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Utilizzo di strumenti automatici per il campionamento delle acque secondo quanto previsto dalla legge ed in accordo con le normative e metodiche i campionamento: pregi - difetti e problematiche d'utilizzo. Alberto Chioetto |
In questi ultimi anni, grazie ad
un’aumentata sensibilità degli Enti di controllo e alle Leggi introdotte in
Italia (DL 152/99, DL 258/00, DL 367/03), si è sensibilmente incrementato il
controllo delle acque ed in particolare delle acque reflue.
Per valutare la qualità degli effluenti di
uno scarico, sia esso in fognatura, indirizzato ad una depurazione a cura di un
terzo, sia su corpo recettore d’acque superficiali.
Per valutare l’efficienza di un impianto di
depurazione campionando sia l’ingresso sia l’uscita. Per verifica dello
stato delle acque superficiali o studi specifici quali, ad esempio, acque di
prima pioggia.
Cosa
dicono le norme 
Il 2 Marzo 2004 a Roma sono stati presentati i nuovi metodi da analisi
delle acque a cura dell’APAT e IRSA-CNR. Questo ha segnato una prima svolta
nell’approccio al campionamento delle acque.
Oltre al tradizionale campionamento manuale,
di cui si hanno ampie informazioni ed esperienze, si è introdotto l’approccio
al campionamento con strumentazione automatica. Di quest’ultima tecnica
mancano, però, documenti e letteratura sul loro impiego.
È per questo motivo che, con questo
articolo, vorremmo dare il nostro contributo ad avere delle informazioni
pratiche per il loro utilizzo; senza per altro, avere la pretesa di voler
risolvere quesiti che solo le istituzioni preposte a pubblicare delle metodiche,
potrebbero chiarire, definendo le modalità d’uso.
Anche se le applicazioni dei controlli,
coinvolgono analisi di acque superficiali, sotterranee, costiere, l’interesse
maggiore è orientato verso il campionamento delle acque di scarico, in quanto
coinvolge interessi economici e sociali maggiormente identificabili.
Secondo quanto previsto dai Decreti Legge in vigore, le acque
industriali, salvo alcune eccezioni, vengono controllate prelevando un campione
medio, su un periodo di almeno 3 ore. Gli scarichi civili
invece, sono controllati, prelevando un campione medio ponderale
nelle 24 ore.
Per questo motivo è naturale che debbano
essere usati strumenti automatici per facilitare il compito di chi effettua il
controllo.
Nel DL 367/03, inoltre, viene prescritto, alle aziende che siano
autorizzate a scaricare in acque superficiali, ma hanno un potenziale rischio di
sversamento di sostanze pericolose (indicate nel DL allegato A), di dotarsi di
un misuratore di portata e un campionatore automatico, in uscita (e sembra in
ingresso, ndr) di un impianto di depurazione. È previsto un autocontrollo ogni 15
giorni per un campione preso nell’arco di 3 ore, salvo diversa indicazione
dell’autorità preposta al controllo.
Metodo
di campionamento
Fino ad oggi, solo le norme ISO 5667-10,
danno delle indicazioni di quali caratteristiche minime deve avere un
campionatore automatico.
In Italia, fino a questo momento, possiamo
avvalerci solamente del contributo del manuale presentato il 2 Marzo dello
scorso anno.
Cerchiamo di analizzare come si devono
interpretare le indicazioni per un corretto campionamento, che troviamo nel
capitolo 1030 METODI DI CAMPIONAMENTO.
Come prima cosa vengono ripresi dei concetti
che anche UNICHIM ed altre organizzazioni enfatizzano non solo nel campo delle
acque. Affermazioni che si commentano da sole e che riporteremo parzialmente ma
in versione originale
“
Il campionamento può definirsi come l’operazione di prelevamento della parte
di una sostanza di dimensione tale che la proprietà misurata nel campione
prelevato rappresenti, entro un limite accettabile noto, la stessa proprietà
nella massa di origine. In altre parole, il fine ultimo del campionamento
ambientale è sempre quello di consentire la raccolta di porzioni
rappresentative della matrice che si vuole sottoporre ad analisi. Il
campionamento costituisce quindi la prima fase di ogni processo analitico che
porterà a risultati la cui qualità è strettamente correlata a quella del
campione prelevato. Per tale motivo, il campionamento è una fase estremamente
complessa e delicata che condiziona i risultati di tutte le operazioni
successive e che di conseguenza incide in misura non trascurabile
sull’incertezza totale del risultato dell’analisi.”
Inoltre:
“
Gli studi disponibili mettono in evidenza che l’incertezza associata al
campionamento può contribuire anche per il 30-50% all’incertezza associata al
risultato analitico finale ed è di gran lunga più elevata rispetto
all’incertezza associata alla fase analitica (circa il 5%).
Numerose
fonti di incertezza possono influire sui risultati di analisi ambientali . La
Tab. 1 riassume in modo schematico le principali fasi di un’analisi
ambientale, le possibili fonti di incertezza ed un indice qualitativo per
valutare quanto la specifica fase possa gravare sull’incertezza finale. “
Nella Tabella 1 si indica che una causa di
errore può dipendere dalla contaminazione che può essere procurata al campione
da parte degli strumenti e contenitori di conservazione. Questo rischio è
indicato come controllabile.
Nel paragrafo 2 “Il Piano Di
Campionamento”, oltre a parlare della quantità statistica di campioni che
sarebbe necessario prelevare per avere una certa rappresentatività del corpo in
esame, si raccomanda che il campione deve essere:
> Prelevato in maniera tale che
mantenga inalterate le proprie caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche
fino al momento dell’analisi,
> Conservato in modo tale da
evitare modificazioni dei suoi componenti e delle caratteristiche da valutare.
Nel paragrafo 3 “ La scelta delle
apparecchiature per il campionamento”
si ricorda che “ ….particolare cura dovrà essere prestata nella
scelta del metodo di campionamento al fine di eliminare o ridurre al minimo
qualsiasi fonte di contaminazione da parte delle apparecchiature .”
Nel
paragrafo 5 “Conservazione
del campione” si definisce che
“ 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.” Ed inoltre “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.”
Alla luce di quanto sopra detto, è bene che
chi utilizza un campionatore automatico, abbia l’accortezza di cura della
strumentazione di prelievo.
Operazioni che vengono date scontate quando
si opera un campionamento manuale, vengono dimenticate utilizzando delle
apparecchiature automatiche che dovrebbero facilitare le operazioni dei tecnici.
Talvolta, invece si assiste ad una
regressione delle procedure e delle attenzioni verso il campione affidando alla
macchina delle capacità o responsabilità che questa, per sua natura non può
avere.
Gli
strumenti
Un
campionatore automatico è generalmente composto da:
Una linea di prelievo
che comprende un tubo di aspirazione, la linea di distribuzione del campione
fino al recipiente (bottiglie)
> Questa deve essere realizzata in
materiale che non alteri la qualità del campione assorbendo o cedendo sostanze
che contaminino i campioni prelevati.
> Deve essere facilmente
ispezionabile per valutarne lo stato di pulizia e decidere se eventualmente
cambiarla.
> Deve avere un diametro minimo di
1 cm. Il diametro minimo, serve ad evitare il rischio di filtrare materiale in
sospensione che è parte integrante delle indagini che si eseguono sui corpi
efluenti
> Il tubo d’aspirazione esterno
deve essere dotato di un filtro di prelievo per prevenire intasamenti. Anche il
filtro dovrà seguire gli stessi criteri di un minimimo diametro dei fori di 1
cm.
> Deve avere il minor numero
possibile di parti in contatto con il campione, per facilitarne la pulizia ed
impedire la contaminazione tra i diversi campioni prelevati.
Il corpo del campionatore che deve
essere realizzato, in materiale idoneo a resistere alle condizioni climatiche ed
ambientali più sfavorevoli, deve essere adeguato all’utilizzo. Anche i
componenti elettrici o elettronici devono essere adeguatamente protetti. Deve
essere garantita la capacità di conservazione del campione e la sua integrità.
CAMPION
ATORI PORTATILI
>
Per rispondere ad un requisito di portabilità i campionatori devono
essere: leggeri, facilmente trasportabili, alimentabili a rete ma soprattutto a
batteria, in materiale anti urto ed anti graffio, con maniglie facilmente
afferrabili anche da operatori dotati di guanti.
>
Devono essere realizzati
in materiale anticorrosione e devono avere una protezione (isolamento) dalle
temperature esterne. Devono poter mantenere i campioni al buio e deve essere
possibile usare bottiglie sia in materiale plastico sia in vetro.
>
In alcuni casi è
opportuno che abbiano un diametro tale da poter essere inseriti nei tombini di
collettori fognari.
>
È necessario che i
campionatori che saranno calati in pozzetti di collettori fognari o altre
locazioni, possano avere almeno 3 punti di ancoraggio dei sistemi di sospensione
ed estrazione, per evitare ribaltamenti e la possibilità di incastrarsi.
>
È importante che possano
operare sia con batteria che tramite trasformatore collegati a rete. Sia la
batteria che trasformatore devono essere stagni e protetti da possibili
immersioni in acqua. I connettori devono essere robusti e stagni. È opportuno
che sia garantito un minimo dispendio di energia, dovendo lavorare per ore,
alimentati a batteria. Il prelievo del campione deve adattarsi sia nella
prevalenza di aspirazione che nella sequenza di prelievo, alle varie situazioni
che si possano presentare con l’utilizzo dello strumento.
>
L’elettronica deve avere un
grado di protezione almeno IP 67 per sopportare anche brevi immersioni.
>
È opportuno che anche i
campionatori portatili possano garantire una refrigerazione del campione. In
certi casi si può utilizzare ghiaccio tritato, in altri, sistemi chimici di
raffreddamento. L’uso del ghiaccio secco non è consigliabile in quanto esso
sublima e lascia aria che non conduce termicamente. Ultimamente alcuni
campionatori portatili possono refrigerare utilizzando un compressore. Quest’ultimo
sistema garantisce la possibilità di una temperatura adeguata alla
conservazione dei campioni. La refrigerazione attiva garantisce l’efficacia
della refrigerazione indipendentemente dalla temperatura esterna, in quanto essa
viene dosata da un controllore. I vecchi sistemi non potevano adeguarsi alle
reali condizioni di temperatura ambiente. La sicurezza e la tracciabilità della
regolazione sono utili per gli enti di controllo; è dunque necessario che gli
strumenti siano predisposti per la visualizzazione e la registrazione della
temperatura di conservazione dei campioni.
CAMPIONATORI FISSI
Generalmente di maggiori dimensioni e peso, rispetto ai modelli
portatili. Possono avere il corpo in acciaio inox o in fibra di vetro con
protezione di resine che li prevengono dalle radiazioni solari, dallo sporco e
dagli agenti
corrosivi. I secondi risentono meno del surriscaldamento
all’esposizione diretta dei raggi solari.
> Per una buona
termostatazione, è opportuno che la camera di conservazione dei campioni sia
delle minori dimensioni possibili, per garantire una migliore regolazione della
temperatura e raggiungere la temperatura di conservazione il più velocemente
possibile.
>
Non devono essere in grado,
solamente, di raffreddare, ma devono conservare il campione a 4°C con
temperature esterne che possano variare da alcuni gradi sotto lo zero a
temperature estive. È da considerare che, se esposti direttamente al sole, la
temperatura sullo strumento è ben oltre quella ambientale. Per questo motivo e
per dare un’aiuto pratico agli operatori, si consiglia di mettere il
campionatore sotto una tettoia, per prevenire l’irradiazione diretta dei raggi
solari nelle ore più calde, e facilitare l’estrazione dei campioni in caso di
pioggia.
>
Il tubo di aspirazione campione,
benché ispezionabile, per valutare quando è opportuno sostituirlo, deve essere
protetto dalla radiazione solare, per evitare crescite algali nel tubo. Linee di
aspirazione fisse in materiale ferroso possono, con il tempo alterare la qualità
del campione prelevato e non rispecchiare, in analisi, l’esatto stato dell’efluente,
(rilascio di metalli, difficoltà di pulizia, etc) .
>
È da gradire il sistema che
metta il campione in contatto con minor numero di componenti possibile (tratti
di tubo, giunti, raccordi, vasi di troppo pieno, piatti di distribuzione
campione, ed altro) in modo tale da facilitare la pulizia della linea di
distribuzione campione e di conseguenza garantire l’integrità dello stesso.
>
È opportuno che, anche per
questi strumenti, si possano usare bottiglie porta campioni di più dimensioni e
materiali diversi.
>
È utile che, sia i campionatori
portatili sia i campionatori fissi, possano avere il vano di alloggiamento dei
campioni separato dall’elettronica di controllo ed entrambi chiudibili per
evitare manomissioni dei campioni. È gradito, se oltre alla possibilità di
chiusura a chiave, sia possibile la sigillatura.
>
È buona norma che, prima di
iniziare una procedura di campionamento, si
presti attenzione alla pulizia della linea di prelievo, e delle bottiglie, per
garantire la rappresentatività del campione prelevato. Si è notato come,
bottiglie non ben pulite o linee di aspirazione incrostate, possano alterare non
poco il valore dei solidi sospesi e delle sostanze organiche presenti nel
campione. Se nello scarico si sono avuti degli sversamenti di idrocarburi, oli,
tensioattivi o altre sostanze sporcanti, è opportuno avere una pulizia più
accurata.
Essendo strumenti che prelevano acque,
talvolta sporca o patogena, è importante ricordare agli operatori di utilizzare
la massima cura per prevenire infezioni. È perciò consigliabile l’uso di
guanti o altri indumenti protettivi, durante la manipolazione dei campioni o la
pulizia.
Sistema
d’aspirazione campione
Sul mercato Italiano ed Europeo, si possono
trovare in commercio strumenti che utilizzano il sistema con pompa peristaltica
o con pompa a vuoto.
Il primo lo si trova principalmente in
strumenti di origine statunitense in quanto, secondo l’EPA (Agenzia Protezione
Ambiente, USA) garantisce un campione che è più simile a quello prelevato
manualmente, è più facile da mantenere pulito e consuma meno energia. Per
questo motivo, più adatto ai campionatori portatili. In passato si sono avuti
dei modelli di pompa peristaltica, poco affidabili che hanno diminuito la
confidenza degli utilizzatori. Ora la tecnologia ed i materiali hanno portato
anche questi strumenti a garantire una precisione e ripetibilità nel tempo.
Rimane la necessità di sostituzione del tubo a vantaggio, però, di una più
facile manutenzione, minor tempo e maggiore efficacia; negli strumenti più
evoluti, con la sostituzione del tubo della pompa peristaltica, si ripristina la
pulizia della linea di aspirazione, non avendo altre parti in contatto con il
campione.
Il sistema a vuoto, garantisce un volume di
campionamento più ripetibile e ha meno parti di consumo, ma richiede un tempo
maggiore per la pulizia del percorso del campione. Potendo avere una linea di
aspirazione di dimensioni maggiori, si possono aspirare solidi sospesi di
dimensioni maggiori ad 1 cm. Nei sistemi a vuoto di campionatori termostatati,
generalmente si ha una camera porta campioni di maggiori dimensioni e di
conseguenza è necessario un sistema di termostatazione opportunamente adeguato.
Non uno può considerarsi in assoluto
migliore dell’altro. In Italia non sono mai state fatte delle valutazioni di
merito, da parte delle autorità competenti. Valutazioni delle varie tecniche
sono state fatte in Austria ed ora è in corso uno studio in Francia.
Non esiste una procedura di campionamento
standard, anche per i controlli previsti dai decreti legislativi, non sono state
date indicazioni precise dalle autorità compatenti ed ogni autorità competente
per i controlli, interpreta a suo giudizio le indicazioni legislative
provvedendo ad una propria procedura.
Ricordiamo che gli scarichi industriali
devono essere monitorati in un periodo di almeno 3 ore e deve essere prelevato
un campione medio. È ovvio che cicli industriali che operano più ore al giorno
e che possono essere a rischio di scarichi anomali, dovranno essere controllati
per un periodo superiore alle tre ore. In questo caso chi farà il campionamento
giustificherà, nel piano di campionamento, la motivazione del maggior
controllo. Quanto detto è stato confermato dalla sentenza della Corte di
Cassazione Sez. III del 24 Marzo 2004; nella quale si ribadisce che: nel D.
Lgs 258/200 si riformula la norma secondo la quale il campionamento ordinario è
il medio nell’arco di tre ore, ma l’autorità preposta al controllo, può,
con motivazione espressa nel verbale di campionamento, effettuare il
campionamento su tempi diversi al fine di ottenere il campione più adatto a
rappresentare lo scarico qualora lo giustifichino particolari esigenze.
Per gli scarichi civili si parla di campione
medio ponderale sulle 24 ore. Bisogna premettere perché si sono scelte le 24
ore. Per permettere una valutazione giornaliera di impatto sul corpo idrico
recettore; infatti si parla anche di carico inquinante e non solo di limiti di
emissioni. Altro controllo è la valutazione di efficienza di abbattimento
dell’impianto. Il campione medio
ponderale non deve essere obbligatoriamente proporzionale alla portata ma
semplicemente ponderale al tempo. Se si campiona proporzionalmente alla portata
è da tener presente che si possono seguire più strade e non una è quella di
riferimento.
Se si campiona proporzionalmente al tempo, è
necessario acquisire i dati di portata per effettuare le opportune valutazioni
di impatto.
Qualunque procedura si voglia seguire è
opportuno che venga scelta la strada più semplice, al fine di facilitare
l’opera di controllo da parte degli operatori.
Non essendo stati definiti, ad esempio, i
volumi minimi di campioni da prelevare, si consiglia di eccedere e di conservare
il campione da analizzare in più contenitori, soprattutto se si prevedono
analisi forensi.
Secondo quanto indicato dalla legge, non c’è
obbligo ad usare un quantitativo specifico di bottiglie ove riporre in
automatico le aliquote di campione previste nei tempi indicati, la scelta del
volume delle bottiglie ed il numero di esse, dipende strettamente dalla
strategia di campionamento adottata.
Sia che si utilizzi una sola bottiglia di
grosse dimensioni che più bottiglie, è necessario prestare la massima
attenzione alle procedure per prelevare il quantitativo di liquido da portare in
laboratorio per le analisi di prassi.
Un campione prelevato ore prima del momento
del ritiro, ha subito certamente una sedimentazione; alcune sostanze possono
modificare il loro stato, se non si sono aggiunti opportuni correttivi nelle
bottiglie prima del riempimento.
Prelevare una quantità di fluido da portare
alle analisi, da un campionatore automatico, equivale a fare un campione del
campione; è evidente che ogni dettaglio deve essere curato soprattutto se non
si eseguono analisi di routine ma si effettua un’indagine ufficiale, come ad
esempio, le verifiche da parte delle agenzie per l’ambiente o enti di
controllo.
L’autorità di controllo che volesse
usufruire, per i campionamenti, delle apparecchiature di proprietà
dell’utente degli scarichi, non essendo in possesso di proprie attrezzature,
può intervenire, generalmente a sorpresa, sigillando lo strumento per il
periodo limitato al periodo di campionamento, per prevenire manomissioni. Dopo
tale periodo verranno prelevati i campioni che saranno opportunamente messi nei
flaconi ufficiali destinati alle analisie portati in laboratorio secondo le
normali procedure.
Il campionatore dovrà poi tornare a
disposizione dell’utente degli scarichi per le normali operazioni di
autocontrollo.
Spesso si pone poca attenzione alla fase di
campionamento e questo lo si nota fin dalla fase dell’acquisto delle
attrezzature, ove, nelle specifiche d’acquisto, vengono tralasciati aspetti
fondamentali a fare la differenza di qualità o vengono chieste specifiche
assurde. Altre volte si affida la fornitura a chi offre il prezzo più basso
senza valutare le differenze tecniche del materiale scelto.
In generale in molti casi l’importante è
dimostrare di avere uno strumento per accontentare le imposizioni ma
non ci si preoccupa molto dell’efficienza o efficacia di funzionamento.
Questa tipologia di strumenti è utilizzata quasi esclusivamente in Italia. Il
suo utilizzo è talvolta non congruo agli scopi dell’utilizzo, e addirittura
ne si nota un certo abuso.
Le
possibilità generalmente sono due:
Chi
scarica in fognatura,
deve
essere controllato dalle autorità competenti,
per stabilire chi possa scaricare sostanze tossiche o nocive per
l'impianto di depurazione (prevenzione e protezione dell'impianto). Cosi
utilizzato il campionatore ha il solo scopo di fungere da sentinella per
identificare la presenza o meno di sostanze indesiderate.
Chi
gestisce la depurazione delle acque generalmente può voler controllare i
valori medi delle acque scaricate, al fine di tariffare l'utente. In questo
secondo caso, il campionatore autosvuotante, può essere un elemento di
disturbo alla qualità del campione che può avere i valori alterati a causa
della cattiva conservazione e contaminazione dei campioni. Valori sospetti
potrebbero essere inficiati per il non congruo sistema di campionamento.
In
entrambi i casi sopraccitati, generalmente, i controlli vengono eseguiti da chi
depura le acque (responsabile primo della qualità della depurazione; es.
consorzi di depurazione, gestori di ATO).
In questo caso il rapporto è tra privati e possono essere stabiliti gli accordi
tra le parti a condizione che una di esse non sia penalizzata dai modi di
prelievo e conservazione del campione stesso.
Se vengono
apposti dei sigilli al campionatore per evitare manomissioni, il controllore si
assume l’onere della manutenzione.
Chi
scarica in acque superficiali:
è autorizzato dagli enti di competenza e normalmente è dotato di impianto di
trattamento e depurazione reflui. I limiti di accettabilità degli scarichi sono
riferiti a valori inferiori a chi scarica in fognatura. Per questo motivo, i
campioni, devono essere prelevati con maggior cura ed attenzione al mantenimento
delle caratteristiche dello scarico originario.
In questo
caso, i controlli sullo scarico, avvengono per mezzo dei tecnici delle ARPA e
vedono contrapposti il titolare degli scarichi e lo Stato Italiano.
Scarichi
trovati fuori norma, possono essere sanzionati.
Per la criticità del valore dei campioni e per le basse concentrazioni di
analisi, è bene operare le massime attenzioni per garantire la validità del
campione.
Un
campionatore autosvuotante non può garantire quanto sopra.
Bisogna
ricordare alcuni punti:
un
campionatore autosvuotante non può rientrare in queste raccomandazioni.
Nonostante essi siano dotati di una blanda autopulizia con spruzzo d’acqua
pulita, questa è appena sufficiente alla rimozione di parte dei solidi
depositati nelle bottiglie, non sono assolutamente rimosse sostanze adese
alle pareti o puliti i films batterici che si formano su di loro portando
all’alterazione dei campioni (es. nitrificazione). Già con i campionatori
tradizionali, talvolta vengono trascurati criteri di
campionamento come ad esempio, la
pulizia del tubo di aspirazione, figuriamoci con dei sistemi che non sono
frequentemente oggetto di manutenzione da parte degli operatori, quale possa
essere lo stato di pulizia
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