanze sono state analizzate con una colonna XTerra MS C18, 100 x 2.1 mm, 3.5 µm (Waters) con un flusso di 0.2
mL/min, usando come eluente A acido acetico 0.05% in acqua (ioni
positivi) o trietilammina 0.01% in acqua (ioni negativi) e come eluente
B acetonitrile. Il gradiente di eluizione andava dal 10% all’ 80% di B,
con condizioni ottimizzate per ogni particolare gruppo di sostanze [5].
Lo spettrometro di massa usato era un triplo quadrupolo API 3000, con
sorgente Turbo IonSpray (AB-Sciex), accoppiato a un cromatografo
liquido Perkin-Elmer Series 200. Le analisi sono state condotte nella
modalità selected reaction monitoring (SRM), usando le due maggiori
transizioni precursore/prodotto per ogni sostanza. Tutte le sostanze
sono state analizzate con ioni positivi, eccetto il principale metabolita
del tetraidrocannabinolo (11-nor-9-carbossi- 9-tetraidrocannabinolo,
THC-COOH), che è stato analizzato con ioni negativi. Maggiori dettagli
sul metodo strumentale sono riportati in letteratura [5]. Un tipico cromatogramma ottenuto da un campione di acqua reflua è mostrato in
Figura 3. L'analisi quantitativa è stata eseguita per diluizione isotopica,
usando curve di calibrazione costruite con gli standard interni deuterati. I recuperi e la ripetibilità del metodo analitico sono stati determinati analizzando in triplicato campioni di acque influenti ed effluenti da
un impianto di trattamento o campioni di acque superficiali. I recuperi
ottenuti erano in genere superiori all’ 80% e le deviazioni standard
erano del 10% o minori in acque reflue influenti e 5% o minori in altre
acque. I limiti di quantificazione (LOQ) del metodo sono stati calcolati
considerando un rapporto segnale/rumore di 10 e sono risultati nell'ordine dei pochi ng/L.
Figura 1 – Lo strumento HPLC-MS impiegato nell’indagine
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
73
LAB & Ambiente
DOSSIER
Figura 3 - Cromatogrammi HPLC-MS delle droghe d'abuso
e dei metaboliti più abbondanti
Figura 2 - Strutture e pesi molecolari di droghe d'abuso e di alcuni metaboliti
Risultati
Il metodo è stato applicato a campioni di acque reflue raccolte nel
nord Italia (Milano e Como) e ad acque superficiali raccolte lungo i
fiumi Po, Lambro, Olona e Arno e nel lago di Lugano. Alcuni risultati
sono riportati in Tabella 1. I composti più abbondanti, nei campioni di
acque reflue, erano la cocaina e il suo principale metabolita, benzoilecgonina, con concentrazioni tra 160 e 1500 ng/L circa. Altri metaboliti della cocaina (norcocaina, norbenzoilecgonina, cocaetilene) avevano concentrazioni sensibilmente inferiori (4-36.6 ng/L). La morfina,
che può derivare sia dall'uso illecito di eroina che dall'uso clinico della
stessa morfina e della codeina, è stata trovata in concentrazioni tra
100 e 500 ng/L, mentre la 6-acetilmorfina, un metabolita specifico dell'eroina, era presente in concentrazioni di 2-14 ng/L. Il principale
metabolita del tetraidrocannabinolo (THC-COOH) era presente in concentrazioni di 50-60 ng/L, e il metadone, con il suo principale metabolita 2-etilidene-1,5-dimetil-3,3-difenilpirrolidina (EDDP), in concentraAcqua reflua Acqua reflua
Acqua di
Acqua di lago
non trattata
non trattata
fiume
(Lago di
Concentrazioni Concentrazioni Concentrazioni
Lugano)
medie per 5
medie per 3
medie nei fiumi
settimane di
settimane di
Po, Lambro,
monitoraggio
monitoraggio
Olona e Arno
nell'impianto di nell'impianto di
Milano
Como
Nosedo
(popolazione
(popolazione
servita di
servita di 1,25
101.000)
milioni)
465
160
1,0
<LOQ
1468
496
14
9,7
112
503
3,4
3,5
13
15
2,1
2,5
14
2
<LOQ
<LOQ
40
16
1,0
<LOQ
28
7
1,1
<LOQ
Cocaina
Benzoilecgonina
Morfina
Metadone
6-acetilmorfina
Metamfetamina
MDMA
(Ecstasy)
THC-COOH
60
52
0,7
Tabella 1 - Concentrazioni (ng/L) delle più abbondanti
droghe d'abuso rilevate in campioni di acque
74
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
<LOQ
zioni di 10-40 ng/L. Le amfetamine sono state trovate in concentrazioni inferiori a 40 ng/L e le più abbondanti erano la metamfetamina e
la 3,4-metilenediossimetamfetamina (MDMA o ecstasy). Le concentrazioni di droghe e metaboliti erano in genere più basse nelle acque
effluenti che in quelle influenti, con variazioni dipendenti dall'efficienza degli impianti di trattamento. Quantità misurabili di queste
sostanze erano comunque presenti negli effluenti che venivano poi
scaricati nell'ambiente acquatico di aree popolate. Nei campioni di
acque superficiali le concentrazioni di droghe erano sostanzialmente
inferiori, per effetto della diluizione in maggiori volumi di acqua, tuttavia alcune sostanze come benzoilecgonina, codeina, morfina e
metadone erano ancora misurabili. Nella letteratura scientifica sono
stati pubblicati numerosi articoli che contengono applicazioni di questi metodi analitici a campioni di acque provenienti da varie parti del
mondo, con risultati simili a quelli qui riportati. In molti casi, quando
sono disponibili sufficienti informazioni sugli impianti di trattamento
e sulla popolazione da essi servita, è possibile calcolare a ritroso le
quantità medie di cocaina, amfetamine, cannabis ed eroina utilizzate
dalla popolazione servita [6]. I dati raccolti giornalmente negli
impianti di Milano e Como hanno evidenziato un aumento dell'uso di
cocaina e di amfetamine durante il fine settimana, mentre il consumo
di cannabis ed eroina era stabile lungo la settimana. Più in generale
questo studio ha confermato anche la corrispondenza dei profili
nazionali di uso delle droghe (ottenuti dalle indagini tradizionali di
prevalenza) con quelli calcolati dai loro residui nelle acque reflue [6].
Come esempio più dettagliato, viene qui riportata la procedura per il
calcolo delle dosi giornaliere di cocaina nella città di Milano [6, 7]. Le
concentrazioni del metabolita principale (benzoilecgonina) nei campioni di acque reflue delle 24 ore, prelevati in ingresso al depuratore,
Figura 4 - Stima del numero di dosi/giorno (medie ± SD) di droghe consumate nella città di Milano (stime riferite all’intera città, approssimativamente
1.350.000 abitanti). Da Zuccato et al., 2009
acqua
vengono moltiplicate per la portata del depuratore, ottenendo i
“carichi”, ossia i grammi di residui che sono complessivamente
convogliati ogni giorno al depuratore. Questi valori vengono successivamente moltiplicati per un
fattore di correzione, che tiene
conto della percentuale della
dose di cocaina escreta come
benzoilegonina (45%) e del rapporto di massa molare cocaina/benzoilecgonina (1.05).
Si ottiene così una misura del consumo giornaliero di cocaina da
parte della popolazione afferente al depuratore. Il depuratore di
Milano Nosedo raccoglie le acque
fognarie di gran parte dell’area
metropolitana milanese, con una
popolazione afferente complessiva di 1.250.000 persone e con una
portata massima di 450.000 m3 di
acqua al giorno. Dal consumo
Bibliografia
T. Heberer. 2002.Occurrence, fate, and
removal of pharmaceutical residues in
the aquatic environment. Toxicol.
Lett., 131, 5-17.
E. Zuccato, S. Castiglioni, R. Bagnati,
C. Chiabrando, P. Grassi, R. Fanelli.
2008. Illicit drugs, a novel group of
environmental contaminants. Water
Res., 42, 961-968.
S. Castiglioni, R. Bagnati, R. Fanelli, F.
Pomati, D. Calamari, E. Zuccato. 2006.
Removal of pharmaceuticals in sewage treatment plants in Italy. Environ.
Sci. Technol., 40, 357-363.
E. Zuccato, C. Chiabrando, S. Castiglioni, D. Calamari, R. Bagnati, S.
Schiarea, R. Fanelli. 2005. Cocaine in
surface waters: a new evidence-based
tool to monitor community drug
abuse. Environ. Health, 4, 14.
S. Castiglioni, E. Zuccato, R. Crisci, C.
Chiabrando, R. Fanelli, R. Bagnati.
2006. Identification and measurement
of illicit drugs and their metabolites in
urban wastewater by liquid chromatography - tandem mass spectrometry.
Anal. Chem., 78, 8421-8429.
E. Zuccato, C. Chiabrando, S. Castiglioni, R. Bagnati, R. Fanelli. 2008.
Estimating community drug abuse by
wastewater analysis. Environ. Health
Perspect, 116, 1027-1032.
0E. Zuccato, S. Castiglioni, C. Chiabrando, R. Bagnati, R. Fanelli. 2009.
Valutazione dell’uso di droga nelle
città. Ricerca&Pratica, 25, 3-11.
giornaliero si passa alle dosi
medie giornaliere facendo alcune
assunzioni sulla dimensione tipica
di una dose e sulla via di somministrazione preferita. Nel caso di
Milano si è assunta come via preferita quella intranasale, con 100
mg di principio attivo come dose
tipica. La stessa procedura, con i
relativi fattori di correzione e di
stima delle dosi tipiche, può essere applicata anche ad altre droghe (amfetamine, eroina, cannabis) e ha portato ai risultati indicati in Figura 4.
Conclusioni
La misura di residui di farmaci e
droghe illecite in acque reflue e
superficiali richiede l’uso di tecniche analitiche molto specifiche e
sensibili, come l’estrazione in fase
solida e la cromatografia liquida
accoppiata alla spettrometria di
massa. Con l’uso di queste tecniche è stato possibile stabilire che
questi composti sono una nuova
classe di contaminanti ambientali
ubiquitari. Siccome molti residui di
farmaci e di droghe illecite mantengono una elevata attività far-
aria suolo
macologica, è possibile che queste
miscele complesse di sostanze
abbiano effetti tossici sugli organismi acquatici. Le concentrazioni di
droghe illecite e dei loro metaboliti negli influenti degli impianti di
trattamento riflettono il consumo
nella popolazione locale e possono essere utilizzate come strumento di monitoraggio in tempo
reale. Questo nuovo metodo di
studio può essere utilizzato come
complemento ed estensione dei
tradizionali metodi epidemiologici
per lo studio dell'abuso di droghe.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Analisi di composti
perfluorirati
La determinazione di PFOA e PFOS in campioni di acqua è
stata eseguita tramite cromatografia liquida a fase inversa
accoppiata alla rivelazione in conducibilità soppressa
Gli acidi perfluorurati (PFAs) e in particolare il PFOA e PFOS sono contaminanti ambientali largamente diffusi. Importanti enti di controllo come l’agenzia
Americana EPA stanno ponendo molta attenzione su queste sostanze, il
PFOA e il PFOS, che hanno una distribuzione ubiquitaria e una notevole persistenza con accumulo negli animali e nell’uomo soprattutto nei pesci. Anche
se gli studi riguardo la reale tossicità di queste sostanze sono in corso, esse
sono sospettate di cancerogenicità e vengono spesso inclusi tra i così detti
interferenti endocrini. Molte metodiche in HPLC/MS sono state sviluppate per
la determinazione dei perfluorurati in tracce, tali metodi sono sensibili e consentono l’identificazione del picco cromatografico. Bisogna, però, tenere
conto che non tutti i laboratori possono disporre di uno spettrometro di
massa che comporta oneri e formazione del personale superiori rispetto al
solo cromatografo liquido. Inoltre, la LC/MS in campioni ambientali potrebbe
essere soggetta a interferenze dovute principalmente agli ioni inorganici presenti spesso in concentrazioni elevate. La rivelazione in conducibilità soppressa è adatta alla determinazione di specie ioniche e mostra elevata sensibilità
e selettività essa può essere applicata con successo nel caso di PFAs, in quanto si tratta di sostanze a basso pKA che mantengono una piena ionizzazioni
anche dopo soppressione chimica. Il costo di acquisto e mantenimento di un
HPLC con conduttimetro e soppressore è molto inferiore a quello di un sistema per LC/MS e la sua gestione e robustezza ne fanno un sistema semplice
e poco operatore dipendente. Un ICS 3000 Dual Gradient Dionex con detector conduttimetrico e soppressore a micro membrana Dionex AMMS 300 è
stato utilizzato per le determinazioni dei composti perfluorurati. I campioni
sono stati caricati per mezzo di un auto campionatore Dionex WPS 3000 SL
ad alto volume di iniezione dotato di siringa e loop da 1000 µL. La gestione
del cromatografo e conseguente sincronizzazione di tutti gli eventi del programma analitico e l’acquisizione dei dati è stata effettuata con software Dionex Chromeleon 6.7. Il sistema a doppia pompa a gradiente e valvole a 6 o
10 porte ad alta pressione utilizzato ha consentito un’alta automazione, tale
da poter realizzare una procedura di preparazione campione in linea. La SPE
in linea ha raggiunto un doppio scopo in soli 2,5 minuti e concentrato a 1 o
più mL di acqua e nel contempo ha eliminato gli interferenti salini come Ca
e Mg, solfato, nitrato, cloruro. Tale tecnica è risultata estremamente utile
anche in accoppiamento con uno spettrometro di massa. La conducibilità
soppressa si è rivelata comunque adeguata consentendo un LOD di 1 µg/L e
un LOQ di 3 µg/L in acqua potabile con un range dinamico molto esteso da
1 a 40000 µg/L. I recuperi sono risultati soddisfacenti.Particolare attenzione
è stata data ai bianchi, in quanto si tratta di sostanze ubiquitarie e quindi i
materiali polimerici che vengono a contatto con il campione attraverso filtri e
bottiglie devono essere controllati.
76
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
Analizzatore FUSION
Ultima generazione
degli analizzatori TOC
L’analizzatore FUSION distribuito da AM Instruments,
l’ultimo nato della lunga serie di analizzatori di TOC da
laboratorio prodotti nel corso degli ultimi 40 anni dalla
società americana Dohrmann ora TELEDYNE, continua
la tradizione di innovazione ed affidabilità comune
a tutti i prodotti realizzati da questa innovativa società
L’analizzatore impiega infatti la tecnica dell’ossidazione fotocatalitica con UV
ed ossidazione con sodio persolfato, in grado di analizzare anche le matrici più
complesse, abbinata ad un rilevatore NDIR di ultima generazione, il quale, grazie ad un dispositivo brevettato per il controllo della pressione in camera (SPC),
è in grado di raggiungere un minimo rilevabile pari a 1 ppb. Questa tecnologia
permette di analizzare tutta la CO2 generata dalla reazione di catalizzazione
del carbonio organico in una volta sola, chiudendo la camera di misura durante la misurazione rendendola così molto più stabile e soprattutto aumentando
la sensibilità del sistema. Tutto questo rende l’analizzatore FUSION lo strumento ideale per risolvere applicazioni dove sono richieste sensibilità a basse concentrazioni tipicamente rilevate nelle acque potabili o in applicazioni farmaceutiche.Unitamente a questa tecnologia l’analizzatore FUSION può vantare un
software di gestione, TEKLINK che offre particolari vantaggi operativi tra i quali:
Possibilità di impostare routine automatiche di calibrazione e verifica di System
suitability; Calibrazione semplificata multipunto con effettuazione automatica
delle diluizioni: l’utente può preparare una sola soluzione standard e FUSION
provvederà automaticamente a diluire lo standard per tutte le concentrazioni
programmate; Creazione di metodi personalizzati funzione delle diverse applicazioni (controllo WFI-Cleaning Validation ecc.); Compliance con il documento
CFR21 part 11 con audit trail, firma elettronica e gestione dei profili utente;
Possibilità di operare auto diluizioni per l’analisi di campioni particolarmente
contaminati; Esportazione di report di analisi in formati personalizzabili; Autodiagnostica. L’analizzatore FUSION, disponibile anche in versione stand-alone,
con monitor touch screen e software integrato, viene fornito completo di autocampionatore da 75 posizioni (con vials da 40 ml) per la completa automazione delle routine di analisi. E’ possibile quindi effettuare, ad esempio, dei test di
validazione o di system suitability in maniera automatica al termine della routine dei tests giornalieri o eseguire procedure di calibrazione utilizzando anche
un solo standard.Un ampio ed esaustivo protocollo di validazione, comprensivo di una sessione di tests di operational qualification dedicata al software di
gestione, permette infine di validare l’analizzatore FUSION secondo i più stringenti e completi parametri di qualifica.
acqua
aria suolo
Come ‘raffeddare’ l’ambiente
ROC di Dbs è un apparecchio monoblocco dalle dimensioni compatte ed il peso molto
contenuto, elegante nel design e di bassa rumorosità
DBS Instruments di Padova, ha
introdotto un nuovo sistema di raffreddamento rapido per i tradizionali forni gascromatografici denominato ROC (RAPID OVEN COOLER). La
collaborazione con il prof. Sergio
Bobbo dell’Istituto per le Tecnologie
di Costruzione del Consiglio Nazionale delle Ricerche (ITC), sede di
Padova, ha consentito lo studio teorico dell’algoritmo di controllo del
sistema di raffreddamento forzato
eliminando possibili fenomeni balistici, e quindi la progettazione e lo sviluppo dell’innovativo ed esclusivo
processo di accumulo del freddo. Il
ROC è un apparecchio monoblocco
dalle dimensioni compatte e peso
molto contenuto. L’asportazione del
calore dall’aria di processo è effettuata tramite uno scambiatore (freddo) messo a diretto contatto con la
camera del forno GC (calda) e tenuto a bassa temperatura da un sistema frigorifero. La temperatura bassa
e costante dello scambiatore è
garantita da un accumulo termico
(ghiaccio). I pannelli esterni realizzati
in termoformatura garantiscono una
bassa rumorosità e danno un aspetto gradevole. Lo scambiatore di calore aria/acqua è composto da lamelle
di alluminio. Il ghiaccio raffredda
tutta la struttura di alluminio, l’aria
di processo passa attraverso le lamelle esterne, si raffredda e a sua volta
raffredda le parti interne del forno
del gascromatografo. Con uno dei
gascromatografi testati la temperatura di 30 °C grazie al ROC viene
raggiunta in meno di 6 minuti dalla
isoterma finale di 400 gradi avendo
temperature ambientali prossime ai
24 gradi! Diversamente sarebbe
necessario un tempo quasi doppio e
con valori più alti probabilmente la
temperatura iniziale non verrebbe
mai raggiunta. Rapid Oven Cooler
consente di raggiungere temperature inferiori ai 20°C in meno di 10
minuti senza l’ausilio di costosi e
complessi sistemi a CO2 e LN2. Il
dispositivo, testato presso alcuni
importanti laboratori analitici, è
risultato un eccellente aiuto per analisi specifiche EPA, volatili, gas nobili,
distillazione simulata. Il metodo
d’analisi non sarà cambiato e rimar-
rà quello validato e certificato precedentemente. Il ROC è di semplice
installazione e non richiede particolari manutenzioni da parte dell’operatore. La Smart interface di cui è
dotato, consente allo strumento di
gestirsi autonomamente. Nessuna
modifica hardware avviene in fase
d’installazione e appena ROC avrà
avuto il tempo necessario ad accumulare il freddo necessario (circa 2
ore) sarà pronto…per sempre a velocizzare le analisi ed a rendere il laboratorio maggiormente produttivo
Sistema di raffreddamento rapido ROC
LAB & Ambiente
DOSSIER
Software lims
per controlli ambientali
LimsONE è un software flessibile, in grado di adattarsi alla gestione di più matrici ambientali, offrendo la possibilità
di gestire ogni matrice in modo indipendente dall’accettazione fino alla refertazione
Grazie al desktop
grafico di LimsONE,
è possibile lanciare
le funzionalità di
uso quotidiano tramite chiari e semplici pulsanti
Labsystems Italia opera dal 1997
nel settore delle soluzioni informatiche avanzate per i laboratori.
L’azienda è certificata ISO 9001 fin
dal 2002 ed è partner di Thermo
Fischer Scientific nella produzione
di software e macchine per laboratori scientifici. Labsystems è
all’avanguardia in particolare per le
soluzioni LIMS e opera nei settori
dei laboratori analitici, della ricerca
Con il modulo di georeferenziazione, si naviga verso il punto. Una
volta arrivati, si effettua il campionamento e registrano i valori presi
sul campo sul terminale, senza trascrizioni cartacee
78
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
e produzione farmaceutica, proteomica, anatomia patologica, nell’industria estrattiva, metallurgica,
energetica ed alimentare, ecc…
LimsONE è la soluzione compatta e
flessibile di Thermo Scientific per i
laboratori che effettuano analisi e
controlli ambientali. Con le sue
funzionalità è in grado di fornire
risposte specifiche ed efficienti alle
richieste quotidiane dei controlli
ambientali, dalla gestione dei campionamenti all’uso delle tecnologie
barcode e di georeferenziazione. Il
LIMS è una soluzione flessibile, in
grado di adattarsi alla gestione di
più matrici ambientali contempo-
Tramite le etichette riportanti i
barcode, l’accettazione dei campioni
prelevati è semplice e veloce
raneamente, offrendo la possibilità
di gestire ogni matrice in modo
indipendente, dall’accettazione
fino all’assegnazione delle analisi,
alla refertazione. Il software consente di mappare i punti di prelievo per le attività di campionamento che richiedono una caratterizzazione geografica del campione (ad
esempio controlli sulle acque, sui
suoli o sulle emissioni dei camini).
Tramite questa mappatura è possibile associare ai punti di prelievo le
tipologie analitiche predefinite e i
limiti di legge a cui sono sottoposti
i campioni da essi provenienti.
Il LimsONE consente di organizzare
e raggruppare i punti di prelievo
mappati in Giri o Zone, richiamabili al momento di eseguire un campionamento. In questo modo è
possibile pianificare il campionamento delle acque di un’intera
zona o comune, o un giro di prelievo sugli impianti di uno o più
depuratori, o ancora un prelievo
sui camini degli impianti di
un’azienda, o comunque un prelievo di una serie di punti codificati. Il
software fornisce al campionatore
l’elenco di quanta e quale vetreria/strumentazione siano necessari,
e di avere a disposizione tutte le
etichette necessarie da apporre sui
campioni prelevati. In questo modo è possibile sapere sempre prima
di uscire ad effettuare il prelievo:
l’ubicazione del punto di prelievo;
quanti campioni occorre prelevare;
quante e quali bottiglie/fiale/vial/piastre/… utilizzare; la procedura
di prelievo da utilizzare; eventuali
rischi connessi al prelievo e precauzioni da adottare. L’emissione delle
etichette barcode e la conseguente
etichettatura sul campo consente
la tracciabilità dei campioni riducendo al minimo il rischio di errori.
Al rientro dal campionamento,
l’accettazione registrerà semplicemente l’arrivo dei campioni con
una procedura rapida con l’utilizzo
di lettori bar-code registrando solo
eventuali informazioni annotate
sul campo, in quanto tutti i dati
sono stati precedentemente inseriti in modo automatico nel sistema.
Grazie al modulo di georeferenziazione e assistenza al campionamento tramite terminali portatili,
LimsONE è in grado di assistere il
campionatore nella navigazione
verso il punto di prelievo attraverso
l’uso di terminali portatili, che consentono anche di memorizzare i
dati analitici presi sul campo.
Il modulo consente inoltre di tracciare statistiche sul lavoro di campionamento eseguito. LimsONE è
stato sviluppato, fin dalle basi, con
funzionalità di gestione dei metodi
analitici, dell’incertezza di misura,
dei limiti di rilevabilità, oltre che
della strumentazione analitica e
delle necessarie calibrazioni/manutenzioni ne fanno uno strumento per raggiungere la conformità
alle norme ISO9001 e ISO17025,
oltre che per accreditare il laboratorio e le sue prove presso gli organismi preposti.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Misuratori di pH a matrice solida
Gli elettrodi TB5 di ABB permettono di ovviare ad alcuni problemi che sorgono con l’utilizzo di elettrodi tradizionali.
Il Consorzio Conciatori di Fucecchio ha scelto i prodotti ABB per l’impianto di depurazione
a cura di
Davide De Angeli, Riccardo Petetta
ABB Spa - Process Automation Div.
quinamento dell’elettrolita, cosa che
normalmente avviene a seguito della
penetrazione della soluzione sotto
misura all’interno dell’elettrodo; inoltre, nei TB5 il setto poroso è realizzato in teflon con un’ampia superficie di
contatto, caratteristiche queste che
ne impediscono un veloce sporcamento e l’eventuale occlusione.
In diverse fasi dei processi di depurazione delle acque si utilizzano sostanze specifiche che, opportunamente
dosate, permettono di ottenere le
necessarie reazioni chimiche per lo
svolgimento del processo stesso. Tra
queste, una delle fasi più comuni consiste nell’aggiunta di agenti flocculanti per favorire l’addensamento dei prodotti inquinanti presenti nell’acqua, in
modo da poterli asportare per sedimentazione. La misura del pH è normalmente la migliore indicazione per
dosare correttamente le sostanze chimiche da addizionare; nel caso però
della chiariflocculazione uno dei problemi principali è dato dal fatto che
l’intervento si effettua su acque torbide, contenenti diverse sostanze organiche e non che tendono a sporcare i
misuratori di pH immersi direttamente, ricoprendoli di composti gelatinosi
e causando di conseguenza una progressiva diminuzione, fino all’annullamento, dell’affidabilità delle misure.
Pertanto l’utilizzo di elettrodi tradizionali implica diversi interventi di manutenzione che comprendono molteplici
cicli di lavaggio con reagenti – anche
10 volte al giorno – e frequenti calibrazioni, per esempio ogni tre giorni,
80
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
per ripristinare le condizioni di affidabilità delle misure. Per ovviare a questi
problemi si possono utilizzare i misuratori con sistema di riferimento a matrice solida, come gli elettrodi TB5 di
ABB, che comportano diversi vantaggi, come si è potuto verificare nell’applicazione di seguito descritta.
Moderne tecnologie
per un impianto d’avanguardia
Gli elettrodi TB5 sono stati scelti per
l’impianto di depurazione del Consorzio Conciatori di Fucecchio, situato in
provincia di Firenze nel Valdarno inferiore, che già da diversi anni si avvale
dei prodotti ABB, sia per quanto
riguarda i motori - in impianto ne
sono presenti una dozzina con potenze da 2,2kW a 800kW – sia, soprattutto, la strumentazione di processo:
ad oggi sono installati più di 20 misuratori di livello sui diversi serbatoi e
cisterne e 17 misuratori elettromagnetici di portata sulle linee di ingresso, ricircolo e trasferimento liquami,
sulla linea estrazione fanghi e sui
sistemi di dosaggio e sollevamento. A
Ponte a Cappiano, frazione di Fucecchio, sono attive più di 50 aziende del
settore conciario e, alla fine degli anni
’70, è stato creato, ad opera di un
gruppo di industriali del settore, il
Consorzio Conciatori di Fucecchio per
una gestione ottimale del sistema di
depurazione delle acque reflue provenienti dalle lavorazioni delle aziende
socie. L’obiettivo specifico è stato, fin
dall’inizio, quello di contenere l’impatto ambientale, nel rispetto di tutti
i parametri di legge e rendendo in tal
modo sempre meno traumatica la
convivenza tra le attività industriali e
le popolazioni limitrofe. In oltre vent’anni di attività il Consorzio ha operato in questa direzione, anche attraverso studi, ricerche e investimenti
per il costante miglioramento e la
modernizzazione dell’impianto. La
particolarità dei misuratori di pH forniti da ABB consiste nella struttura
dell’elettrodo di riferimento che,
mentre nei misuratori tradizionali è
riempito con un elettrolita liquido o in
gel a base di cloruro di potassio, separato tramite setto poroso dalla soluzione sottoposta a misura, nel caso
dei TB5 è costituito da una matrice in
legno che agisce da “spugna” nei
confronti del cloruro di potassio,
essendone impregnata. In questo
modo si rallenta il fenomeno dell’in-
Modalità applicative e vantaggi
Nell’impianto del Consorzio di Fucecchio i misuratori TB5 sono stati applicati sia nella sezione di chiariflocculazione che nelle torri di abbattimento
dei solfuri. Nel primo caso si sono
ridotti i cicli di lavaggio ad una sola
volta al giorno, mentre la calibrazione
risulta necessaria solamente ogni 15
giorni. Nelle torri di abbattimento si
estraggono i solfuri dall’aria aspirata
dalle vasche di omogeneizzazione e
di ossidazione catalitica, con un procedimento brevettato dal Consorzio;
per fare ciò si utilizzano lavaggi con
soluzioni alcaline in controcorrente,
ottenendo una soluzione ad elevato
contenuto di solfuri, sino a 1200ppm,
nella quale di effettua la misura del
pH per controllare il dosaggio della
soluzione alcalina da utilizzare nel
lavaggio. Il problema nasce dal fatto
che all’interno dell’elettrodo di riferimento è installato un filo di argento
ricoperto di cloruro di argento; quando i solfuri vengono in contatto con il
filo d’argento avviene una reazione
chimica che può portare alla disgregazione del filo e alla precipitazione
di sali che intasano il setto poroso.
Anche in questo caso la matrice in
legno si è dimostrata un’efficace barriera nei confronti delle soluzioni contaminanti, rallentando il fenomeno di
infiltrazione dei solfuri all’interno dell’elettrodo. Gli elettrodi installati
superano quindi ampiamente gli otto
mesi di vita (nello specifico l’elettrodo
TB5 è già installato da un anno) contro una vita utile dei misuratori tradizionali compresa tra 3 e 5 mesi e,
anche in questa applicazione, la calibrazione deve essere effettuata solamente una volta ogni 15 giorni.
Si ringraziano per la collaborazione i
dirigenti ed i tecnici del Consorzio
Conciatori di Fucecchio.
acqua
aria suolo
Digestori eco-friendly
I digestori DKL a tecnologia TEMS™ riducono il consumo energetico di oltre il 35%,
mentre la cappa d’aspirazione assicura un’istantanea cattura e neutralizzazione dei
fumi prodotti durante l’analisi
prodotti durante l’analisi. Nata per
effettuare una corretta digestione
del campione, la serie DKL è realizzata con materiali di prima qualità,
al fine di ottenere risultati estremamente precisi ed accurati.
Nata nel 1983, VELP Scientifica è
oggi un'azienda in espansione in
grado di farsi conoscere nel mondo
per i suoi prodotti italiani, vincenti
per innovazione, stile e qualità dei
materiali, un'azienda specializzata
nel mondo del laboratorio attraverso tre segmenti di business: Linea
alimentare, Linea ambiente, Linea
agitazione. VELP è oggi un affidabile punto di riferimento nello sviluppo di soluzioni avanzate e di strumenti di analisi per laboratori, università, centri di ricerca ed aziende
impegnate in attività di ricerca. Il
digestore è uno strumento ampiamente diffuso nei laboratori di analisi, per applicazioni diversificate nel
settore alimentare, delle bevande,
mangimistico (contenuto di azoto,
proteine, Total Kjeldahl Nitrogen),
ambientale (COD, Total Kjeldahl
Nitrogen), chimico e farmaceutico
(azoto organico) secondo alcuni
Standard Internazionali come
AOAC, ISO, EPA, DIN. La preparazione del campione è una parte
cruciale dell’analisi Kjeldahl, per
poter ottenere risultati accurati e
precisi.I digestori DKL sono il risultato di uno sforzo sostanziale rivolto alla salvaguardia e alla tutela
dell'ambiente in cui viviamo. La
cura dei dettagli ha permesso di
ridurre il consumo energetico di
oltre il 35% rispetto ad un digestore convenzionale disponibile sul
mercato. Su una base di quattro
cicli al giorno con il modello a 20
posizioni, diventa possibile risparmiare più di 440 kg di CO2 e più di
1000 kWh ogni anno. Inoltre, la
cappa d’aspirazione, compresa nel
sistema, assicura un’istantanea cattura e neutralizzazione dei fumi
La completa automazione e la versatilità si abbinano al minimo
ingombro sul banco da laboratorio.
La tecnologia TEMS™ consente
notevoli risparmi in tempo, energia,
denaro e spazio. Così VELP offre ai
propri clienti un livello impareggiabile in termini di performance combinate con una maggiore praticità e
una riduzione dei costi operativi,
salvaguardando al tempo stesso il
nostro prezioso pianeta.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Analisi automatizzata delle acque
Hach Lange presenta il robot da laboratorio AP 3800 multi per l’esecuzione della procedura analitica,
inclusa la preparazione dei campioni, anche per parametri dove è necessaria una decomplessazione a caldo
Robot da
laboratorio AP 3800
Hach Lange offre soluzioni che
sfruttano le tecnologie più avanzate
per le analisi delle acque reflue,
potabili e per uso industriale nei settori più diversi. Ha diversi centri di
ricerca, sviluppo e produzione in
Germania, Francia, Svizzera, USA e
Cina e una rete di società controllate
in 22 paesi europei e molti altri partner commerciali. Fiore all’occhiello
dell’azienda è l’assistenza a tutto a
tondo, oltre al portafoglio di prodotti e servizi che si amplia in modo
costante. Recentemente l’azienda ha
presentato il robot da laboratorio AP
3800, nella cui versione base i Test in
Cuvetta LANGE sono preprogrammati per i più importanti parametri
delle acque quali COD, Fosforo totale, Azoto totale, Ammonio, Nitrati e
Nitriti. All'occorrenza è possibile
ampliare la gamma dei parametri
aggiungendone altri anche nel caso
in cui sia prevista una digestione a
caldo. Il robot AP3800 multi garantisce l’ottimizzazione del tempo attraverso lo svolgimento di una sequenza di campioni. I metodi vengono
automaticamente sequenziati, ma
l‘utente può definirne le priorità. In
questo modo si possono eseguire
prima i metodi più semplici, seguiti
da quelli più complessi, per esempio,
con digestione. Il robot da laborato-
rio AP 3800 multi offre un’elevata
versatilità in modalità singola e in
serie, può essere abbinato al sistema
di Micro distillazione MICRODIST per
la determinazione di parametri quali
il Cianuro, il Fenolo, il Solfuro e l'Ammonio in campioni liquidi e solidi
anche a matrice complessa. Possono
essere analizzati e misurati parallelamente vari parametri. Molti Test in
Cuvetta LANGE sono automatizzati Il
robot, comandato da un software di
controllo, facile da utilizzare, dispone
di un lettore costituito da uno spettrofotometro DR 3800 sc VIS di alta
qualità, di un carosello contenente
fino a 24 campioni e 160 cuvette,
due blocchi di gestione riscaldabili
separatamente, pipette monouso
che afferrano, trasportano, agitano e
introducono i reagenti. Un impegno
forte dell’azienda è per la sostenibilità ambientale, infatti, da 15 anni
Hach Lange vanta un servizio ecoso-
stenibile di riciclaggio dei propri reagenti esausti nel quale si riciclano più
del 70% dei reagenti venduti in
Europa. L’ecosostenibilità è verificata
in ogni fase del riciclaggio. Migliaia
di test in cunetta sono utilizzati ogni
giorno per il controllo di campioni
ambientali e tutte le cuvette Hach
Lange usate in Germania e altri 12
paesi europei sono raccolte e riciclate con metodi ecologici presso il centro ambientale del’azienda a Duesserdolf, dove vengono smaltite
anche le sostanze chimiche utilizzate
nelle procedure di analisi. Tenendo
conto che per i test analitici l’azienda
tedesca ha ridotto di 16 volte la
quantità di reagente chimico necessario. Questa importante attività di
riciclaggio è stata alla base della
motivazione della premiazione nell’ambito del German Sustainability
Award 2009, nella categoria Prodotti e servizi tedeschi più sostenibili.
Analisi ambientale degli idruri
Con il sistema patentato CMA si possono determinare sia gli elementi normali che le specie idruri in un’unica analisi
con limiti di rivelabilità che migliorano di fattori da 5 a 50 volte
Il sistema degli idruri CMA (Concomitant Metals Analyzer), di Horiba
Scientific è veramente utile per semplificare e smaltire le analisi nella metà
del tempo rispetto ai metodi tradizionali. Questo sistema è un brevetto
registrato dalla Horiba Jobin Yvon,
oggi Horiba Scientific. Lo strumento è
usato per migliorare le sensibilità per
elementi come Hg, As, Se, Sb e Sn. In
particolare è ideale in campo ambientale, dove il livello delle concentrazioni
presenti è nell’ordine dei µg/L o meno.
Il punto debole di questa tecnica, sino
a poco tempo fa, era quello d’effettuare l’analisi dello stesso campione
due volte: una per gli elementi normali e una per le specie idruri, sostituendo la camera di nebulizzazione standard col sistema di generazione per gli
idruri. Con CMA usando le stesse condizioni di lavoro e la stessa camera di
nebulizzazione si possono determinare sia gli elementi normali sia le specie
idruri in un’unica analisi con limiti di
rivelabilità che migliorano di fattori da
5 a 50 volte. Il principio del generato-
82
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
re degli idruri si basa sulla reazione del
sodio boroidruro, disciolto in soda,
con l’acido cloridrico, i quali vengono
immessi in camera tramite pompa
peristaltica dove incontrano il campione, che spesso non ha bisogno di una
preparazione. Questo metodo aiuta a
formare gli elementi idruri come As,
Se, Sb, Sn e Hg sotto forma di vapori
ed entrare così più facilmente nel plasma. Il metodo è applicabile anche a
Ge, Bi, Te e Pb. Secondo questo metodo il sodio boroidruro viene disciolto
nella soda 0,5 M per ottenere una
soluzione finale del 1%.
La soluzione viene filtrata in bottiglia
di vetro scura. In queste condizioni è
stabile per due giorni. L’acido migliore
è il cloridrico nel range da 1 a 6 M.
Il campione deve essere filtrato.
Ultima 2 è uno strumento sequenziale
con un metro di focale a 40.68 Mhz
con torcia a sola vista radiale.
Le caratteristiche tecniche che fanno
dell’Ultima 2 uno strumento unico
sono: l’alta risoluzione (< 4 pm a 230
nm), la possibilità di analizzare gli alogeni come cloro, bromo e iodio con
l’ottica sotto azoto e la possibilità di
fare gli idruri insieme agli altri elementi in un’unica corsa con il CMA.
Lo strumento sequenziale non è un
limite e non rallenta la produttività del
laboratorio: per la metodica US-EPA
dove vengono analizzati 22 elementi
compreso il mercurio sono necessari
soli 4’ e 45”. Lo strumento ha un bassissimo costo di gestione per i consumabili della torcia e un consumo d’argon il più basso in assoluto: 11 L/min.
All’accensione è subito pronto e non è
necessario preflussare i rivelatori,
risparmiando ulteriormente nell’uso
dell’argon. Il software di gestione, i
manuali d’uso e manutenzione sono
esclusivamente in italiano.
Lo strumento sicuramente apporta
produttività al laboratorio, dove l’analisi viene effettuata in una sola volta,
soddisfacendo i requisiti ambientali
previsti dalla US-EPA. Il CMA si può
installare solamente su gli ICP di Horiba Scientific, è veramente semplice da
montare e mettere a punto e può
essere usato come camera standard,
lasciandola cosi sempre montata.
Il sistema conferisce allo strumento
incredibili sensibilità, rendendo i subppb un’analisi routinaria
Monitoraggio microbiologico
dell’ambiente esterno
Il programma Pbi-safe environment prevede una serie di sistemi di campionamento e
di analisi sul campo che riguardano l’acqua, l’aria ed il suolo, i sistemi sono
per lo più specializzati nel monitoraggio microbiologico dell’ambiente esterno
Il portale della sicurezza
www.internationalpbi.it
Sachetti sterili Tiosol-Stand-Up
Mare Lacusper la raccolta e il trasporto di acque clorate
Sistema RODAC-WEIGHT
Frigorifero portatile
per trasferimento campioni Brio-Junior
Il programma Pbi-safe environment della International Pbi
è costituito da una serie di sistemi di campionamento e di
analisi sul campo che riguardano l’acqua, l’aria ed il suolo.
Per quanto concerne la matrice acquosa, il campionatore
Mare-Lacus in acciaio inossidabile consente di prelevare
campioni di acqua di mare, fiume, lago, cisterna sino ad
una profondità di oltre 15 metri. Il campionatore Swing è
invece stato ideato per il campionamento superficiale di
acqua. Per la raccolta e il trasporto di acque clorate, i flaconi sterili Tio-Square e i sacchetti sterili Tiosol-Stand-Up contengono il composto tiosolfato di sodio in accordo a quanto stabilito dalla legislazione vigente. Il sistema EC-BLU per
la ricerca della contaminazione fecale delle acque consente
di prelevare direttamente sul campo il campione di acqua,
che sarà analizzato in laboratorio per la variazione di colore dovuta alla presenza di batteri fecali senza alcun trasferimento ad altri contenitori. Per quanto concerne la matrice
aria, il controllo della contaminazione microbica nelle aree
industriali, scarichi, depuratori, ecc… si esegue con il campionatore SAS IAQ. Un volume noto di aria è aspirato ed
impattato su una superficie agarizzata di una piastra Petri.
Dal numero di colonie (e dal tipo) che si sviluppano dopo
incubazione, si risale al rischio biologico eventualmente presente nell’ambiente considerato. In questo contesto è talvolta necessario anche valutare le condizioni microbiologiche delle superfici con il sistema Rodac-Weight, utilizzando
piastre da esporre a contatto con le superfici. I test analitici
sul suolo si eseguono su carote di terreno prelevate a differenti profondità. Si presta molto bene a questo scopo il
sistema di campionamento Surgel. Esso è costituito da un
cilindro in acciaio che viene introdotto verticalmente nel terreno con l’ausilio di un trapano portatile a batteria. Per il
trasferimento di campioni destinati ad analisi microbiologiche che devono essere trasportati al laboratorio nel più
breve tempo possibile ed a temperatura controllata è indispensabile l’utilizzo del frigorifero portatile Brio-Junior .
Il manuale per
il responsabile
della sicurezza
Dispositivi di protezione
individuale
Dispositivi di
protezione collettiva
Poster rischio chimico e
biologico
Note applicative
International PBI S.p.A.
Via Novara, 89 - 20153 Milano - Italy
Tel. (02) 48779-1 - Fax (02) 40090010
E-mail: [email protected]
www.internationalpbi.it
LAB & Ambiente
DOSSIER
Rilevazione di sostanze tossiche
Dalle esigenze del mercato, il presupposto per l’azienda di sviluppare una struttura specializzata in soluzioni integrali
per laboratori di Ecotossicologia e Tossicologia ambientale
ROTAS - Luminometro multipozzetto
Ecotox LDS è nata nel novembre
1992 con lo specifico scopo di diffondere sul mercato italiano test biologici per la rilevazione di sostanze tossiche in ambiente (test ecotossicologici). Avvalendosi spesso di esperti italiani e stranieri, ha reperito quanto di
più innovativo si potesse allora trovare sotto forma di kit commerciali. Con
l’inserimento di questo tipo di test
nella legge 152, il mercato ha aumentato la ricettività creando il presupposto per l’azienda di sviluppare una
struttura specializzata in soluzioni
“integrali” per laboratori di Ecotossicologia e Tossicologia ambientale. La
tipologia di clienti di Ecotox comprende, le sedi ARPA regionali (ex PMP o
LIP) che sono percentualmente i più
significativi insieme ad Istituti di Ricerca (CNR IRSA, ISE, ISS, ENEA), Università (Milano Bicocca, Statale, Politecnico, II Univ. Di Napoli, Univ. Di Venezia), enti di gestione (ENEL, Consorzi
84
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
di depurazione, Acquedotti), grosse e
piccole strutture private. Università e
Centri di Ricerca sono da anni interlocutori Ecotox su progetti finalizzati ad
applicazioni innovative e alla messa a
punto di nuovi biotest. Fornitori storici di Ecotox sono: Microbiotests (ex
Creasel) di Nazareth, Belgio (www.microbiotests.be), produttore dei
TOXKITS ed SDIX (ex Azur, ex Microbics), USA, (www.sdix.com) produttore del test Microtox e relativa strumentazione. Da circa 5 anni, Ecotox
ha inoltre prodotto con suo marchio
alcuni modelli di frigotermostati illuminati specifici per l’esecuzione dei
test in kit (ToxKits). Nella logica di fornire ai nostri clienti delle soluzioni
complete e non solo dei prodotti,
negli ultimi anni abbiamo individuato
fornitori di strumentazione a corredo
per i quali abbiamo fatto una ricerca
sulla base del rapporto qualità/prezzo. Ecotox si propone quindi come
fornitore di laboratori “chiavi in
mano”, dedicati all’ecotossicologia.
Data la caratteristica di assoluta innovazione tecnologica dei prodotti di
competenza di Ecotox, attenzione
particolare è sempre stata posta nel
dare al cliente un adeguato supporto
tecnico con corsi dedicati o collettivi.
Nel maggio 2004 è stata ottenuta la
certificazione di qualità (UNI EN ISO
9001:200) per la commercializzazione di sistemi per test ecotossicologici,
progettazione ed erogazione di formazione per l’uso dei prodotti. Gran
parte dei test distribuiti da Ecotox
sono applicabili sia su matrici liquide
che su sedimenti e suoli.
Ecotox e il ‘percorso’ del suolo
Suoli e sedimenti sono matrici significative per la rilevazione di contaminazioni ambientali ma particolarmente
complesse e difficili da analizzare;
MICROTOX Mod. 500
sistema di rivelazione della tossicità con batteri luminescenti
spesso le procedure analitiche sono
costose e forniscono risposta in tempi
molto lunghi. Ecotox, fedele al concetto di un approccio analitico integrato
(test biologici e test chimici) ha cercato di reperire una batteria specifica per
le indagini sui suoli tale che possa
essere utilizzata in gran parte in situ e
fornire risposte veloci e attendibili.
Test biologici (ecotossicità)
in situ
ROTAS®, è un sistema basato sulla
misura di bioluminescenza. Utilizza
Vibrio fischeri e permette l’estrazione
in campo di organici, metalli e composti solubili in acqua. Il kit comprende tutto il necessario per effettuare la
completa procedura analitica senza la
diretta manipolazione degli estrattanti da parte degli operatori. Tempo
totale di analisi ca. 1h per 22 campioni. La preparazione batterica (reagente) e le procedure operative sono tali
da poter essere utilizzate in campo,
senza bisogno di termostatazione.
Test biologici (ecotossicità)
in laboratorio
MICROTOX® Solid Phase: la procedu-
ra prevede il diretto contatto del reagente Vibrio fischeri con il campione
di suolo da analizzare. Il test fornisce
una curva dose/effetto e il risultato
viene espresso in ECxx. Tempi totali di
analisi, ca. 1h. Il modello 500 è adatto sia per matrici liquide che solide, in
particolare, acque di superficie dolci e
salate, acque potabili o da potabilizzare, scarichi (ingressi/uscite), TIE, TRE,
estratti e sostanze liquide di nuova
formulazione. Può essere eseguito su
campioni acquosi anche alle massime
concentrazioni (a partire da 99%),
consentendo quindi di condurre indagini anche su acque di superficie o
potabili. Il software di gestione dati
include protocolli analitici codificati
(con riferimento a standard internazionali), inoltre, consente di personalizzare specifiche procedure. Un sistema gestionale elastico e preciso.
Test chimici (immuno-enzimatici)
in situ e in laboratorio
La rilevazione d’idrocarburi può essere effettuata con tre diverse tecniche
immunoenzimatiche:
PCBs sono rilevabili con la tecnica
enzimatica del Lateral Flow strip estremamente veloce e semplice da usare
in campo; la risposta è semiquantitativa se si utilizza l’immonocromatografo portatile dedicato (EnBIO). In
alternativa, utilizzando i classici tube
con gli anticorpi fissati (Ensys) o con
un sistema che combina l’utilizzo di
anticorpi con la tecnica delle particelle magnetiche (RaPID).
Con i test EnSys si possono rilevare
anche Diossine; PAH, BTEX, TPH,
CPAH ed il biocida PCP sono rilevabili
con il metodo RaPID.
acqua
aria suolo
Analisi di toc on-line
Un nuovo strumento che può effettuare migliaia di analisi su campioni difficili come le acque di scarico contenenti cellulosa o le acque arricchite in sali, con tempi di manutenzione ridotti e grande efficienza
GE Analytical Instruments ha introdotto sul mercato grazie alla collaborazione con A.&L.CO. Industries,
un nuovo analizzatore di TOC online, il modello Sievers InnovOx.
L’analizzatore è uno degli strumenti
più innovativi nel campo dell’analisi
del carbonio organico totale in
matrici acquose, come acque potabili, acque di scarico e di processo.
L’InnovOx On-Line affianca il sistema
InnovOx da laboratorio e si basa
sulla tecnologia GE di ossidazione
supercritica (SCWO) per fornire analisi affidabili anche su campioni particolarmente difficili come le acque
di mare o quelle a salinità superiore
(come la salamoia). Lo strumento
rappresenta, dunque, una svolta
importante nella tecnologica di
misura di elevata concentrazione di
carbonio organico in acqua. L’InnovOx può effettuare migliaia di analisi su campioni difficili come le acque
di scarico contenenti cellulosa o le
acque arricchite in sali, con tempi di
manutenzione ridotti e con un efficienza mai riscontrati prima. La tecnica di ossidazione supercritica permette di ottenere analisi su campioni con livelli di TOC compresi tra 0,5
e 50.000 ppm con una stabilità di
calibrazione di almeno sei mesi. Lo
strumento offre funzionalità di utilizzo tipiche dei sistemi di controllo di
qualità superiore, quali: presenza di
allarmi e segnali di monitoraggio
configurabili dall’utente, tastiera
touch screen multifunzione e meccanismo di autodiagnosi e verifica
delle letture facilmente eseguibili
dall’operatore. InnovOx è estremamente facile da programmare, da
mantenere e i suoi costi di utilizzo
sono assolutamente contenuti.
La tecnica di ossidazione supercritica
(SuperCritical Water Oxidation) è
una tecnica di ossidazione in stato
supercritico, brevettata da GE, che
permette all’analizzatore di TOC
InnovOx di ottenere un ottimale
ossidazione dei campioni e una sta-
bilità di calibrazione di altissimo livello. Il processo di ossidazione supercritica è in grado di ottenere la
distruzione del carbonio organico
per un ampio spettro di composti
organici e di impurità, quali il particolato contenuto nel campione. Il
nuovo processo analitico adottato
dall’InnovOx permette di rimuovere
il particolato tra ogni corsa analitica,
scongiurando il rischio di contaminazione incrociata del campione e permettendo di ottenere una performance analitica di eccellente livello.
Elettrodi differenziali
di ph e redox
Gli elettrodi CLR a principio differenziale sono particolarmente indicati per l'utilizzo in impianti di trattamento di acque reflue industriali per lavorare con presenza di sostanze incrostanti o inquinanti
Gli elettrodi per la misura di pH e di potenziale Redox a principio differenziale della CLR sono
particolarmente indicati per l'utilizzo negli impianti di trattamento delle acque reflue industriali con presenza di sostanze incrostanti o inquinanti per gli elettrodi di riferimento, come
ad esempio gli ioni Hg++, Pb++, Cu++, ClO4-, Ag+, Br-, I-, CN-, S=. Applicazioni tipiche di
questi sensori sono il trattamento reflui da concerie, da industria galvanica, da finiture superficiali, i processi di eliminazione o recupero di metalli pesanti e gli scrubbers, dove gli elettrodi pH o Redox tradizionali avrebbero una vita estremamente limitata, mentre i differenziali garantiscono elevata affidabilità per lunghi periodi, con necessità di manutenzione
pressoché nulle. Questi elettrodi hanno l’elettrodo di misura in vetro con membrana semisferica, molto robusta e l’elettrodo di riferimento installato all’interno del corpo del sensore
ed immerso nel ponte salino dal quale è separato da una membrana di vetro. Questa configurazione li rende immune all'effetto delle sostanze inquinanti presenti nel campione in
misura.Il setto poroso è in PVDF, di ampia superficie, perciò praticamente insensibile alla formazione di depositi ed incrostazioni. Il sensore include il contatto di terra della soluzione: i
riferimenti di questi elettrodi sono, quindi, immuni agli effetti, deleteri per i captatori interni, delle correnti parassite nel campione in analisi.La termoresistenza integrale permette l’indicazione della temperatura e la termocompensazione della misura. Questi sensori sono
perfettamente intercambiabili con qualsiasi elettrodo pH (o Redox) e possono essere collegati a qualsiasi pHmetro ed addirittura ad un voltmetro o ad un PLC. La CLR è certificata
UNI EN ISO 9001:2008 e progetta e produce analizzatori elettrochimici per la misura di pH,
Redox, conducibilità, ossigeno, cloro ed altri ossidanti, metabisolfiti ed altri riducenti.
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
85
LAB & Ambiente
DOSSIER
eVol, vincitore dell’R&D
100 Technology Innovation Award
Uno strumento unico del laboratorio che elimina l’errore umano nel trattamento manuale dei liquidi attraverso siringhe, incrementando enormemente la precisione, l’accuratezza e la riproducibilità. eVol è semplicemente una siringa automatica a controllo digitale
Analytical Technology nasce nel
1992 sulla ventennale esperienza
nel settore cromatografico dei suoi
fondatori che hanno compreso
come gli utilizzatori richiedano prodotti sempre più mirati per la soluzione di esigenze specifiche.
L’azienda si propone come partner
ideale di chi opera nel laboratorio.
La sua filosofia operativa è quella di
privilegiare il concetto di servizio in
un'ottica di integrazione tra azioni
specifiche finalizzate a soluzioni
Kit completo eVol
Display
menù principale dello strumento
86
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
dedicate. Prodotti, assistenza analitica, tecnica, formativa ed informativa, rappresentano le proposte di
Analytical Technology. Le Aziende,
cui si affianca Analytical Technology sono rappresentate sia da grandi costruttori che da operatori in
settori di nicchia che possano
garantire soluzioni adeguate ad
esigenze specifiche. Accanto a
marchi prestigiosi, presenti sul mercato strumentale, quali Perkin
Elmer, Dionex, Claind, SGE, United
Chemical Technologies, Hamilton e
Spark Holland, la società collabora
con TeknoKroma, Datalys, La-PhaPack, Absolute Standards, Optimize Technologies che oltre ad assicurare prodotti certificati, garantiscono un rapporto qualità/prezzo decisamente favorevole. I prodotti
distribuiti da Analytical Technology
si ragguppano in sei classi fondamentali: La Liquid Handling, che
comprende siringhe manuali e per
autocampionatori, le MEPS, ideali
per una SPE semplice e veloce ed il
nuovo gioiellino SPE, eVol. Le
Colonne per gascromatografia e gli
accessori correlati, che comprende
colonne capillari di diversi produttori (SGE, Perkin Elmer e TeknoKroma ne sono alcuni esempi), ferrule,
liner, setti e tutto quanto puo
riguardare la gascomatografia. Gli
Standard organici, inorganici e
ionici per le comuni tecniche cromatografiche e spettrometriche. Le
Colonne per cromatografia liquida
di molti tra i più famosi produttori
quali Dionex, SGE, TeknoKroma ed
altri, nonché una serie estremamente completa di accessori per
HPLC ed UPLC. Tra questi accessori
troviamo quelli prodotti da Optimize Technologies, che per la loro
qualità e performance, sono stati
scelti da vari produttori di strumentazione come loro prodotti originali. Vial, per tutti gli autocampionatori e per sample storage. La Preparazione del campione, con membrane filtranti, filtri per siringa,
colonne SPE, piastre, derivatizzanti
ed i relativi accessori Tra le novità
assolute proposte, eVol, la prima
siringa analitica automatica, digitale, progettata e prodotta da SGE e
distribuita in Italia proprio da Analytical Technology è stata scelto
quale vincitore dell’R&D 100
Award 2010. Si tratta di uno strumento unico del laboratorio che
elimina l’errore umano nel trattamento manuale dei liquidi attraverso siringhe, incrementando enormemente la precisione, l’accuratezza e la riproducibilità. eVol è semplicemente una siringa automatica
a controllo digitale. Tutte le operazioni di liquid handling, quali la
diluizione del campione, la preparazione e l’aggiunta di standard, di
reattivi ed ogni altra operazione
che impiega una siringa gas-tight
per il trattamento di liquidi organici ed inorganici, ora possono essere effettuate in maniera semplice
ed automatica grazie all’eVol. Una
siringa gas-tight, un tastierino a
sfioramento e un display a colori
dove vengono visualizzate tutti i
parametri, rappresentano il cuore
dell’eVol. Aggiunte di liquidi semplici, multiple, a valore crescente o
decrescente per la preparazione
delle curve di calibrazione, ora non
sono più dipendenti dall’operatore.
Tutti possono effettuare queste
operazioni in maniera perfettamente riproducibile, precisa ed accurata. Il dispositivo migliora effettivamente l’efficienza del laboratorio e
l’attendibilità dei risultati. eVol può
essere facilmente calibrato per
ottenere dispensazioni di liquido
molto accurate e precise indipendentemente dalla manualità dell’operatore, ciò permette quindi di
limitare al minimo la percentuale
d’incertezza. Per conformarsi agli
standard di laboratorio come GLP,
GMP, FDA, ecc, il sistema può essere calibrato semplicemente per
dispensare lo stesso volume. I fattori di calibrazione possono essere
memorizzati e richiamati anche
sostituendo la siringa. eVol è composto dall’abbinamento di due
dispostivi di precisione: un sistema
di controllo digitale e un adattatore per siringa XCHANGE che costituisce l’altra innovazione di SGE,
grazie al sistema unico di accoppiamento che permette di sostituire la
siringa sul dispositivo elettronico, in
modo rapido e con facilità. Ecco,
dunque, un dispensatore digitale
programmabile in grado di trattare
il campione in maniera accurata e
riproducibile. Grazie alle 3 siringhe
in dotazione, da 5, 50 e 500ul, che
possono essere sostituite in qualche secondo, è possibile dispensare
da 2nl a 500ul, con una sensibilità
fino a 0,005ul. eVol è un piccolo
strumento che offre l’opportunità
di eliminare l’errore umano da qualunque operazione di dispensazione di liquidi! Il riconoscimento ricevuto dalla comunità internazionale
per la sua avanzata tecnologia, nell’anno in corso, tra tutti i prodotti
presentati sul mercato mondiale,
rappresenta il giusto premio di
tutti coloro che hanno lavorato per
sviluppare lo strumento.
acqua
aria suolo
Analizzatori multiparametrici on-line
L’analizzatore PowerMon S è dedicato al monitoraggio on-line delle acque per l’analisi in differenti versioni di parametri
in spettrofotometria UV-VIS o parametri colorimetrici, quali azoto ammoniacale, azoto nitroso, orto fosfati, cloro libero
o totale, azoto totale e fosforo totale
AxFlow, appartenente al gruppo
svedese Axel Johnson International, è
il distributore autorizzato per il mercato europeo dei prodotti della società tedesca Bran+Luebbe, una delle aziende più importanti nella produzione di pompe volumetriche e di analizzatori automatici per l’analisi delle
acque per utilizzo in laboratorio ed in
processo. Seguendo la filosofia di
continua innovazione ed evoluzione
dei prodotti del proprio programma
di vendita, Axflow presenta la nuova
gamma di analizzatori on-line multiparametrici per il monitoraggio delle
acque: il sistema PowerMon S. Questo è un analizzatore tradizionale a
cabina di tipo estrattivo con caratteristiche di estrema versatilità, rese possibili dalla gamma di configurazioni
analitiche disponibili, ottenibili grazie
al concetto di modularità che permette di configurare l’analizzatore in
vari modi, dalla semplice analisi spettrofotometrica UV-VIS con la configu-
razione Light alla configurazione
Resources I e II per l’analisi aggiuntiva
di uno oppure due parametri colorimetrici a scelta tra azoto ammoniacale, azoto nitroso, ortofosfati e cloro
libero o totale, fino alla più sofisticata Resources III, dove possono essere
implementati due metodi colorimetrici: quelli elencati più l’azoto totale
oppure il fosforo totale oppure la versione per il calcolo del rapporto TN/TP
attraverso la misura dell’azoto totale
e fosforo totale.
L’innovazione di prodotto si è orientata soprattutto nella riduzione dei
costi operativi. Il sistema dispone di
un basso consumo di reagenti, pur
mantenendo ed aumentando le prestazioni analitiche nei termini di limiti
di rilevabilità ed accuratezza dei risultati. Questi sistemi hanno funzioni
integrate di autodiagnostica, calibrazione automatica, che garantiscono
lunghi intervalli tra gli interventi di
manutenzione routinaria con costi
operativi contenuti. Sono dotati di
funzionalità multi streaming, potendo analizzare fino a 6 linee campione
in modo sequenziale.
Caratteristiche salienti sono la disponibilità di alcune evoluzioni tecnologiche, tra cui: utilizzo di un ampio
display a cristalli liquidi dotato di
touch-screen con messaggi e testi
operativi multilingue di facile ed intuitiva comprensione; elettronica sviluppata per le interfaccia più comuni:
LAN – Local Area Network per una
completa integrazione in rete;
Modem, analogico o ISDN per poter
eseguire diagnostica remota e trasmettere anche SMS –Short Message
Service; USB - Universal Serial Bus per
trasferimento dati e aggiornamento
software; RS232 per collegamento
con stampante o terminale seriale
oppure con PC esterno; Profibus per
integrazione in reti di processo, D.C.S.
ed altra strumentazione che utilizza
questo tipo di bus di campo.
Tecnologia peristaltica
Pochi ormai mettono in discussione le pompe volumetriche autoadescanti, quale miglior scelta per l’additivazione di
sostanze caustiche e corrosive, mentre una nuova tendenza sta emergendo riguardo la selezione delle pompe. La sfida
per gli esperti del settore è ora di trovare una pompa che sopporti le sostanze aggressive, rimanendo affidabile, che
sia sufficientemente accurata per essere impiegata nel settore chimico e che sia di semplice utilizzo e manutenzione
Le pompe peristaltiche di ultima
generazione Watson-Marlow, soddisfano questi requisiti, abbattendo
nel contempo i costi di manutenzione e aumentando l’efficienza delle
aziende che le impiegano.
E’ stata estensivamente documentata l’azione di deterioramento che
le sostanze acide e abrasive hanno
su valvole, statori e parti mobili
delle pompe a doppio diaframma e
a cavità progressiva con conseguenti tempi morti e alti costi di manutenzione. Per contrasto, l’assenza di
valvole e meccanismi simili permette a chi progetta un impianto di
contenere detti costi e di ottenere
un flusso non interrotto da parti
meccaniche. Il fluido entra a contatto con il solo interno dei tubi e degli
elementi con conseguente abbattimento dei costi e delle tempistiche
di manutenzione. I materiali dei
tubi, fattore finora problematico
per l’espansione della tecnologia
peristaltica sul mercato, sono oggi
disponibili in differenti elastomeri
appositamente progettati per combinare lunga durata e resistenza chimica a una vasta gamma di sostanze. L’accuratezza delle pompe volumetriche autoadescanti è un’altra
importante ragione per il loro
impiego in applicazioni, dove la precisione del dosaggio è richiesta,
proprio come nel caso del trattamento delle acque.
Nel caso delle pompe peristaltiche,
il cui margine di errore è inferiore
allo 0,5%, la portata è proporzionale alla velocità della pompa. La completa occlusione del tubo crea
l’azione peristaltica di pompaggio
prevenendo la perdita di materiale e
l’erosione da riflusso, nonché eliminando il bisogno di valvole di sicurezza, causa primaria di inaccuratezza nel dosaggio. Seppur leggermente più costose all’acquisto, le
pompe peristaltiche ammortizzano
rapidamente il proprio prezzo abbattendo i costi di manutenzione.
Per esempio, non servono componenti costose quali statori, valvole o
rotori e il cambio dei tubi richiede di
solito pochi minuti. Inoltre, i tubi
economici possono essere cambiati
sul posto senza bisogno di particolari strumenti o competenze, rendendo le operazioni di sostituzione
delle componenti più economiche
rispetto alle altre pompe volumetriche autoadescanti la cui manutenzione arriva a costare il 75% del
prezzo d’acquisto oltre a richiedere
diverse ore.
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
87
LAB & Ambiente
DOSSIER
Kit PCR per la ricerca di legionella
I kit AES Chemunex per la Legionella spp e la L. pneumophila sono stati messi a punto per la identificazione
e quantificazione in campioni d’acqua
La EuroClone presenta sul mercato
i due nuovi kit PCR Real Time Adiagene per la ricerca di Legionella.
Entrambi i kit sono disponibili in tre
formati da 50, 100 e 250 test.
Il kit Legionella spp è stato realizzato per il riconoscimento di tutte le
specie, circa 50 potenzialmente presenti, di cui la metà risultano essere
patogene opportuniste. Il kit Legionella pneumophila è stato realizzato
per il riconoscimento della specie
maggiormente implicata nella patologia umana. Questi kit sono stati
messi a punto per l’identificazione e
la quantificazione di Legionella in
campioni di acqua e sono stati validati su tutti i termociclatori più diffusi. AES Chemunex ha, inoltre, sviluppato un kit rapido e semplice
Adiapure Water per l’estrazione e la
purificazione del DNA di Legionella
dall’acqua. Il kit consente di ottimizzare il recupero del DNA e di conseguenza la qualità dell’amplificazione. L’analisi in PCR Real Time, compresa di estrazione, prevede un
tempo di esecuzione di poche ore,
contro i giorni richiesti dal metodo
microbiologico.
Campionamento sicuro delle acque
La stazione Liquistation e il campionatore portatile Liquiport rivoluzionano il sistema di prelievo di campioni in quanto
possono essere utilizzati come stazioni di misura complete, acili da utilizzare e flessibili nella programmazione
Stazione completa di campionamento
Liquistation CSF48 e la versione
portatile Liquiport 2010 CSP44
La stazione di campionamento
Liquistation CSF48 e la sua versione
portatile, Liquiport 2010 CSP44,
della Endress + Hauser, uno dei
maggiori produttori al mondo di
strumentazione di misura e di soluzioni d'automazione per l'industria
di processo, rivoluzionano il mondo
del campionamento. Non solo in
quanto soddisfano gli standard
internazionali e legislativi in materia
di campionamento, ma anche perché sono flessibili al punto da adattarsi a qualsiasi tipo di applicazione.
Si basano sul principio della piattaforma Liquiline-Memosens e possono essere utilizzati come stazioni di
misura complete. L’idea è 2 in 1,
cioè di un sistema che campioni e
Con la bottiglia unica niente più bottiglie pesanti
e problemi alla schiena
88
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
misuri nello stesso tempo. Dotati di
sensori a tecnologia Memosens, si
trasformano in una soluzione completa per il moderno monitoraggio
ambientale. Forniscono la misura
on-line di sei diversi parametri provenienti da sensori plug&play inclusi. Funzionano anche su evento, per
esempio se un sensore di pH è collegato al campionatore e il valore di
pH supera un certo limite, questo
evento innesca il campionamento.
Facili da utilizzare e flessibili nella
programmazione I nuovi campionatori si basano sullo stesso concetto
di funzionamento chiaro e semplice,
comune a tutti i dispositivi della
piattaforma Liquiline-Memosens. Il
menu è stato ridotto al minimo per
Facile da usare e flessibile nella programmazione
consentire una navigazione veloce e
l’ampio display grafico guida l’utilizzatore attraverso il software con le
sue nove linee di 45 caratteri. I programmi di campionamento garantiscono la massima flessibilità e soddisfano tutte le esigenze, partendo
dal programma Base con soli 5 input
si accede ai programmi Standard e
Advanced dove di aprono altri 24
sotto-programmi per utilizzi più specifici.Per la sicurezza del personale,
la soluzione a bottiglia unica proposta rende il trasporto dei campioni al
laboratorio molto più facile. Quando si parla di facilità di trasporto, il
Liquiport 2010 CSP44 raggiunge
risultati eccellenti. Può essere spostato anche da persone esili.
Entrambi i campionatori sono alimentati a bassa tensione 24 VDC,
garantendo la massima sicurezza
elettrica all’interno della custodia.
Per la sicurezza del campione la
custodia modulare del campionatore è dotata di due porte con serrature laterali ed è stata progettata
senza viti sulla parte esterna. Dopo
aver chiuso la custodia, il campionamento non può essere interrotto ed
i campioni vengono custoditi in
modo sicuro. L’alimentazione e l’innovativo sistema di raffreddamento,
preservano i campioni da eventuali
fluttuazioni di temperatura.
acqua
aria suolo
Analisi multiparametrica del COD
L’analisi del COD per essere affidabile deve avvenire in tempi rapidi: Un risultato
immediato è di particolare utilità nei monitoraggi sul campo e nei controlli di
processo di scarichi industriali
Aqua Diagnostic società australiana nata nel 2006, si è affermata
grazie alla strumentazione per la misura del COD che permette
tempi 10 volte inferiori rispetto ai metodi tradizionali. Le apparecchiature Aqua Diagnostic, distribuite in Italia dalla FKV, riducono,
inoltre, l'esposizione degli operatori a reagenti con proprietà tossiche. La tecnologia brevettata PeCODTM, grazie all’esclusiva tecnica
foto-elettrochimica basata su nanotecnologie, è in grado di determinare il COD in campioni di acque reflue e naturali ed è applicata su
due prodotti: P100 e L100 L’approccio PeCOD si basa sulla misurazione della corrente originata dall’ossidazione delle specie organiche
contenute nel campione per quantificare il COD: il risultato è una
misura reale dell’inquinamento organico, senza interferenze. Il cuore
della tecnologia di L100, strumento affidabile e sensibile per analisi
da laboratorio, è il forte potere ossidativo che assicura la completa ossidazione di tutti gli organici in maniera semplice e rapida. Sulla stessa tecnologia si basa P100, un prodotto che gestisce l’analisi del COD attraverso diluizione e analisi automatica fornendo il dato per telemetria direttamente nella postazione di controllo dell’operatore. P100 è in grado di eseguire determinazioni di COD on-line e di fornire la misura del BOD equivalente, il tutto con tempi di analisi inferiori a 5 minuti e, soprattutto, senza l’impiego di reagenti tossici e dannosi per l’ambiente, perché viene sfruttato il potere ossidante del Biossido di Titanio che permette una completa e efficace ossidazione degli organici presenti nel campione. L’unico reagente utilizzato è una soluzione elettrolita innocua. Le dimensioni ed il peso ridotti rendono l’installazione in impianto semplice e
veloce, mentre i dati generati possono essere trasmessi a postazioni di controllo remote. Il disegno robusto garantisce l’affidabilità e la durata nel tempo.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Analisi di pcb in suoli
L’indagine è stata condotta
con il metodo EPA 1668,
che prevede l’analisi di PCB
per mezzo di tecnica HRGC
abbinata a un rilevatore
HRMS, operando in
diluizione isotopica.
Il metodo è stato adattato
per permettere l’utilizzo
di uno spettrometro di
massa a bassa risoluzione
(LRMS) ed è stato applicato
per la caratterizzazione
di siti da bonificare
e per la valutazione
dell’inquinamento
Fabio Ghioni, ARPA Piemonte
Polo Bonifiche, Alessandria
90
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
acqua aria
Con il termine PCB si intendono oltre 200 composti chimici (209 isomeri totali) derivati per sintesi dalla clorurazione del bifenile con uno o più atomi di cloro. I PCB
sono stabili, inerti chimicamente e scarsamente biodegradabili; per queste caratteristiche sono stati utilizzati ampiamente nell’industria elettrotecnica (fluidi refrigeranti/isolanti nei trasformatori elettrici e nei condensatori) e in molti altri campi; commercialmente sono
noti come Arochlor. Per le loro caratteristiche tendono
con facilità a bioaccumularsi lungo la catena alimentare, prediligendo i tessuti adiposi; per questo sono stati
classificati come composti pericolosi Persistant Organic
Pollutants (POPs) da organismi internazionali. Tra i congeneri di maggior interesse tossicologico vi sono i PCB
non orto o mono orto sostituiti in grado di assumere
una conformazione coplanare con similitudini strutturali e geometriche alla più tossica delle diossine: la
2,3,7,8-TCDD. Si parla in questo caso di PCB dioxin-like
(12 congeneri) su cui è stato posta l’attenzione dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO). Nell’ambito della nostra specifica attività è nata l’esigenza di sviluppare un metodo che consentisse di determinare i
PCB come PCB Totali in suoli e sottosuoli sottoposti a
bonifica secondo quanto previsto dal DLgs 152/2006
[1]. Per la determinazione dei PCB Totali in genere l’approccio classico è quello di una determinazione gascromatografica con rivelatore ECD, ricorrendo al metodo
dell’Area Sum oppure attraverso l’individuazione dei
picchi principali. Queste procedure ed eventuali loro
derivazioni, sviluppate per l’analisi dei PCB negli oli
(CEI EN 61619 [2] e EPA 8082 [3]), risultano utili solo per
una stima qualitativa o semi quantitativa di campioni
con un inquinamento da PCB rilevante (superiore ai
ppm). Un simile approccio risulta, inoltre, riduttivo in
quanto non permette l’identificazione dei singoli congeneri presenti nel campione e la loro distribuzione.
Questo risulta fondamentale se si considera la diversa
tossicità dei singoli congeneri e quindi la diversa pericolosità ambientale. Si è, quindi, reso necessario sviluppare un metodo che consentisse non solo di stimare quantitativamente l’inquinamento da PCB, ma che
permettesse anche l’identificazione e la quantificazione di tutti i 209 congeneri ai livelli di concentrazione
richiesti dal D.Lgs. 152/2006 (60 µg/Kg e 5 mg/Kg per i
suoli rispettivamente destinati ad aree pubbliche o
aree industriali). Come guida per la stesura del metodo
è stato utilizzato il metodo EPA 1668 [4], che prevede
l’analisi di PCB in matrici ambientali per mezzo di tecnica HRGC abbinata a un rilevatore HRMS, operando in
diluizione isotopica. Il metodo EPA è stato adattato al
fine di permettere l’utilizzo di uno spettrometro di
massa a bassa risoluzione (LRMS) a disposizione del
laboratorio. Il metodo così messo a punto è stato applicato per la caratterizzazione di siti da bonificare e per
la valutazione dell’inquinamento diffuso in aree agricole, pedemontane e urbane.
suolo
Parte sperimentale
Il metodo sviluppato consente la determinazione quantitativa di 48
congeneri. Il parametro PCB Totali, dopo la corretta individuazione
di tutti i 209 congeneri, viene calcolato come somma di tutti i congeneri identificati, quantificati applicando un fattore di risposta medio
calcolato per ogni grado di clorurazione (Famiglie). Il metodo è
applicabile a matrici solide (suolo, sottosuolo e sedimenti) e anche a
matrici liquide. Il campo di prova per matrici solide, pesando 10 g di
campione, risulta compreso tra 5,0 E-06 e 2,5 E-02 mg/Kg per ogni
singolo congenere.
Ritovapor BUCHI
Figura 1 – Estrattore ASE 200 della Dionex
Figura 2 – Sistema di purificazione Power Prep della FMS
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
91
LAB & Ambiente
Figura 3 – Sistema HRGC/LRMS della Agilent
Sono stati utilizzati come materiali: esano, nonano e toluene per analisi di residui; standard certificati per i PCB nativi (48); standard certificati per i PCB marcati (13C12) di processo (surrogati), di iniezione, di
cleanup; solfato di sodio anidro puro per analisi, colonne di gel di silice acida e basica, allumina neutra per sistema Power prep. La strumentazione impiegata è stata: estrattore ASE 200 della Dionex (Figura 1);
rotovapor BUCHI; purificatore automatico Power Prep della FMS (Figura 2); sistema per concentrazione sotto flusso di azoto anidro; sistema
GC/MS ditta Agilent. Il campione è stato reso idoneo alle procedure di
estrazione mediante omogeneizzazione, essiccamento/liofilizzazione e
setacciatura. All’aliquota da analizzare (in genere 10 g) si è aggiunto
una quantità nota di standard marcati di processo (Surrogati, Tabella 2)
utile a fornire indicazione della qualità dell’intero processo analitico,
oltreché, lavorando in diluizione isotopica, a correggere il risultato
finale per il recupero degli stessi standard marcati. L’estrazione è stata
eseguita utilizzando l’apparecchiatura ASE secondo le impostazioni
riportate in Tab. 3. L’estratto in toluene è stato anidrificato su sodio sol-
Famiglia Congeneri N° IUPAC
30-18-31-28
Tetra-sostituiti
52-49-47-44-74-70-66-79-81-77
Penta-sostituiti
95-91-101-99-87-110-123-118-114-105-126
Esa-sostituiti
151-149-146-153-141-137-138-128-167-156-157-169
Epta-sostituiti
187-183-174-177-180-170-189
Octa-sostituiti
199-196-203-194
Tabella 1 - Elenco PCB in calibrazione (48 congeneri)
Famiglia Congeneri N° IUPAC
PCB Surrogati
28-81-77-123-118-114-105-126-167-156-157-180-169-189-194-209
PCB Iniezione
52-101-178-138
PCB Cleanup
19-111-170
Tabella 2 - Soluzioni Standard PCB Marcati (13C12)
Temperatura Transfer line MS
Temperatura sorgente Inert
Modalità di acquisizione MS
Agilent 6890
Agilent 5973n Inert
Split–splitless
Pulsed Splitless
270°C
1,0 ml/min
SGE HT8 – 60,0 m, 250 m, 0,25 m
100$C per 1,0 min
35$C/min fino 170$C per 0 min
5°C/min fino 200 °C per 0 min
2$C/min fino a 270$C per 0 min
3$C/min fino a 300$C per 0 min
Post trattamento a 320$C per 2.0 min
290$C
300°C
SIM
Tabella 4 - Condizioni strumentali HRGC/LRMS
92
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
fato anidro quindi, utilizzando l’evaporatore rotante, si è allontanato
il toluene, sostituendolo con esano. Si è aggiunta una quantità nota di
standard marcati di cleanup e si è proceduto alla purificazione dell’estratto utilizzando un sistema automatizzato con colonne impaccate
di silice (acida e basica) e allumina. Nel caso di matrici complesse ricche
di sostanza organica è stato processato prima l’estratto su colonna
antropogenica (costituita da strati alternati di Na2SO4, Silice, Bicarbonato/Na2SO4 e Celite acida). Si è ridotto, infine, il volume dell’estratto
così purificato sotto flusso di azoto e si è ripreso con una quantità nota
di standard marcati di iniezione. Spesso possono rendersi necessarie
ulteriori purificazioni per eliminare particolari interferenti che rendono ardua la determinazione quali e quantitativa dei singoli congeneri;
a titolo d’esempio citiamo l’eliminazione dello zolfo secondo il metodo
EPA 3660 [5]. Gli estratti sono stati analizzati in HRGC/LRMS secondo le
condizioni riportate in Tab. 4. Il sistema cromatografico consente la
separazione, l’identificazione e la quantificazione di tutti i singoli congeneri, dosando inoltre il parametro PCB Totali come somma di tutti i
congeneri individuati. Il metodo prevede verifiche per l’identificazione
dei picchi e per la corretta esecuzione dell’intera procedura analitica
secondo criteri fissati dal metodo EPA 1668A. I singoli congeneri vengono identificati in base al tempo di ritenzione e al rapporto delle
abbondanze isotopiche (m/z) di ioni opportunamente scelti. I 48 congeneri (riportati in Tabella 1) sono stati calibrati su 5 diversi livelli di concentrazione e quantificati mediante diluizione isotopica (per gli isomeri di cui si dispone del corrispondente standard marcato) o standard
interno (utilizzando il marcato più affine). Per tutti i restanti congeneri la quantificazione è avvenuta attraverso l’utilizzo di fattori di risposta medi calcolati per gruppo di isomeri (Famiglie) sempre secondo il
metodo dello standard interno. A ogni batch analitico è stato eseguito
un campione “bianco” (per la verifica dell’assenza di fonti di inquinamento) e un campione bianco fortificato con una quantità nota di PCBs
nativi (verifica recuperi della metodica) seguendo le stesse operazioni
(estrazioni, purificazione, e iniezione) eseguite sui campioni.
Risultati
Tri-sostituiti
Gascromatografo
Spettrometro di massa
quadrupolare
Tipo di iniettore
Modalità di iniezione
Temperatura iniettore
Flusso
Colonna
Temperatura iniziale forno
Programma gradiente termico
DOSSIER
Nell’ambito dell’attività laboratoristica sono state svolte indagini per la
verifica delle fonti di inquinamento diffuso. In tempi differenti sono
state indagate diverse tipologie di suoli prelevati nel territorio della
Regione Piemonte. Una prima indagine ha riguardato aree agricole, per
un totale di circa 50 campioni. La seconda indagine ha riguardato prevalentemente aree pedemontane, per un totale di circa 60 campioni.
Infine la terza ha riguardato l’area urbana di un grosso centro abitato,
per un totale di circa 30 campioni. Sfruttando la duttilità del metodo
messo a punto è stato possibile, al fine di comprendere meglio quali e
quanti congeneri rappresentino in modo più esaustivo il parametro PCB
Totali, determinare le seguenti sommatorie: PCB Totali: somma di tutti i
congeneri singoli individuati e quantificati per mezzo di un fattore di
risposta medio calcolato per ogni singola Famiglia; WHO (12): somma
dei 12 congeneri dioxin-like: IUPAC n° 81, 77, 123, 118, 114, 105, 126,
167, 156, 157, 169, 189; PNR (18): in analogia con quanto proposto dal
WHO, l’Istituto Superiore di Sanità ha avviato il Piano Nazionale Residui
(PNR) che prevede la ricerca in campo alimentare di 18 congeneri: IUPAC
Solvente
Pressione
Temperatura
Heat
Tempo statica
Flush vol.
Purge Time
Static cycle
Tabella 3 - Metodo di estrazione ASE
Toluene (100%)
2000 psi
150°C
7 min
5 min
70 % v
180 sec
2
acqua aria
Figura 4 - Distribuzione % delle Famiglie di PCB - Varie indagini
n° 28, 52, 95, 101, 99, 110, 118, 105, 151, 149, 146, 153, 138, 187, 183,
177, 180, 170. I singoli congeneri vengono sommati per ottenere il parametro Sommatoria PNR; 48 Congeneri: somma dei 48 congeneri da proposti da ARPA Piemonte (Tab. 1), comprendenti i 12 PCB del WHO, i 18
PCB del PNR più altri congeneri scelti in funzione della loro rilevanza
ambientale; Singole famiglie PCB: il dato PCB Totali può anche essere
ulteriormente frazionato allo scopo di valutare il diverso apporto dei
congeneri divisi per famiglie. Si considerano le sommatorie dai mono ai
nona-sostituiti, escludendo il deca-sostituito rappresentato da un unico
congenere di scarsa importanza ambientale; Famiglie dai tri agli octa
sostituiti: a titolo di esempio è stata presa in considerazione anche questa sommatoria parziale a confronto con il parametro PCB totali. Le
sommatorie ottenute consentono di approfondire e verificare come i
diversi congeneri si distribuiscano nelle varie campagne definendone
quindi il differente peso ambientale. In Figura 4 ad esempio viene
mostrato il contributo percentuale delle singole Famiglie di congeneri
in confronto a quanto atteso teoricamente. I risultati riportati sono stati
ottenuti, valutando la percentuale del numero di congeneri appartenenti a una determinata famiglia rispetto ai 209 possibili; il dato è stato
inoltre mediato su tutti i campioni indagati per quella particolare area
considerata. E’ immediato verificare come le famiglie dei congeneri si
distribuiscano percentualmente in modo difforme da quanto atteso
teoricamente; in particolare il peso ambientale risulta quasi prevalentemente costituito da penta, esa e epta-sostituiti (circa il 90%) con una
netta prevalenza degli esa, mentre è pressoché trascurabile l’apporto
ambientale di mono, di, tri e nona-sostituiti. Inoltre, mentre la distribuzione teorica risulta centrata e simmetrica rispetto ai penta-sostituiti, le
distribuzioni ambientali si presentano asimmetriche e traslate verso la
famiglia degli esa-sostituiti. Questo può essere attribuibile sia a un
diverso tipo di inquinamento (ad esempio contaminazione da Arochlor
con differenti gradi di clorurazione), che a un differente comportamento ambientale degli stessi in funzione del grado di clorurazione: più
volatili, solubili e degradabili i meno clorurati, più stabili e con tendenza all’accumulo nella parte organica del suolo quelli a elevato numero
di atomi di cloro. La differente distribuzione quali e quantitativa delle
famiglie in funzione delle diverse matrici ambientali indagate potrebbe
suggerire l’esistenza di una vera e propria impronta digitale dell’inquinamento da PCB, permettendo di identificare a priori la fonte/origine
dell’inquinamento. Consideriamo infine il confronto delle diverse sommatorie possibili previste per Legge e/o proposte da Enti Istituzionali. In
Figura 5 sono riportate le medie delle sommatorie precedentemente
descritte rapportate percentualmente al parametro PCB Totale calcolato per ogni campione (a cui è stato assegnato il 100%). Si può notare
che la sommatoria di tutti i congeneri compresi tra i tri e gli octa-sostituiti è pressoché rappresentativa dei PCB Totali indipendentemente
dalla matrice ambientale oggetto di studio. Si conferma che, come già
verificato attraverso l’analisi della distribuzione delle singole famiglie, i
congeneri mono, di, nona e deca-sostituiti hanno rilevanza ambientale
trascurabile (oltre che dal punto tossicologico), risultando pressoché
inutile la loro ricerca. La sommatoria dei 18 congeneri indicati dall’ISS
suolo
Figura 5 - Confronto tra diverse sommatorie di PCB – varie indagini
per il Piano Nazionale Residui dimostra una discreta rappresentatività
della classe dei PCB, pesando percentualmente tra il 50% e il 60% dei
Totali. La sommatoria dei 12 congeneri indicati dal WHO si dimostra
invece di scarsa rappresentatività ambientale (mediamente un 10% dei
PCB Totali); ciò è da attribuirsi al fatto che la sommatoria è ottenuta
considerando i congeneri più interessanti dal punto di vista tossicologico (dioxin-like), ma non da quello ambientale. La sommatoria dei 48
congeneri proposti si dimostra ampiamente rappresentativa del parametro PCB Totali, incidendo in media all’85% del dato ottenuto dalla
somma di tutti e 209 congeneri.
Conclusioni
E’ stato sviluppato un metodo che consente di valutare in modo accurato, preciso ed efficiente il parametro PCB Totali nei suoli in ottemperanza a quanto previsto dal DLgs 152/2006. Il metodo è stato utilizzato in
diverse indagini ambientali eseguite nell’ambito dello studio dell’inquinamento diffuso in varie aree del territorio regionale, consentendo la
determinazione del parametro PCB Totali, i singoli 209 congeneri evidenziando la loro distribuzione ambientale. Dall’analisi dei risultati
sono emersi alcuni spunti interessanti: i risultati ottenuti dimostrano in
maniera inequivocabile come la diffusione dei PCB sia ormai ubiquitaria
sul territorio; la distribuzione ambientale dei congeneri e delle rispettive famiglie si presenta difforme rispetto al teorico previsto. Molteplici
possono essere le cause: vi possono essere differenti comportamenti di
adsorbimento e/o diffusione nel suolo delle diverse classi di congeneri,
oppure differenti fonti di origine di inquinamento da PCB (ad esempio
differenti miscele di Arochlor a vario grado di clorurazione). In futuro
potrebbe essere interessante approfondire la possibilità di identificare il
tipo di inquinamento in base alla differente distribuzione dei congeneri rilevati, definendo così una impronta digitale caratteristica; dall’analisi delle diverse sommatorie proposte emerge chiaramente la possibilità di stimare in modo quantitativo il parametro PCB Totali considerando un minor numero di congeneri, scelti tra i più rappresentativi dal
punto di vista ambientale e/o tossicologico. In particolare la sommatoria dei 48 PCB da noi proposta fornisce una stima del parametro dell’ordine dell’85%. La restrizione del numero di congeneri da ricercare, pur
garantendo un ottima stima dei Totali, consentirebbe lo snellimento
della procedura analitica, apportando nel contempo un sensibile risparmio temporale ed economico.
Bibliografia
[1] DLgs 152/2006; Decreto Legislativo 3 aprile 2006, n. 152 "Norme in materia
ambientale".
[2] CEI EN 61619; Liquidi isolanti – Inquinamento da PCB. Metodo di determinazione gas cromatografico con colonna capillare.
[3] EPA 8082; Polychlorinated biphenyls (PCBs) by gas chromatography.
[4] EPA 1668; Chlorinated Biphenyl Congeners in Water, Soil, Sediment, and Tissue
by HRGC/HRMS.
[5] EPA 3660; Sulfur cleanup.
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
93
LAB & Ambiente
DOSSIER
Spettrometri per analisi elementari
Gli spettrometri XRF e ICO-OES sono dedicati all’analisi di tutti i principali elementi della tavola periodica in matrici
solide e liquidi con differenti prestazioni e applicazioni a seconda del modello
Modello Arcos della Spectro
La Spectro Analytical Instruments,
società tedesca del gruppo Ametek,
è un’azienda rivolta allo sviluppo,
produzione e commercializzazione
di strumentazione per l’analisi chimica di laboratorio e industriale di
matrici solide, sedimenti, suoli, rifiuti, polveri, acque di scarico e potabili, alimenti. Questi vengono analizzati quantitativamente e qualitativamente, misurando radiazioni caratteristiche emesse dopo opportuna
eccitazione con strumenti quali:
spettrometri ARC/SPARK per l’analisi dei metalli e delle loro leghe, gli
spettrometri ICP-OES per l’analisi
dei liquidi e gli spettrometri ED XRF
portatili o da banco in grado di analizzare tutti gli elementi chimici dal
Mg all’U. La strumentazione per
l’analisi chimica elementare proposta dalla Spectro sfrutta la particola-
Spettrometro XEPOS
rità di ogni atomo, opportunamente
eccitato, di emettere radiazioni
caratteristiche attraverso le quali
poter caratterizzare e quantificare in
modo preciso e univoco l’elemento
che le ha generate nella matrice che
lo contiene.
Spectro XSort NM (Non Metal)
Spettrometro XRF portatile sviluppato per effettuare analisi in situ
nato per utilizzo in campo, dove
l’informazione necessaria è di tipo
qualitativo o semiquantitativo.
Alcune applicazioni tipo dello Spectro XSort sono, ad esempio, quelle
rivolte all’analisi dei rifiuti industriali e domestici, i rifiuti elettronici
(applicazione RoHS), i terreni e gli
oli esausti. Lo strumento utilizza per
l’eccitazione del campione un tubo
a raggi X miniaturizzato con anodo
in W (Tungsteno) che migliora
l’analisi di tutti quegli elementi che
oggi sono oggetto di norme internazionali molto restrittive per molti
prodotti di uso domestico. Ad
esempio vengono misurati il Pb nei
giocattoli o il Cd nei coloranti delle
plastiche, ecc… XSort è di facile utilizzo e permette la memorizzazione
di tutte le misure effettuate in
campo, trasferibili sul PC del laboratorio per ulteriori considerazioni e
valutazioni.
Spectro Xepos
Spettrometro XRF portatile
94
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
La normativa Europea EN 15309
descrive la caratterizzazione della
composizione chimica degli elementi maggiori e in traccia nei campioni omogenei di rifiuti, terreni o
suoli tramite lo spettrometro a
raggi X a dispersione di energia (ED
XRF). XEPOS è lo spettrometro XRF
della Spectro a dispersione di energia che sfrutta per l’eccitazione del
campione il principio della radiazione polarizzata. A parità di potenza
applicata al tubo XRF l’effetto della
radiazione polarizzata genera uno
spettro di fluorescenza, dove il rapporto dei segnali picco/fondo è
maggiore rispetto ad altri tecniche
analitiche con un conseguente inferiore limite di rivelabilità. XEPOS è
uno spettrometro XRF con capacità
analitiche molto diversificate; tra le
applicazioni più comuni possiamo
menzionare l’analisi dei filtri per il
monitoraggio del PM10, l’analisi
dei terreni da bonificare o quella
degli oli usati. La tecnica ED XRF
permette di analizzare campioni
solidi compatti o in polvere, soluzioni acquose o liquidi organici; la
presenza di un carosello porta campioni da 12 posizioni permette una
produttività analitica molto elevata,
lasciando gli operatori liberi di dedicarsi ad altre attività.
Spectro Genesis e Arcos
Quando la richiesta è di prestazioni
spinte e sensibilità molto elevata
entrano in campo gli ICP (Inductively Coupled Plasma) della Spectro.
Il modello Genesis è dedicato a
tutte quelle attività dove il rapporto
qualità/prezzo è obbligatorio, mentre il modello Arcos è utilizzato
dove le particolari esigenze analitiche richiedono una elevata risoluzione spettrometrica. Arcos, con il
particolare design della sua camera
ottica, raggiunge nel campo tra 130
e 370 nm una risoluzione lineare di
8,5 pm, mentre nel range compreso
tra 370 e 770 nm la risoluzione è di
15 nm. L’ultimo nato della gamma
Spectro Arcos165 raggiunge un
campo tra 165 e 770 nm per ogni
misurazione. Questo strumento per
il suo basso livello di rilevamento e
una precisione maggiore è adatto
per l'analisi delle acque, acque
reflue, terra o fanghi.
La potenzialità di lavorazione che
arriva fino a 80 campioni all'ora, lo
rende ideale per i laboratori ad alto
rendimento ambientale.
I 15 rivelatori CCD installati su
Genesis ed i 32 su Arcos assicurano
la copertura e l’acquisizione simultanea di tutto spettro e in meno di
un minuto il ciclo di misura viene
completato in tutte le sue fasi.
SPECTRO è uno dei fornitori leader
a livello mondiale di strumenti analitici per la emissione ottica e fluorescenza a raggi X spettrometria.
Dalla sua fondazione nel 1979 fino
ad oggi, più di 30.000 strumenti
analitici sono stati consegnati a
clienti in tutto il mondo. AMETEK,
Inc. è un produttore leader mondiale di strumenti elettronici e motori
elettrici, con un fatturato annuo di
circa 2,1 miliardi di dollari. Lo sviluppo di AMETEK si basa su quattro
strategie fondamentali: eccellenza
operativa, acquisizioni e alleanze
strategiche, espansione geografica
e di mercato, nuovi prodotti.
aevcomunicazione.com
“ICP e XRF
per l’analisi
ambientale!”
SPECTRO ARCOS è l’ICP ottico simultaneo ad alta sensibilità e
alta produttività analitica, 60 campioni in 60 minuti per l’analisi di 74
elementi/campione.
Per mezzo dei 32 rivelatori lineari ARCOS può vantare la completa
copertura spettrometrica da 130 a 770 nm e una dispersione ottica
di 8.5 picometri nel range tra 130-340 nm e di 15 picometri nel range
tra 340-770 nm.
SPECTRO GENESIS: ICP a CCD per la misura simultanea degli elementi
con emissione caratteristica compresa tra 175 e 777 nm.
Data la sua semplicità di utilizzo è un potente mezzo d’analisi di tutti i
campioni per il controllo di produzione, per l’indagine ambientale etc.
SPECTRO XEPOS7TIXXVSQIXVSHM¾YSVIWGIR^EHIMVEKKM<E
dispersione di energia ED-XRF per la determinazione quali-quantitativa
degli elementi compresi tra il Sodio (Na) e l’Uranio (U) nei materiali solidi
compatti o in polvere e nei liquidi.
SPECTRO è la Divisione AMETEK
9e]l]cEYl]jaYdk9fYdqkak<anakagf!
d]Y\]jegf\aYd]f]d[Yehg\]ddY
kljme]flYragf]YfYdala[Y[gf[aj[Y
+(&(((kljme]flaafklYddYlaf]degf\g&
SPECTRO xSORT è lo spettrometro XRF portatile
in grado di analizzare simultaneamente 41 elementi,
nei terreni, nei fanghi, etc.
AMETEK Srl, con le divisioni
TAYLOR HOBSON, AMT ORTEC, SPECTRO e LAND,
g__a®dYha¼nYda\Yj]Ydl§Ykmhhgjlg\]ddaffgnYragf]
e del controllo nei più critici e interessanti settori strategici.
AMETEK S.r.l. - SPECTRO division
NaY\]:Yjra%*((0/JgZ][[gkmdFYna_dag EA!%AlYdq
L]d]^gfg#+1(*1,.1+&)%>Yp#+1(*1,.1+&.-(ooo&kh][ljg&[geooo&Ye]l]cafkljme]flk&al
LAB & Ambiente
DOSSIER
Contenitore Xpress
ad elevata produttività
Il mineralizzatore a microonde MARS
Sistema a microonde per
la preparazione di terreni
La più recente versione è lo strumento MARS, molto versatile, con un’elevata modulabilità per cui può essere impiegato sia per mineralizzazioni acide, che per estrazioni con solvente o per evaporazioni e concentrazioni sotto vuoto
CEM Corporation è un’azienda statunitense, leader nella realizzazione
di sistemi a microonde da laboratorio. Grazie alle filiali dislocate in Italia, Regno Unito, Germania, Francia,
ed ad una rete di distribuzione attiva
a livello globale, CEM Corporation è
il principale fornitore di strumenti a
microonde al mondo. In particolare,
progetta e realizza sistemi dedicati al
settore della life science; sintesi chimica; chimica analitica e controllo
dei processi produttivi.
Gli strumenti proposti vengono utilizzati in svariati settori industriali, fra
i quali quello farmaceutico, biotecnologo, chimico, ambientale, ali-
Contenitore EasyPrep
96
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
mentare, nonché in ambito accademico per attività di ricerca. L’azienda
è affermata a livello mondiale per
numero di sistemi installati, ha più di
300 brevetti per tecnologia a microonde ed è stata incitore di 10 premi
R&D 100. L’azienda progetta e produce il più venduto sistema a microonde per la preparazione del campione. Disponibile con un’ampia
gamma di opzioni, contenitori e
accessori per digestione, estrazione e
sintesi. L’utilizzo di sistemi a microonde per la preparazione di terreni,
permette di ridurre notevolmente i
tempi di lavoro con il vantaggio di
operare in contenitori chiusi e in
pressione con un impiego minimale
di acidi. Ne risulta una notevole riduzione dei costi di gestione e, per
l’operatore, la possibilità di lavorare
in completa sicurezza, riducendo al
minimo il contatto con acidi e solventi. L’azienda che per prima ha
introdotto la tecnologia delle microonde nei laboratori chimici nel 1978,
è stata proprio l’americana CEM,
rappresentata in Italia dalla filiale di
Cologno al Serio, vicino Bergamo.
La più recente versione di mineralizzatore a microonde proposta è lo
strumento MARS, le cui caratteristi-
che principali sono: una potenza di
erogazione di cavità di 1600 watt,
diversi sistemi di sicurezza in grado
d’interrompere l’erogazione delle
microonde in caso di chiusura errata
dello sportello o qualora si verifichi
un rilascio di pressione dei contenitori, una unità di controllo con schermo LCD integrata nello strumento;
cavità interna in acciaio inossidabile
completamente in teflon e un sistema d’aspirazione fumi integrato con
relativo tubo facilmente alloggiabile
sotto una cappa aspirante.
Lo strumento è estremamente versatile, grazie ad una elevata modulabilità che gli permette di essere impiegato sia per mineralizzazioni acide,
che per estrazioni con solvente o per
evaporazioni e concentrazioni sotto
vuoto. Le dotazioni disponibili sono:
controllo di temperatura a fibra ottica, doppio sensore non invasivo ad
infrarosso per il monitoraggio della
temperatura in tutti i contenitori,
controllo di pressione che permette
la regolazione fino a 800 psi in un
contenitore di riferimento e un sensore di rilevazione di solventi in cavità. Tra le varie tipologie di contenitori disponibili vi è il rotore CEM Xpress
che è in grado di processare fino a
40 campioni in contemporanea e la
rilevazione della temperatura avviene su tutti i contenitori, grazie all’utilizzo di due sonde di temperatura IR,
poste sul fondo dello strumento. I
contenitori Xpress non prevedono
l’utilizzo di sensori di pressione grazie alla capacità di cui sono dotati di
auto-regolare la pressione interna
con un tappo autoventilante in
grado di rilasciare piccole quantità di
gas, se si raggiungono pressioni-limite, per poi richiudersi in automatico
e consentendo in questo modo al
ciclo di lavoro di proseguire senza
interruzioni. Questa tipologia di contenitori permette di lavorare a condizioni di alte temperature e pressioni,
assicurando l’impiego di questo
rotore per le più diverse tipologie di
campioni. Tutti i contenitori sono in
PFA e TFM e sono quindi altamente
resistenti ad ogni acido o solvente
utilizzato. Ultimo nato tra i contenitori ad alta pressione per microondeè l’Easy Prep.
Con una struttura di contenimento
del campione/miscela acida interamente in Teflon TFM e un sistema di
rilascio controllato di ultima generazione - EasyPrep - contenitore molto
resistente e di facile utilizzo.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Soluzioni analitiche per campioni
di acqua e terreni
SRA presenta nuove soluzioni strumentali per la determinazione dei
Cianuri Liberi e Totali, di Composti Organici Volatili e di TOC
Sistema OI FS3100 CN
Attualmente, i metodi approvati per la
determinazione dei cianuri totali, utilizzano la tecnica della distillazione del
campione. Le condizioni analitiche
estremamente critiche (per il tipo di
campioni e reagenti, possono produrre reazioni che generano cianuri, alterando la quantificazione dell’analita. I
metodi USEPA OIA-1677 e ASTM
7511-09 non utilizzano la distillazione
e offrono rilevanti vantaggi. Il sistema
FS3100 CN (figura 1) della OI Analytical, commercializzato da SRA, consente l’automazione di tutti gli step
del metodo e l’esecuzione di una serie
di 30 campioni. Un’aliquota del campione viene iniettato in uno stream
attraversato da una carrier solution
acida ed esposta a radiazione UV, che
contribuisce alla rottura dei legami dei
metallo cianuri complessi. Le condizioni acide del sistema generano HCN
in fase gas, che passando attraverso
una membrana a diffusione idrofobica (GD) e in una soluzione alcalina,
genera ioni (CN-). La quantità di ioni
cianuro è misurata amperometricamente da un’elettrodo (Ag/Ag e Platino). La corrente in picoampere prodotta è direttamente proporzionale
alla quantità di cianuro presente nel
campione iniziale. Per quanto concerne la determinazione dei cianuri liberi
secondo il Metodo USEPA OIA1677,
non si rendono necessarie modifiche
hardware allo strumento o cambio di
reagenti, semplicemente, si spegne il
digestore UV. La tecnica Gas Diffusion
combinata alla rilevazione amperometrica riduce il consumo di reagenti, i
tempi di analisi e i costi, azzera le
interferenze e garantisce ottima sensibilità, riproducibilità e accuratezza. I
metodi più diffusi sulla piattaforma di
lavoro FS3100 CN sono:
98
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
ASTM 7237 – Cianuri Liberi con tecnica Gas Diffusion e Detector Amperometrico (OIA 1677);
ASTM D7511 - Cianuri Totali con tecnica Gas Diffusion, Detector Amperometrico e Digestore UV In-line;. A
questi metodi va aggiunto il metodo:
SM 4500 per l’estrazione dei cianuri
nei campioni solidi.
Determinazione
di Composti Organici Volatili
I metodi sviluppati dalla US EPA per il
dosaggio di COV in acque e/o terreni
basati sulla tecnica preparativa Purge
& Trap (in abbinamento a determinazione con GC-MS) sono considerati lo
standard operativo. La legislazione
italiana prevede, per alcuni analiti,
limiti di accettabilita su matrici
acquose dell’ordine dei ppt (D.Lgs
152/2006 e D.Lgs 31/2001). Il raggiungimento di tali limiti non puo
prescindere da uno step di preconcentrazione e dall’uso di un rivelatore
ad elevata sensibilita . aL soluzione
strumentale SRA che si compone del:
campionatore OI Analytical Water
4551 o Water & Soil 4552; Purge &
Trap Eclipse 4660 della OI Analytical;
GC 7890N/MSD 5975 della Agilent
P&T Eclipse 4660 by OL
Technologies; consente la determinazione di COV a livello di ultratracce
in matrici acquose e in campioni di
terreno (EPA Method 5035), utilizzando la tecnica Purge & Trap a sistema chiuso con agitazione e riscaldamento del campione. In una recente
applicazione, OI Analytical ha dimostrato una corrispondenza fra i dati
ottenibili da campioni di terreno e da
campioni acquosi in termini di fattori
di risposta, RSD%, linearita e limiti di
rilevabilita. Le performace possono
essere ulteriormente migliorate utilizzando l’iniettore criofocalizzato Gerstel CIS4, in modalità Solvent Vent, in
cui gli analiti sono focalizzati durante
la fase di Desorb del P&T, consentendo una resa quantitativa uguale a
quella della operativita in Split less,
tecnica non utilizzabile per i grossi
volumi di gas da trasferire al GC. Si
ottengono così ottime linearita nell’intervallo 0,01-2 ppb per composti
mediobollenti, benzene e superiori.
Per composti a maggiore volatilita è
possibile ottenere la stessa sensibilità
e ripetibilità, utilizzando precolonne/liner riempite con apposito materiale adsorbente. A titolo di esempio
in figura 2 riportiamo una porzione di
cromatogramma relativa all'eluizione
del C2H3Cl ( 0,5µg/L) con il calcolo
del rapporto S/N sul tracciato TIC e il
calcolo del rapporto S/N sulla traccia
m/z 62; la curva di calibrazione evidenzia la possibilita di scendere ad un
decimo del limite di legge già in
modalita Full Scan. Con la configurazione PT EXPRESSTM Automated
Dual Purge & Trap Interface (figura 3)
Campionatore
AURORA TOC a 88 posizioni
è possibile raddoppiare la produttività del laboratorio, garantendo l’accuratezza della sequenza, la conformità
ai metodi e la semplicità di programmazione e utilizzo.
Determinazione
del Carbonio Organico Totale
Il carbonio organico puo ssere
e
presente nelle acque sotto forma di specie inorganiche e di composti organici differenziati tra fase sospesa e
disciolta. L’analizzatore AURORA
TOC Wet Oxidation di OI Analytical
preleva e trasferisce, tramite una
siringa a loop, un’aliquota di campione in un vessel, addiziona acido, per
la conversione di carbonati e bicarbionati in CO2.
Per mezzo di un purge, mantenuto
costante dall’Electronic Flow Control,
la CO2 arriva al rivelatore NDIR per la
misurazione. Al campione così trattato viene aggiunto sodio persolfato
per convertire la frazione organica
del campione in CO2 che viene trasferita al rivelatore. Un sistema di
conversione analogica digitale fornisce la concentrazione di TOC presente nel campione. L’analizzatore e
completamente gestibile dal software
dedicato Atoc che offre la possibilita
di post elaborazione dei data file e la
gestione dei report nei formati piu
diffusi quali pdf, htlm, xls etc. L’AURORA TOC con campionatore a 88
posizioni e un sistema semplice, preciso ed accurato per la determinazione del Carbonio Organico in campioni liquidi. La combinazione della tecnica NDIR con la sensibilita del detector NDIR permette di rilevare bassi
livelli di carbonio organico (range di
lavoro tra i 2 ppb e i 30.000 ppm).
Controlliamo
le acque più difficili
Da sinistra: P&T Eclipse 4660, Aurora 1030 TOC Analyzer, 9210 On-line TOC Analyzer, DA 3500 Discrete Analyzer
ANALISI DI VOC E TOC IN ACQUE E TERRENI/SOLIDI
ANALISI ON-LINE DI VOC E TOC IN ACQUA
ANALISI AUTOMATICA DI ANIONI CON DISCRETE ANALYZER E TECNICHE SFA/FIA
SRA Instruments S.p.A. - Viale Assunta, 101 - 20063 Cernusco sul Naviglio (MI) - Tel. +39 02.92.14.32.58 - Fax +39 02.92.47.09.01
www.srainstruments.com - [email protected]
LAB & Ambiente
DOSSIER
Mineralizzatore a microonde
Per l’analisi di metalli in ICP ed assorbimento atomico l’impiego dei mineralizzatori a microonde Speedwave four
permettono il controllo diretto della temperatura su ogni contenitore senza l’utilizzo di sonde ed il controllo
opzionale su ogni contenitore della pressione
I mineralizzatori a microonde Berghof,
commercializzati da Büchi Italia, si
distinguono nel panorama attuale
della strumentazione per la preparazione del campione per l’analisi dei
metalli con ICP ed asssorbimento atomico per alcune soluzioni tecnologiche originali, i cui obiettivi sono la
semplificazione della manualità, il
miglioramento del controllo dei parametri della digestione e la riduzione
dei costi di analisi.Il modello speedwave four rinnova queste caratteristiche,
riproponendo in particolare il controllo diretto della temperatura su ogni
contenitore, senza l’utilizzo di sonde
cablate ed il controllo opzionale della
pressione su ogni contenitore individualmente, anche in questo caso
senza utilizzare sonde cablate da inserire in contenitori di riferimento.
Controllo della temperatura
Il riscaldamento estremamente rapido
dei campioni indotto dalle microonde
e le reazioni esotermiche spontanee,
che occasionalmente possono verificarsi, rendono essenziale l’adozione di
un sistema di misurazione della temperatura che possa reagire con adeguata velocità, garantendo un sicuro
ed efficace controllo delle reazioni e
della potenza applicata.
Il sensore di temperatura deve essere,
inoltre, resistente ai reagenti, in particolare agli acidi minerali, non deve
rendere inutilmente complesso o pericoloso l’utilizzo dei contenitori o
generare costi supplementari di
gestione e manutenzione. Alla luce di
queste esigenze i sensori di temperatura comunemente utilizzati in un
contenitore di riferimento sono evidentemente troppo costosi, troppo
difficili da utilizzare e troppo frequentemente soggetti a rotture.
Le sonde di temperature devono essere rivestite o schermate con materiali
resistenti agli acidi, spesso fluoropolimeri che, essendo anche buoni isolan-
Dettagli di funzionamento dello strumento
100
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
ti, aumentano il tempo di risposta dei
sensori. Questo è particolarmente evidente nei sistemi che utilizzano termometri IR a banda larga, sempre in
combinazione con una sonda di temperatura nel contenitore di riferimento: in questo modo è possibile rilevare,
con il ritardo dovuto all’isolamento,
soltanto la temperatura superficiale
esterna dei contenitori, non la temperatura dei campioni. Con il sistema
brevettato di controllo diretto della
temperatura speedwave® DIRC è,
invece, possibile rilevare la radiazione
IR in una specifica regione ristretta
dello spettro IR, nella quale i materiali
dei contenitori non hanno influenza.
In questo modo si rileva esclusivamente la radiazione emessa dal campione
all’interno del contenitore. L’accuratezza del sistema è ulteriormente
migliorata, escludendo con un filtro
specifico la radiazione emessa dalla
superficie dei contenitori di mineralizzazione. Il risultato è un sistema di
controllo diretto della temperatura di
ciascun campione in tempo reale.
Controllo della pressione
Per un ottimale controllo delle reazioni e della potenza impiegata nelle
mineralizzazioni a microonde, in cui la
temperatura cresce rapidamente, la
possibilità di monitorare non solo la
temperatura dei campioni, ma anche
la pressione dei contenitori è sicuramente un vantaggio. Questo controllo
garantisce l’adozioni delle più adeguate contromisure in caso di reazioni
spontanee, prevenendo l’intervento
dei dischi di rottura e la perdita del
campione. L’ambiente in cui deve ope-
rare il sensore di pressione, cioè un
campo sottoposto alle microonde, ne
definisce alcune importanti caratteristiche, analoghe a quelle dei sensori di
temperatura: deve essere resistente ai
reagenti chimici, di semplice utilizzo e
dovrebbe richiedere poca manutenzione. Inoltre, non deve essere influenzato dalle microonde, mentre i
sensori schermati più comunemente
utilizzati possono subire interferenze.
Per rispondere a queste esigenze Berghof ha sviluppato un sistema di controllo della pressione senza contatto. Il
sensore si compone di un anello di
vetro, inserito nel coperchio del contenitore, attraversato da un fascio di
luce polarizzata. La lunghezza d’onda
della luce che attraversa l’anello di
vetro e raggiunge il detector varia in
funzione della pressione esercitata
dall’interno del contenitore sull’anello
stesso, modificandone le proprietà
ottiche. Il sensore di pressione non
deve essere rimontato ad ogni mineralizzazione, pertanto richiederà la stessa semplice manualità di un normale
coperchio. All’inizio di ogni mineralizzazione il sistema è riallineato automaticamente e non necessita di calibrazione esterna. Oltre a ripresentare
queste caratteristiche uniche e l’originale design con apertura dall’alto, le
principali novità introdotte sullo speedwave four sono una unità di controllo separata per una migliore protezione dalla corrosione ed una maggiore flessibilità, il display da 5.7" touchscreen e le connessioni USB ed Ethernet-port per l’esportazione dei dati su
USB memory stick o il collegamento
ad un PC esterno.
Sistemi di purificazione
automatica
Completamente automatici, non richiedono l'intervento dell'operatore e possono essere
utilizzati anche per protocolli di estrazione complessi
le a Middleton, nel Wisconsin (USA),
propone in tutto il mondo attraverso
la sua rete commerciale e tecnica
soluzioni per cromatografia liquida,
Gilson propone una gamma di prodotti che risolve molte esigenze di
laboratorio: pipette e puntali, cromatografia liquida, consumabili, accessori. Nell'ampia offerta si annovera
anche il sistema di purificazione automatica GX-271 Aspec, una stazione
robotica completamente automatizzata in grado di eseguire in piena
autonomia e senza interventi dell'operatore qualsiasi protocollo SPE.
GX 271 Aspec sfrutta la pressione
positiva, ottenuta grazie all'impiego
di una pompa a siringa, per consentire il passaggio dei campioni e dei solventi attraverso le colonnine SPE. In
questo modo si ottengono flussi sempre riproducibili e costanti e si evitano
tutti gli inconvenienti legati al vuoto,
come canalizzazioni preferenziali e
anomalie nel passaggio degli eluenti.
Un'altra caratteristica che distingue il
sistema della Gilson è la tecnologia
del rack mobile. Le colonnine SPE
vengono alloggiate nel rack e questo
viene spostato automaticamente
durante le fasi dell'estrazione dalla
posizione di scarico a quella di raccolta, consentendo l'automazione di
tutti i passaggi SPE e differenziando
le frazioni di scarto da quelle da recuperare. E' possibile eseguire protocolli di estrazione complessi quali multiraccolta, SPE multidimensionale e
raccolta frazionata. Il GX-274 Aspec
ha una capacità di elaborazione fino
a quattro campioni contemporaneamente, in questo modo è possibile
aumentare il throughput e l'efficienza della cartuccia. GX-274 si avvale di
due pompe 406 a siringa doppia per
il trasferimento di liquidi, processare
più campioni e monitorare i singoli
percorsi di flusso con il rilevamento
della pressione. Il nastro trasportatore
permette il posizionamento di due
serbatoi addizionali. Gilson, multinazionale statunitense con sede centra-
estrazione in fase solida, gestione di
liquidi. A partire dall'ormai leggendaria Pipetman, Gilson è diventata un
punto di riferimento per i sistemi di
purificazione dei laboratori. In Italia,
la Gilson ha sede a Cinisello e assicura con i propri specialisti l'assistenza e
il supporto tecnico necessario.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Preparazione di campioni solidi
Mulini planetari, mulini a dischi e a coltelli, macinatori e setacciattori Retsch vengono utilizzati per la separazione e
frantumazione di suoli e rifiuti, permettendo la velocizzazione della preparazione dei campioni senza contribuire alla
contaminazione da metalli
altri scopi, ad esempio la combustione
– CDR (combustibile da rifiuto).
Numerosissimi sono gli enti pubblici o
privati che si dedicano all’analisi
ambientale. Retsch, sempre al servizio
dei laboratori di analisi, presenta
importanti soluzioni per la preparazione di campioni solidi all’analisi chimico-fisica. Soprattutto in questo settore è fondamentale che un campione
solido venga adeguatamente preparato, omogeneizzato e ripartito in modo
efficace, al fine di garantire dati analitici assolutamente riproducibili, ottimizzando il lavoro del laboratorio.
Nuovo mulino a taglienti SM300
Retsch, in quasi un secolo di attività,
ha concentrato il proprio core business
nella realizzazione di strumenti finalizzati alla preparazione del campione
all’analisi. Retsch Italia è frutto di una
joint venture tra la casa madre tedesca
e FKV, l’affermata società italiana attiva nella distribuzione di strumentazione per il laboratorio. L’impegno nella
ricerca di nuove sfide applicative e realizzazioni di soluzioni performanti è
percepibile dal costante rinnovamento
della gamma dei prodotti: ben cinque
sono le novità presentate nel biennio
2009/2010. Il settore ambientale è
sempre stato “osservato” da Retsch
con un occhio di riguardo. Per la stessa Retsch Italia, rappresenta più o
meno il 60 % del volume di affari
annuo. La salvaguardia delle risorse
ambientali è giustamente, ormai da
decenni, una delle priorità dei paesi
sviluppati. Di riflesso, la caratterizzazione dei parametri che indicano lo
stato dell’ambiente dal punto di vista
chimico- fisico, rappresenta una sfida
assolutamente attuale. L’inquinamento determina importanti variazioni dei
suddetti parametri nel suolo, nell’aria
e nelle acque. I rifiuti stessi, essendo
composti che dovranno essere smaltiti
attraverso l’ambiente, sono soggetti a
continui controlli prima del conferimento in discarica, prima di essere
distrutti attraverso l’incenerimento, o
prima di essere riciclati e riutilizzati per
102
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
ANALISI DEL SUOLO
Il controllo del suolo è fondamentale
per valutarne lo stato di salute, sia
esso naturale, soggetto quindi a possibili coltivazioni, oppure soggetto ad
edificabilità. I componenti nocivi presenti nel suolo sono regolamentati a
livello europeo dalla direttiva
2004/107/CE, recepita in Italia con il
Dlgs 152/2006. Per la maggior parte
di campioni di terreno è sufficiente
separare e scartare la frazione grossolana con diametro > 2 mm, ed analizzare quindi la restante frazione fine. A
tale scopo vengono spesso utilizzati i
setaccia tori Retsch della linea AS 200,
con i quali è possibile setacciare contemporaneamente a 2 mm, fino ad 8
campioni. Dubbi fondati circa un
aumento della concentrazione di
sostanze nocive nella frazione con
granulometria superiore ai 2 mm
richiedono tuttavia idonee analisi, eseguibili soltanto dopo macinazione pre-
Mulino planetario PM200
liminare e omogeneizzazione del campione in questione. Dopo una prefrantumazione degli aggregati di dimensioni maggiori, attraverso i frantoi
Retsch della linea BB, due sono le soluzioni che presentate da Retsch:
- i mulini planetari della serie PM,
disponibili con una, due, oppure quattro stazioni di macinazione. Tali sistemi
consentono la polverizzazione di campioni di suolo in pochi minuti, oppure
possono essere utilizzati come disgregatori, in grado, cioè, di separare lo
“scheletro” da un terreno senza frantumare eventuali aggregati che devono essere analizzati e non scartati. In
entrambi i casi è garantita l’assoluta
assenza di contaminazioni, grazie
all’utilizzo di accessori di macinazione
in Agata o in Ossido di Zirconio.
-Il mulino a dischi vibranti RS 200
ALcontrol Laboratoires, riferimento
europeo per le analisi ambientali ha
voluto rendere pubblica la propria
esperienza con il mulino a dischi
Retsch RS 200. Analizza fino a 600
campioni di terreno al giorno e ha
recentemente partecipato agli interventi di risanamento del suolo condotti a Londra nella zona destinata alla
costruzione del villaggio olimpico per i
giochi del 2012. ALcontrol voleva uno
strumento che velocizzasse la preparazione dei campioni, assicurasse una
macinazione al 100 % senza contaminazione (in particolare da nichel e
cromo) e fosse allo stesso tempo facile da pulire, tre requisiti indispensabili
per evitare inutili tempi di attesa alle
apparecchiature e il rallentamento
Mulino a dischi vibranti RS200
delle quotidiane procedure in laboratorio. Con il mulino a dischi vibranti RS
200 equipaggiato con giare di macinazione in acciaio senza metalli pesanti (non contenente né nichel né
cromo). Ha commentato Darren
Rose:«Per noi è essenziale evitare la
contaminazione del campione durante la macinazione. Il ricorso a giare di
macinazione in acciaio senza metalli
pesanti è quindi ideale, non per ultimo
perché ci ha permesso di ridurre al
minimo gli interventi di pulizia necessari quando si preparano tipologie di
campioni diverse». Dai 2 minuti richiesti dagli strumenti utilizzati in precedenza, con l’RS 200 operante a un
regime di rotazione di 1200 giri /
minuto la durata media della macinazione è passata a soli 8 secondi, permettendo così di soddisfare appieno
gli elevati standard di ALcontrol.
«Con gli strumenti che utilizzavamo
prima, la macinazione di un campione
richiedeva tempi relativamente lunghi.
Il mulino RETSCH non ha solo velocizzato la macinazione, ma ne ha anche
migliorato la qualità, fornendo dopo
soli 8 secondi la finezza finale ottimale di 212 micron.
In questo modo i campioni ottenuti
rispondono ai requisiti di rappresentatività richiesti dal cliente.»
ANALISI RIFIUTI
Parlando di rifiuti (CDR, plastiche,
gomme, rifiuti elettronici, latta,etc) lo
strumento Retsch più utilizzato è stato
fino ad ora il mulino a coltelli SM
2000. La novità presentata nel 2010 è
il mulino SM 300, che combina la già
efficace efficienza di macinazione dell’SM 2000, ad altre caratteristiche
innovative. Può essere perfettamente
adattato a differenti obbiettivi di macinazione grazie alla possibilità di impostare la velocità di rotazione da 700 a
3,000 rpm ed all’ elevata coppia di cui
dispone il motore. Un altro vantaggio
dell’ SM 300 è la facilità di accesso alla
camera di macinazione per la pulizia:
la tramoggia può essere facilmente
ribaltata su un lato e il rotore può essere rimosso senza l’utilizzo di attrezzi,
semplicemente con un click, richiedendo quindi solo pochi secondi. E’ inoltre posto su di un modulo carrellato ed
è collegabile alla corrente 220V.
STRUMENTAZIONE
DI QUALITÀ PER IL
CONTROLLO DELLA
QUALITÀ
Frantoio a mascelle
BB 200
Riduzione preliminare di
materiali duri, friabili, resistenti
www.retsch.it/bb200
PREPARAZIONE DEL CAMPIONE
PER L’ANALISI AMBIENTALE
con i mulini da laboratorio di alta qualità Retsch.
Mulino ultracentrifugo
ZM 200
Macinazione ad elevate
portata di materiali soffici,
medio duri
www.retsch.it/zm200
All’interno della gamma di mulini e setacciatori RETSCH c’è uno specialista per ogni applicazione. La caratteristica comune è la realizzazione di un campione perfettamente omogeneo, inalterato e privo di
contaminazioni, in modo tale che la successiva analisi sia sempre veritiera e significativa. Se si richiedono soluzioni professionali combinate ad elevate performance, facilità di utilizzo, assoluta sicurezza e durabilità nel tempo, allora la strumentazione RETSCH è l’unica scelta!
MULINO A TAGLIENTI
SM 300
eciale
Richiedi la sp
cio!
n
offerta di la
Performante frantumazione di
miscele di materiali eterogenei
Mulino a dischi vibranti
RS 200
Macinazione estremamente
rapida e riproducibile per
analisi spettroscopiche
www.retsch.it/rs200
Q Perfetta adattabilità all’applicazione
richiesta grazie alla velocità variabile
Q Totale accessibilità alla camera di
macinazione per una rapida e semplice
pulizia
www.retsch.it/sm300
MULINO PLANETARIO
PM 100
CryoMill
Macinazione criogenica
di campioni contenti
composti volatili
www.retsch.it/cryomill
Setacciatori analitici
Il più ampio range di di
equipaggiamento per
setacciatura per analisi
granulometrica di materiali
tra I 10 µm to 125 mm.
www.retsch.it/as
Macinazione veloce e riproducibile nel range sub micronico
Q Motore ad alta velocità per macinazioni
in tempi brevi
Q Ampia gamma di accessori, anche per
la macinazione priva da contaminazione da metalli pesanti
www.retsch.it/pm100
Retsch Italia srl
Largo delle Industrie, 10 · 24020 Torre Boldone (BG)
Telefono: +39 035 36 90 369 · Fax: +39 035 36 90 399
E-Mail: [email protected] · Internet: www.retsch.it
www.retsch.it/superheroes
LAB & Ambiente
DOSSIER
Preparazione del campione
e misura del Black Carbon
Le esigenze analitiche di un laboratorio ambientale prevedono l’utilizzo di una serie di strumenti con cui poter
determinare tutti i parametri che le varie normative richiedono. I laboratori che analizzano suoli, ma spesso
anche rifiuti, nella quasi totalità dei casi devono prevedere un’adeguata preparazione del campione da analizzare
Analizzatore LiquiTOC – ELEMENTAR
Emme 3, azienda che da più di 20
anni si occupa di fornitura e assistenza di strumentazione da laboratorio, è
particolarmente impegnata nel settore ambientale. Una buona analisi chimica non può prescindere da un’attenta fase preparativa, che, oltre la
riduzione di dimensione del campione, deve considerare anche un corretto campionamento “in campo” e una
successiva divisione (detta anche
quartatura) per individuare sotto-aliquote rappresentative dell’intero. Per
campioni di suoli spesso è molto
importante dividere correttamente il
cosiddetto “scheletro” dal passante
con un setaccio a maglia da 2 mm. Per
altre tipologie di campioni, come i
rifiuti, non solo è importante eseguire
una corretta selezione di un campione
pluri-composto, ma anche portare il
prodotto a una dimensione analitica
corretta, rispettando caratteristiche
quali termo sensibilità o possibile presenza di sostanze volatili. FRITSCH,
produttore leader di strumenti per la
preparazione del campione, ha sviluppato negli anni le famose linee PULVERISETTE e LABORETTE, strumenti
dedicati alla macinazione e alla divisione di campioni per una migliore fase
analitica. Disagglomeratori per terreni
hanno reso possibile automatizzare il
processo di separazione di un suolo
essiccato potendo conservare sia il
passante (frazione <2mm) che il cosiddetto “scheletro” (frazione >2mm).
Ottenuta, quindi, una prima aliquota
rappresentativa di suolo, è poi necessario dividere il campione in sotto-frazioni con un quartatore automatico e,
infine, con un mulino a sfere planeta-
104
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
rio portare l’aliquota di suolo alla corretta dimensione analitica (esempio
<100 microns). Per quanto riguarda i
rifiuti, una volta selezionato il campione, per non trascurare alcuna matrice,
è necessario con un mulino a coltelli
eseguire un primo passaggio (esempio
macinazione <4mm) per omogeneizzare e rendere divisibile in sotto frazioni rappresentative il campione di partenza. Ottenute le sotto frazioni con
un quartatore automatico, è possibile
infine ridurre a dimensione analitica il
campione con un mulino a sfere o con
un mulino a rotore (<100 microns). La
riproducibilità e l’affidabilità del dato
finale in fase analitica è direttamente
correlata a come viene preparato il
campione. Conseguita la corretta
omogeneità e dimensione del campione, spesso vengono richiesti valori
caratteristici intrinseci del campione.
Nel settore ambientale, infatti, determinare la sola concentrazione di Carbonio potrebbe essere insufficiente,
poiché molto spesso informazioni più
dettagliate sono date dalle varie spe-
Quartatore automatico - FRITSCH
cie di Carbonio: TIC (Total Inorganic
Carbon), TOC ed EC (Elemental Carbon). Mentre il TIC e il TOC sono
ormai parametri consolidati, l’EC
(chiamato anche Black Carbon) è
ancora sotto investigazione da parte
della comunità internazionale. Esso è
il sottoprodotto dell’incompleta combustione di una sostanza organica e si
presenta sotto forma di pulviscolo
nero, grafite o carbone. Dagli anni ‘60
in poi il profondo cambiamento nelle
pratiche agrarie ha consentito l’incremento delle produzioni agricole, ma
ha messo a dura prova gli ecosistemi
agrari, contribuendo alla degradazione del suolo, all’esaurimento e all’inquinamento dell’acqua, alla perdita di
biodiversità e alla riduzione delle scorte di sostanza organica del terreno. La
quantità di Carbonio contenuta nei
suoli agricoli è oggi molto inferiore
rispetto al passato. I sistemi agricoli si
sono trasformati da assorbitori in
emettitori di Carbonio. Questo è avvenuto principalmente per il ricorso a
coltivazioni che determinano perdite
di materiale organico del suolo e
all'uso di tecniche agronomiche che
incrementano la mineralizzazione del
terreno e quindi il rilascio di CO2 in
atmosfera. Fino al 30% del Carbonio
contenuto nel terreno è costituito da
EC. E’ stato mostrato che terreni più
poveri di EC sono significativamente
meno fertili di quelli con una concentrazione più elevata. Secondo alcuni
studi la frazione carboniosa deve la
sua stabilità chimica e microbiologica
alla sua complessa struttura policiclica
Disagglomeratore per terreni - FRITSCH
aromatica ed è in grado di persistere
nell'ambiente per secoli. Durante questo periodo, la sua struttura aromatica
viene lentamente ossidata producendo gruppi carbossilici; ciò aumenta la
capacità delle particelle carboniose di
trattenere i nutrienti. Per la determinazione di EC possono essere usati
due metodi: la Pirolizzazione o il
metodo a gradienti di temperatura.
Ambedue presentano criticità che
possono essere superate combinando
i due metodi. Elementar, leader nella
produzione di Analizzatori Elementari,
ha realizzato un sistema in grado
appunto di coniugare questi due
metodi. Grazie al design brevettato
della fornace del LiquiTOC, divisa in
due zone, è possibile analizzare automaticamente campioni sia secondo il
metodo di pirolizzazione sia secondo
quello dei gradienti di temperatura in
maniera sequenziale. In una prima
fase, il campione viene sottoposto ad
una temperatura di 550°C per rimuovere il Carbonio organico legato.
L’Azoto, usato in questa fase come
gas di trasporto, spinge il Carbonio
organico attraverso materiali catalizzatori, collocato nella seconda zona
della fornace e tenuto ad una temperatura costante di circa 950°C.
A tale temperatura i catalizzatori rilasciano una quantità di Ossigeno in
grado di assicurare la conversione del
Carbonio organico a CO2. Una volta
che rilevato il picco del Carbonio
Organico, la prima zona della fornace
(dove nel frattempo è rimasto l’EC)
viene portata ad una temperatura di
900°C e viene rilevato il Carbonio
Inorganico. Infine lo strumento sostituisce automaticamente il gas di trasporto da Azoto a Ossigeno. In queste
condizioni l’EC rimasto viene ossidato
a CO2. Si ottengono così tre picchi
ben separati: uno per il Carbonio
Organico, uno per quello Inorganico e
uno per l’EC. Con questo strumento,
Elementar pone quindi in grado di
ottenere informazioni sulle diverse
specie di Carbonio necessarie nel settore ambientale, con un metodo che
permette l’analisi di campioni sia solidi che liquidi.
un’azienda da tripla A
Mulino Planetario
A
limentare
Calorimetro
A
mbientale
Analizzatore Elementare
A
nalisi Chimiche
w w w. l a b t e a m . c o m
e-mail: [email protected]
Azienda con
Sistema Qualità Certificato
in Conformità alla Normativa
UNI EN ISO 9001:2000
EMME 3 s.r.l.
Galleria Gandhi 2
20017 Mazzo di Rho - ( Mi ) Tel: 02 93466541
Fax: 02 93466520
LAB & Ambiente
DOSSIER
Determinazione di diossine
e furani in sedimenti marini
Sono stati analizzati da ARPA Lazio in collaborazione con Agilent i sedimenti marini della costa laziale per contenuto
in diossine e furani mediante tecnica GC/MS a Triplo Quadrupolo
GC/MS
Triplo Quadruplo
Agilent Serie 7000
Le diossine e i furani (PCDDs e PCDFs)
inquinano l’ambiente principalmente
o esclusivamente a seguito delle attività umane. Questi prodotti chimici
sono soggetti a bioaccumulo, sono
considerati fortemente tossici e sono
in grado di produrre una vasta
gamma di effetti negativi per la salute sulla fauna marina e sull'uomo.
Si generano come sottoprodotti indesiderati nella produzione chimica e
nei processi di incenerimento ed
entrano nel sistema idrico ambientale
tramite le precipitazioni atmosferiche
e tramite scarichi diretti e indiretti nei
fiumi. Data la loro natura idrofobica,
le diossine e furani si accumulano nei
sedimenti superficiali. Lo scopo dello
studio effettuato è di illlustrare i risultati ottenuti nell’analisi di PCDDs e
PCDFs in sedimenti marini prelevati a
3 Km di distanza dalla costa laziale.
I sedimenti sono stati campionati in 6
punti e a 2 profondità differenti (05cm e 15-20 cm).
Metodo di analisi
Per l’analisi in massa, a risoluzione
unitaria, è stato utilizzato il sistema
GCMS Agilent 7000 a Triplo Qua-
106
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
drupolo con una colonna Ultra Inert
da 60 metri di tipo HP-5 (Fig. 1).
Le condizioni strumentali adottate
sono le seguenti: colonna Agilent
DB5-MS Ultra inert (60 m X 250 µm
X 0,25 µm); iniettore PTV Pulsed Splitless mode; MSD transfer line a
320°C flusso colonna: 1,2 mL/min.
Per la quantificazione analitica le
sostanze native e marcate sono state
acquisite mediante transizioni MRM
Target e Qualificatrici: la caratteristica
perdita di COCl viene osservata come
prodotto principale e gli ioni qualificatori secondo lo schema M/M+2 e
M+2/M+4 per parent ion M+2 (per le
Tetra, Penta ed Hexa) e M+4 (per le
Epta e Octa). Il metodo quantitativo è
basato sulla diluizione isotopica (standad interni 13C12 ) con l’acquisizione
MRM a bassa risoluzione per una
maggiore sensibilità. Per la preparazione del campione, è stato utilizzato
un sistema automatico estrazione
Soxhlet, caricando il campione di
sedimento arricchito con un miscela
di diossine/furani marcati (10g di
campione tenuto a 40ºC per 48 ore
vengono posti in un ditale per Soxhlet
e aggiunti della miscela diossi-
ne/furani marcata; il campione è sottoposto al processo di estrazione con
50 ml di una miscela esano:acetone
4:1 v/v). L’estratto portato a circa 1
mL viene purificato come segue:
- colonna multistrato diametro (dal
basso verso l’alto): 0,5 cm solfato
sodio anidro, 0,5 cm silice, 1,5 cm
miscela sodio bicarbonato/solfato
sodio anidro 9:1, 8 cm celite 545
impregnata con acodo solforico concentrato, 1,5 cm solfato sodio anidro.
L’estratto posto in testa alla colonna
viene eluito con 70 mL di esano.
- Colonna allumina basica: l’eluato
concentrato ad 1 mL in Rotavapor
viene posto in testa alla colonna che
viene successivamente eluita con 10
mL di esano che vengono scartati. Si
esegue una nuova eluizione con 40
mL di esano al 2% in diclorometano
che vengono scartati. L’ultima eluizione viene fatta con 40 mL di una
miscela esano:diclorometano 1:1 v/v
raccogliendo l’eluato che viene concentrato in rotavapor e portato a secchezza sotto flusso di azoto. Quindi si
riprende con 100 µL di isottano contenente gli standard di siringa. 4µL di
campione vengono poi iniettati nella
strumentazione GC-MS-MS.
Risultati
Al fine di calibrare il metodo quantitativo, è stato preparato ed iniettato un
set di 5 livelli di taratura. Il mix di taratura più basso, pari a 0,026 pg/µL per
la 2,3,7,8-TCDD, è stato utilizzato per
valutare la LOD e LOQ utilizzando
rispettivamente 9:1 e 3:1 come rapporto S/N (noise peak-to-peak).Tutti i
risultati in Tossicità Equivalente (TEQ)
sono stati calcolati facendo riferimento al calcolo Upper Bound e sono
riportati in ng/Kg. Tutti i composti
analizzati sono stati cromatograficamente risolti con una corsa di 40 min,
mantenendo stabilità a lungo termine
dei tempi di ritenzione e le curve di
calibrazione mostrano una buona
linearità (Fig. 2 e 3). La preparazione
del campione, l'identificazione dei
composti, la selettivita in MRM del triplo quadrupolo e l'analisi quantitativa
sono stati correttamente valutati utilizzando il materiale di riferimento
certificato WMS-01 fornito da Wllinghton Lab. Il recupero per i composti
marcati è risultato essere sempre
superiore al 70%, di solito tra 70%85% La 2,3,7,8-TCDD è identificata
in base al RT e al rapporto delle due
transizioni MRM in modalità a bassa
risoluzione; il furano 2,3,7,8-TCDF
mostra un segnale per le stesse transizioni MRM, ma a differente RT e con
differenti rapporti relativi (Fig. 4). In
tutti i campioni di sedimento, gli analiti a più alto fattore di tossicità TEQ
(es. 2,3,7,8-TCDD) sono sempre al di
sotto LOQ e il valore totale espresso
in TEQ è stato stimato, utilizzando il
calcolo della Upper Bound. La distribuzione dei PCDD/PCDF all'interno
dei campioni mostra valori in accordo con altre pubblicazioni scientifiche, dove è stato utilizzato un sistema
ad alta risoluzione HRMS. Le quantità
stimate sono vicino al LOD del metodo analitico e il fingerprint atteso per
i sedimenti marini campionati in prossimità di zone urbane e industriali è
confermato. Il campione più significativo in termini di tossicità equivalente
TEQ è mostrato in Fig. 5.
Conclusioni
I risultati, riportati come TEQ (tossicità
equivalente), rivelano quantità nel
range 0,4 - 1,5 ng/Kg. Questi valori di
contaminazione da PCDD/PCDF sono
analoghi ai valori riportati in altri lavori scientifici e sono in linea con i limiti
suggeriti dall’ Environmental Canada,
dove 0,85 ng/Kg TEQ viene utilizzato
come valore di riferimento nelle linee
guida per i sedimenti marini. I valori
trovati a profondità di campionamento 15-20 cm di solito sono leggermente superiori a quelli a 0-5cm di
profondità e la 2,3,7,8-TCDD è sempre al di sotto del limite di quantificazione (0,3 ng/Kg). L’Agilent GC/MS/MS permette facilmente di individuare livelli di 0,1 ng/Kg per la TCDD, utilizzando solo 10 grammi di campione. In questo studio il livelli di contaminazione rilevati per PCDD e PCDF
possono essere considerati valori di
fondo per zone non contaminate,
data la distanza dalla costa dove i
sedimenti sono stati campionati.
acqua aria
suolo
Passione per l’ambiente
Soluzioni ergonomiche, qualità e precisione nelle operazioni di test in laboratorio. Ecco la miglior filosofia con cui opera
l’azienda, sempre in stretta collaborazione con gli utilizzatori finali degli strumenti proposti
Campionatore di profondità
Giuliani Tecnologie è una azienda
molto dinamica, giovane ma
comunque con la consapevolezza di
un background forte e consolidato.
L’età media di chi vi lavora è inferiore ai 40 anni, qualsiasi sia il ruolo
svolto in azienda, questo proprio
per ricercare e assicurare sempre
nuovi stimoli e soprattutto ricerche
tecnologicamente
sempre più
avanzate e aggiornate. La filosofia
di Giuliani Tecnologie, infatti, è da
sempre quella di produrre apparecchi scientifici capaci di trasmettere i
contenuti di eccellenza in termini di
tecnologie e di qualità artigianale.
Giuliani è un Atelier, sito in Torino,
in cui si progettano, producono e
commercializzano, strumenti di alta
precisione. A tale scopo, in azienda
sono stati predisposti procedimenti
per la raccolta e l’analisi di dati rilevanti utili a valutare l’adeguatezza e
l’efficacia e a individuare le possibilità del sistema di gestione per la
qualità. Questo è reso possibile grazie alla passione autentica con la
quale ogni ingegnere, tecnico e
addetto specializzato progetta,
testa e collauda ogni apparecchiatura prodotta. Una particolare scelta dei prodotti e dei materiali, nonchè del loro utilizzo, garantisce inoltre il massimo rispetto per l'ambiente. Le attuali esigenze del laboratorio sono un target su cui Giuliani
concentra e focalizza determinati
input che possano generare soluzioni dedicate, sia per quanto riguarda
gli strumenti, che l'ambiente in cui
si opera. Soluzioni ergonomiche,
impatto visivo che definisca qualita'
e precisione nelle operazioni di test
in laboratorio è la strada che il
management dell’azienda sta percorrendo di concerto con coloro
che utilizzano i suoi prodotti. Chi
visita un laboratorio dove vengano
impiegati gli strumenti Giuliani,
non potrà non essere immediatamente affascinato dall'ambiente
professionale e all’avanguardia che
lo circonda. Per quanto riguarda
l’Ambiente, l’azienda propone strumenti efficaci e moderni. I Setacci e
gli Strumenti per la caratterizzazione delle polveri e materiali, ad
esempio, vengono utilizzati in molteplici campi industriali e universitari per la ricerca e controllo del territorio. Le applicazioni spaziano dalla
verifica dei sedimenti di fondali,
fiumi, laghi, mari, terreni e rocce
Sonda campionatrice liquidi a profondità
fino al controllo su raccolte biologiche. E’ possibile, inoltre, citare l'utilizzo dei sistemi realizzati per valutazioni ambientali, come la raccolta di
flora marina (plancton) e la verifica
della presenza di microparticelle
disperse nell'aria con capacità di
separazione vicine al micron. L'utilizzo di Setacciatori dedicati permette di ottimizzare la separazioni tra le
vari classi granulometriche. Il particolare sistema vibrante tridimensionale(sussultorio, ondulatorio e
semirotatorio) e la frequenza elevata (3000Hz) ottimizza la separazione e preserva il campione da qualsiasi alterazione fisica. Per la separazione di campioni a basso peso specifico è stato sviluppato inoltre un
nuovo Setacciatore rotativo che permette di sfruttare la superficie totale della rete facendo ruotare il campione su di essa. Questo particolare
sistema si presta anche alla separazione di fibre vegetali, cereali, licheni, foglie, radici, microorganismi o
altri campioni similari. Grande
importanza ha anche il campionamento di acque o polveri ed è per
questo motivo che la gamma di
sistemi di campionamento si arricchisce ora anche di un sistema a
batterie per campionamento liquidi
ad alta profondità, resistente a pressioni elevate e strutturato per poter
essere utilizzato senza alimentazione esterna, il Campionatore Giuliani
HighDeph potrà essere portato in
luoghi anche remoti garantendo un
prelievo di campioni preciso ed altamente affidabile. Giuliani Tecnologie annovera nella propria gamma
‘ambientale’ anche altri strumenti
quali il Separatore di Rifiuti, il Deferizzatore per la separazione dei
metalli, Sonde Campionatrici, Mulini Colloidali per la micronizzazione
di particelle di varie composizioni ed
altri sitemi dedicati. La società aderisce alla certificazione Social
Responsibility Program I prodotti firmati da Giuliani Tecnologie, vengono utilizzati in industrie che operano nel settore delle tecnologie
avanzate dove, grazie all'esperienza
maturata direttamente in stretta
collaborazione con gli utilizzatori,
trovano il massimo sviluppo. Lavorare a stretto contatto con i maggiori
istituti universitari e con gli istituti di
normalizzazione, infine, consente a
Giuliani di assicurare apparecchiature allestite in perfetta conformità
con le normative in vigore.
LAB & Ambiente
DOSSIER
Preparazione del campione a microonde
L’inquinamento causato alle attività umane attenta alla
salute di diversi elementi: l’aria, l’acqua, il suolo
ETHOS One
Il crescente inquinamento ambientale ha reso prioritario identificare
rapidamente le cause per intervenire
in modo efficace, garantendo l’opportuna protezione ambientale. È
per questo motivo che la fase di analisi e di screening ha assunto sempre
più importanza e si sono sviluppate
una serie di tecniche che riescono a
fornire risultati accurati in tempi rapidissimi. In particolare, lo sviluppo
tecnologico si è focalizzato sulla realizzazione di strumenti dedicati alla
preparazione del campione essendo,
essa, lo step più limitante di tutto il
processo analitico. Sono stati sviluppati strumenti che, impiegando le
microonde, permettono di migliorare la qualità analitica e l’efficienza
dei processi di preparazione del campione all’analisi. I metodi convenzionali di preparazione del campione
per via umida hanno molti svantaggi
che includono l’uso di grossi volumi
di reagenti, probabili contaminazioni
del campione dall’ambiente di lavoro
oltre gravi problemi di sicurezza
dovuti alla esposizione degli analisti
ai fumi dei vapori dei reagenti.
L’azienda italiana Milestone ha allora sviluppato un moderno sistema a
microonde ETHOS One. In esso sono
raccolti tutti gli ultimi progressi nel
campo delle microonde, combinando un altissimo livello di tecnologia
con la massima semplicità d’uso.
Ogni parte, hardware e software, è
costruita raggiungendo i massimi
standard di qualità. Tali unità sono
equipaggiate con sensori di ultima
generazione che permettono il controllo della pressione e della temperatura nei reattori. Questi strumenti
presentano uno o due generatori di
microonde in grado di produrre una
potenza di 1.600 Watt. Questo permette il riscaldamento estremamente rapido dei reattori nei caroselli ad
alta produttività. Particolare attenzione è stata riposta anche nella progettazione delle varie tipologie di
reattori sia per la scelta dei materiali
di costruzione sia per i sistemi di
sicurezza che consentono il rilascio
della pressione eccedente la massima di tenuta. In questo senso sono
disponibili in commercio reattori con
bicchieri in varie tipologie di Teflon
oltre che bicchieri in vetro/quarzo.
Questi reattori presentano sistemi di
sicurezza in grado di rilasciare le
sovrappressioni generate da reazioni
particolarmente violente. Milestone
utilizza da sempre il concetto di piattaforma a microonde per la preparazione del campione: questo approccio consente ai chimici di eseguire la
preparazione del campione in un
unico sistema, prima di procedere
all’analisi. Questo riduce significativamente il tempo generale della preparazione del campione limitando il
numero di strumenti convenzionali
necessari allo svolgimento delle varie
procedure come piastre riscaldanti,
digestori, estrattori soxhlet, evaporatori ecc.. Milestone viene distribuita
in italia da FKV.
Analizzatore elementare
Analytik Jena è una società tedesca nata nel 1990 per la
strumentazione analitica da laboratorio che fonda
le sue origini nella famosa Carl Zeiss di Jena
Questa società oggi attiva e presente
nel panorama internazionale con
strumentazione ad altissimo contenuto tecnologico propone strumenti
di vario genere da Assorbimenti Atomici ad analizzatori di Carbonio. L’EA
4000 è uno degli ultimi strumenti
presentati dalla Analytik Jena per far
fronte alle nuove esigenze normative
in campo di Carbonio Organico. La
normativa del 2005 richiede la determinazione del Carbonio Organico sia
su eluato che direttamente sul rifiuto.
Con l’EA 4000 è’ possibile determinare in completa automazione senza
intervento dell’operatore il Carbonio
Organico grazie al nuovo modulo
automatico per la determinazione
diretta del Carbonio Inorganico. Questo sistema consente, grazie ad uno
speciale campionatore, di determinare su una unica navicella sia il Carbonio Inorganico sia il Carbonio Organi-
108
LAB settembre 2010
IL MONDO
DEL LABORATORIO
co; effettuando in un primo step
l’acidificazione, con conseguente
determinazione dell’IC, e successivamente l’introduzione della stessa
navicella in fornace a 1300°C per la
determinazione del TOC. La normativa inoltre richiede la determinazione
del TOC Chimicamente Attivo, ulteriore frazione da discriminare. Questa
ulteriore determinazione può essere
effettuata sempre in automatico
dallo stesso strumento grazie ad un
modulo per la determinazione della
frazione Elementare. Questa frazione
sottratta al valore di TOC identifica il
Carbonio Chimicamente Attivo. In
questo caso verranno caricate all’interno del campionatore due navicelle, una per la determinazione diretta
del TOC come descritto precedentemente e l’altra per la determinazione
dell’EC. Questa determinazione
avviene grazie ad un tubo di combu-
Analizzatore elementare NDIR multi EA 4000
stione costituito da due zone differenti, la prima ad una temperatura di
circa 1000°C in atmosfera di Argon
che permette la pirolisi del campione,
la seconda ad una temperatura di
circa 1300°C in atmosfera di Ossigeno per la completa ossidazione del
campione. Questo permette, con un
unico strumento, di ottenere tutte le
frazioni di interesse in completa automazione e garantendo in questo
modo risultati ripetibili e accurati.
FKV, società leader nella ricerca di
soluzioni analitiche avanzate e performanti dal 1975, è distributore
nazionale di Analytik Jena garantendo oltre alla qualità del prodotto supporto e professionalità.
<C<KKIFE@:8<EFEJFCF
Klkkfhl\ccfZ_\k`j\im\
,,'%'''gif[fkk`[X
*%,''dXiZ_`c\X[\i
>XddX[`Zfdgfe\ek`[Xgif[lkkfi`c\X[\i
;`jgfe`Y`c`k~g\iZfej\^e\`e)+fi\
C\k\Zefcf^`\XccËXmXe^lXi[`X#[`jgfe`Y`c`
`eXek\gi`dX
E\jjled`e`dffi[`eXY`c\
HlXe[fk`j\im\
:fej\^eX`e)+fi\
J\im`q`fX]]`[XY`c\\^XiXek`kf
nnn%]Xie\cc%Zfd&`k
nnn
% Xie\cc%Zfd&`k
%]
8Gi\d`\i=Xie\cc:fdgXep
nnn%\c\d\ek(+%Zfd
nnn
nnn%
\c\d\e k(+%Zfd
8Gi\d`\i=Xie\cc:fdgXep
8Gi
\d`\i=Xie\cc:fdg Xep
Gif^\kkXZfe`d`^c`fi`
Gi
f^\ kkXZfe`d`^c`fi`
XZfe`d`^c`fi`