Caratterizzazione H2O reflue_27-09-2012

Università degli Studi di Firenze
Facoltà di Ingegneria
A.A. 2012/2013
Corsi di Laurea Magistrale in
Ingegneria Edile
Corso di “Ingegneria Sanitaria Ambientale”
Docente: Prof. Piero Sirini
“CARATTERIZZAZIONE
delle ACQUE REFLUE”
Ing. Lucia Pifferi
27 settembre 2012
DEFINIZIONI
I residui liquidi, indicati comunemente come acque di rifiuto o ACQUE
REFLUE, derivano dai diversi utilizzi delle acque di approvvigionamento,
ovvero delle acque che, previo eventuale trattamento, vengono fornite e
distribuite alla collettività
Possono essere definite come l’insieme dei reflui liquidi provenienti da:
- abitazioni
- attività commerciali
- attività istituzionali
- attività artigianali e industriali
nonché di eventuali:
- acque di falda
- acque di ruscellamento superficiale
- acque di pioggia
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
DEFINIZIONI
Se le acque reflue non sono sottoposte a idoneo TRATTAMENTO, un loro
accumulo determina condizioni di setticità, a causa dei processi di trasformazione
delle sostanze organiche in esse contenute (produzione di gas, …)
Le acque reflue non trattate contengono numerosi microrganismi patogeni
provenienti direttamente dalle deiezioni umane, nonché elementi nutrienti in
grado di stimolare la crescita di piante acquatiche e sostanze tossiche,
potenzialmente mutagene e cancerogene
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
DEFINIZIONI
Per:
- salvaguardare la salute dell’uomo
- proteggere l’ambiente
è necessario procedere ad un corretto e rapido convogliamento delle acque
reflue prodotte da una comunità verso un IMPIANTO di DEPURAZIONE
in cui si realizzi:
- il trattamento delle stesse
- l’eventuale riutilizzo o sversamento finale nel corpo idrico recettore
L’INGEGNERIA SANITARIA-AMBIENTALE affronta lo studio dei
principi teorici di base e delle tecnologie applicabili al trattamento e riutilizzo
delle acque di rifiuto
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
DEFINIZIONI
Per la corretta progettazione e conduzione dei sistemi di:
- collettamento
- trattamento
- riutilizzo
dei residui liquidi, nonché per la definizione degli interventi per la gestione della
qualità delle acque, risulta fondamentale la conoscenza della composizione delle
CARATTERISTICHE delle acque di rifiuto
Gli Standard Methods for the examination of Water and Wastewater
pubblicati a cura di APHA (American Public Health Association) e AWWA
(American Water Works Association) rappresentano il testo di riferimento per la
caratterizzazione delle acque reflue; ad essi si ispirano i metodi analitici
normalmente impiegati in diversi Paesi come l’Italia (Metodi analitici per le
Acque pubblicati a cura dell’IRSA-CNR, Istituto di Ricerca Sulle Acque)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
DEFINIZIONI
Per la completa caratterizzazione di un refluo occorre
acquisire informazioni circa i PARAMETRI:
- FISICI
- CHIMICI
- BIOLOGICI
che ne descrivono proprietà e composizione
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
DEFINIZIONI
L’ACQUA presenta le seguenti caratteristiche:
Composto polare (differente elettronegatività tra ossigeno ed idrogeno, insieme alla geometria della
molecola)
Elevato potere solvente (facilità di contaminazione)
Stato liquido in un ampio intervallo di temperatura (0 – 100 °C a pressione atmosferica)
Densità massima a 4 °C (stratificazione; ghiaccio solo superficiale)
Caratteristiche termiche:
- elevato calore specifico (1 kcal kg-1°C-1)
- elevato calore latente di evaporazione (600 kcal kg-1)
- effetto volano termico
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
SOLIDI
Il contenuto di SOLIDI TOTALI di un refluo rappresenta la più importante tra le
caratteristiche fisiche
I solidi totali comprendono:
- le sostanze flottabili
- le sostanze sedimentabili
- le particelle colloidali
- il materiale in soluzione
I solidi presenti nelle acque reflue sono caratterizzati da un’estrema eterogeneità
dimensionale, che variano da quelle caratteristiche del materiale grossolano a quelle delle
particelle colloidali
Nella fase di caratterizzazione delle acque reflue, il materiale grossolano viene
allontanato prima della determinazione dei solidi
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
SOLIDI
Una prima classificazione dei solidi può essere fatta sulla base di un criterio dimensionale
Questa proprietà si traduce anche in diverse modalità di separazione solido-liquido; ad esempio ai fini
pratici solamente le particelle che hanno dimensioni sufficientemente elevate possono essere rimosse in
pratica per mezzo di un processo di sedimentazione; particelle di dimensioni “troppo piccole” hanno
velocità di deposizione che la loro sedimentazione potrebbe richiederebbe tempi dell’ordine dei giorni o
mesi
Filtrabili
Disciolti
µm
10-5
Dimensione
delle particelle mm
10-8
Non filtrabili
Colloidali
Sospesi
10-4
10-3
10-2
10-1
1
10
100
10-7
10-6
10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
Rimovibili per coagulazione
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Rimovibili per
Sedimentazione
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
SOLIDI
Classificazione fisica
dei
solidi
con
indicazione orientativa
delle dimensioni e delle
tecniche di rimozione
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
SOLIDI
Campione
φ < 0.45µm
Cono Imhoff
Filtrazione
φ > 0.45µm
Evaporazione (105 °C)
Evaporazione (105 °C)
Solidi
sedimentabili
Solidi
filtrabili fissi
Evaporazione
Solidi totali
Solidi filtrabili
Solidi sospesi (SST)
Riscaldamento (550 °C)
Riscaldamento (550 °C)
Solidi filtrabili
volatili
Solidi volatili
Solidi
sospesi volatili
Solidi
sospesi fissi
Solidi totali
Solidi fissi
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
SOLIDI
La determinazione dei SOLIDI SEDIMENTABILI viene effettuata mediante l’impiego di un cono
graduato (cono imhoff) di volume pari a 1 L, nel quale viene posto il campione di refluo
Dopo un intervallo di tempo pari a 2 ore viene misurato il volume di solidi, espresso in mL, che si sono
depositati sul fondo del cono
Nelle acque reflue di origine civile, i solidi sedimentabili rappresentano circa il 60% dei solidi sospesi
totali
Può essere determinato in laboratorio ma anche direttamente in campo
Il contenuto di solidi sedimentabili fornisce un’indicazione dei solidi rimuovibili dalle acque reflue
per semplice sedimentazione
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
SOLIDI
I SOLIDI SOSPESI sono costituiti dai solidi presenti in acqua che vengono trattenuti da un filtro che
per convenzione è stato stabilito della porosità di 0.45 µm
Si determina in laboratorio mediante la differenza di peso di un filtro utilizzato per filtrare un volume
noto di acqua:
- condizionamento in essiccatore e pesatura di un filtro pulito
- filtrazione di un volume noto di campione
- essiccamento del filtro in stufa a 105 °C fino a completa evaporazione dell’acqua
- condizionamento in essiccatore e pesatura del filtro
- calcolo
SS = (peso finale - peso iniziale)/Volume [mg/L]
La misura viene solitamente effettuata su campioni provenienti dalla vasca d’ossidazione al fine di
determinare la concentrazione del fango, e su campioni di acqua effluenti dall’impianto al fine di
verificare il funzionamento della sedimentazione finale ovvero il grado di chiarificazione dell’effluente
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
SOLIDI
Si definiscono SOLIDI VOLATILI i solidi che vengono volatilizzati e combusti in seguito al
riscaldamento del campione di refluo, preventivamente essiccato, a temperature pari a 600°C
In generale rappresentano una misura della sostanza organica, sebbene una porzione di questa possa
risultare inerte rispetto alla combustione e allo stesso tempo alcuni solidi inorganici possano decomporsi
alle alte temperature
La distinzione tra frazione volatile e frazione fissa può essere effettuata sia per i ST, sia per i SST, sia per
i SFT
La determinazione dei SOLIDI SOSPESI VOLATILI viene fatta in laboratorio sui filtri
precedentemente utilizzati per la determinazione dei SST: il filtro viene messo in muffola a 550 °C per
diverse ore; alla fine si misurano le ceneri (solidi fissi) e per differenza dai SST si determina la frazione
volatile
SSV = (Solidi sospesi totali – solidi sospesi fissi) /Volume filtrato
Si determinano solitamente su campioni provenienti dalla vasca d’ossidazione per verificare il
contenuto di microrganismi i quali sono appunto sostanza organica. Comunque non tutti gli SSV sono
costituiti da microrganismi; la determinazione può essere fatta anche sulle acque in arrivo all’impianto
per avere indicazioni sulle sostanze organiche presenti
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
DISTRIBUZIONE DIMENSIONALE delle PARTICELLE
La misura dei ST rappresenta un parametro di tipo globale
Ai fini della conoscenza delle caratteristiche delle particelle solide, è utile fare riferimento alle
DIMENSIONI delle PARTICELLE stesse e analizzarne la distribuzione dimensionale
La conoscenza delle dimensioni consente di verificare l’efficienza di alcune unità di trattamento
(sedimentazione secondaria, filtrazione, disinfezione)
Essendo inoltre la cinetica delle reazioni biologiche fortemente influenzata dalle dimensioni delle
particelle organiche biodegradabili, la conoscenza di questo parametro risulta fondamentale anche ai fini
del trattamento
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
TORBIDITA’
La TORBIDITA’ è l'espressione di una proprietà ottica di un liquido che causa l‘assorbimento e la
riflessione dei raggi luminosi piuttosto che la loro diffusione in linea retta all'interno del liquido stesso; è
dovuta alla presenza di solidi colloidali e sostanza organica
Un problema tipico delle misure di torbidità è dato dalla estrema variabilità dei risultati, dovuta sia al
tipo di sorgente luminosa impiegata (diodi incandescenti o a emissione) sia al metodo di misura (intensità
del raggio riflesso o trasmesso); un’ulteriore fonte di errore nelle misure può essere rappresentata dalla
capacità delle particelle di assorbire il raggio luminoso; la presenza di bolle d’aria intrappolate nel fluido
può esercitare un’azione di interferenza falsando i risultati
Unità di misura:
- Candele Jackson (JTU)
- Formazine Turbidity Unit (FTU)
- Unità silice (mg/l SiO2)
- Nephelometric Turbidity Unit (NTU)
SiO2
JTU
NTU - FTU
Introduzione
SiO2
1
2,5
0,13
Caratt. fisiche
JTU
0,4
1
0,053
Caratt. chimiche
NTU - FTU
7,5
19
1
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
TORBIDITA’
Principio di funzionamento di un
Nefelometro: si misura l’intensità della
radiazione riflessa dalle particelle nella
direzione a 90° rispetto a quella incidente
Principio di funzionamento di un
Torbidimetro: si misura l’intensità della
radiazione trasmessa nella stessa direzione di
quella incidente
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COLORE
L’analisi del COLORE e dell’odore caratteristici di un refluo consente di
valutare qualitativamente l’età di questo
Un’acqua di scarico “fresca” risulta caratterizzata da un colore marrone-grigio
chiaro, che tende progressivamente a trasformarsi in grigio scuro e
successivamente in nero man mano che essa permane all’interno del sistema
fognario, a causa dell’instaurarsi di condizioni di tipo anaerobico (in generale la
colorazione nera del refluo viene assunta come un’indicazione di condizioni di
setticità)
Anche la presenza di particolari reflui industriali in quelli civili può concorrere
a determinare il colore del refluo
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
TEMPERATURA
Le reazioni chimiche che possono aver luogo nei comparti acquatici, sia in termini di cinetica
che di equilibrio, risultano largamente influenzate dalle condizioni di TEMPERATURA
esistenti
La temperatura influenza anche la possibilità di riutilizzo delle acque reflue, ovvero le
caratteristiche del sistema biotico
La concentrazione di ossigeno disciolto all’interno dell’acqua risulta funzione della
temperatura, diminuendo all’aumentare di questa
Per quanto attiene all’attività dei batteri, si possono considerare quali ottimali i valori di
temperatura compresi nell’intervallo 25-35°C
Si misura con i termometri
Si esprime in °C
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
CONDUCIBILITA’
La CONDUCIBILITA’ ELETTRICA (o conduttanza) rappresenta una misura della
capacità di una soluzione di permettere il passaggio della corrente elettrica per mezzo degli ioni
in essa presenti; la conducibilità di una soluzione risulta crescente all’aumentare della
concentrazione degli ioni nella soluzione stessa, dal momento che essi fungono da vettori di
elettricità
E’ un parametro dipendente dalla temperatura: all’aumentare della temperatura aumenta la
conducibilità; di norma si misura alla T di 25°C altrimenti è bene riportare il valore a cui è fatta
la misura
Si misura mediante apparecchi detti conduttimetri e si esprime solitamente in µS/cm
Si può utilizzare la misura di conducibilità come stima della concentrazione dei solidi
disciolti totali; per le acque naturali approssimativamente si ha:
- TDS (mg/l) = 0,64 · ECw (µS/cm)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
CONDUCIBILITA’
Strumento per misure on-line
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Strumento portatile
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI CHIMICI
I PARAMETRI CHIMICI sono di solito espressi mediante unità di
misura di tipo fisico che forniscono la concentrazione delle sostanze nel
mezzo considerato, a partire dagli ioni più comuni fino alle sostanze
organiche più complesse
- Concentrazione in massa [massa/volume]: [mg/L], [g/m3], …
- Rapporto in massa [massa/massa]: ppb [mg/109mg], ppm [mg/106mg]
- Molarità: [n°moli soluto/L soluzione]
n°moli=peso [g]/peso molecolare
-Normalità: [equivalenti soluto/L soluzione]
I parametri chimici possono essere suddivisi in due grandi categorie:
- Inorganici (nutrienti, specie non metalliche, metalli, gas)
- Organici
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI CHIMICI - INORGANICI
La presenza di SPECIE INORGANICHE (metalliche e non metalliche)
nelle acque reflue è dovuta alla concentrazione di fondo presente nelle acque
destinate all’uso domestico, nonché agli apporti dovuti alle attività domestiche
stesse, alle acque ad alto contenuto salino da pozzi privati e agli scarichi
industriali
Si deve inoltre considerare il contributo significativo di sali minerali, dovuto
alla presenza di apparecchiature per l’addolcimento delle acque utilizzate sia per
scopi civili che industriali
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI CHIMICI - INORGANICI
FONDAMENTALI: sodio (Na+), potassio (K+), calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), cloruri (Cl-), solfati
(SO42-), Carbonati (CO32-), Bicarbonati (HCO3-) silice (SiO2)
Sono detti fondamentali perché derivano dalla solubilizzazione dei sali delle rocce e del terreno
ALTRI: Nitrati (NO3-), Nitriti (NO2-), Ammonio (NH4+), Fosforo (in pratica PO43-), Ferro (Fe2+/3+),
Manganese (Mn2+)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI CHIMICI - INORGANICI
Nel caso di acque reflue, l’incremento di minerali dovuto all’uso civile, rispetto a
quanto già presente nelle acque di approvvigionamento è valutabile nei seguenti
intervalli di concentrazioni
La variabilità è da imputare, oltre ai diversi usi ed abitudini, soprattutto alla
quantità di acqua approvvigionata giornalmente per abitante
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI CHIMICI - INORGANICI
L’AZOTO e il FOSFORO rappresentano due elementi essenziali per la crescita dei
microrganismi e delle specie vegetali e animali, e sono pertanto definiti come nutrienti o
biostimolatori
Sebbene ai fini della crescita biologica risulti necessaria anche la presenza in tracce di
altri elementi quali il ferro, l’azoto e il fosforo sono considerati nutrienti di maggiore
rilevanza
Dal momento che l’azoto rappresenta un elemento essenziale nella sintesi delle
proteine, occorre verificarne la presenza nelle acque reflue così da poter valutare
l’applicabilità di trattamenti di depurazione di tipo biologico
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
AZOTO
L’AZOTO, essendo uno dei costituenti delle proteine, si trova, a vari livelli ed in diversi stati di
ossidazione, sia nei corpi idrici, che nelle acque reflue. Rappresenta quindi tanto un parametro
caratterizzante quanto un parametro indice di inquinamento
I composti dell’azoto di interesse sono:
Ammoniaca libera e salina (NH3 + NH4+) (stato ridotto N3–)
Può essere di origine naturale, ma solo in falde profonde. Se presente nei corpi idrici, è prevalentemente
indice di inquinamento organico recente, dovuto all’idrolisi delle proteine. Gli effetti negativi negli ambienti
acquatici sono:
– tossicità diretta per la vita acquatica, soprattutto se in forma libera;
– può essere una delle cause dell’eutrofia;
– consumo di ossigeno nei corpi idrici per la nitrificazione biologica (autodepurazione):
2 NH3 + 4,5×O2
Introduzione
Caratt. fisiche
2 NO3- + 3 H2O
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
AZOTO
Azoto organico (solubile o particolato)
Composti proteici dell’azoto, in cui l’azoto risulta sempre ridotto (valenza: –3) si
trasformano rapidamente in ammoniaca.
TKN = Total Kjeldal Nitrogen = Ammoniaca + azoto organico
Nitrati e nitriti (NO3– e NO2–)
Composti ossidati dell’azoto (N5+, N3+), rappresentano negli ambienti naturali uno stadio
intermedio o finale dell’ossidazione dell’ammoniaca e costituiscono pertanto un indice di
inquinamento non recente. I nitriti sono tossici a concentrazioni <1 mg/l, ma sono
raramente presenti perché facilmente ossidabili a nitrato o riducibili ad azoto molecolare
(N2, valenza 0).
Nelle acque reflue i nitrati sono raramente presenti perché in fognatura si riducono. I
nitrati causano metaemoglobinemia nei bambini inferiori all’anno.
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ELEMENTI in TRACCIA
Gli ELEMENTI in TRACCIA sono così definiti perché contenuti nelle acque in quantità
generalmente modesta (Boro (B), cromo (Cr), cadmio (Cd), rame (Cu), nichel (Ni), piombo (Pb),
zinco (Zn), alluminio (Al), molibdeno (Mo), Vanadio (V), arsenico (As), mercurio (Hg))
Molti di questi sono definiti metalli pesanti a causa della loro densità (> 5 gr/cm3)
Sebbene molti tra questi metalli siano classificati come inquinanti prioritari, gran parte di essi
risulta tuttavia necessaria per supportare l’attività biologica
D’altro canto, quantità eccessive di alcuni metalli possono, a causa dei fenomeni di tossicità
ad essi associati, limitare fortemente la possibilità di utilizzo delle acque
Le principali fonti di metalli pesanti nelle acque reflue sono costituite da:
- scarichi domestici
- infiltrazioni di acque superficiali e profonde
- scarichi industriali e commerciali
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
OSSIGENO DISCIOLTO
L’OSSIGENO DISCIOLTO è un parametro di fondamentale importanza per la
salute dei corpi idrici in quanto è legato alla vita degli organismi superiori presenti
in acqua
Si misura solitamente per mezzo di apposite sonde (ossimetri) potenziometriche
(si sfruttano i potenziali di reazioni red-ox) e si esprime in mg O2/l
La concentrazione a saturazione dell’ossigeno nell’acqua varia con la T: i valori
sono compresi tra 14 e 7,6 mg/l per T di 0 e 30 °C. A 20 °C la concentrazione a
saturazione è pari a 9.2 mg/l
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI CHIMICI - ORGANICI
Le SOSTANZE ORGANICHE che possono essere contenute nell’acqua sono
moltissime:
- alcune possono essere di origine naturale (acidi umici e fulvici derivanti dalla
decomposizione della sostanza organica vegetale)
-la gran parte sono di origine antropica
Le molecole organiche sono generalmente costituite dalla combinazione di atomi di C,
H, O e in alcuni casi anche N
Nelle acque la sostanza organica è normalmente costituita da proteine (40-60%),
carboidrati (25-50%), oli e grassi (8-12%); le acque reflue “fresche” sono inoltre
caratterizzate dalla presenza di urea, che rappresenta il principale composto contenuto
nelle urine; in aggiunta a tali composti, nelle acque reflue è generalmente presente un
numero molto ampio di composti organici di sintesi, caratterizzati da molecole di
complessità estremamente variabile
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI CHIMICI - ORGANICI
Le principali classi di composti sono:
- Tensioattivi: sono molecole organiche di grandi dimensioni caratterizzate da una
scarsa solubilità in acqua; si tratta di un’ampia classe di sostanze che possono essere
suddivise in ionici (cationici o anionici) che si dissociano in acqua (denominati anche
MBAS, Methylene Blue Active Substances) e non ionici (denominati anche BiAS). La loro
presenza è causa di problemi di ordine tecnico perché creano difficoltà alla
sedimentazione ed agli scambi gassosi all’interfaccia liquido gas, e problemi
organolettici in quanto a basse concentrazioni (0.2 ppm) producono sapori
sgradevoli
- Fenoli: sono i composti derivati dal fenolo. La loro presenza in acque superficiali è
certamente di origine antropica (mentre altrettanto non può dirsi nel caso di acque
profonde). I composti fenolici, sono caratterizzati da elevata tossicità nei confronti
delle specie animali
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI CHIMICI - ORGANICI
Gli oli e i grassi animali e vegetali sono gliceridi; i gliceridi a basso peso molecolare
sono liquidi (oli), mentre quelli a elevato peso molecolare sono solidi (grassi). Gli oli
minerali sono costituiti da idrocarburi.
- Oli minerali: sono tutti i derivati del petrolio (nafta, lubrificanti,…). Possono
ritrovarsi in acque superficiali (perdite). Non presentano elevata tossicità (a meno che
non siano presenti additivi). Conferiscono sapore e odore sgradevole
- Grassi animali e vegetali: hanno la caratteristica di alterare gli scambi gassosi tra
atmosfera e liquido; non presentano, tuttavia, problemi di tossicità diretta
- Solventi organici: si tratta di una classe che comprende un numero estremamente
elevato di composti di sintesi di varia natura. Si tratta solitamente di composti poco
biodegradabili e molto tossici già a concentrazioni molto basse (µg/l). Molti di questi
sono cancerogeni
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI CHIMICI - ORGANICI
Non interessa quantificare la concentrazione di ciascuna delle sostanze organiche
presenti quanto determinare gli effetti a cui queste, globalmente, danno luogo in sede
di trattamento o di sversamento nell’ambiente oppure il carbonio complessivamente
contenuto in queste sostanze organiche
Un concetto molto importante connesso con la presenza di sostanze organiche è la
quantità di ossigeno associata alla degradazione di quel composto per via
microbiologica
Per questo motivo il contenuto di sostanze organiche viene solitamente espresso
attraverso i parametri:
- BOD
- COD
- TOC
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
BOD
Il BOD (Biochemical Oxygen Demand) esprime la quantità di ossigeno necessaria ad
ossidare biologicamente le sostanze organiche contenute nell’acqua
- Materia organica + batteri + O2 → nuovi batteri + CO2 + H2O
Il BOD non è un composto inquinante
Viene determinato secondo una metodica di analisi standardizzata
Si misura in mg O2/l
- frazione carboniosa e azotata
- possibili errori di interpretazione (effetto di inibizione da parte di sostanze tossiche nei
confronti del metabolismo batterico)
- il valore del BOD dipende anche dal tipo di sostanze presenti (difficile il confronto tra acque
diverse)
- determinazione lunga
- importanza della temperatura
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
BOD
Andamento nel tempo del
substrato e della domanda di
ossigeno soddisfatta
BODt = BODtot ⋅ (1 − 10 − kt )
BODt = BODtot ⋅ (1 − e −ket )
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
BOD
Andamento nel tempo del
BOD, ovvero della richiesta
di ossigeno, in funzione della
temperatura
Di solito ci si riferisce al BOD5 :
quantitativo
di
ossigeno
consumato in 5 giorni alla
temperatura costante di 20 °C
Per liquami urbani si può
assumere:
- BOD5= 0.684·BODultimo
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
BOD
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COD
Il COD (Chemical Oxygen Demand) esprime la quantità di ossigeno necessaria per la
completa ossidazione dei composti organici ed inorganici presenti in un campione di
acqua
Rappresenta un indice che misura il grado di inquinamento dell'acqua da parte di sostanze
ossidabili, ma non è un composto inquinante
Cr2O7–
CxHyOz +
(reazione non bilanciata)
+
+6
+
H
→
CO3--
+ H2O + 2
+3
3+
Cr
Il metodo si basa sull‘ossidazione delle sostanze presenti in un campione d'acqua, mediante
una soluzione di bicromato di potassio in presenza di acido solforico concentrato e di solfato di
argento, come catalizzatore. La reazione di ossidazione viene condotta a 150°C per 2 ore.
L'eccesso di dicromato viene successivamente titolato. Tenendo conto che 1 mole di bicromato
di potassio consumata corrisponde a 1,5 moli di O2, si risale al consumo di ossigeno del
campione di acqua in esame. La metodica è standardizzata
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COD
Si misura in mg O2/l
- Vengono ossidate sostanze organiche ed inorganiche
- Per una certa acqua il COD è sempre maggiore del BOD
- Si elimina il problema della tossicità
- Le sostanze organiche non ossidate sono solamente quelle molto refrattarie
- Determinazione breve (2 ore)
-La reazione di ossidazione viene fatta avvenire a 150 °C
- Per liquami urbani: COD/BOD5=1.8 - 2.2
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COD
Aggiunta di un volume
noto di campione ad una
provetta contenente i
reagenti.
Introduzione
Caratt. fisiche
La provetta è messa per
2 ore in una piastra che
mantiene la T a 150 °C.
In seguito alle reazioni
di ossidazione la
soluzione si colora di
giallo.
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Al termine si misura
per via spettrofotometrica
l’intensità della colorazione
sviluppata e si ricava il
valore del COD in mgO2/l.
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
TOC
Il TOC (Total Organic Carbon) esprime la quantità totale di sostanze organiche
contenute nell’acqua
Non è un composto inquinante ma da una misura globale dell’inquinamento organico
Viene determinato misurando la CO2 che si forma dalla combustione delle sostanze
Organiche; le sostanze inorganiche non bruciano:
- Reazione di combustione: Sostanza organica + O2 → CO2
Si misura in mg di Carbonio Organico/l
- vengono determinate tutte e sole le sostanze organiche;
- per una certa acqua il TOC è sempre maggiore del BOD;
- si elimina il problema della tossicità;
- determinazione breve;
- determinazione molto costosa; non viene effettuata di routine come le precedenti.
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
pH
I PARAMETRI CHIMICI DERIVATI non misurano direttamente la concentrazione di una o più
specie ma ne derivano in modo diretto
Il pH esprime la concentrazione di ioni H+ (strettamente correlata alla dissociazione delle molecole di
acqua) in soluzione:
-pH=-log10[H+]
E’ un parametro fondamentale nella caratterizzazione qualitativa delle acque reflue in quanto:
- regola tutti gli equilibri chimici in soluzione
- regola le reazioni biologiche
- determina le specie chimiche che si trovano in soluzione
La maggior parte delle attività biologiche ha luogo in un intervallo piuttosto ristretto di valori di pH (69): i trattamenti depurativi di tipo biologico risultano applicabili con difficoltà nel caso di reflui caratterizzati
da bassi valori di pH e, in assenza di opportune correzioni, lo sversamento di tali reflui può produrre
significative alterazioni delle caratteristiche di qualità dei corpi idrici recettori
Ha un campo di variazione tra 0 e 14 e si esprime in unità pH:
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ambiente acido
10
11
12
13
14
Ambiente basico
Neutralità
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
pH
Si misura in modo veloce utilizzando una coppia di elettrodi (elettrodo di riferimento e
elettrodo a idrogeno)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
pH
Esempio di influenza del pH sugli equilibri in soluzione: caso delle specie carbonatiche
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
pH
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
pH
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
pH
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ALCALINITA’
L’ALCALINITA’ è definita come la capacità di neutralizzare le specie acide ed è dovuta alla presenza di:
- ioni carbonato (CO3--)
- ioni bicarbonato (HCO3- )
- ioni ossidrili (OH-)
di elementi o specie quali calcio, magnesio, sodio, potassio e ammoniaca
La presenza di ioni OH- (dovuti alla dissociazione degli idrossidi) comporta la capacità di neutralizzare
acidi; i carbonati ed i bicarbonati, disciolti in acqua, ricostituiscono l’acido carbonico debole (poco
dissociato) e la base forte (molto dissociata e quindi capace di liberare significative quantità di ioni OH-)
Un’acqua con elevata alcalinità riuscirà a tamponare le variazioni di pH conseguenti all’aggiunta di acidi
Alcalinità: [HCO3- ] + 2 [CO3- -] + [OH- ]
[ ]: concentrazioni molari
Risultato espresso in eq/l. Per il risultato in mg/l si moltiplica per 50 (peso equivalente di CaCO3)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ALCALINITA’
L’alcalinità si esprime convenzionalmente in mg CaCO3/l e si misura per titolazione,
dosando un acido forte che reagisce via via con gli ioni che determinano l’alcalinità:
- a pH > 8,3 possono esistere in un’acqua sia ioni idrossido che ioni carbonato, ma non ioni
bicarbonato
- a pH < 8,3 possono esistere solo ioni bicarbonato (di fatto nelle acque naturali vi sono quasi
solo bicarbonati)
- a pH < 4,5 tutti i bicarbonati sono stati salificati e l’alcalinità dell’acqua è scomparsa
Si esclude, nella pratica, la contemporanea presenza di ioni OH- e HCO3-
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
DUREZZA
La DUREZZA è la somma delle concentrazioni dei cationi metallici (no alcalini e idrogeno); In
pratica è data dalla concentrazione degli ioni Calcio e Magnesio
Si determina per titolazione dei due cationi o anche diretta
- Durezza (°F) = Ca++ (mg/l)/4 + Mg++ (mg/l)/2,43
La durezza si esprime in gradi francesi (°F) o in mg/l CaCO3 (1 °F = 10 mg/l CaCO3)
In base alla durezza le acque si definiscono:
0
5
Dolci
10
15
20
Medie
25
30
35
40
Dure
45
50
Molto dure
Tendenza delle acque dure a causare incrostazioni in seguito alla formazione di precipitati (carbonato
di calcio CaCO3 e idrossido di magnesio Mg(OH)2)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI BIOLOGICI
La presenza di MICRORGANISMI può essere sia di origine naturale che antropica ed è
praticamente inevitabile, ma non sempre pericolosa in quanto solo alcuni sono quelli patogeni
Le principali forme di microrganismi presenti nelle acque possono essere classificate in:
- Batteri: organismi unicellulari, con grandezza compresa tra 0,5 e 5 µm, possono essere dotati o
meno di mobilità ed il loro tempo medio di sopravvivenza è di 20-30 giorni. Tra i patogeni
abbiamo (Salmonella typhi, Vibrio Cholera, Shigella sonnei, Mycobacterium tubercolosis)
- Virus: sono organismi piccolissimi (10 – 500 nm) e sono parassiti, cioè hanno bisogno di una
cellula ospite della quale sfruttano i processi metabolici. La maggior parte sono patogeni per
l’uomo. Tra i patogeni si hanno quelli che originano l’Epatite A, la poliomelite, la meningite e molti
disturbi intestinali
- Protozoi: sono organismi unicellulari di dimensioni comprese tra 10 e 100 µm. Alcuni di questi
sono parassiti e patogeni per l’uomo. Possono sopravvivere nell’ambiente per non più di 20-30
giorni
- Elminti: sono organismi pluricellulari di dimensioni molto maggiori rispetto agli altri
microrganismi. Comprendono alcune specie di vermi intestinali patogeni per l’uomo (es. Ascaris
lumbricoides). Anche questi organismi, come i virus, presentano una dose minima infettante molto
bassa (1 una o alcune unità)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI BIOLOGICI
La varietà e la frequenza dei MICRORGANISMI PATOGENI nelle acque di rifiuto
riflettono il livello di diffusione delle malattie endemiche locali
I microrganismi patogeni sono all’origine di numerose malattie e casi di mortalità
soprattutto in zone con scarsa igiene ambientale
Microrganismo
Escherichia Coli
Legionella
Batteri
Salmonella Typhi
Salmonella
Vibrio cholerae
Adenovirus
Enterovirus
Virus
Epatite A
Reovirus
Rotavirus
Cryptosporidium
Protozoi
Giardia lamblia
Taenia
Elminti
Ascaris
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Malattia
Gastroenterite
Legionella
Febbre tifoidale
Salmonellosi
Colera
Malattie respiratorie
Gastroenterite, meningite
Epatite
Gastroenterite
Gastroenterite
Criptosporidiosi
Giardiasi
Teniasi
Ascaridiasi
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI BIOLOGICI
I microrganismi patogeni presenti nelle acque reflue sono pochi e difficilmente
isolabili ed identificabili
Si utilizzano i MICRORGANISMI INDICATORI
- alla presenza/assenza dell’indicatore corrisponde la presenza/assenza del patogeno
- il rapporto indicatore/patogeno è il più costante possibile e la concentrazione
dell’indicatore è preferibilmente superiore a quella del patogeno
- l'indicatore e il patogeno presentano simili capacità di sopravvivenza nell’ambiente
esterno ed analoga resistenza ai disinfettanti
- l'indicatore dovrebbe essere un microrganismo non patogeno, facilmente rilevabile e
quantificabile con tecniche semplici e riproducibili, applicabili a tutti i tipi di campione
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI BIOLOGICI
Per avere indicazioni sulla concentrazione di microrganismi presenti nelle acque e in
particolare nei liquami, si fa generalmente riferimento a particolari batteri del ceppo
“Coli”
I Coliformi sono presenti nel tratto intestinale dell’uomo; ciascuna persona espelle
circa 100-400 miliardi di Coliformi al giorno, oltre ad altri tipi di batteri. La presenza
dei Coliformi è considerata indice di presenza di microrganismi patogeni
(possibili indicatori: Coliformi totali, Coliformi fecali, Klebisella, Escherichia Coli,
Streptococchi fecali, Enterococchi, Clostridium, ...)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI BIOLOGICI
MPN (Most Probable Number): inoculo di diluizioni progressive di campione in tubi
contenenti terreni di coltura liquidi. Viene effettuata una prova presuntiva (capacità dei
Coliformi di fermentare producendo gas) e una prova di conferma (crescita delle colture
risultate positive alla prova presuntiva su terreni che impediscono la crescita di altri
microrganismi). Entrambe hanno bisogno di un certo periodo di incubazione
Non si ottiene il valore esatto ma una stima statistica della concentrazione espressa come
MPN/100 mL
Membrane filtranti: filtrazione di un volume noto di campione attraverso pori che
trattengono i batteri. I batteri trattenuti vengono messi a contatto con il terreno selettivo
adatto alla loro crescita. Al termine dell’incubazione vengono contate direttamente le
unità formanti colonie (CFU) che si sono formate e la concentrazione viene espressa
come CFU/100 m
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI BIOLOGICI
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI BIOLOGICI
Acque destinate al consumo umano (D.Lgs. 31/2001)
A giudizio dell’autorità sanitaria competente può essere anche richiesto il controllo di: alghe, Escherichia
Coli, elminti, enterobatteri patogeni, Enterovirus, funghi, protozoi, Stafilococchi patogeni, Pseudomonas
Aeruginosa
Coliformi totali
Coliformi fecali
Streptococchi fecali
Spore di clostridi solfato
riduttore
Computo delle colonie 36°C
su agar
22°C
Computo delle colonie 36°C
su agar per acque
confezionate in
22°C
recipienti chiusi
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Volume del
campione
[ml]
Valori
guida
(VG)
100
100
100
-
Concentrazione
massima
ammissibile
(CMA)
0
0
0
100
-
0
1
1
1
10
100
5
20
1
20
100
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
COSTITUENTI BIOLOGICI
Balneabilità
DPR 8/6/82 n. 470
Coliformi totali: 2000 MPN/100ml
Coliformi fecali: 100 MPN/100ml
Streptococchi fecali: 100 MPN/100ml
Salmonelle: assenti in 1000ml
Enterovirus: assenti
Scarico in corpi idrici superficiali
Escherichia Coli: 5000 CFU/100ml
DLgs 152/2006
Riuso irriguo delle acque depurate DM 185/2003
Escherichia Coli: 10 CFU/100ml
Salmonelle: assenti
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
CAMPIONAMENTO
Per la corretta caratterizzazione delle acque reflue è richiesta l’applicazione di
adeguate PROCEDURE di CAMPIONAMENTO e ANALISI
La predisposizione delle campagne di campionamento delle acque reflue
risulta finalizzata all’acquisizione di:
- dati operativi sull’efficienza complessiva dell’impianto di trattamento delle
acque reflue
- dati relativi all’efficienza di una singola unità di trattamento o di un singolo
processo di depurazione
- dati per la valutazione di eventuali modifiche gestionali o di processo
- dati richiesti per attestare la rispondenza rispetto ai limiti normativi
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
CAMPIONAMENTO
Affinchè i dati raccolti in una campagna di campionamento possano essere
ritenuti congruenti con gli obiettivi della campagna stessa, essi dovranno essere:
- rappresentativi (rappresentare in modo adeguato le caratteristiche medie dal
punto di vista qualitativo e quantitativo del refluo o del comparto idrico oggetto
del campionamento)
- riproducibili (l’applicazione delle medesime procedure di campionamento e
analisi da parte di altri soggetti deve condurre all’ottenimento degli stessi
risultati)
- certificabili (predisposizione e conservazione di opportuna documentazione
che certifichi le procedure di campionamento, e dalla quale risulti che i dati
sperimentali ottenuti possiedono un determinato grado di precisione e
accuratezza)
- utili (permettere effettivamente il raggiungimento degli obiettivi specifici della
campagna di monitoraggio)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
CAMPIONAMENTO
Affinchè si possano utilizzare i dati ottenuti dall’analisi dei campioni di acque
ai fini della gestione ovvero dell’implementazione di interventi di miglioramento
degli impianti di trattamento, devono essere adottate, durante il
campionamento, procedure che permettano l’effettivo prelievo di campioni
rappresentativi
Non esistono procedure universalmente applicabili, è necessario scegliere la
PROCEDURA di CAMPIONAMENTO in relazione alla situazione
specifica
Il campionamento è la prima operazione del processo di monitoraggio e non
deve inficiare il risultato finale
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
CAMPIONAMENTO
Piano di campionamento (n° punti di campionamento, n° e tipo dei campioni, intervalli di tempo ai
quali si è effettuato il campionamento)
Caratteristiche e dimensioni del campione (campione istantaneo (es: scarico anomalo), campione
medio, campione medio composito, campione medio continuo, campioni per analisi specifiche, dimensione
richiesta per il campione)
Etichettatura e conservazione del campione (modalità di etichettatura e sigillatura, registro delle
annotazioni di campo, registrazione della sequenza di conservazione, moduli di richiesta delle analisi,
consegna del campione al laboratorio di analisi, accettazione e catalogazione dei campioni, programmazione
temporale delle analisi)
Metodi di campionamento (tecniche e apparecchiature adottate)
Conservazione del campione (tipologia di contenitore, metodo di conservazione, periodo massimo di
conservazione)
Costituenti del campione (lista dei parametri da determinare)
Metodi analitici (lista di procedure analitiche su campo e di laboratorio che devono essere applicate e
limiti di rilevabilità di ogni singola procedura)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
CAMPIONAMENTO
La fase di CONSERVAZIONE del campione, tra il campionamento e l’analisi,
riveste un ruolo di fondamentale impoortanza in quanto l’alterazione delle
caratteristiche fisiche, chimiche e/o biologiche del campione renderebbe vana
l’accuratezza posta nel campionamento
I problemi dovuti ad una non corretta conservazione del campione possono essere
limitati riducendo quanto più possibile il tempo che intercorre tra il campionamento e
l’analisi
Vi sono determinazioni che devono essere necessariamente eseguite in situ:
- temperatura
- pH
- potenziale red-ox
- cloro libero
- conducibilità elettrolitica
- ossigeno disciolto
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI
Esistono delle METODICHE di RIFERIMENTO (o METODICHE
UFFICIALI) per l’esecuzione delle determinazioni analitiche
In particolare nel campo dell’analisi delle acque reflue, tali metodiche sono
quelle riportate negli Standard Methods e nei Metodi APAT e IRSA-CNR
Queste richiedono spesso apparecchiature costose e procedure lunghe, poco
adatte al monitoraggio degli impianti, soprattutto quelli di piccole dimensioni
(necessità di un laboratorio attrezzato)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI
Con l’intento di ridurre i costi e semplificare le metodiche in
modo da rendere possibile monitoraggi speditivi, sono stati
sviluppati dei METODI EQUIVALENTI, che prevedono
soprattutto l’utilizzo di kit
Prima di utilizzare largamente i kit è ovviamente opportuno
verificarne la accuratezza (vicinanza del risultato al valore vero) e la
ripetibilità (capacità di dare risultati molto simili sullo stesso
campione) attraverso il confronto dei dati ottenuti con le metodiche
ufficiali
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI
Vantaggi dell’uso dei kit:
- facilità di esecuzione e possibilità di utilizzo anche da parte di personale non specializzato
- tempi brevi d’esecuzione
- utilizzo controllato di reagenti tossici o pericolosi, spesso smaltiti dai fornitori
- in termini di reagenti i costi sono spesso superiori alle metodiche ufficiali ma considerando
l’analisi nel suo complesso (personale, strumentazione e relativa manutenzione delle
apparecchiature da laboratorio,…) i costi sono confrontabili
Svantaggi dell’uso dei kit :
-il volume del campione analizzato è molto ridotto quindi molta attenzione all’omogeneità
del campione per rendere l’analisi significativa
- l’analisi in kit non è valida ai fini della determinazione del rispetto dei limiti normativi
- più incertezza sull’interferenze
cambiamenti nella qualità dei reflui
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
soprattutto
quando
Caratt. biologiche
sopravvengono
significativi
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI - TITOLAZIONE
La TITOLAZIONE si esegue mediante aggiunta di una soluzione a titolo noto
(soluzione standard) di un composto in grado di reagire con il parametro cercato
fino a che la reazione non è ritenuta completa: raggiungimento del punto
equivalente
Il raggiungimento del punto equivalente viene rilevato mediante osservazione del
cambiamento di una proprietà della soluzione:
- colore
- pH
- potenziale red-ox
Il calcolo della concentrazione è fatto in base alla reazione e alla quantità di titolante
aggiunto. Per il calcolo della quantità incognita del composto di interesse ci si basa sul
fatto che al punto equivalente il numero di equivalenti del composto e del titolante
sono uguali. Infatti, per definizione, in termini di equivalenti due reagenti reagiscono
sempre in rapporto 1:1
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI - TITOLAZIONE
Titolazioni acido – base: la quantità di acido o di base presente in una soluzione si valuta attraverso
un procedimento chiamato titolazione, per cui una soluzione di acido viene titolata con una base e,
viceversa, una soluzione di base viene titolata con un acido
Il raggiungimento del punto equivalente viene individuato per mezzo della presenza di indicatori ovvero
sostanze che cambiano colore in funzione del pH della soluzione
pH
10
9
8
Punto equivalente
7
6
0
5
10
15
20
Volume soluzione titolante (mL)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI - SPETTROSCOPIA
La tecnica strumentale della SPETTROSCOPIA
sull’interazione della luce con le soluzioni
si
basa
- Trasmittanza (T) = I1/I0
- Assorbanza (A) = log I0/I1
- l = cammino ottico (cm)
Soluzione da analizzare
A = log (Io/I) = ε l c
Legge di Lambert-Beer
ε = assorbanza specifica molare (l/cm mol)
c = concentrazione (mol/l)
l = cammino ottico (cm)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI - SPETTROSCOPIA
E’ necessario costruire una curva di taratura che metta in relazione l’assorbanza ad una certa lunghezza
d’onda con la concentrazione
Come per tutte le determinazioni spettrofotometriche la presenza di colore o di solidi in sospensione può
alterare la misura
Assorbanza
a3
a2
a1
c1
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
c2
c3
Caratt. biologiche
Concentrazione
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI - SPETTROSCOPIA
Spettroscopia di assorbimento molecolare
Sorgente
luminosa
Selettore
lunghezza
d’onda
Rivelatore e
registratore
Campione
Con questa tecnica si possono analizzare molti parametri chimici:
Azoto nitrico
Azoto ammoniacale
Azoto nitroso
Fosfati
Cloruri
Calcio
Magnesio
Ferro
Introduzione
Caratt. fisiche
COD
Tensioattivi non ionici
Argento
Cadmio
Solfato
Potassio
Manganese
Azoto totale
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Ossigeno
Ozono
Piombo
Colore
Trasmittanza
Alluminio
…..
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI - SPETTROSCOPIA
Spettroscopia di assorbimento molecolare: esempio di spettrofotometro
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI - SPETTROSCOPIA
Spettroscopia di assorbimento atomico
Sorgente
luminosa
Selettore
lunghezza
d’onda
Bruciatore
Rivelatore e
registratore
Spettroscopia in emissione
Bruciatore
(sorgente
luminosa)
Selettore
lunghezza
d’onda
Rivelatore e
registratore
Si tratta di tecniche idonee alla rilevazione dei metalli in genere:
Sodio
Cadmio
Piombo
…...
Boro
Zinco
Cromo
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ANALISI - CROMATOGRAFIA
Le TECNICHE CROMATOGRAFICHE si utilizzano per l’analisi delle sostanze
organiche
Gli indici utilizzati per il contenuto organico (BOD, COD, TOC), non forniscono
alcuna indicazione sul tipo di sostanze presenti
Le tecniche cromatografiche si basano sugli equilibri di ripartizione delle sostanze
organiche tra una fase fissa ed una fase stazionaria: conoscendo le due fasi, si riconosce un
composto dal tempo che questo impiega ad attraversare la colonna cromatografica
In base alle fasi utilizzate si hanno molte tecniche cromatografiche
- Gas cromatografia (fase mobile gassosa)
- Cromatografia liquida (fase mobile liquida)
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ACQUE NATURALI
Pioggia
Varese
Residuo a 180 °C
mg/l
pH
Unità pH
Conduttività
µS/cm
BOD
mgO2/l
Durezza
°F
Calcio
mg/l
Magnesio
mg/l
Sodio
mg/l
Potassio
mg/l
Ammonio
mg/l
Solfato
mg/l
Nitrato
mg/l
Cloruro
mg/l
Idrogeno
mg/l
carbonato
Introduzione
Caratt. fisiche
4.5
29.7
0.78
0.3
0.41
0.11
1.1
4.5
2.9
1.1
0
Caratt. chimiche
Lago
Maggiore
7.2
136
6.8
21
3.8
2.1
1.5
<0.01
29
3.7
1.7
45
Caratt. biologiche
Acqua
sott.
Pavia
Acqua
sott. 2
Milano
Mare
Liguria
230
7.1
330
0.79
17.6
52
11
801
1.1
<0.01
17
1
6
207
630
7.3
850
0.4
42.7
135
21.8
19.3
2.4
<0.01
127
18
31
335
37720
460
458
1332
11286
432
2858
20260
140
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ACQUE MINERALI
Temperatura
Residuo a 180 °C
pH
Conduttività
BOD
Durezza
Calcio
Magnesio
Sodio
Potassio
Ammonio
Solfato
Nitrato
Cloruro
Idrogeno carbonato
Introduzione
Caratt. fisiche
San Benedetto Norda Alisea
°C
16.7
9.4
9
mg/l
250
44.5
60.9
Unità pH
7.68
7.5
7.9
400
56
93.5
µS/cm
mgO 2/l
°F
2.8
4.15
mg/l
46
7.9
12.3
mg/l
30
2
2.6
mg/l
6.8
1.5
2.5
mg/l
1.1
0.5
0.6
mg/l
mg/l
4.9
4.5
10.1
mg/l
6.8
2.7
2.5
mg/l
2.8
0.6
0.9
mg/l
293
30.5
41.6
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
ACQUE REFLUE e DEPURATE
Temperatura
Residuo a 180
°C
pH
Conduttività
COD
Durezza
Calcio
Magnesio
Sodio
Potassio
Ammonio
Solfato
Nitrato
Cloruro
Idrogeno
carbonato
Introduzione
Caratt. fisiche
Impianto
di Calice
Impianto
di Pistoia
°C
mg/l
250
44.5
Unità pH
µS/cm
mgO2/l
°F
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
7.67
1775
27
27
70.8
23
318
22
2.55
121.8
5.5
237
357
7.3
720
30
19.8
59.9
12
82
15.5
0.05
58.2
7.74
75.2
240
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Tipico
Ingresso
impianto civile
Percolato di
discarica
500
7000
10
25
30
0
50
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.M. 185/03
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 152/06
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 31/01
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 31/01
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 31/01
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 31/01
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 31/01
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 31/01
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 31/01
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa
D.Lgs. 31/01
Introduzione
Caratt. fisiche
Caratt. chimiche
Caratt. biologiche
Esempi
Procedure di
campionamento e analisi
Normativa