Un parametro ben noto legato alla qualità dell'acqua è la sua
durezza, cioè la concentrazione
totale di Ca e Mg in mmol/1. Tuttavia, la durezza non è un
parametro considerato importante
per l'acqua potabile ordinaria, mentre lo è per le acque minerali.
L'analisi dell'acqua potabile coinvolge in massima parte la
determinazione di specie
inorganiche, più alcune categorie di sostanze organiche
(idrocarburi aromatici policiclici e
clorurati, pesticidi). In tutti i Paesi la legge richiede analisi e
controllo costante dei parametri
qui elencati.
Analisi chimico-fisica dell'acqua potabile
Analisi chimico-fisica dell'acqua potabile
Parametro o componente
Temperatura
pH
Conducibilità elettrica a 25 'C
Ossidabilità
Durezza
Valore limite ammesso
25 °C
6.5-9.5
2000 5
mg O2/l
PARAMETRI CHIMICI DELL ACQUE PER USO UMANO
Sodio
Potassio
Calcio
Magnesio
Ferro
Manganese
Alluminio
Ammonio
Argento
Solfato
Arsenico
Piombo
Cadmio
Cromo
Nichel
Mercurio
Cianuro
Fluoruro
Nitrato
Nitrito
PAH (come carbonio)
Solventi clorurati
Tetracloruro di carbonio
Pesticidi, bifenili, terfenili
Tensioattivi
(mg/1)
150
12
50
0.2
0.05
0.2
0.5
0.01
240
0.04
0.04
0.005
0.05
0.05
0.001
0.05
1.5
50
0.1
0.0002
0.025
0.003
0.0001
0.2
Schema che raffigura il servizio idrico integrato, come previsto dalla L 36/94.
Fonte idrica* 4
Captazione
Potabilizzazione
Acqua destinata al consumo umano**
Distribuzione
Consumo
Acqua reflue***
Fognatura e depurazione
* I requisiti delle acque superficiali da cui attingere per la potabilizzazione sono previsti dal DPR 515/82,
in attuazione della Direttiva 75/440 CEE, dalla Direttiva 80/778 CEE recepita con DL 152/99,
** I requisiti delle acque destinate al consumo umano sono previsti dal DLgs 31/01. *** II trattamento e i requisiti delle acque reflue sono previsti dalla L 319/76
e dalla Direttiva 80/778 CEE recepita con DL 152/99
PRINCIPALI ANALISI CHIMICHE DELL'ACQUA
DETERMINAZIONE DELLA DUREZZA TOTALE
METODO
Si effettua mediante titolazione con EDTA, complessante dei metalli alcalino-terrosi (n|
complessometrico).
Mn+, Mg+ , Ca+
Ca(HCO3)2 --> CaCO3(S) + CO2 + H2O
Acido etilendiamminotetraacetico Nome IUPACN,N,N',N'-tetracarbossimetil-1,2diamminoetanoNomi alternativi
EDTA
EDTA (acido etilendiamminotetracetico)
Indicatore è il nero-eriocromoT che forma con gli ioni Mg 2+ un complesso
di colore rossi L'EDTA, sgocciolato dalla buretta, dopo aver legato gli ioni
Ca2+ e Mg2+ in soluzione, i magnesio all'indicatore che, una volta libero,
assume colore blu. Usando una soluzione EDTA 0,01 M, gli ml utilizzati
nella titolazione corrispondono alla durezza espressa in gradi francesi
Volendo determinare la durezza permanente, l'acqua in esame, dopo
ebollizione e successiva filtrazione, è titolata nel solito modo. La durezza
temporanea, data dai bicarbonati precipitati in seguito a ebollizione, è
dedotta dalla differenza tra la totale e la permanente:
D tot D perm =Dtemp
Un grado francese di durezza corrisponde a 1 mg di CaC03/100 ml di H20.
DETERMINAZIONE DEL RESIDUO FISSO
L'acqua in esame, in capsula tarata, è evaporata ed essiccata in
termostato a 100° e 180°. Per differenza di peso si risale al residuo
fisso, espresso in mg/l. La determinazione può essere effetuata
indirettamente conoscendo la conducibilità elettrica (direttamente
proporzionale ali contenuto salino), il cui valore, misurato con ponte di
Kohlrausch e moltiplicato per 750, dà il residuo fisso a 180 °C.
K18 x 750 = residuo fisso calcolato dalla K18
K 18 = conducibilità elettrica, misurata a 180 °C ed espressa in ohm-1/cm
La prova è senz'altro più rapida della precedente, ma meno precisa.
Il residuo fisso serve a stabilire il grado di mineralizzazione di un'acqua;
è infatti usato per classificare le acque minerali. La determinazione a 180
°C è la più precisa, in quanto a 100 °C non viene eliminata tutta l'acqua
di cristallizzazione.
DETERMINAZIONE DELLO IONE NH4+
Si esegue la reazione con il reattivo di Nessler (soluzione alcalina di iodio-mercuratoH K2[Hgl4])
che, in presenza di NH4+, da colorazione gialla, dovuta alla formazione del|
ossidimercurioammonio secondo la seguente reazione: a spettrofotom /Hg +
NH4+ + 2 [HgI4]2- + 4OH-  [O Hg2NH2]+ I- + 7I-+ 3 H2O
I dosaggio può essere effettuato con spettrofotometria ad assorbimento molecolare. Uno dei
metodi più utilizzati è la cromatografia ionica, che consente la contemporara dosaggio di nitrati,
cloruri e solfati.
Lo ione ammonio, indice di inquinamento in atto, è consentito fino a 0,50 (jig/l. Il reattivo di Nessler è molto
sensibile e riesce a svelare tracce anche minime di NH4+.
La spettrofotometria ad assorbimento molecolare è una tecnica che misura le radiazioni (nell'UV nel visibile,
nell'IR) assorbite quando attraversano una soluzione. L'intensità dell'assorbimento è proporzionale al numero
delle molecole assorbenti presenti, per cui questa analisi può essere qualitativa e quantitativa. Lo strumento
utilizzato è lo spettrofotometro costituito da: una sorgente luminosa, un selettore di lunghezza d'onda, un
sistema ottico formato da specchi, un portacampioni che alloggia curette in vetro o quarzo (per l'UV), un sistema
di rilevazione dell'intensità della radiazione emergente. Dalla lettura dell'assor-banza della soluzione a una certa
lunghezza d'onda è possibile risalire al tipo di composto e alla sua concentrazione (secondo la legge di
Lambert-Beer). E bene comunque disporre di curve di taratura ottenute con campioni a diverse concentrazioni.
DETERMINAZIONE DELLO IONE NO2Si utilizza il reattivo di Griess (costituito da due soluzioni: la prima di acido
solfanilico»; acido, la seconda di a-naftilammina) che, in presenza di nitriti,
forma un azocomposti*'1 in rosso. Per la determinazione quantitativa, si usa la
spettrofotometria ad assorbimento molecolare
I nitriti derivano dall'ossidazione dello ione ammonio e sono ammessi
nell'acqua potabile fino a 0,50 mg/l in quanto indice di inquinamento recente. Il
reattivo di Griess è molto sensibile e riesce a svelare 1 mg di NO2~/100 I di
H2O.
DETERMINAZIONE DELLO IONE N03
Sebbene
il
metodo
più
attuale
sia
la
cromatografia
ionica,
tradizionalmente,
la ricera: ni può essere effettuata con due metodi:
-metodo della difenilammina, ossidata dai nitrati a derivato chinonico colorato in azzurro. La reazione,
molto sensibile, può però avvenire in presenza di un qualsiasi ossidante; nell’acqua comune lo ione
nitrato è l’unico dotato di tale azione (escludendo l’ NO2 presente in tracce o assente).
-Metodo della brucina, alcaloide della noce vomica, la cui soluzione solfonica, in presenza di NO3
assume colorazione rossa che col tempo passa al giallo
Il nitrato rappresenta l'ultimo stadio dell'ossidazione delle sostanze organiche ed è ammesso nelle
acque potabili fino a 50 ng/l. Si ricorda che questo ione può essere causa metaemoglobinemia e della
formazione di nitrosammine.
La cromatografia è una tecnica usata per separare singoli componenti di miscele sfruttando la loro
diversa velocità di migrazione tra una fase mobile e una stazionaria. Possiamo distinguere tra:
cromatografia liquida, in cui la fase mobile è costituita da solvente liquido acquoso o organico, mentre la
fasestazionaria può essere un solido (adsorbimento, gel filtrazione, scambio ionico) o un liquido
distribuito su un supporto inerte (ripartizione) A seconda del tipo di supporto avremo: cromatografia su
colonna (LC) o su sfrato sottile (TLC).
cromatografia in fase gassosa o CC, in cui la fase mobile è data da un gas.
Anche le determinazioni quantitative vengono effettuate con la cromatografia ionica; quelle tra zionali sono due:
•con [acido 2,4-fenoldisolfonico che reagisce con i nitrati formando l'acido 6-nitro-2,4-fenol
solfonico il cui sale di sodio è di colore giallo. La lettura può essere effettuata con la spettro
tometria di assorbimento molecolare o mediante dosaggio colorimetrico. Il metodo è comi
cato dalla necessità di allontanare gli ioni CI", che, favoriti dall'ambiente acido del reattivo,fu
sono ridurre i nitrati a NOCI (cloruro di nitrosile);
•con la spettrofotometria UV: la lettura viene effettuata a 210 nm, che non corrisponde al m
simo di assorbimento dei nitrati (193,6 nm), ma è una lunghezza d'onda rilevabile dai comi
spettrofotometri (il cui limite è di solito a 200 nm). Nel caso il tenore in nitrati sia superiore i
p.p.m., l'acqua deve essere diluita.
•La cromatografia ionica fa parte delle tecniche cromatografiche liquide su colonna. A seconda della pressione di lavoro si ha:
LPLC o cromatografia liquida a bassa pressione, che utilizza colonne con diametro maggiore o uguale a 5 mm; HPLC o
cromatografia liquida ad alta pressione o ad elevate prestazioni, che utilizza colonne con diametro inferiore ai 5 mm.
L'apparecchio per cromatografia su colonna consiste in: uno o più serbatoi per il solvente; pompe in caso di HPLC; una
colonna (in acciaio, vetro o plastica- lunga da qualche cm a oltre un metro), un rivelatore dei vari componenti che può essere
uno spettrofotometro, un fluorimetro, un rifrattametro, un spettrometro di massa, un contatore di radioattività a seconda delle
analisi. Il campione viene iniettato e procede col solvente lungo la colonna ove si separa, secondo vari principi: adsorbimento,
ripartizione, gel-filtrazione, scambio ionico.
DETERMINAZIONE DEI TENSIOATTIVI ANIONICI
Si ricercano i tensioattivi anionici, più comunemente usati, sfruttando la
reazione che questi danno con il blu di metilene, con formazione di un
complesso azzurro, solubile in cloroformio.Effettuando la reazione in
imbuto separatore, è possibile allontanare la soluzione inferiore
(complesso tensioattivo-blu di metilene e cloroformio) e dosarla con
spettrofotometria ad assorbimento molecolare.
I risultati sono espressi come MBAS, cioè Methilene Blue Active
Substances, intendendo con questa sigla gli alchilbenzensolfo-nati a
catena lineare, ramificata e gli alcani solfonati.
R—C6H5SO3 -NA+ alchilbenzensolfonati (ABS)
DETERMINAZIONE DEI CLORURI
II metodo più attuale è la cromatografia ionica. Il metodo classico è quello di Mohr (volumi co),
usando come soluzione titolante AgN03, indicatore cromato di potassio, K2Cr04. Durante la
titolazione, dapprima si forma AgCl, bianco insolubile; precipitati tutti gli ioni CI", un tenore
aggiunta di AgNO3 determina la formazione di Ag2Cr04, rosso. Dai mi di AgNO3 usati, si può
risalire alla concentrazione di cloruri con la seguente formula:
Cl-(mg/l)= A x N x 34.46 x 1000/ml
A= ml di AgNO3 utilizzati
N= normalità di AgNO3
35,46 = peso equivalente di CI"
ml = quantità di acqua in esame usata nella prova
I cloruri sono ammessi nell'acqua potabile fino a 250 |xg/l.
Nel caso di cromatografia ionica le colonne sono riempite con resine a scambio ionico, a reticolo
tridimensionale. Le molecole polari, a contatto con la resina scambiatrice, vanno ad occupare il
posto di uno ione che, a sua volta, migra in soluzione. Le eventuali molecole apolari presenti in
soluzione vengono trattenute in colonna sia grazie ad un puro processo di adsorbimento sia
perché penetrano nel reticolo della resina stessa. Le resine a scambio ionico vengono utilizzate
per deionizzare l'acqua, per concentrare soluzioni, per separare sostanze presenti in soluzione in
forma ionica.