Inquinamento dell’acqua e Inquinamento dell’acqua e del suolo, monitoraggiodel suolo, monitoraggio

R. Gagliano-CandelaR. Gagliano-CandelaCattedra di Tossicologia Forense

Università di Bari

Attività LABORATORIO MEA

Anno 2009

M.E.AM.E.ALaboratorio Didattico Permanente di

Monitoraggio ed Educazione Ambientale “M.E.A.”

Definizione di inquinamento

““L’L’inquinamentoinquinamento è una modificazione è una modificazione sfavorevole di un ambiente naturale sfavorevole di un ambiente naturale

dovuta completamente o parzialmente dovuta completamente o parzialmente all’attività umana, all’attività umana,

con interventi diretti o indiretti, che con interventi diretti o indiretti, che alterano le alterano le caratteristiche fisico-chimiche caratteristiche fisico-chimiche

dell’acquadell’acqua, , i flussi di energiai flussi di energia e e la la struttura e abbondanza delle struttura e abbondanza delle

associazioni dei viventiassociazioni dei viventi”.”.(definizione del Comitato Ecologico Americano)(definizione del Comitato Ecologico Americano)

L’inquinamento delle acque

Inquinamento marinoInquinamento marino e e inquinamento inquinamento delle acque internedelle acque interne sono strettamente sono strettamente connessi e dipendono in larghissima connessi e dipendono in larghissima misura dagli misura dagli inquinanti trasportati in inquinanti trasportati in

mare dai fiumimare dai fiumi oltre che oltre che dagli scarichi a dagli scarichi a mare degli agglomerati urbanimare degli agglomerati urbani e delle e delle

industrieindustrie situate lungo la costa. situate lungo la costa.

Fonti di inquinamentoFonti terrestri dirette: acque di rifiuto urbane, domestiche, industriali, acque di pioggia che hanno raccolto sul terreno materiali inquinanti, etc.Fonti terrestri indirette: materiali inquinanti trasportati dai fiumi e che hanno subito una certa diluizione.Fonti atmosferiche: per ricaduta di sostanze radioattive dovute ad attività terrestri (centrali termiche, nucleari)

Tipi di InquinamentoL’inquinamento delle acque può essere • naturale

per fenomeni non dipendenti dall’intervento dell’uomo (As, Se, U: acque sotterranee alluvionali)

• domestico e urbano ha origine dai liquami delle fogne urbane(nitrati, ammonio, da impianti trattamento, da discariche civili)

• agricolodipende dall’uso di prodotti chimici in agricoltura (nitrati, pesticidi)

• industrialeprovocato dall’eliminazione nell’ambiente esterno delle acque residue di lavorazioni industriali (solventi organici clorurati, ftalati)

Gli Gli effetti dell’inquinamento delle acque delle acque dipendono dalle componenti che li dipendono dalle componenti che li determinano determinano e si manifestano attraverso la e si manifestano attraverso la mancanza di mancanza di ossigeno, presenza di sostanze tossicheossigeno, presenza di sostanze tossiche, e , e variazioni della temperaturavariazioni della temperatura dell’acqua dell’acqua ricevente.ricevente.Per effetto del metabolismo anaerobio che si verifica per la Per effetto del metabolismo anaerobio che si verifica per la riduzione riduzione dell’ossigeno nell’acquadell’ossigeno nell’acqua, , le sostanze “donatori di ossigeno”le sostanze “donatori di ossigeno” (nitrati, (nitrati, solfati e fosfati) solfati e fosfati) vengono ridotte dando luogo alla formazione di vengono ridotte dando luogo alla formazione di sostanze nocive e maleodoranti, tossichesostanze nocive e maleodoranti, tossiche per microrganismi animali e per microrganismi animali e vegetali delle acque e, in alcuni casi, per l’uomo.vegetali delle acque e, in alcuni casi, per l’uomo.

Gli elementi inquinanti (oli, detergenti)Gli elementi inquinanti (oli, detergenti) possono compromettere il possono compromettere il passaggio delle radiazioni solari nell’ambiente acquaticopassaggio delle radiazioni solari nell’ambiente acquatico e, di e, di conseguenza, interferiscono sui conseguenza, interferiscono sui cicli vitali dei microrganismi vegetali e cicli vitali dei microrganismi vegetali e animalianimali..

Lo Lo scarico di impianti industriali con raffreddamento ad acquascarico di impianti industriali con raffreddamento ad acqua, può , può compromettere l’equilibrio termico e le compromettere l’equilibrio termico e le reazioni biochimiche reazioni biochimiche termoregolatetermoregolate..

Gli inquinanti non degradabili(le lattine di alluminio, i sali di mercurio, le sostanze chimiche con

radicali fenolici a lunga catena laterale, il DDT), non solo si accumulano, ma subiscono anche, durante il loro

passaggio attraverso i cicli biogeochimici e le catene alimentari, il processo della "magnificazione biologica".

Inoltre si combinano spesso con composti presenti nell’ambiente, formando altre sostanze tossiche.

Gli inquinanti biodegradabili (rifiuti domestici), possono essere rapidamente decomposti da processi naturali o con sistemi meccanici che aumentano la capacità della natura di decomporre e di riciclare le sostanze.

Gli inquinanti degradabili che forniscono energia (sostanze organiche), o nutrienti (fosfati, carbonati, ecc.) possono far aumentare la produttività, fornendo energia sussidiaria se vengono immessi in quantità moderata nell’ecosistema. Se la quantità è notevole, si raggiunge un valore critico, (fioriture algali). Oltre questo limite, si ha una condizione di stress, e il sistema viene “avvelenato”.

•Sostanze Inquinanti delle acquepossono restare in sospensione nell’atmosfera o nei fiumi o per giorni o mesi, negli oceani per anni o addirittura milioni di anni

Idrocarburiformano sottili pellicole alla superficie dell’acqua (slicks) con azione tossica sugli organismi planctonici vegetali e animali.

Inquinamento da "Metalli Pesanti"Il mercurio si concentra nei pesci e molluschi, tossici per l’uomo. Il piombo si concentra nei sedimenti ed in organismi bentonici costieri (mitili).

Inquinamento da scarichi urbaniliquami di natura organica (mineralizzate dai batteri, producono sali nutritivi: nitriti, nitrati e fosfati >> alghe)I detersivi usati nelle industrie e nelle lavatrici domestiche.Le acque di fogna producono modificazioni ambientali: diminuzione della trasparenza e dell’ossigeno, variazioni del pH, aumento della anidride carbonica (CO2) e di altri prodotti della degradazione delle sostanze organiche (H2S, NH3, CH4, ecc.) problemi di tipo infettivo.

L’OMS ha stabilito da oltre trent’anni le “Norme internazionali applicabili alle acque potabili”; tale documento è stato integrato ed aggiornato nel 1980 dalla CEE

Criteri che definiscono la potabilità dell’acque:

•criteri idrogeologici: identificazione delle falde e delle acque sotterranee da utilizzare•criteri organolettici: acqua non torbida, senza odori o sapori sgradevoli, sufficientemente fresca•criteri fisici: temperatura, conducibilità, residuo fisso a 180° e pH.(le acque migliori non sono eccessivamente mineralizzate)•criteri chimici: tipo e il grado di mineralizzazione, di carico organico, di sostanze indesiderabili, di sostanze che possono interferire con la salute e di sostanze tossiche•criteri microbiologici: assenza di microrganismi patogeni (coliformi).

D.L. 152/99 "Disposizioni sulla tutela delle acque dell'inquinamento e recepimento della direttiva 91/271/ CEE concernente il trattamento delle acque reflue urbane e della direttiva 91/ 676/ CEE relativa alla protezione delle acque dall'inquinamento provocato dai nitrati provenienti da fonti agricole”

La prima classificazione della qualità dei corsi d’acqua prevede determinazioni sulla matrice acquosa e sul biota; integrate da indagini sui sedimenti e da test di tossicità.

I parametri di base (temperatura, pH, nutrienti, B.O.D., C.O.D., ecc.) riflettono le pressioni antropiche (carico organico, bilancio dell’ossigeno, dell’acidità, del carico microbiologico).

I parametri macrodescrittori individuano la classificazione (es. Escherichia Coli (UFC/100 ml) (coliformi totali, coliformi fecali e streptococchi fecali).

Campionamento

I I recipientirecipienti usati per il campionamento sono di usati per il campionamento sono di materiale diversomateriale diverso a seconda delle analisi da eseguire in a seconda delle analisi da eseguire in quanto ogni materiale può cedere all'acqua le sostanze quanto ogni materiale può cedere all'acqua le sostanze di cui è composto o può fissarne altre presenti di cui è composto o può fissarne altre presenti nell'acqua. nell'acqua. In genere si usa la plastica (In genere si usa la plastica (politenepolitene), il ), il vetro vetro (pirex), (pirex), l'l'acciaioacciaio inossidabileinossidabile. . Il recipiente deve essere Il recipiente deve essere lavato accuratamente con acidilavato accuratamente con acidi, , poi ripetutamente con poi ripetutamente con acqua comuneacqua comune ed infine con ed infine con l'l'acqua in esameacqua in esame..

Per raccogliere il campione da una sorgente, da un Per raccogliere il campione da una sorgente, da un fiume, da un serbatoio, da un pozzo ecc. si deve fiume, da un serbatoio, da un pozzo ecc. si deve immergere completamente il recipiente nell'acqua immergere completamente il recipiente nell'acqua evitando di raccogliere lo strato superficiale o il deposito evitando di raccogliere lo strato superficiale o il deposito di fondo.di fondo.

Per prelevare il campione da un Per prelevare il campione da un rubinetto rubinetto o unao una pompa pompa o unao una valvola valvola, , si lascia prima scorrere tutta l'acqua che si si lascia prima scorrere tutta l'acqua che si trova ferma nel corpo di questi apparecchi trova ferma nel corpo di questi apparecchi

•Alcune determinazioni devono essere fatte direttamente sul posto come: temperatura, conducibilità, pH, ecc., altre possono essere eseguite in laboratorio dopo aver aggiunto al campione gli opportuni conservanti.•La rilevazione della temperatura, in particolare, viene effettuata tramite un termometro a capillare graduato in decimi di grado centigrado.La temperatura di un corso d'acqua assume particolare importanza qualora il sito sia in prossimità di insediamenti industriali (inquinamento termico).

•BOD ( (richiesta di ossigeno biologico di richiesta di ossigeno biologico di un'acqua)un'acqua)

Valutazione dell'inquinamento da parte di Valutazione dell'inquinamento da parte di sostanze organiche disciolte, Queste vengono sostanze organiche disciolte, Queste vengono spontaneamente spontaneamente aggredite e digerite dai aggredite e digerite dai microrganismi presenti nell'acqua con consumo di microrganismi presenti nell'acqua con consumo di ossigeno discioltoossigeno disciolto..La quantità di ossigeno consumato è indice della La quantità di ossigeno consumato è indice della quantità di sostanza organica inquinante.quantità di sostanza organica inquinante.

•La determinazione del BOD viene effettuata per La determinazione del BOD viene effettuata per mezzo di una titolazione ossidimetrica; il mezzo di una titolazione ossidimetrica; il campione viene saturato di aria, e messo in un campione viene saturato di aria, e messo in un frigotermostato per cinque giorni alla temperatura frigotermostato per cinque giorni alla temperatura di 20 °Cdi 20 °C

•C.O.D. domanda di ossigeno chimica domanda di ossigeno chimica

Rappresenta i Rappresenta i mg di ossigeno richiestimg di ossigeno richiesti da da un litro di acqua per autodepurarsi un litro di acqua per autodepurarsi chimicamente, ossia per effetto di sostanze chimicamente, ossia per effetto di sostanze ossidanti: permanganato e bicromato di K.ossidanti: permanganato e bicromato di K.

•Questi composti ossidano e distruggono le Questi composti ossidano e distruggono le sostanze inquinanti.sostanze inquinanti.

•I.O.D. domanda di ossigeno immediata o più precisamente ossidabilità al permanganato

Le sostanze organiche presenti sono ossidate a caldo con KMnO4. Dalla quantità di KMnO4 si risale alla quantità di ossigeno secondo la seguente reazione:

•Caratteri Organolettici

Odore:: un'acqua pura deve essere inodore, un'acqua pura deve essere inodore, la presenza di odore è indice di la presenza di odore è indice di inquinamento.inquinamento.

•Odore di uova marce indica la presenza di Odore di uova marce indica la presenza di H2S o SOLFURIH2S o SOLFURI

•odore di terra indica la presenza di sostanze odore di terra indica la presenza di sostanze HUMICHE, HUMUSHUMICHE, HUMUS

•odore di vermi indica la presenza di sostanze odore di vermi indica la presenza di sostanze FOSFORATEFOSFORATE

Colore: un'acqua pura deve essere incolore. un'acqua pura deve essere incolore.

Per valutare l'alterazione, si paragona il suo Per valutare l'alterazione, si paragona il suo colore con soluzioni standard di colore con soluzioni standard di cloro cloro platinato di Kplatinato di K..

Sapore:

un'acqua pura deve essere insapore.un'acqua pura deve essere insapore.

•Residuo fisso a 180°CIn capsula di porcellana previamente tarata si fanno In capsula di porcellana previamente tarata si fanno evaporare 100 ml di acqua, quindi in stufa a 180°C evaporare 100 ml di acqua, quindi in stufa a 180°C per un'ora. Si raffredda in essiccatore e si pesa. La per un'ora. Si raffredda in essiccatore e si pesa. La differenza tra le due pesate da il residuo fisso differenza tra le due pesate da il residuo fisso espresso in mg/l.espresso in mg/l.•Conducibilità elettrica è una funzione diretta della concentrazione ionica e è una funzione diretta della concentrazione ionica e quindi una misura indiretta del suo contenuto salino.quindi una misura indiretta del suo contenuto salino.La determinazione viene effettuata mediante La determinazione viene effettuata mediante conduttometri e si esprime in µS/cm.conduttometri e si esprime in µS/cm.

Acqua distillata = 2 Acqua distillata = 2 Acqua potabile: fra 300 - 400 µS/cmAcqua potabile: fra 300 - 400 µS/cm

Acque naturali: fra 100 e 1000Acque naturali: fra 100 e 1000

Determinazione dei Solidi Disciolti La somma di tutte le La somma di tutte le sostanze sostanze inorganicheinorganiche disciolte nell'acqua; disciolte nell'acqua; i valori che assumono sono significativi i valori che assumono sono significativi per la caratterizzazione delle acque.per la caratterizzazione delle acque.

•Determinazione del pH

importante specialmente ai fini industriali, importante specialmente ai fini industriali, perché il valore del pH influisce perché il valore del pH influisce notevolmente sull'andamento dei processi notevolmente sull'andamento dei processi corrosivi cui vanno soggetti i metalli a corrosivi cui vanno soggetti i metalli a contatto con l'acqua e sull'andamento di contatto con l'acqua e sull'andamento di molti processi chimici.molti processi chimici.

Il pH serve, inoltre, per la determinazione Il pH serve, inoltre, per la determinazione dello ione carbonato, bicarbonato e anidride dello ione carbonato, bicarbonato e anidride carbonica disciolta.carbonica disciolta.

•La misura viene effettuata su pHmetro La misura viene effettuata su pHmetro digitale previa taratura dello strumento.digitale previa taratura dello strumento.

•DurezzaLa durezza è data dalla somma dei sali solubili di Ca

e Mg presenti in un acqua e si divide in:•durezza totale che comprende tutti i sali disciolti

di Ca e Mg; •durezza temporanea che viene eliminata per

semplice ebollizione durante la quale i bicarbonati solubili di Ca e Mg vengono eliminati come carbonati insolubili;

•durezza permanente che è dovuta a tutti i sali di Ca e Mg che rimangono in soluzione dopo ebollizione.

Secondo la durezza le acque vengono classificate in:•- "dolci" con durezza minore di 150 ppm;•- "dure" con durezza compresa fra 150 e 300 ppm;•- "molto dure" con durezza maggiore di 300 ppm.

•Determinazione dei Cloruri

•Determinazione dell'AlcalinitàNelle acque naturali l’alcalinità ha una notevole importanza, poiché svolge una funzione tampone nei confronti delle variazioni di pH determinate dall’attività fotosintetica. Inoltre i carbonati e i bicarbonati hanno anche la funzione di complessare i metalli tossici.Scarichi acidi, possono arrivare da industrie: produzione di esplosivi, miniere, stabilimenti chimici, ecc.; scarichi alcalini derivano da: concerie, cotonifici, ecc.

•Determinazione dei NitritiSi formano per la riduzione dei nitrati e per l’ossidazione dell’NH3. In ambienti ossigenati sono trasformati in nitrati e viceversa. Acque che contengono elevate concentrazioni di nitriti sono inquinate.

•Determinazione dei NitratiSi formano dalla completa ossidazione dell’ammoniaca ad opera dei microrganismi presenti nel suolo e nell’acqua. I nitrati sono assimilati dalle piante e convertiti in proteine. Le cause della loro presenza sono: scarichi urbani, scarichi industriali, ricadute atmosferiche di prodotti di combustione contenenti l’azoto e dei processi di mineralizzazione.

•Determinazione dell'AmmoniacaDeriva dalla decomposizione della sostanza organica, quindi è considerata uno degli indici chimici più sensibili per individuare un inquinamento fecale.

•Determinazione dei Fosfati

ANALISI DEL TERRENO PRELIEVO DEL CAMPIONE PER L'ANALISI DEL SUOLO

L'analisi del terreno è uno strumento di lavoro utile al fine di individuare soluzioni a problemi relativi alla gestione della fertilità del suolo e della nutrizione delle colture.

I dati delle analisi sono indicativi delle potenzialità nutritive del suolo e forniscono suggerimenti utili per programmare gli interventi di fertilizzazione.

I suoli possono presentare estrema variabilità, anche in zone ristrette, sia in senso orizzontale che in senso verticale, a seguito delle trasformazioni naturali e dell'intervento dell'uomo.

La difficoltà maggiore del campionamento (modalità, epoca, localizzazione) sta proprio nel realizzare un campione che sia rappresentativo ed idoneo a fornire le indicazioni utili allo scopo dell'indagine.

•Area di campionamentoIndividuare aree omogenee escludendo dal campionamento aree con caratteristiche diverse che saranno campionanate a parte. Possono essere escluse se la loro estensione è molto ridotta e non significativa sotto l'aspetto produttivo.

•L'omogeneità delle aree da campionare fa riferimento a colore del suolo, aspetto fisico, ordinamento colturale, fertilizzazione ricevuta, vegetazione coltivata o spontanea, e altre caratteristiche coerenti con le finalità dell'analisi (caratterizzazione del suolo, controllo, comparazione, ecc.).

•All'interno dell'area individuata verranno prelevati più sottocampioni evitando i bordi dell'area stessa e tutte le zone o micro-zone con caratteristiche diverse da quelle medie dell'area (zone di ristagno, affioramento del sottosuolo, zone di accumulo di fertilizzanti e/o prodotti e/o sottoprodotti e scarti, zone a quota diversa da quella media, ecc).

I I sottocampioni saranno prelevati o in saranno prelevati o in modo modo sistematico all'interno di un sistematico all'interno di un reticolatoreticolato adeguatamente dimensionato adeguatamente dimensionato oppure in punti casuali o distribuiti lungo oppure in punti casuali o distribuiti lungo traiettorie a X o a W, tenendo conto traiettorie a X o a W, tenendo conto sempre della rappresentatività.sempre della rappresentatività.

•Profondità del campionamentoSolitamente, quando lo scopo dell'analisi è la caratterizzazione del suolo, il dato analitico deve riguardare lo strato esplorato dalle radici. Pertanto si procederà in modo diverso:

- Nei suoli arati o comunque soggetti a rovesciamenti e/o rimescolamenti il campionamento raggiungerà la massima profondità di lavorazione.

- Nei frutteti inerbiti, nei suoli a pascolo, ecc., dopo aver eliminato la parte aerea della vegetazione e la cotica, il campione sarà prelevato fino alla profondità interessata dalle radici

-Per il sottosuolo ci si baserà sul profilo pedologico

- Per controlli particolari ci si baserà sul fenomeno che si intende controllare.

•Esecuzione del prelievo

Una volta individuati i punti del prelievo Una volta individuati i punti del prelievo procedere con la procedere con la sonda sonda o con la o con la vangavanga fino alla profondità prevista. fino alla profondità prevista.

Quando si usa la vanga procedere Quando si usa la vanga procedere scavando una buca verticale e prelevare scavando una buca verticale e prelevare una fetta verticale di terreno lungo la una fetta verticale di terreno lungo la parete della buca, partendo dal fondo e parete della buca, partendo dal fondo e risalendo fino alla superficie.risalendo fino alla superficie.

•Formazione dei campioniTrasferire via via i singoli prelievi in un secchio di plastica ben pulito. Mescolare ed omogeneizzare con cura tutto il materiale raccolto. Prelevare circa 2 kg di terreno ben omogeneizzato, trasferirlo in un contenitore o in un sacchetto asciutto e ben pulito, impermeabile all'acqua e alla polvere, chiuderlo per bene ed etichettarlo adeguatamente per poterlo identificare. Non inserire etichette o altro materiale all'interno del sacchetto a contatto con il suolo.

Grazie dell’ascoltoGrazie dell’ascolto