Parametri Analizzati

Nonostante il Decreto del Presidente della Repubblica n° 236 del 24/05/1988 indichi ben 62 parametri da tenere in considerazione per l’analisi delle acque potabili, gli alunni della 3A/Chimici ne hanno considerati, per ragioni didattiche, solo alcuni, ma sicuramente essenziali. L’ideale inoltre sarebbe che tutte le analisi venissero eseguite nel più breve tempo possibile e questo è quanto si è cercato di fare.

Ciò non esclude, in un’ottica pluriannuale del progetto, di acquisire i mezzi economici e la competenza necessaria ai fini di ampliare ulteriormente la capacità di indagine. Ciononostante la disponibilità di vari strumenti analitici ha consentito la determinazione di parametri sul posto. Inoltre, l’accurato campionamento (conforme alle norme europee in materia di laghi EN 25667 ed EN 25667-2 recepite nella versione italiana come ISO 5667-1 e ISO 5667-2) ha permesso di effettuare l’analisi in laboratorio di alcuni dei principali ioni disciolti.

Le analisi chimiche e chimico-fisiche eseguite hanno riguardato le seguenti determinazioni:

a) Temperatura

È un parametro fisico di notevole interesse in quanto fattore condizionante di tutte le cinetiche delle reazioni che avvengono nel corpo idrico. Una sua variazione può infatti alterare, talvolta in maniera irreversibile, gli equilibri chimici e biochimici dell’acqua. Per le acque sorgive la misura della temperatura fornisce preziose indicazioni sulle caratteristiche della falda in quanto, un valore costante della sorgente, testimonia un origine profonda, che non risente cioè delle variazioni né diurne né stagionali della temperatura esterna. Ciò al contrario delle acque di falda freatica, e ancor più di quelle superficiali, che sono soggette a escursioni termiche più o meno ampie.

Valori normali di temperatura di una buona acqua potabile sono compresi tra i 9 e i 12 °C, ma sono comunque tollerate temperature sino a 25°C. Valori superiori sono indizio di inquinamento termico, di cui le cause più frequenti risiedono negli scarichi caldi delle acque di raffreddamento, o di altra natura, prodotti dalle industrie. Questo fatto si ripercuote sfavorevolmente sul bilancio dell’ossigeno.

b) pH

Il pH (dal latino pondus hydrogenii, potenziale dell'idrogeno) è una scala di misura dell'acidità di una soluzione acquosa. Rappresenta il cologaritmo dell’attività degli ioni idrogeno presenti in soluzione. Il pH delle acque naturali è un elemento di giudizio molto importante, valori molto più bassi o più alti dell'intervallo consentito indicano un inquinamento rispettivamente da acidi o da basi forti.

Nell’acqua di un lago il pH è un elemento di giudizio importante non solo da un punto di vista chimico, ma anche perché è una delle condizioni ambientali che maggiormente influiscono nel determinare le possibilità di insediamenti florofaunistici.

La presenza di bicarbonati nell’acqua dei laghi contribuisce a mantenere il pH a valori fisiologici per effetto tampone. Ovviamente ciò vale entro certi limiti e valori di pH molto acidi indicano quindi, forte inquinamento da scarichi industriali e/o piogge acide. Possibili conseguenze in ordine progressivo di gravità sono rappresentate da: corrosione di rivestimenti; danni all’agricoltura per la mancata solubilizzazione di sali di ferro e alluminio; morte di invertebrati e microrganismi.

I valori ammessi dalla legge (DPR del 24/5/1988 n.236) sono compresi nell’intervallo 6,5-8,5.

c) conducibilità elettrica specifica

Il dato di conducibilità indica con immediatezza il grado di mineralizzazione delle acque.
Essa si esprime in microsiemens per cm (1µS/cm = 10^-6 ohm^-1x cm^-1) e fisicamente corrisponde al reciproco della resistenza offerta dall’acqua. La maggior parte delle acque ha una conducibilità compresa da 100 a 1000 µS/cm, ma non sono rare le acque che presentano valori esterni a questo intervallo (l’acqua distillata per esempio ha un valore inferiore a 2). Questo parametro dipende dalle componenti ioniche dell’acqua e costituisce quindi una misura indiretta del suo contenuto salino. La sua determinazione viene effettuata mediante i conduttimetri che si dimostrano particolarmente adatti sia per misure discontinue di laboratorio, sia per il monitoraggio continuo di impianti ove sia importante rilevare eventuali variazioni di composizione dell’acqua nel tempo. I limiti previsti dal D. Lgs. 31/2001 sono fissati a 2500 µS/cm.

d) ossigeno disciolto

La concentrazione dell’ossigeno disciolto nell’acqua è tanto importante in natura quanto per l’uomo nell’aria. Negli oceani, laghi, fiumi e altri corpi a superficie acquosa, l’ossigeno disciolto è essenziale alla crescita e allo sviluppo della vita acquatica. In assenza di ossigeno l’acqua può diventare tossica a causa della decomposizione anaerobica dei materiali organici. L’acqua di uso comune deve contenere almeno 2 mg/l di ossigeno per proteggere le tubature dalla corrosione e comunque i sistemi di riscaldamento, in molti casi, non possono contenere più di 10 mg/l di ossigeno.

La solubilità dell’ossigeno nell’acqua dipende da numerosi fattori, ma in genere è piuttosto scarsa, essendo inferiore alle 10 ppm. E’ molto importante esprimere la quantità di ossigeno disciolto come valore percentuale rispetto al limite di saturazione in determinate condizioni: in tal caso si trova che una buona acqua deve contenere oltre il 90% di ossigeno, mentre valori al di sotto del 75% sono indizio di inquinamento. Alla temperatura di 20°C e a pressione atmosferica, una concentrazione di ossigeno nell'acqua dolce pari a 9,1 mg/L corrisponde al 100% di saturazione; valori inferiori al 75% sono indizio di inquinamento. Il valore limite di ossigeno disciolto è fissato a 5,7 mg/l.

e) domanda biochimica di ossigeno (BOD)

Il BOD è espresso in mg/l o ppm e rappresenta la quantità di ossigeno neces­saria all’acqua per trasformare in aerobiosi tutta la sostanza organica biodegradabile presente. Questo parametro viene assunto come un indice indiretto della quantità di sostan­za organica biodegradabile. Si parla anche di BOD totale o BOD₂₀, quando tutta la sostanza organica viene degradata, cosa che avviene generalmente in venti giorni. Per convenzione si è scelto di tener conto del BOD5, cioè dell'ossigeno utilizzato in cinque giorni a una temperatura di 20 °C. È necessario fissare la temperatura di riferimento, in quanto questa influisce sulla solubilità dell’ossigeno e sulla velocità delle reazioni chimiche.

Il livello di inquinamento, in ordine crescente, ai sensi del D. Lgs 152/99, è così riassumibile:

Lo stato ambientale a cui tale dato contribuisce è così ripartito:

Livello 1: elevato; Livello 2: buono; Livello 3: sufficiente; Livello 4: scadente; Livello 5: pessimo

f) domanda chimica di ossigeno (COD):

Il COD è la quantità di ossigeno, espressa in ppm, richiesta per l’ossi­dazione delle sostanze organiche e inorganiche. In questo indice vengono quindi comprese anche le sostanze organiche non biodegradabili e alcuni elementi chimici nel loro stato di ossidazione più basso (Fe, S). Questo parametro, a differenza del BOD, può essere determinato anche quando la presenza di composti tossici inibisce l’attività batterica. Generalmente i liquami domestici presentano un rapporto COD/BOD₅ minore o uguale 2; nel caso in cui sia maggiore di 2 si può concludere che vi è stata un’immissione di scarichi industria­li caratterizzata da prodotti tossici e non biodegradabili.

Il livello di inquinamento, in ordine crescente, ai sensi del D. Lgs 152/99, è così riassumibile:  

Lo stato ambientale a cui tale dato contribuisce è così ripartito:

Livello 1: elevato; Livello 2: buono; Livello 3: sufficiente; Livello 4: scadente; Livello 5: pessimo

g) ferro

È un metallo, ed è uno dei principali componenti della crosta terrestre. Può essere presente nell’acqua potabile anche come risultato dell’uso di flocculanti negli impianti di trattamento per la produzione di acqua potabile, o della corrosione delle condotte in acciaio e ghisa durante la distribuzione dell’acqua. La presenza di ferro in acqua può anche avere origine industriale; industria estrattiva, industria siderurgica, corrosione dei metalli, ecc.  Il ferro è considerato un elemento indesiderabile, in quanto già una concentrazione di circa 0,3 mg/L conferisce all’acqua una colorazione giallina e un sapore sgradevole (metallico), pur non presentando elevata tossicità per l’organismo umano. Il valore di parametro è di 200 µg/L.

h) bicarbonati

I carbonati e i bicarbonati hanno un effetto stabilizzante sul pH dell'acqua, si parla in questo caso di potere tampone. Carbonati, bicarbonati e anidride carbonica che forma l'acido carbonico, sono in equilibrio tra loro dipendentemente dal pH dell'acqua. In un'acqua con pH = 7 ad esempio, si ha circa il 20% di anidride carbonica e circa l’80% di bicarbonato mentre i carbonati sono praticamente assenti.

Con un pH = 8,5 nell'acqua si trovano solo bicarbonati, ad un pH maggiore di 8,5 aumenta la quota dei carbonati a sfavore dei bicarbonati.

L'alcalinità bicarbonatica è collegata alla durezza carbonatica. Quale durezza carbonatica si definisce la parte di ioni Calcio e Magnesio presente in forma di carbonati o di bicarbonati. Un'acqua dura con un elevato contenuto di bicarbonato, se scaldata, causa depositi incrostanti (ad esempio negli impianti di riscaldamento).

i) solfati

I solfati sono anioni non tossici e largamente diffusi. Sono presenti nelle acque piovane in seguito alle emissioni di fumi carichi di acido solfidrico, anidride solforosa e solforica di origine vulcanica e industriale. Tutte le forme di zolfo sono destinate, prima o poi, a essere ossidate ad anidride solforica e a precipitare sul terreno come acido solforico presente nell’acqua piovana o, in generale, nelle deposizioni acide. La presenza di solfati nelle acque può derivare dall’utilizzo indiscriminato di detersivi. Ma il monitoraggio dei solfati è soprattutto utile per caratterizzare acque che drenano terreni sulfurei e gessosi, oppure per rilevare gli effetti di scarichi industriali e civili. In quantitá superiori a 250 mg/l conferiscono un sapore amaro all'acqua.

j) solfuri

Il solfuro d'idrogeno è un gas incolore, infiammabile in circostanze normali. È comunemente noto essere maleodorante come emissioni fognarie perchè ha un odore simile alle uova marce. La gente può sentirne l'odore anche in basse concentrazioni. Il solfuro di idrogeno si forma in seguito alla decomposizione di concime animale. Tale processo di decomposizione comincia non appena gli animali lo espellono, ed avviene in assenza o in presenza di ossigeno.

Il solfuro dell'idrogeno è inoltre molto corrosivo (sia in acqua che in aria). Appanna velocemente l'argento che lo annerisce. Un elevato contenuto di solfuro è tossico per pesci degli acquari. Non appena l'acqua è portata in superficie per l'uso, si liberano gli odori sgradevoli di questo gas.

Il solfuro di idrogeno può causare la formazione di depositi acidi in acqua e sul terreno.
L'anidride solforosa si idrolizza in soluzione acida quando entra in contatto con l'acqua. L'acido solforico è molto solubile in acqua, e perfino in basse concentrazioni l'anidride solforosa o l'acido solforico contenuti in acqua sono nocivi per la vita acquatica. Se un rilascio dell'anidride solforosa avviene vicino ad un fiume o ad un altro corpo idrico, esso ha la capacità di uccidere i pesci e la vita acquatica.

Il solfuro dell'idrogeno è prodotto anche dai rifiuti organici, perché avviene l'eutrofizzazione dell'acqua dolce; gli organismi anaerobici attaccano i rifiuti organici, liberando gas come solfuro di idrogeno e metano, che sono nocivi alle forme di vita che necessitano di ossigeno (aerobiche). Il risultato è un corpo idrico maleodorante e pieno di rifiuti. L'eutrofizzazione può produrre problemi come cattivo gusto e odore, oppure alghe verdi schiumose. Inoltre aumenta lo sviluppo di piante prive di radici, che riducono la quantità di ossigeno nelle acque più profonde del lago. Inoltre provoca la morte di tutte le forme di vita nei corpi idrici.

Generalmente, il solfuro di idrogeno si presenta in concentrazioni di meno di 10 ppm. Occasionalmente la quantità aumenta fino a 50 - 75 ppm. Il solfuro di idrogeno è più comune nelle acque di pozzo che nei rifornimenti idrici superficiali.

k) cloruri

I cloruri sono normalmente presenti nelle acque superficiali e profonde in quantità che dipendono dalla natura delle rocce e dei terreni. La loro concentrazione può aumentare in seguito all'immissione di scarichi urbani o zootecnici, di alcuni reflui industriali e per la sterilizzazione. Una loro presenza eccessiva, però, diventa fonte di inconvenienti quali corrosione e danno alle colture.

Il valore del tenore in cloruri è inserito tra i parametri indicatori nel D. Lgs. 31/2001, con un valore massimo di 250 mg/l.

l) fosfati

La presenza di fosfati in tracce non è molto significativa, a causa della loro relativa diffusione nella litosfera; concentrazioni superiori sono invece indice di inquinamento domestico (deiezioni o detersivi sintetici), industriale e agricolo (uso di fertilizzanti). Nelle acque dei fiumi e dei laghi si trovano sempre più frequentemente quantità notevoli di fosfati e questo determina il fenomeno dell’eutrofizzazione, cioè una crescita abnorme di alghe e batteri che sottraggono ossigeno alle altre specie. L’eutrofizzazione conduce ad una carenza di ossigeno, che a sua volta provoca la moria del pesce con successiva putrefazione e produzione di sostanze tossiche e maleodoranti (metano e acido solfidrico).I fosfati devono essere assenti nelle acque potabili.

m) nitrati

L’azoto può essere presente nelle acque superficiali in forma organica, ammoniacale, nitrosa e nitrica.

proteine → amminoacidi → ammoniaca → nitriti → nitrati

I nitrati si formano dalla completa ossidazione dell'azoto ammoniacale ad opera della flora batterica presente nelle acque, attraverso un prodotto intermedio costituito dai nitriti (NO₂^-). La presenza di nitrati nelle acque è dovuta agli scarichi urbani, agli allevamenti zootecnici, alle acque provenienti dal dilavamento dei terreni trattati con fertilizzanti ed agli scarichi industriali.
Una elevata concentrazione di nitrati, associata alla presenza abbondante di fosfati, e in condizioni favorevoli di temperatura determina il fenomeno della eutrofizzazione. Nelle acque superficiali e sotterranee i livelli naturali di nitrati sono di pochi milligrammi per litro, mentre i nitriti e l’ammonio sono generalmente assenti.

Un aumento della concentrazione dei nitrati nell'acqua è spesso associato all'attività agricola ( uso di fertilizzanti azotati).

Una parte dei nitrati che noi assumiamo, viene assorbita dall’intestino ed eliminata con le urine, una parte più piccola, invece, viene trasformata da batteri che vivono nel nostro canale alimentare in sostanze molto tossiche: i Nitriti.

Le norme sanitarie (D.P.R. n°236 del 24/05/1988) fissano i limiti massimi di Nitrati nelle acque potabili a 50 mg/l e come valore guida, che in condizioni normali sarebbe bene non superare, 5 mg/l. Infatti i Nitrati non provocano particolari sintomi se presenti in acqua fino a 5 mg/l. Fino a 50 mg/l si hanno situazioni non ancora definibili patologiche. Sopra i 50 mg/l si hanno danni che possono essere molto gravi.

La quantità di nitrati che giornalmente assumiamo con l’alimentazione, è oggi stimata in Italia in 180 mg per persona adulta e la FAO ritiene accettabile l’ingestione fino a 300 mg giornalieri. Un fatto che a prima vista stupisce, è che del totale dei Nitrati che giornalmente ingeriamo, solo una esigua parte – 15-20% - proviene dall’acqua, la rimanente parte proviene da cibi, in particolare dalle verdure oltre che dagli insaccati e carni in scatola.

n) nitriti

I nitriti rappresentano uno stadio intermedio nel ciclo dell’azoto. La presenza dei nitriti nelle acque costituisce un serio indizio di inquinamento, in quanto essi provengono generalmente dall’ossidazione parziale dell’ammoniaca o dalla riduzione dei nitrati per effetto di processi biologici. Non devono essere presenti nelle acque.

La tossicità dei nitriti è dovuta alla loro capacità di reagire con l’emoglobina del nostro sangue formando metaemoglobina. L’emoglobina normalmente provvede al trasporto di ossigeno nel nostro corpo. In seguito all’intervento dei nitriti, il ferro contenuto nell’emoglobina viene ossidato e questo fatto comporta una notevole riduzione nelle capacità di trasporto dell’ossigeno. I bambini e le persone anziane o debilitate sono i soggetti più vulnerabili.  Sempre nel nostro intestino, i nitriti, reagendo con le ammine (composti organici presenti in formaggi, carni, pesci) formano le nitrosammine. Di queste sostanze è nota l’attività cancerogena su diverse specie animali e su diversi organi poiché interferiscono nella sintesi del DNA.

I limiti di nitrito previsti dal D. Lgs. 31/2001 è pari a 0,50 mg/l.

o) ammonio

Lo ione ammonio è l’acido coniugato della base ammoniaca. In una soluzione, il grado in cui dall’ammoniaca si formerà lo ione Ammonio, dipende dal pH della stessa. Con il metodo colorimetrico si determina l’ammoniaca totale presente in soluzione (NH₃ + NH₄⁺). La tossicità, però, viene attribuita solo a NH₃, la cui presenza in un’acqua dipende dal pH, dalla Temperatura e dalla forza ionica. Nelle acque naturali il pH ha sempre valori tali per cui lo ione Ammonio è la forma predominante all’equilibrio. Tuttavia, in acque molto alcaline, NH₃ può raggiungere livelli tossici. Il livello di tossicità relativo all’ammoniaca indissociata per gli organismi acquatici è di soli 20μg/l.

Quando presente, l’ammoniaca può essere considerata sintomo di inquinamento recente a carico dell’acqua, essendo una specie chimica che si genera dalla decomposizione del materiale proteico che deriva dagli organismi viventi. L’ammoniaca può anche essere presente naturalmente in acque venute a contatto con residui di depositi marini profondi.

E’ un indicatore di inquinamento delle acque sia agricolo (fertilizzanti azotati) che industriale-civile, in quanto la sua immissione provoca la diminuzione della quantità di ossigeno disciolto nell’acqua. L’azoto ammoniacale deriva dalla degradazione di composti organici azotati (come l’urea), e la sua presenza denuncia immissione di scarichi civili non trattati.

In corsi d’acqua ben ossigenati l’azoto ammoniacale risulta assente o presente in tracce poiché viene ossidato velocemente ad azoto nitrico.