PARAMETRI DI CARATTERIZZAZIONE DEI COMPARTI AMBIENTALI

1. PARAMETRI DI CARATTERIZZAZIONE DEI COMPARTI AMBIENTALI Corso di Ingegneria Sanitaria Ambientale

2. Comparti ambientali Per comparti ambientali si intende solitamente: acqua, aria, suolo. I comparti ambientali vengono considerati separatamente in quanto differiscono per tipologia di inquinanti, procedure di campionamento, metodiche di analisi, limiti normativi … La categorizzazione delle forme di inquinamento all’interno di una struttura compartimentata dell’ambiente spesso mal si presta alla descrizione della complessità delle cause e degli effetti prodotti. E’ sempre opportuno avere una visione ‘globale’ che tenga conto dell’effetto che le trasformazioni all’interno di un certo comparto hanno su di un altro comparto ambientale.

3. Concentrazioni Concentrazione in massa: peso/volume………..es. mg/l Concentrazione adimensionali: peso/pesocampione……….ppm volume/volumecampione…ppmV N.B. ppm = parti per milione; ppb = parti per miliardo (1 ppm = 1000 ppb) Molarità: numero di moli/l numero di moli = peso (gr)/peso molecolare Peso Equivalente: basato sulla carica ionica Peso molecolare/carica ionica basato sulle reazioni acido-base Peso molecolare/n H+ o (n OH-) basato sulle reazioni red-ox Peso molecolare/n e- scambiati Normalità: numero di equivalenti/l

4. Comparto acqua • 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

5. Comparto acqua

6. Comparto acqua Caratteristiche generali Le acque possono essere caratterizzate per mezzo della determinazione analitica di parametri ricadenti in 3 differenti categorie: Le metodiche analitiche di riferimento che possono essere adottate per la caratterizzazione delle acque si ritrovano nei Metodi analitici per le Acque pubblicati a cura dell’IRSA-CNR e negli Standard Methodsfor the examinationof Water and Wastewaterpubblicati a cura di APHA e AWWA. Le informazioni contenute nei manuali riguardano il campionamento, la conservazione, i campi di validità delle metodiche, i limiti di rilevabilità delle metodiche, l’interferenza di altre specie chimiche,…

7. Comparto acqua Parametri chimici • I parametri chimici esprimono la concentrazione delle sostanze nel mezzo considerato, a partire dagli ioni più comuni fino alle più complesse sostanze organiche. I parametri chimici possono essere suddivisi in due grandi categorie: INORGANICI (esprimono la concentrazione di specie inorganiche) ed ORGANICI (esprimono la concentrazione di composti organici specifici o per classi)

8. Comparto acqua Parametri 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 e sono solitamente presenti in concentrazioni dell’ordine dei mg/l e superiori. Altri:, Nitrati (NO3-), Nitriti (NO2-), Ammonio (NH4+), Fosforo (in pratica PO43-), Ferro (Fe2+/3+), Manganese (Mn2+), altri metalli. Questi altri parametri possono essere anche di origine naturale (es. Fe e Mn) ma sono solitamente presenti a concentrazioni inferiori rispetto a quelli fondamentali).

9. Parametri chimici - Inorganici Comparto acqua Elementi in traccia. Con questo termine vengono definiti gli elementi contenuti nelle acque in quantità generalmente modesta (diciamo nell’ordine dei g/l). Per quanto riguarda i parametri chimici inorganici, ricadono tipicamente in questa categoria i metalli quali 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). I metalli pesanti sono generalmente tossici. In alcune tipologie di acque reflue possono essere presenti in concentrazioni molto maggiori rispetto a quelle delle acque naturali. Ci sono anche elementi non metallici che tipicamente ricadono negli elemnenti in traccia. Sono di particolare importanza ai fini della protezione dell’ambiente e degli effetti sulla salute dell’uomo, l’arsenico, i cianuri e l’amianto.

10. Comparto acqua Parametri chimici - Inorganici L’acqua a contatto con l’atmosfera tende a sciogliere i gas. La concentrazione dei gas in acqua dipende dalla loro solubilità e dalla loro pressione parziale. In caso di miscele di gas, come l’atmosfera, la pressione totale può essere espressa come somma delle pressioni parziali. La pressione parziale è pari a quella che avrebbe la singola componente se fossero eliminate tutte le altre. Si ricordi che per la Legge dei gas Perfetti fissata la temperatura ed il volume, la pressione è direttamente proporzionale al numero di moli; la pressione parziale è pari dunque alla frazione molare (o alla frazione di volume). Ad esempio, in aria, in condizioni normali(0°C, 1 atm), considerato che l’ossigeno rappresenta il 21% in volume dell’atmosfera, la pressione parziale dell’ossigeno è pari a 0.21 atm.

11. Comparto acqua Parametri chimici - Inorganici Ossigeno disciolto. Tra i gas, l’ossigeno è di particolare importanza soprattutto nel caso dei corpi idrici superficiali in quanto è di fondamentale importanza per la loro salute in quanto indispensabile per la 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. E’ un parametro di fondamentale importanza anche nella conduzione degli impianti di trattamento delle acque reflue. La concentrazione a saturazione dei gas (cioè la loro solubilità) dipende dalla temperatura e diminuisce all’aumentare della temperatura 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.

12. Comparto acqua

13. Comparto acqua Parametri chimici - Organici • Le sostanze organiche che possono essere contenute nell’acqua sono in numero elevatissimo (decine di migliaia). • Alcune possono essere di origine naturale (acidi umici e fulvici derivanti dalla decomposizione della sostanza organica vegetale). • La gran parte delle sostanze organiche che si ritrovano nelle acque sono di origine antropica. • I composti organici possono essere classificati in base a: • presenza di specifici gruppi funzionali o comunque alla loro formula e/o struttura chimica; • la finalità di utilizzo. • Nel primo caso si parla di idrocarburi, alcoli, aldeidi, chetoni, fenoli, acidi carbossilici,… • Nell’altro caso si parla ad esempio di tensioattivi, solventi, pesticidi e insetticidi, coloranti… • Le due classificazioni presentano ovviamente una certa sovrapposizione.

14. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Tensioattivi. Sono costituiti da molecole composte da un gruppo lipofilo (affine quindi alle sostanze grasse) combinato con un gruppo fortemente idrofilo (affine quindi a sostanze polari come l’acqua). In genere il gruppo idrofobo è rappresentato da un radicale idrocarburico (R). • Si orientano sull’interfaccia • aria-acqua o grasso-acqua • provocando una diminuzione • della tensione superficiale: bagnano prontamente le superfici, rimuovono lo sporco, penetrano nei materiali porosi, disperdono le particelle solide, emulsionano oli, grassi e producono schiuma per agitazione. Per questo motivo sono utilizzati come detergenti. • Per queste proprietà sono largamente utilizzati come detergenti.

15. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Meccanismo di azione L’azione del tensioattivo permettere di ridurre la tensione superficiale e quindi l’angolo di contatto acqua-superficie

16. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Tensioattivi di sintesi Si tratta di un’ampia classe di sostanze che possono essere suddivisi in cationici, anionici (denominati anche MBAS) e non ionici (denominati anche BiAS), a seconda della carica assunta in acqua dalla parte attiva della molecola. I primi prodotti di sintesi erano caratterizzati da bassa biodegradabilità; l’introduzione di molecole più semplici a catena lineare (LAS = alchilbenzeni solfonati lineari) ha ridotto questo problema. La loro presenza è causa di problemi di ordine tecnico, perché creano difficoltà alla sedimentazione ed agli scambi gassosi all’interfaccia liquido gas. Inoltre determinano problemi organolettici in quanto a basse concentrazioni (0.2 ppm) producono sapori sgradevoli. Alcuni additivi dei detergenti commerciali sono implicati in problemi ambientali (p.es. polifosfati). Composti della biodegradazione di alcuni tensioattivi non ionici (alchilfenolietossilati) possono essere fortemente tossici (p.es. nonilfenolo). Usati nell’industria dei pesticidi possono avere un effetto sinergico per la tossicità di questi ultimi che possono penetrare più facilmente.

17. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Pesticidi: insetticidi ed erbicidi Sostanze utilizzate allo scopo di distruggere, reprimere o comunque controllare la crescita di insetti, roditori, piante, malerbe o altre forme di vita indesiderate. I comuni pesticidi possono essere classificati in tre gruppi: Pesticidi inorganici, pesticidi organici naturali e pesticidi organici sintetici. Per quanto attiene gli insetticidi attualmente vengono utilizzati principalmente quelli organici sintetici: insetticidiorganoclorurati, insetticidiorganofosforati e insetticidi carbammati. I pesticidi organoclorurati (p.es. DDT), soprattutto sotto forma di insetticidi, furono introdotti fra gli anni 1940-1950. Gli effetti ambientali sono risultati molto gravi (bassa biodegradabilità, bassa solubilità in acqua, elevata solubilità nelle sostanze organiche, persistenza ambientale e bioaccumulo). Gli erbicidi più frequentemente utilizzati sono quelli organici.

18. Parametri chimici - Organici Comparto acqua Idrocarburi Gli idrocarburi sono composti organici, che contengono soltanto atomi di carbonio e di idrogeno. Gli atomi di carbonio (C) sono legati tra loro a formare lo scheletro della molecola, mentre gli idrogeni (H) sporgono da questo scheletro. 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. In entrambi i casi si tratta di sostanze apolari poco solubili in acqua, che rientrano fra le sostanze dette Non AqueousPhaseLiquid(NAPL) DNAPL Più dense dell’acqua LNAPL Meno dense dell’acqua

19. Parametri chimici - Organici Comparto acqua Idrocarburi policiclici aromatici (IPA) Simili al benzene sono costituiti da numerosi anelli uniti fra loro attraverso una coppia di atomi di carbonio. I più importanti sono il naftalene, l’antracene ed il fenantrene. Tali composti sono presenti come contaminanti in diversi tipi di aree industriali (raffinerie, cockerie). Alcuni sono usati nella preparazione dei coloranti. Possono essere prodotti da processi incompleti di combustione, in particolare del legno e del carbone. Nelle acque sono adsorbiti dai sedimenti o assimilati dai mitili.

20. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Policlorobifenili (PCB) I PCB, sono una classe di composti organici la cui struttura è assimilabile a quella del bifenile i cui atomi di idrogeno sono sostituiti da uno fino a dieci atomi di cloro. La formula brutagenerica dei PCB è C12H10-xClx. I policlorobifenili (PCB) sono una serie di composti largamente impiegati a livello industriale come plasticizzanti, deinchiostranti e come fluidi refrigeranti nelle apparecchiature elettriche (trasformatori e condensatori). Chimicamente i bifenili si formano dal benzene ad alta temperatura. Dal punto di vista ambientale presentano un comportamento simile a quello degli insetticidi organoclorurati. Tali composti sono oggi molto diffusi in ambiente a causa del largo uso che ne è stato fatto a partire dagli anni ’50.

21. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Le diossine sono una classe di composti organici aromatici clorurati la cui struttura consiste di due anelli benzenici legati da due atomi di ossigeno e con legati uno o più atomi di cloro.Formula di struttura delle diossine Diossine

22. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Nella terminologia corrente il termine diossina è spesso usato come sinonimo di TCDDo 2,3,7,8-tetracloro-dibenzo-p-diossina. Diossine In realtà si conoscono 210 tipi diversi tra diossine (73 tipi) e furani, strettamente correlati per caratteristiche e tossicità (figure 3, 4). Le fonti di diossine possono essere diverse: incenerimento di legname trattato con fungicidi a base di clorofenoli, uso di sbiancanti a base di cloro nell’industria cartaria, impianti di incenerimento di rifiuti solidi (senza camera di post-combustione). La diossina, altamente lipofila, tende a bioaccumularsi nella catena alimentare.

23. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Furani Un forte riscaldamento dei PCB in presenza di ossigeno porta alla formazione di dibenzofurani, composti strutturalmente simili alle diossine. Come la diossina i furani si formano in numerosi processi industriali, in particolare nella produzione della carta e nell’incenerimento dei rifiuti solidi urbani.

24. Parametri chimici - Organici Comparto acqua Fenoli Sono i composti derivati dal fenolo. Utilizzati come intermedi chimici in un ampio numero di processi industriali. Possono essere formati da processi di degradazione microbica di altri composti organici. La loro presenza in acque è quasi certamente di origine antropica. Composti fenolici, sono caratterizzati da elevata tossicità nei confronti delle specie animali.

25. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Solventi Si tratta di una classe che comprende un numero estremamente elevato di composti naturali e, spesso, di sintesi di varia natura. Si tratta solitamente di composti poco biodegradabili e molto tossici già a concentrazioni molto basse (g/l). Molti di questi sono cancerogeni. I più pericolosi sono quelli caratterizzati da notevole volatilità. • gli idrocarburi aromatici (benzene, toluene, xilene, stirene, cumene) • gli idrocarburi alifatici ed aliciclici (petrolio, benzina, nafta solvente) • gli idrocarburi alogenati: a) bromosostituiti (bromuro di metile), b) iodio-sostituiti (iodoformio e ioduro di metile), c) fluorosostituiti (fluoroalcani o freon e fluoroalcheni), d) clorurati (numerosi alifatici e aromatici) • gli alcoli (metilico, etilico, isopropilico, isobutilico) • i chetoni (acetone, metiletilchetone, metilisobutilchetone, cicloesanone, metilcicloesanone) • gli esteri (acetati, lattati, formiati, ftalati, dimetilsolfati) • le aldeidi (acetaldeide, glutaraldeide) • gli eteri (etere etilico) • i glicoli e derivati (glicole etilenico, propilenglicole, metilcellosolve, diossano) • …

26. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Solventi clorurati • I solventi clorurati sono composti derivati dagli idrocarburi alifatici o dagli idrocarburi ciclici, nei quali uno o più atomi di idrogeno sono sostituiti da altrettanti atomi di cloro. • Si tratta di sostanze dotate, nella massima parte, di un ottimo potere solvente, propellente, refrigerante e di scarsa infiammabilità. • Per le loro caratteristiche trovano largo impiego nell'industria chimica, tessile, della gomma, delle materie plastiche, degli estintori di incendio, dei liquidi refrigeranti, nelle operazioni di sgrassaggio e pulitura di metalli, pelli e tessuti. • Possono essere: alifatici: cloruro di metile e di etile, diclorometano, tetracloruro di carbonio, cloroformio, monocloroetano, dicloroetano, tricloroetano e tetracloroetano, monocloroetilene, dicloroetilene, tricloroetilene e tetracloroetilene; aromatici: monoclorobenzene e diclorobenzene.

27. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Composti organici di recente interesse Negli ultimi anni si è iniziato a valutare il possibile impatto inquinante causato da altri composti organici, di largo consumo, presenti solitamente in concentrazione molto basse: • Antibiotici ad uso umano ed animale; • Farmaci; • Ormoni. Tali parametri assumono particolare importanza nelle di approvvigionamento, nelle acque potabili ma anche in quelle di scarico per i possibili effetti sulla fauna.

28. Comparto acqua Parametri chimici - Organici In molte situazioni non interessa quantificare la concentrazione di ciascuna delle sostanze organiche presenti quanto piuttosto 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. Una caratteristica molto importante delle sostanze organiche è la quantità di ossigeno associata alla degradazione di quel composto per via microbiologica. • Ecco perché il contenuto di sostanze organiche viene solitamente espresso attraverso i parametri: • BOD - COD - TOC

29. Comparto acqua Parametri chimici - Organici • BOD: acronimo di ‘Biochemical Oxygen Demand’. • Esprime la quantità di ossigeno necessaria ad ossidare biologicamente le sostanze • organiche contenute nell’acqua. Il BOD NON E’ UN COMPOSTO INQUINANTE! • Materia organica + batteri + O2 nuovi batteri + CO2 + H2O • Viene determinato secondo una metodica di analisi standardizzata. • Il parametro si misura in mg O2/l. • in mancanza di opportuni accorgimenti, contribuiscono al BOD le frazioni 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.

30. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Andamento nel tempo del BOD ovvero della richiesta di ossigeno. 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

31. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Andamento nel tempo del substrato e della domanda di ossigeno soddisfatta

32. Comparto acqua Parametri chimici - Organici

33. Comparto acqua Parametri chimici - Organici • COD: acronimo di ‘Chemical Oxygen Demand’ Il suo valore, espresso in milligrammi di ossigeno per litro, rappresenta la quantità di ossigeno necessaria per la completa ossidazione dei composti organici ed inorganici presenti in un campione di acqua. Rappresenta quindi un indice che misura il grado di inquinamento dell'acqua da parte di sostanze ossidabili. Il COD NON E’ UN COMPOSTO INQUINANTE! CxHyOz + Cr2O7– + H+ CO3-- + H2O + 2 Cr3+ (reazione non bilanciata) 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 idi 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. +6 +3

34. Comparto acqua Parametri chimici - Organici • COD: acronimo di ‘Chemical Oxygen Demand’ • Il parametro 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 e recentemente esistono anche kit che permettono di fare la determinazione in 15 min); • la reazione di ossidazione viene fatta avvenire a 150 °C. • Per liquami urbani: COD/BOD5=1.8 - 2.2

35. Comparto acqua Parametri chimici - Organici Aggiunta di un volume noto di campione ad una provetta contenente i reagenti. 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. Al termine si misura per via spettrofotometrica l’intensità della colorazione sviluppata e si ricava il valore del COD in mgO2/l.

36. Comparto acqua Parametri chimici - Organici • TOC: acronimo di ‘Total Organic Carbon’. • Esprime la quantità totale di sostanze organiche contenute nell’acqua. • Il TOC NON E’ UN COMPOSTO INQUINANTE però da una misura globale • dell’inquinamento organico! • Reazione di combustione: Sostanza organica + O2 CO2 • Viene determinato misurando la CO2 che si forma dalla combustione delle sostanze • organiche. Le sostanze inorganiche non bruciano. • Il parametro 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.

37. Comparto acqua Parametri chimici derivati - pH • Sono quei parametri che non misurano direttamente la concentrazione di una o più specie ma ne derivano in modo diretto. pH E’ definito come il cologaritmo della concentrazione idrogenionica in soluzione: pH = - log [H+]. • E’ un parametro fondamentale perché: • regola tutti gli equilibri chimici in soluzione; • regola le reazioni biologiche; • determina le specie chimiche che si trovano in soluzione. Ha un campo di variazione tra 0 e 14 e si esprime in unità di pH: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ambiente acido Ambiente basico Neutralità

38. Parametri chimici derivati - pH Si misura in modo veloce utilizzando una coppia di elettrodi (elettrodo di riferimento e elettrodo a idrogeno).

40. Parametri chimici derivati - pH

41. Parametri chimici derivati - Alcalinità Alcalinità. E’ definita come la capacità di neutralizzare le specie acide ed è dovuta alla presenza di ioni carbonato CO3--, ioni bicarbonato HCO3- e ioni ossidrili OH-. Altre specie che contribuiscono in misura minore sono l’ammoniaca (NH3) e le basi coniugate degli acidi organici, dell’acido fosforico, silicico e borico. 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).

42. Parametri chimici derivati - Alcalinità 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-.

43. Parametri chimici derivati - Alcalinità • E’ importante distinguere tra alta basicità, manifestata da un alto pH, e alta alcalinità che corrisponde alla proprietà di assorbire grandi quantità di H+ limitando le variazioni di pH. • Mentre il pH è un fattore intensivo, l’alcalinità è un fattore capacitivo. • Se confrontiamo due soluzioni una contenente NaOH 0,001 M ed una contenente HCO3- 0,100 M osserviamo che: • La prima ha un pH = 11 ed è neutralizzata da 0,001 m/L di un qualunque acido forte. • La seconda ha un pH = 8,34 ma per neutralizzarla occorrono 0,1 m/L di un acido forte: la sua alcalinità è 100 volte più grande di quella di NaOH anche se il suo pH è molto più basso.

44. Parametri chimici derivati - Acidità • Una elevata alcalinità dell’acqua aumenta la solubilità della CO2 in acqua. • A pH = 7, cioè alcalinità = 0, si può calcolare: Solubilità = 1,371x10-5 moli/L • In una soluzione 0,001 M in NaOH, si calcola: Solubilità = 1,01x10-3 moli/L

45. Parametri chimici derivati - Acidità L’acidità dell’acqua, oltre che alla presenza di CO2 è dovuta alla presenza di acidi deboli come H2PO4-, H2S o ioni metallici come il Fe3+ e Al3+. Questi ultimi formano in acqua una specie chimica con le molecole del solvente dalla formula Al(H2O)63+ che a sua volta reagisce come: Al(H2O)63+ + H2O AlOH(H2O)52+ + H3O+ L’acqua usata in alcuni processi industriali come la soluzione esausta per il decappaggio dell’acciaio contiene ioni metallici acidi ed anche acidi forti. L’acqua di miniera è spesso acida per lo stesso motivo legato alla presenza sia di ioni metallici che acidi forti.

46. Parametri chimici derivati - Durezza DUREZZA: 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: Tendenza delle acque dure a causare incrostazioni in seguito alla formazione di precipitati (carbonato di calcio CaCO3 e idrossido di magnesio Mg(OH)2). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Dolci Medie Dure Molto dure

47. Parametri fisici - Temperatura • Influenza le reazioni chimiche (sia in termini di cinetica che di equilibrio); • Influenza le reazioni biologiche; • Influenza la solubilità dei gas (OSSIGENO); • Influenza le condizioni di vita delle specie biotiche. Si misura con i termometri. Si esprime in °C.

48. Parametri fisici - Conducibilità La conducibilità rappresenta la capacità di una soluzione di condurre corrente elettrica. Il passaggio di corrente attraverso una soluzione richiede la presenza di ioni per cui la conducibilità rappresenta una misura indiretta del contenuto salino. Si parla di conducibilità specifica o conduttanza nel caso della conducibilità di un volume unitario di soluzione. Si misura mediante apparecchi detti conduttimetri e si esprime solitamente in S/cm . 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. RESIDUO FISSO. La conducibilità è legata al contenuto di solidi disciolti totali (TDS) che si esprime di fatto con il RESIDUO FISSO: tutto ciò che rimane dopo aver fatto evaporare un volume noto di acqua e riscaldato il tutto a 105 o 180°C. Per le acque naturali approssimativamente si ha: TDS (mg/l) = 0,64 · ECw (S/cm)

49. Parametri fisici - Conducibilità Strumento per misure on-line Portatile

50. Filtrabili Non filtrabili Disciolti Colloidali Sospesi Non sedimentabili Sedim . 1 10 100 -5 -4 -3 -2 -1 10 10 10 10 10 m -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 10 10 10 10 10 10 10 10 mm Parametri fisici- I solidi SOLIDI. La prima classificazione 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’oridine dei giorni o mesi.