Le acque Principali parametri chimico-fisici relativi alla loro qualità BOD – Biological Oxygen Demand COD – Chemical Oxygen Demand pH Durezza.

Presentazione sul tema: "Le acque Principali parametri chimico-fisici relativi alla loro qualità BOD – Biological Oxygen Demand COD – Chemical Oxygen Demand pH Durezza."— Transcript della presentazione:

1 Le acque Principali parametri chimico-fisici relativi alla loro qualità BOD – Biological Oxygen Demand COD – Chemical Oxygen Demand pH Durezza

2 BOD Quantità di ossigeno necessaria per decomporre, tramite batteri, le sostanze organiche contenute in un’acqua. Normalmente ci si riferisce alla quantità di ossigeno richiesta per l’ossidazione in un periodo di cinque giorni a 20 °C (BOD 5 ). Il BOD 5, espresso in mg/L, è la differenza nel contenuto di ossigeno in un campione d’acqua misurato prima e dopo cinque giorni di incubazione a 20 °C con microrganismi aerobi. Il BOD può essere ridotto mediante passaggio dell’acqua prima in una vasca di aerazione, poi in una contenente fanghi attivi che ossidano aerobicamente il materiale organico.

3 COD Quantità di ossigeno richiesta per l’ossidazione chimica delle sostanze organiche, biodegradabili e non, e delle sostanze inorganiche riducenti eventualmente presenti. Coincide con il BOD se l’acqua contiene solo sostanze organiche biodegradabili, ma in generale assume valori maggiori. Il rapporto COD/BOD è un indice della possibilità di depurazione biologica di un’acqua: quanto maggiore è il rapporto tanto più elevata è la concentrazione di sostanze organiche non biodegradabili e, di conseguenza, tanto più è difficile l’autodepurazione biologica. Per abbattere il COD si tratta l’acqua con carbone attivo: vengono rimosse sostanze quali i cloroderivati degli idrocarburi, i solventi clorurati e i tensioattivi. Il metodo è molto costoso.

4 pH Il valore ottimale per lo sviluppo della vita acquatica è compreso tra 7 e 8. Se il valore è inferiore a 6 o supera 9 la vita acquatica diventa impossibile. Le acque industriali spesso hanno valori di pH al di fuori dei limiti suddetti, per questo vanno trattate prima di restituirle ai corpi idrici. Gli scarichi acidi possono essere trattati con CaO (inconveniente: produzione di fanghi dovuti a sali di calcio insolubili) o con NaOH (inconveniente: eccesso di ioni solfato e cloruro nell’effluente per acque acidificate con H 2 SO 4 e HCl). Gli scarichi basici possono essere trattati con H 2 SO 4 o HCl (inconveniente: eccesso di ioni solfato o cloruro nell’effluente) oppure con CO 2 (costo bassissimo perché possono essere usati i fumi delle caldaie).

5 Durezza E’ dovuta soprattutto agli ioni Ca ++ e Mg ++. Si misura in gradi tedeschi °d 1°d = 1 mg di CaO in 100 cm 3 d’acqua o in gradi francesi °f 1°f = 1 mg di CaCO 3 in 100 cm 3 d’acqua. L’acqua per uso alimentare deve avere durezza minore di 50 °f (di solito è intorno a 15 °f). La durezza può essere temporanea (dovuta a bicarbonati) o permanente (dovuta solitamente a solfati e cloruri). La durezza temporanea si elimina mediante ebollizione. La durezza permanente si elimina usando reagenti (come i fosfati) per le acque industriali, o mediante il passaggio dell’acqua attraverso resine scambiatrici.

6 Inquinamento Con il termine inquinamento si intende qualunque variazione (in senso peggiorativo) delle caratteristiche chimico-fisico-biologiche dell’acqua, del suolo o dell’atmosfera.  sostanze non tossiche, ma in quantità tale da eccedere le capacità di autodepurazione dell’ambiente;  sostanze tossiche che, se non biodegradabili, entrano nella catena alimentare accumulandosi;  sostanze, come la plastica, che non subiscono alcun tipo di degradazione. Anche gli eventi naturali (alluvioni, eruzioni vulcaniche, terremoti, ecc.) possono provocare inquinamento, ma gli effetti più duraturi e spesso più negativi si osservano in seguito ad attività umane. In estrema sintesi si verifica inquinamento quando si immettono nell’ambiente:

7 Principali fonti d’inquinamento delle acque superficiali Eventi naturali Scarico di effluenti urbani Scarico di effluenti industriali Scarichi che alterano la temperatura Scarichi inerenti l’attività agricolo-zootecnica

8 Eventi naturali L’inquinamento in questo caso non ha origine antropica, ma dipende da eventi meteorologici stagionali, alluvioni, frane ecc. In generale questo tipo di inquinamento non è particolarmente problematico: la capacità di autodepurazione dei corpi idrici assicura di solito un rapido ritorno alle caratteristiche chimico- fisiche e biologiche originarie. Se però un evento naturale, ad esempio un’alluvione, interessa un territorio caratterizzato da elevata densità di insediamenti industriali le conseguenze possono essere decisamente più gravi anche in termini di inquinamento delle acque.

9 Scarico di effluenti urbani valori abbastanza alti di BOD 5 (200 – 500 mg/l) forte carica batterica (possono contenere da 15 a 20 milioni di coliformi per 100 cm 3 ) presenza di tensioattivi e di fosfati (in buona parte dovuti ai detergenti) sostanze varie in sospensione Gli effluenti urbani sono caratterizzati da:

10 Scarico di effluenti industriali effluenti con prevalente presenza di sostanze organiche ossidabili (BOD 5 > 500 mg/l), come quelli di alcune industrie chimiche, alimentari, raffinerie di petrolio ecc.; effluenti con prevalente presenza di composti chimici inorganici in soluzione, come quelli delle industrie produttrici di pigmenti colorati, di fertilizzanti ecc.; effluenti con prevalente presenza di cationi metallici e ossidi metallici (acciaierie, industrie metalmeccaniche, concerie ecc.); effluenti che alterano la temperatura dei corpi idrici (acque di raffreddamento di centrali termoelettriche o termonucleari e di industrie siderurgiche) Gli effluenti industriali, in relazione al tipo di attività industriale, possono essere così suddivisi:

11 Scarichi inerenti l’attività agricolo-zootecnica Sono assimilabili a quelli urbani, ma con un più elevato valore di BOD. A questo si aggiunge l’effetto del dilavamento del suolo dovuto alle precipitazioni atmosferiche e all’irrigazione. In tal modo i pesticidi (fitofarmaci) e i fertilizzanti largamente impiegati nell’agricoltura industriale raggiungono la falda acquifera inquinandola. Insieme agli scarichi urbani sono i principali responsabili del fenomeno dell’eutrofizzazione.

12 Effetti dell’inquinamento variazione di torbidità e delle caratteristiche organolettiche dell’acqua, ma senza pregiudizio delle caratteristiche essenziali introduzione di composti ad azione tossica nei confronti degli organismi superiori o ad azione indiretta: accumulo di sostanze tossiche che, entrando nel ciclo alimentare, producono conseguenze anche gravi (ad esempio, avvelenamenti dovuti a riso contaminato con cadmio o pesce contenente mercurio) profondo mutamento dell’ecosistema del corpo idrico, con conseguenze che possono portare anche alla totale scomparsa in esso di organismi viventi In ordine di gravità:

13 I principali inquinanti Sostanze azotate Fosfati e polifosfati Cromo Altri inquinanti

14 Sostanze azotate Possono essere inorganiche e/o organiche Prevalgono negli scarichi urbani Si eliminano per trattamento con cloro (ossidazione a N 2 ) o per stripping con aria per allontanare NH 3 Si eliminano dalle acque di fogna per trattamento con batteri autotrofi: –alcuni ceppi (nitrosomonas) ossidano l’ammoniaca a NO 2 - –altri (nitrobacter) ossidano NO 2 - a NO 3 - –altri ancora completano il processo riducendo NO 3 - a N 2

15 Fosfati e polifosfati Si trovano nelle acque a causa dell’uso che se ne fa in campo sia industriale che alimentare: sono contenuti nei detersivi si aggiungono a certi alimenti (fungono da stabilizzanti) servono per abbattere la durezza delle acque industriali Insieme ai composti azotati funzionano da fertilizzanti nelle acque stagnanti, producendo una crescita abnorme di alghe microscopiche (eutrofizzazione) in seguito alla quale si verifica un profondo degrado che può portare alla totale scomparsa della vita acquatica.eutrofizzazione

16 Cromo E’ molto tossico, in particolare nella forma esavalente è presente soprattutto negli scarichi industriali (ad esempio nell’industria conciaria e in quella delle vernici) entra nella catena alimentare si elimina dalle acque prima riducendo l’esavalente a trivalente con SO 2 o FeSO 4, poi precipitando il trivalente come Cr(OH) 3 con CaO a pH compreso tra 8,5 e 9.

17 Altri inquinanti agenti emulsionanti: alla intrinseca tossicità aggiungono la capacità di rendere difficilmente separabili le sostanze nocive che emulsionano oli e idrocarburi: insolubili in acqua e poco densi, galleggiano ricoprendo vaste superficie composti organici clorurati: in molti casi vedono potenziato l’effetto tossico a causa della loro lunga vita detergenti sintetici: oltre ad essere di per sé nocivi, producono schiume che diminuiscono lo scambio di ossigeno tra l’aria e l’acqua ioni mercurio: a causa della loro stabilità tendono ad accumularsi nelle acque dove vengono fissati da batteri, entrando così nella catena alimentare

18 Cos’è l’eutrofizzazione? consiste in una crescita abnorme di specie vegetali acquatiche si verifica in particolari condizioni di inquinamento: –elevate concentrazioni di composti fosforati e azotati –disponibilità di carbonio –presenza di elementi che intervengono nel metabolismo delle cellule vegetali (calcio, ferro, manganese, molibdeno ecc.) è facilitata dallo scarso ricambio d’acqua nel corpo idrico

19 Il meccanismo dell’eutrofizzazione Le piante acquatiche e le alghe si sviluppano in modo abnorme per mezzo della fotosintesi clorofilliana producendo ossigeno avendo un ciclo vitale breve, muoiono rapidamente in grande numero: le alghe morte si depositano sul fondo del corpo idrico e decompongono consumando ossigeno l’insufficiente ricambio d’acqua negli strati profondi impedisce che altro ossigeno arrivi in profondità in quantità sufficiente la mancanza di ossigeno fa quindi prevalere la decomposizione anaerobica delle alghe morte si formano così sostanze tossiche, come ammoniaca e metano, che impediscono la vita degli animali acquatici superiori

20 Eutrofizzazione e condizioni delle acque le acque eutrofiche si presentano torbide e di colore verdastro, hanno spesso odore e sapore sgradevoli, sono difficilmente sedimentabili e filtrabili e contengono poco ossigeno al contrario le acque oligotrofiche si presentano limpide, insapore, inodore e con elevato contenuto in ossigeno le acque mesotrofiche sono in condizioni intermedie tra le eutrofiche e le oligotrofiche un corpo idrico è distrofico quando non è più in grado di autodepurarsi.