Qualità delle misure acquisite da sistemi di monitoraggio delle acque in corpi idrici superficiali e sotterranei: esperienze pratiche e raccomandazioni operative Luca Sanfilippo SYSTEA SpA, Anagni (FR)

Verona, 23 Ottobre Stato delle reti di monitoraggio delle acque in Italia Mancanza di una normativa specifica sul monitoraggio automatico La normativa nazionale (recepimento Direttiva CEE) prescrive frequenze di monitoraggio di tipo mensile o semestrale, non richiedendo in modo esplicito il monitoraggio automatico Scarsa omogeneità dei parametri misurati L'attuale normativa indicando la necessità di misurare (in laboratorio) quasi un centinaio di parametri di qualità; di fatto non prescrive un set MINIMO di parametri da dovere misurare con reti automatiche (e quindi in Italia...) Assenza di integrazione strumentale e di gestione dati sia a livello regionale che nazionale In Gran Bretagna, Spagna e Corea del Sud da oltre dieci anni sono operative reti di monitoraggio delle acque superficiali gestite a livello di bacino fluviale e supervisionate a livello nazionale

Verona, 23 Ottobre Stato delle reti di monitoraggio delle acque in Italia (2) Mancanza di un Ente di omologazione della strumentazione di monitoraggio In Cina e Corea del Sud non è possibile commercializzare strumentazione che non sia stata preventivamente verificata da un Ente preposto a livello nazionale Mancanza di standard comuni per la raccolta e validazione dei dati di monitoraggio L'assenza di standard a livello nazionale rende estremamente difficoltosa la comparazione e l'analisi dei dati raccolti da diverse reti di monitoraggio Assenza di una strategia generale sull'utilizzo dei dati di monitoraggio della qualità delle acque Il monitoraggio ambientale deve essere uno strumento di supporto alle decisioni: in Italia chi le prende ?

Verona, 23 Ottobre Parallelo con le reti di monitoraggio della qualità dell'aria Norme certe impongono l'effettiva applicazione del monitoraggio ambientale Solo la responsabilità penale dei sindaci sul controllo dei limiti di qualità dell'aria ha imposto l'effettivo funzionamento delle reti di monitoraggio nelle città L'esigenza reale impone l'effettiva applicazione della normativa In Italia l'acqua costa poco e ce n'è ancora tanta: la nostra attuale (ma per quanto ?) ricchezza limita di fatto un'efficace attività di conservazione delle risorse esistenti L'attuale miopia si tramuterà prima o poi in gestione dell'emergenza ? In Italia troppe cose si decidono solo quando si arriva alle estreme conseguenze...

Verona, 23 Ottobre Come garantire la qualità dei dati prodotti dalle reti di monitoraggio della qualità delle acque ? Realizzare sistemi di monitoraggio basati su standard internazionali ed esperienze pregresse Molti paesi sono molto più avanti a noi e quindi è opportuno riferirsi a normative consolidate a livello internazionale ed esperienze tecniche e gestionali già verificate sul campo Disporre di finanziamenti sufficienti per garantire la gestione e la manutenzione Troppe reti di monitoraggio in Italia sono state abbandonate dopo il collaudo per mancanza di fondi per la gestione corrente Realizzare sistemi di analisi e validazione che integrino le competenze e facilitino l'analisi e le decisioni Quanti Enti in Italia hanno competenza su un bacino fluviale? Sfruttando le risorse tecnologiche rese disponibili da Internet è già possibile risolvere molti di questi problemi.

Verona, 23 Ottobre Tecnologie e raccomandazioni operative per la gestione delle reti di monitoraggio acque Fasi operative del processo analitico di misura: - Campionamento - Trattamento del campione - Analisi automatica - Autopulizia della strumentazione di misura - Acquisizione, prevalidazione locale dei dati e controllo di configurazione del sistema - Trasmissione remota dei dati e degli allarmi - Archiviazione, validazione e presentazione integrata dei dati - Manutenzione periodica del sistema di monitoraggio.

Verona, 23 Ottobre Fasi operative del processo analitico di misura automatica Metals River water Water Level Automatic Sample Unit Turbidity - pH, Red-ox - Temp. - Oxygen - Conductivity Nutrients Pre-filtered sample water Microfiltration Unit RCU On-site data storage PUMP PRE- FILTER Sampling Pump, Pre-filter, Flow cell Nutrients - BATCH ANALYSIS Orthophosphate Ammonium, Nitrate No sample pre-treatment CONTINUOUS ANALYSIS pH, Temp., Conductivity, Oxygen, Turbidity Biomonitoring Sample pre-treatment

Verona, 23 Ottobre Il campionamento E' la fase più importante Il prelievo deve essere rappresentativo Problemi: - Sistema di pompaggio: idoneo per evitare intasamenti e garantire la prevalenza richiesta - Prevalenza: < 6 m alimentazione a bassa tensione, altrimenti utilizzo 220 Vca - Linea di prelievo: installazione che garantisca la continuità e l'affidabilità di funzionamento - Intasamento: prelievo effettuato sotto il pelo dell'acqua - Innalzamento livello corpo idrico: oculata scelta del sito d'installazione !

Verona, 23 Ottobre Il campionamento – esempi operativi di sistemi di prelievo su Danubio e Reno

Verona, 23 Ottobre Il trattamento del campione La normativa europea prevede il rispetto dei limiti di composti chimici dissolti in acqua Un trattamento rappresentativo prevederebbe quindi la filtrazione a 0.45 micron per gran parte dei parametri normati La gran parte delle reti di monitoraggio prevedono filtrazioni nulle o nel range micron. Problemi: - Autopulizia del sistema: deve garantirne la continuità nell'intervallo di manutenzione periodica programmata -> sistemi meccanici, soluzioni pulenti e/o aria compressa - Alimentazione del sistema di filtrazione: la filtrazione a 0.45 micron impone un'alta pressione dell'aria di controflusso e alti valori di flusso d'acqua campione.

Verona, 23 Ottobre Il trattamento del campione – esempi operativi di sistemi di filtrazione per analisi chimica

Verona, 23 Ottobre L'analisi automatica I parametri chimico-fisici: temperatura, pH, conducibilità, ossigeno disciolto e torbidità I parametri chimici: composti organici (TOC, COD), nutrienti, TN e TP, metalli e metalli pesanti disciolti I parametri biologici: BOD, tossicità integrale Problemi: - Garantire la continuità di funzionamento e l'accuratezza già per i soli parametri chimici-fisici non è facile - La gestione delle apparecchiature per misure analitiche dei parametri chimici richiede un alto grado di preparazione da parte degli operatori e dei manutentori - La gestione dei sistemi di monitoraggio biologico è attualmente utile ed efficace solo se effettuata da operatori altamente specializzati.

Verona, 23 Ottobre La misura automatica – esempio di sistema di monitoraggio operante da quindici anni Danube River in Vienna– Groundwater (Bank filtrate) and River Water quality Monitoring Station (Nordbrücke, River km 1932, 53)

Verona, 23 Ottobre La misura automatica – esempio di sistemi di monitoraggio operanti da venti anni Trend Monitoring in European Rivers Parameters measured in the Danube & Rhine National and international monitoring programs: approx. 200 parameters –Indicator parameters (water flow, turbidity, temperature, pH, oxygen, electrical conductivity) –Nutrients (phosphorous, nitrogen and silicates) –Major cations and anions –Heavy metals (metals and metalloids) –Organic micro pollutants (pesticides, PCB, PAH etc.) –Radioactivity Biological monitoring in water, suspended matter and sediments

Verona, 23 Ottobre La misura automatica – esempio di sistemi di monitoraggio operanti da venti anni Results of Trend Monitoring Show Success of Water Quality Management

Verona, 23 Ottobre L'autopulizia della strumentazione di misura Parametri chimico-fisici: pulizia meccanica o mediante soluzioni + aria compressa degli elettrodi di misura Parametri chimici: sistema idraulico che garantisca l'autopulizia periodica automatica ed eviti lo sviluppo del biofouling Problemi: - Minimizzare la deriva strumentale dovuta in gran parte ad effetti di sporcamento dei circuiti idraulici e dei rivelatori - Ridurre il trascinamento strumentale tra un campione ed il successivo - Massimizzare gli intervalli di manutenzione periodica, che comunque devono NECESSARIAMENTE essere definiti e rispettati.

Verona, 23 Ottobre L'autopulizia della strumentazione di misura – esempi operativi

Verona, 23 Ottobre L'acquisizione, prevalidazione locale dei dati e controllo di configurazione del sistema Scelta adeguata del sistema di controllo locale: punto- punto, SCADA, basato su Internet Compatibilità e complementarità con il sistema di controllo remoto Problemi: - Garantire la continuità e l'affidabilità di funzionamento 24h - Definire criteri di prevalidazione automatica del dato raccolto già a livello locale - Garantire l'aggiornamento del software di gestione per adeguamenti sistemistici, strumentali e e normativi - Garantire la modificabilità e l'espandibilità del sistema: troppi sistemi di monitoraggio sono stati dichiarati obsoleti solo per la scarsa affidabilità e flessibilità del sistema di controllo

Verona, 23 Ottobre Trasmissione remota dei dati e degli allarmi Scelta del media di trasmissione: modem, radio UHF. GSM, GPRS, UMTS, satellite Definizione del protocollo di trasmissione dati: asincrono, TCP-IP, standard industriali (SCADA) Problemi: - Garantire la continuità e l'affidabilità di funzionamento 24h - Poter prevedere la gestione di strumentazione di monitoraggio dedicata talvolta di tipo non standard a livello industriale - Disporre di funzioni avanzate di diagnostica per il controllo remoto della rete e delle strumentazione montata in campo per ridurre gli interventi diretti dei tecnici nelle stazioni

Verona, 23 Ottobre Archiviazione, validazione e presentazione integrata dei dati Definizione del data base e del sistema operativo Definizione della piattaforma e configurazione hardware Definizione dell'ambiente software di lavoro e delle funzioni operative Problemi: - Garantire la continuità e l'affidabilità di funzionamento 24h - Poter interpretare e validare rapidamente i dati raccolti al fine di renderli disponibili per l'analisi e le decisioni (?) - Disporre di funzioni avanzate di diagnostica per il controllo remoto della rete e delle strumentazione montata in campo per ridurre gli interventi diretti dei tecnici nelle stazioni

Verona, 23 Ottobre Sistema integrato di gestione dati ambientali – esempio operativo: ZetaCED Comunicazione dati da stazione verso il centro di controllo mediante GSM/GPRS, accesso e presentazione dei dati numerica e grafica su Internet Comunicazione dati da stazione verso il centro di controllo mediante GSM/GPRS, accesso e presentazione dei dati numerica e grafica su Internet Possibilita`di validazione dei dati da parte di piu` operatori dislocati in diverse sedi, su più livelli Possibilita`di validazione dei dati da parte di piu` operatori dislocati in diverse sedi, su più livelli Data-base relazionale localizzato su Web server Data-base relazionale localizzato su Web server Invio allarmi mediante SMS, con possibilita` di ricezione comandi asincroni sempre via SMS Invio allarmi mediante SMS, con possibilita` di ricezione comandi asincroni sempre via SMS Facilita` di manutenzione remota dell'applicazione e della configurazione locale di ogni stazione. Facilita` di manutenzione remota dell'applicazione e della configurazione locale di ogni stazione.

Verona, 23 Ottobre Manutenzione periodica del sistema di monitoraggio Un analizzatore o una stazione di monitoraggio sono come la Vostra automobile: hanno bisogno di un guidatore, della benzina, dei tagliandi di manutenzione e del meccanico La manutenzione di questi sistemi è indispensabile per garantirne la continuità di funzionamento Tutte le reti di monitoraggio ambientale operative da decenni dispongono di una organizzata gestione e manutenzione a livello GIORNALIERO Non è stato ancora inventato un sensore, analizzatore o sistema di misura di parametri complessi che non richieda un'adeguata supervisione umana, calibrazione e manutenzione periodica.

Verona, 23 Ottobre Conclusioni Fare tesoro delle esperienze tecniche ed operative già realizzate all'estero nella gestione dei sistemi di monitoraggio della qualità delle acque Fare tesoro delle esperienze tecniche ed operative già realizzate all'estero nella gestione dei sistemi di monitoraggio della qualità delle acque Diffidare delle promesse di assoluta automazione del sistema di analisi Diffidare delle promesse di assoluta automazione del sistema di analisi Privilegiare quei partners che dispongano della necessaria esperienza nel settore specifico Privilegiare quei partners che dispongano della necessaria esperienza nel settore specifico Favorire le sinergie con Enti ed Aziende che si siano confrontate con mercati esteri più avanzati del nostro. Favorire le sinergie con Enti ed Aziende che si siano confrontate con mercati esteri più avanzati del nostro.