Un parametro ben noto legato alla qualità dell'acqua è la sua durezza, cioè la concentrazione

1. 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

2. PARAMETRI CHIMICI DELL ACQUE PER USO UMANO

3. Schema che raffigura il servizio idrico inte­grato, come previsto dalla L 36/94. * 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

4. 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 etilendiamminotetraaceticoNome IUPACN,N,N',N'-tetracarbossimetil-1,2-diamminoetanoNomi alternativi • EDTA

5. 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.

6. 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.

7. 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 diverseconcentrazioni.

8. DETERMINAZIONE DELLO IONE NO2- Si 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.

9. 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.

10. 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-fenolsolfonico il cui sale di sodio è di colore giallo. La lettura può essere effettuata con la spettrotometria di assorbimento molecolare o mediante dosaggio colorimetrico. Il metodo è comicato dalla necessità di allontanare gli ioni CI", che, favoriti dall'ambiente acido del reattivo,fusono ridurre i nitrati a NOCI (cloruro di nitrosile); • con la spettrofotometria UV: la lettura viene effettuata a 210 nm, che non corrisponde al msimo di assorbimento dei nitrati (193,6 nm), ma è una lunghezza d'onda rilevabile dai comispettrofotometri (il cui limite è di solito a 200 nm). Nel caso il tenore in nitrati sia superiore ip.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.

11. 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)

12. 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.