Anno 14
 Dicembre 2003

Tecnologia & Analisi delle Acque

 

Le norme, le leggi, le problematiche del Campionamento Automatico delle Acque

(The norms, the methods , what should be known about the Automatic Water sampling )

Alberto Chioetto AST ANALYTICA- membro commissioni UNICHIM


Introduzione

Da quando i D.Lgs 152/99 e D.Lgs 258/2000 hanno rilanciato il controllo della qualità delle acque con l’introduzione di nuovi intendimenti e definizioni, le analisi delle acque ed i controlli degli scarichi hanno trovato nuovo vigore sul territorio nazionale.
Come si poteva prevedere, nonostante gli intenti legislativi, per arrivare ad intensificare i controlli delle acque nazionali, superficiali, e portarli, come richiesto dalla Comunità Europea, a condizioni buone ed eccellenti, il maggior controllo si è concentrato sugli scarichi industriali e sugli impianti di depurazione.
I controlli su questi insediamenti sono stati in gran parte definiti dai Decreti Legge sopra citati, ma sono rimasti "zoppi" per la mancanza di alcune definizioni e chiarimenti operativi.

Come citato nel D.Lgs. 258/00 nel capitolo "METODI DI CAMPIONAMENTO ED ANALISI" :

"Fatto salvo ……….rimangono valide le procedure di controllo, campionamento, e misura definite dalle normative in essere ……….saranno aggiornate con apposito decreto ministeriale su proposta dell’ANPA.".

Cosa è successo ?: per una serie di motivazioni i manuali che il CNR IRSA aveva preparato per aggiornare i metodi di analisi (nel 1999) e che dovevano essere presentati lo scorso Luglio 2003 (evento slittato in data da definirsi), hanno ormai una certa vetustà alle spalle.
Il manuale dei metodi di campionamento ancora non ha visto la luce.
Quanto sopra permette di capire come, in assenza di definizioni sui metodi ed i modi di campionamento e analisi, ci siano state delle interpretazioni almeno disomogenee se non talvolta "bizzarre" facendo sì che, non solo sul territorio Nazionale, ma talvolta anche all’interno di una stessa Regione, le ARPA, o chi preposto ai controlli, si comportasse in modo differente tra di loro. Talvolta si sono date delle sanzioni per non aver seguito delle indicazioni di legge che non sono mai state esplicitate.
Purtroppo è anche da registrare che non solo non c’è uniformità nelle procedure di campionamento, ma si pone poca attenzione a questa fase del processo di analisi, con conseguenti anomalie nei risultati analitici.

Il campionamento è la prima fase e forse la più critica di un processo analitico.

Il campionamento è quella variabile del processo analitico che non può essere corretta o compensata in fase di analisi.
Il campionamento è la fotografia di una situazione, la sintesi di un complesso sistema che, se sbagliata, potrà essere ripetuta, ma non sarà più quella originale, sarà una cosa nuova e "la vecchia fotografia" non servirà più a nulla. Se stiamo portando avanti un’indagine, i dati prelevati in modo scorretto, non ci potranno aiutare.
Cosa si intende dire con queste affermazioni? Che se non si pone attenzione a come si conduce un campionamento, conoscendo anche tutte le fasi del processo analitico, lo scopo del campionamento e delle analisi conseguenti si possono introdurre errori irrimediabili

.Per evitare ciò, è necessario che si organizzi un piano di campionamento e che si conoscano tutte le componenti.
Quanto finora detto vale per il campionamento tradizionale, manuale, dove un operatore competente preleva un campione per poi portarlo in laboratorio ad analizzarlo. Ma vale ancor di più se si utilizzano strumenti automatici per il prelievo dei campioni.
Se, da una parte l’utilizzo di queste macchine portano un’ agevolazione al lavoro degli operatori, dall’altra è necessario porre molta attenzione a quale strumentazione si utilizza, sapere come funziona e quale garantisca la maggiore rappresentatività del campione stesso.
Con il D.Lgs 152/99 è stato innovato il concetto di campionamento delle acque reflue, da compiersi in un periodo di tempo lungo (da 3 a 24 ore a seconda dei siti indagati) introducendo di fatto l’uso di strumenti automatici che possano coadiuvare il lavoro degli operatori. Questo ha aperto il mercato a tali strumenti, che già venivano utilizzati in passato, aumentandone la domanda da parte degli utilizzatori.

In molti casi, purtroppo, questi strumenti vengono scelti non sulla base delle loro caratteristiche tecniche, ma si adotta un principio di scelta in base al minor costo, partendo da un presupposto secondo cui un campionatore è uguale ad un altro.
Mentre nessuno si sognerebbe mai di dire che un’auto è uguale ad un’altra o, indicando di voler acquistare un veicolo di trasporto, si mettano in comparazione i costi di una moto, di un’auto e di un pulman.
Per quanto riguarda il campionatore automatico, invece, talvolta il personale tecnico non viene interpellato prima di acquistare la strumentazione o, fenomeno frequente ed ancora più grave, questi non ha la conoscenza delle caratteristiche necessarie per individuare un buon strumento o per valutarne le differenze.

Quanto sopra indica quanta poca attenzione venga posta al campionamento!
L’unica normativa che indica le caratteristiche minime che dovrebbero essere presenti in un campionatore automatico, sono le norme ISO 5667-10 per le acque di scarico.
Queste norme, dedicate in senso lato al campionamento, sono divise in vari capitoli ed anche nei capitoli precedenti, a quello sopra citato, si parla di campionamento e conservazione del campione, con indicazioni per le acque di mare, di fiume, di lago, di acque sotterranee etc.
Come prima cosa, queste norme indicano che non è disponibile una sola tecnica di prelievo campione idonea a tutte le applicazioni e, successivamente, indicano una serie di caratteristiche di software e costruttive che devono essere presenti nella macchina per garantire l’integrità e rappresentatività del campione.
Per poter meglio comprendere le problematiche relative alla scelta di un campionatore, piuttosto che un altro, vi ricordo che sul mercato sono disponibili due tecniche di aspirazione campione: la prima, presente negli strumenti di origine Europea, utilizza una pompa che produce una depressione in un vaso di campionamento (principio a vuoto) con la quale il campione viene aspirato e travasato nelle bottiglie di raccolta.

La seconda utilizza un principio di aspirazione a depressione ma con pompa peristaltica con distribuzione diretta nelle bottiglie di raccolta.
Questa seconda tecnica è in uso in USA in quanto già negli anni ’70 l’EPA, l’agenzia ambientale statunitense, dopo approfonditi studi, aveva stabilito che questa tecnica era la più idonea a garantire l’incolumità del campione ed essere più rappresentativa avendo risultati similari al campionamento manuale (usato come riferimento).
In Europa, fino ad ora, nessuno si è mai posto il problema se una tecnica fosse più idonea dell’altra, la tecnica a vuoto è sempre stata la più diffusa.
Ora in Francia ed in altri paesi ci si sta ponendo il quesito avendo notato delle differenze qualitative nei campioni prelevati. In particolare si sono notate delle differenze tra i campioni prelevati all’ingresso di un impianto di depurazione.
Non è ora il caso di approfondire queste differenze, vi rimando ad altri articoli, ma è mio interesse farvi notare che esistono delle differenze e per questo è necessario valutare l’applicazione per scegliere al meglio delle proprie esigenze

Non basta che il fornitore dichiari che gli strumenti sono conformi alle ISO 5667-10 (UNI EN 25667-1), bisogna poter valutare se questo corrisponde al vero.

Per esempio, in Italia, vengono utilizzati spesso, per il controllo delle acque di scarico, campionatori definiti autosvuotanti. Questo tipo di strumenti è generalmente a più bottiglie che si riempiono e periodicamente, se il campione non viene prelevato, si svuotano in modo tale da avere un ciclo continuo di campionamento.
Solo in Italia vengono usate per controlli su scarichi anche ad uso fiscale e di valutazione del rispetto delle leggi. Da nessun’altra parte questo è riconosciuto.
Questi strumenti, per loro natura, non possono garantire una buona pulizia dei flaconi contenenti i campioni e di tutte le componenti che entrano in contatto con esso.
Non può essere garantita la stabilità del campione prelevato oltre ad una serie di maggiori necessità di manutenzione.
Possono essere idonei come monitor di una situazione anomala, come ad esempio: se si ha uno sversamento anomalo in uno scarico, può essere verificato chi è stato a commettere il danno al corpo recettore sia che sia un impianto di depurazione, sia che sia un corso idrico superficiale. Oppure si vuol monitorare, ad esempio un fiume, per vedere se, al seguito di un evento metereologico, cambiano le condizioni dell’acqua.

I campioni prelevati con questi strumenti non sono idonei all’analisi di controllo "legale".
Questi strumenti sono dichiarati, da alcuni costruttori, conformi alle norme ISO, e molti utilizzatori lo prendono per buono.
Altra precisazione importante da fare per quanto riguarda l’uso di strumentazione automatica, è che questa non è idonea a prelevare campioni per analisi microbiologiche.

Molto semplicemente i campionatori non prelevano sterilmente le aliquote d’acqua, non li conservano in modo sterile, e spesso le analisi vengono effettuate dopo un periodo di tempo superiore a quello consentito.

Modi di Campionare

Con i campionatori automatici, generalmente si campiona in modo "Ponderale al tempo" oppure "Ponderale alla portata".
Genericamente i D.Leg. 152 e 258 indicano, per il campionamento di scarichi civili, il prelievo di un campione medio ponderale nell’arco delle 24 ore.
Ad ora, non è specificato meglio, cosa si intenda per campione ponderale, cioè ponderale a che cosa?
Se si campiona proporzionalmente al tempo, le possibilità di combinazioni sono notevoli e la scelta dipende molto dal tipo e dalla quantità di bottiglie disponibili.
Se si vuol campionare su 24 bottiglie di cui ogn’una è rappresentativa di un’ora, ricordiamoci che è meglio mettere più campioni sulla stessa bottiglia, ad esempio ogni 10 o 15 minuti. Il campione sarà più rappresentativo del periodo di tempo piuttosto che un unico campione prelevato in un istante ben preciso.
Se si vuol campionare proporzionalmente alla portata le alternative sono: aliquote fisse di campione a frequenze dipendenti dal flusso transitato oppure, campionamento a tempi fissi con volume proporzionale alla portata transitata.

Non è definito un sistema migliore dell’altro; in linea di massima, conoscendo la media della quantità di flusso transitata, è più comodo lavorare secondo il primo sistema.
È opportuno che in entrambi i casi, il laboratorio abbia i dati del tracciato della portata per poter comparare i dati analitici ottenuti.
Non ha senso campionare in modo proporzionale alla portata in uscita di un impianto di depurazione, soprattutto se di medie e grosse dimensioni. In questo caso, l’acqua in uscita è ormai equalizzata e la portata è quasi costante.
In questo caso lo scopo dell’analisi è valutare il carico inquinante nel tempo (24 ore) per cui basta un prelievo ponderale al tempo su singolo recipiente per valutare una media che verrà comparata con la portata nel periodo di tempo interessato. Lo stesso non vale per uno scarico industriale o all’ingresso di un impianto di depurazione ove si vogliano vedere quanto e quando i picchi di inquinanti possano influenzare lo scarico o la depurazione.

Conclusioni
Molte sono le variabili di un buon campionamento per poter avere dei dati attendibili, al fine di valutare lo stato di un corso d’acqua o di uno scarico.
È importante che questa fase abbia il suo valore all’interno del processo analitico conseguente al campionamento.
Chi è incaricato di operare il campionamento deve essere opportunamente istruito e coinvolto da chi il campionamento lo studia e ne prepara il piano.
Le normative, la Legge e gli organi competenti sono un pò in ritardo nel far si che ci sia una migliore attenzione da parte degli addetti ai lavori e soprattutto una maggiore uniformità di operazione sul territorio nazionale.

Aggiornamento a fine Novembre 2003
In questi giorni abbiamo potuto visionare il capitolo riguardante il campionamento che verrà inserito nei nuovi metodi per l’analisi delle acque che verranno pubblicato a fine anno da APAT ed è stato realizzato in collaborazione con il CNR IRSA.
Quanto riportato, sia pur non approfondendo il dettaglio delle operazioni del campionamento, mette in risalto molti dei punti evidenziati anche dal gruppo di lavoro UNICHIM di cui facciamo parte.
In essi si ribadisce l’enorme importanza e valenza del campionamento e quanto sia grave la mancanza di attenzione in questa fase.
Per citare alcuni passi del manuale

"……il campionamento è una fase estremamente complessa e delicata che condiziona tutti i risultati di tutte le operazioni successive …. l’incertezza associata al campionamento può contribuire anche per il 30-50 % all’incertezza associata al risultato analitico finale…..".

Quanto detto conferma come un campione prelevato e conservato male, comprometta il valore dell’analisi.
Per cui è di massima importanza che tuuti coloro che fanno controlli legali (tecnici dell’ARPA ad esempio) abbiano la massima cura nel portare dei buoni e rappresentativi campioni in laboratorio.
Prima di sanzionare un trasgressore bisogna avere la sicurezza che i risultati ottenuti non siano inficiati da difetti o vizi di procedura.
Con la strumentazione automatica di campionamento si possono commettere gravi errori , ad esempio campionando con campionatori del tipo autosvuotante che, (come già citato precedentemente), non vengono riconosciuti validi in nessun altro paese (Europeo o non).
Leggendo altri passi del nuovo manuale ANPA come i seguenti:

"….il campione dovrà essere prelevato in maniera tale che mantenga inalterate le proprie caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche al momento dell’analisi.... 
...essere conservato in modo tale da evitare modificazioni dei suoi componenti e delle caratteristiche da valutare."
"….particolare cura dovrà essere prestata nella scelta del modo di campionamento al fine di eliminare o ridurre al minimo qualsiasi fonte di contaminazione da parte delle apparecchiature di campionamento.
La contaminazione del campione da parte delle apparecchiature di campionamento può rappresentare una rilevante incertezza da associare al risultato analitico. …un ulteriore fattore che può condizionare la qualità di una misura di un campione ambientale, è rappresentato dal fenomeno di "cross-contamination"……..
......è fondamentale pertanto introdurre nell’ambito del processo di campionamento una accurata procedura di decontaminazione delle apparecchiature (n.r. pulizia)….".

Quanto scritto conferma che non si possono garantire le condizioni di un buon campione ove le bottiglie contenitrici dei campioni vengono pulite precariamente e a maggior ragione dove non si possono garantire le ottimali condizioni di conservazione del campione come richiesto nel capitolo 5 "Conservazione del campione".

"....Conservare un campione significa garantire la stabilità e la inalterabilità di tutti i suoi costituenti nell’intervallo di tempo che intercorre tra il prelievo e l’analisi…..
.... un campione, nel momento stesso in cui viene separato e confinato in un recipiente non rappresenta piu’, a stretto rigore, il sistema di origine……
...vari fattori concorrono all’alterazione della composizione del campione…..
....deposito o rilascio di sostanze sulle o dalle pareti del contenitore…..
.....La precipitazione dei metalli come idrossidi, l’adsorbimento dei metalli sulle superfici del contenitore, la formazione di complessi, la variazione dello stato di valenza di alcuni elementi, possono essere ritardati mediante l’addizione di stabilizzanti chimici e/o una idonea conservazione.
L’attività microbica, a cui è imputabile l’alterazione di alcuni parametri analitici (ad esempio COD, fosforo e azoto organici), può essere convenientemente ritardata mediante l’aggiunta di battericidi e/o ricorrendo alla refrigerazione…."

Se il campione prelevato per la determinazione del COD non viene analizzato immediatamente, si deve conservare con refrigerazione aggiungendo ad esso H2SO4 fino a pH 2.
Campionando un campione medio nelle 24 ore (DL 152 scarichi civili) il primo campione, viene prelevato almeno 24 ore prima del ritiro dei campioni dallo strumento per essere portati all’analisi dopo massimo 7 gg.
Per questo motivo deve poter essere possibile l’aggiunta di conservanti nelle bottiglie.
Concludendo, pur non avendo aggiunto grosse novità per l’utilizzo di strumentazione automatica, il nuovo manuale riconosce elementi e concetti che devono essere fatti propri da coloro che operano nel controllo ambientale e devono garantire risultati

(Relazioni presentate da Alberto Chioetto, membro delle commissioni UNICHIM sul Campionamento Acque e Product Manager della AST-Analytica, a diversi convegni sul campionamento delle acque:


Firenze 7/7/2003- SCI: Scuola Nazionale delle Acque Reflue.
Milano 8/10/2003 _Laboratorio2000 : Le tre Giornate del Controllo Ambientale:Acque
Milano 2
7/11/2003 : A.I.S Associazione Italiana Strumentisti: Giornata di studio:Il controllo delle Acque,campionamento, le analisi Chimiche, il monitoraggio on-line)



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