Analisi sull'acqua: Università San Raffaele - PDF

Docente Alessandra De Bruno Lezione Analisi sulle bevande: acqua  Alessandra De Bruno Obiettivi: Ø L'acqua; Ø L'acqua destinata all’alimentazione umana; Ø Campionamento delle acque; Ø Esempi di determinazione analitiche sul...

Docente Alessandra De Bruno Lezione Analisi sulle bevande: acqua  Alessandra De Bruno Obiettivi: Ø L'acqua; Ø L'acqua destinata all’alimentazione umana; Ø Campionamento delle acque; Ø Esempi di determinazione analitiche sulle acque. Analisi sulle bevande: acqua 2 di 24  Alessandra De Bruno 1. L'ACQUA è il composto più abbondante nella composizione di tutti gli organismi viventi (40-99%) Uomo adulto: l'acqua costituisce il 60% circa del peso corporeo (fabbisogno giornaliero, circa 2,0- 2,5 litri) Per l'uomo inoltre, l'acqua è sempre stata una risorsa fondamentale non solo per ragioni legate all'alimentazione e all'igiene personale, ma anche per lo svolgimento di qualsiasi attività economica: agricoltura e allevamento, commercio, attività artigianali e industriali. Analisi sulle bevande: acqua 3 di 24  Alessandra De Bruno Analisi sulle bevande: acqua 4 di 24  Alessandra De Bruno I consumi idrici da parte dell’uomo sono aumentati progressivamente. Tale quantità d'acqua viene utilizzata (in media globale), per: Ø 70% agricoltura (a scopo irriguo), Ø 25% dall'industria Ø 5% ad uso domestico. Il problema della gestione delle risorse idriche un po' in tutti i paesi del mondo, riguarda la quantità e la qualità dell'acqua destinata alle attività umane. Analisi sulle bevande: acqua 5 di 24  Alessandra De Bruno Le problematiche legate alle risorse d'acqua (in particolare quella destinata alla nutrizione umana) sono numerose. La qualità dell'acqua destinata al consumo umano è disciplinata dal Decreto Legislativo n. 31 del 2001, che recepisce la Direttiva 98/83/CE e che si applica a tutte le acque destinate all'uso potabile, per la preparazione di cibi e bevande, sia in ambito domestico che nelle imprese alimentari, a prescindere dalla loro origine e dal tipo di fornitura. Analisi sulle bevande: acqua 6 di 24  Alessandra De Bruno 2. L'acqua destinata all’alimentazione umana necessita dei più elevati standard di qualità e di controlli analitici sistematici routinari che corrispondono ai requisiti come: 1. provenienza e utilizzo; 2. caratteristiche fisiche, chimiche e microbiologiche di un'acqua per poter essere adatta al consumo umano; 3. trattamenti che l'acqua deve eventualmente subire; 4. quali sono gli indicatori di qualità di un'acqua? 5. quali le principali differenze tra acqua che esce dai nostri rubinetti e quella celebrata di fonti famose? 6. quali analisi si devono fare per il controllo e la verifica dei parametri di legge necessari perché un'acqua possa essere dichiarata potabile. Analisi sulle bevande: acqua 7 di 24  Alessandra De Bruno 2.1 Provenienza e Utilizzo: L'uomo può utilizzare come acque potabili o da potabilizzare: Le acque meteoriche o piovane: sono quelle Le acque dolci superficiali sono quelle dei corsi d'acqua, dei laghi, più immediatamente utilizzabili. Nelle degli invasi naturali ed artificiali. Il loro utilizzo per regioni fortemente industrializzate per la l'approvvigionamento idrico è subordinato a una serie di fattori presenza di inquinanti nell'atmosfera è (ecologici, antropici ed economici). Il loro trattamento fisico, sconsigliabile l'utilizzo per la nutrizione chimico e batteriologico a volte deve essere assai spinto ed umana. oneroso. Le acque sotterranee rappresentano la scelta di elezione per approvvigionamento idrico in quanto risultano generalmente di ottima qualità per la naturale azione filtrante del suolo. Anche se oggi l’ottima qualità è riservata soltanto alle falde più profonde (inquinamento superficiale). Analisi sulle bevande: acqua 8 di 24  Alessandra De Bruno 2.2 caratteristiche fisiche, chimiche e microbiologiche di un'acqua per poter essere adatta al consumo umano 2.2.1 I caratteri organolettici; sono quelli che possono essere L'acqua pura e inodore, incolore e insapore, e la variazione di questi parametri è associata alla percepiti con gli organi di senso, e presenza di sostanze inorganiche o organiche. cioè odore, colore, sapore. I sapori, sono solitamente associati agli odori, ma talvolta sono causati da particolari sostanze Particolari odori di acque superficiali possono minerarie. Un eccesso di sali di calcio conferisce essere ricondotti ai microrganismi, oppure ai all'acqua un gusto molle, mentre il sapore salato è composti fenolici che si osservano o si dovuto al cloruro di sodio, quello amaro ai sali di accentuano con la clorazione. magnesio, quello metallico ai composti del ferro, del manganese, del rame e dello zinco. Analisi sulle bevande: acqua 9 di 24  Alessandra De Bruno 2.2.2 I caratteri fisici: La temperatura dipende dalla tipologia delle La torbidità di un'acqua è dovuta alla presenza acque (costante per le acque di falda, minore di particelle solide in sospensione o a sostanze con l'aumentare della profondità). colloidali. Le acque superficiali possono essere La temperatura influisce sulla solubilità naturalmente torbide per fanghi, argille o dell'ossigeno: la quantità di ossigeno solubile sostanze organiche. La torbidità di un'acqua diminuisce all'aumentare della temperatura, potabile non deve essere superiore a 5 unità di sicché le acque fredde e correnti risultano torbidità (una unità di torbidità è uguale a 1 normalmente più ricche di ossigeno. mg/L di SiO2-silice). Analisi sulle bevande: acqua 10 di 24  Alessandra De Bruno 2.2.3 I caratteri Chimici: La conducibilità elettrica (20°C). I Sali disciolti in pH. È il parametro che fornisce il valore di acidità acqua consentono il passaggio della corrente dell'acqua. Il valore 7 corrisponde a quello dell'acqua elettrica: più alto è il valore di conducibilità, più pura; valori < di 7 ad acque acide, quelli > di 7 ad consistente sarà la quantità di sali minerali acque basiche. Le acque naturali hanno valori disciolti nell'acqua. La conducibilità dipende compresi tra 6 e 8.5, valori minimi di quattro e dalla temperatura, perciò occorre riportare i maggiori di 9 impediscono la vita di gran parte degli valori alla temperatura di riferimento (20°C). organismi viventi. Il pH è inserito tra i parametri (Limiti di legge previsti dal D.lgs 31/2001: 2500 indicatori di legge previsti dal D.lgs 31/2001, con un µS/cm). valore compreso tra 6.5 e 9.5. Analisi sulle bevande: acqua 11 di 24  Alessandra De Bruno Residuo fisso. Indica la quantità di sostanze disciolte nell'unità di volume, generalmente un litro. Per il consumo quotidiano è bene preferire un'acqua con residuo fisso basso, cioè minimamente mineralizzata (residuo fisso al di sotto di 50 mg/L) o oligominerale (sotto i 500 mg/L). Il residuo fisso è uno dei parametri più utilizzati per il confronto delle acque di rubinetto con quella imbottigliate. Le acque possono essere classificate in base al residuo fisso come esegue: v minimamente mineralizzate; fino a 50 mg/L; v Oligominerali o leggermente mineralizzate: fino a 500 mg/L; v mediamente mineralizzate: fra 500 e 1500 mg/L; v ricche di Sali: oltre i 1500 mg/L. Il residuo fisso è inserito tra i parametri indicatori di legge previsti dal D.lgs 31/2001, con un valore massimo consigliato di 1500 mg/L. Analisi sulle bevande: acqua 12 di 24  Alessandra De Bruno Sali. I cationi sodio, potassio, calcio e magnesio sono presenti nelle acque naturali proveniente dalla degradazione delle rocce. Tra gli anioni, i cloruri fanno ugualmente parte del corredo normale delle acque naturali. v Sodio: Il valore consigliabile per l'acqua è di 20 mg/ litro. Il sodio è inserito tra i parametri indicatori di legge previsti dal D.lgs 31/2001, con un valore massimo di 250 mg/L. v Calcio: nella dieta normale l'apporto di calcio dell'acqua è molto limitato; il consumo di acque troppo povere di calcio (sotto i 60 mg/L) è stato messo in relazione con una maggior frequenza di disturbi coronarici; v Cloruri: non sono dannosi, ma sopra i 200 mg/L, possono essere spia di inquinamento, il valore di riferimento è 25 mg/L. v Solfati: sono presenti per natura nell'acqua, ma un livello troppo elevato può essere spia di contaminazione da inquinamento; il consumo quotidiano ottimale è al di sotto ai 50 mg/L, soprattutto per i bambini, anche se la legge fissa il valore limite di 250 mg/L. Analisi sulle bevande: acqua 13 di 24  Alessandra De Bruno Durezza. Rappresenta il contenuto di calcare Anidride carbonica, disciolta nelle acqua sotto forma (sali di calcio e magnesio disciolti). La durezza di CO2 o di H2CO3 (acido carbonico). I valori di 2,5 di un'acqua può rendere sgradevole il sapore ppm raggiunti dalla CO2 nelle acque superficiali non dei cibi ed influisce sulla loro cottura. Per i provocano conseguenze dannose. A concentrazioni normali consumi domestici e desiderabile più elevate, però, l'acqua in una certa misura risulta un'acqua con una durezza inferiore a 15 ° gradevole come acqua minerale, con il rischio, però, francesi (°F). all'aumentare della CO2, di diventare corrosiva per le v acque leggere o dolci: durezza inferiore a tubature. 15 °F; v acque mediamente dure: durezza compresa tra 15 e 30°F; v acque dure: durezza superiore a 30°F. La durezza è inserita tra i parametri indicatori di legge previsti dal D.lgs 31/2001, con un valore consigliato da 15 a 50°F. Analisi sulle bevande: acqua 14 di 24  Alessandra De Bruno Azoto. È presente nelle acque in varie forme: azoto organico, ammoniacale, nitriti e nitrati. L'acqua naturale contiene sempre una certa quantità di sostanze organiche, ma queste devono essere presenti soltanto in tracce e il loro aumento è indice di inquinamento. ü L'ammoniaca, è indice sicuro di inquinamento recente o in atto. Successivamente l'ammoniaca viene trasformata in nitrati e poi in nitriti. L'ammoniaca deve essere assente in una buona acqua. Lo Ione ammonio è inserito tra i parametri indicatori, con un valore massimo di 0,50 mg/L. ü I nitrati, sono residui di sostanza organica. Sono uno dei valori maggiormente tenuti sotto controllo nell'acqua potabile. Il limite di legge e 50 mg/L, anche se soprattutto in alcune categorie è meglio restare sotto i 25 mg/L. ü I nitriti, sono derivati più tossici dei nitrati. Devono essere assenti nell'acqua Analisi sulle bevande: acqua 15 di 24  Alessandra De Bruno Metalli. Quali ferro, manganese, rame, zinco e alluminio sono Ione fluoruro. È un elemento importante per presenti normalmente in piccole quantità (non nocivi). Altri l'organismo umano, ma l'assunzione di un metalli, definiti «pesanti» come: piombo, mercurio, cromo, nichel… eccesso di fluoruro può portare all'insorgere di sono presenti per contaminazione ambientale e dovrebbero essere una malattia a danno dei denti chiamata: assenti nell’acqua, o se presenti non devono superare i limiti di fluorosi. I limiti di legge previsti dal D.Lgs legge. Es. Nichel (D.Lgs 31/2001) limite di 20 µg/L. 31/2001 sono 1,50 mg/L Analisi sulle bevande: acqua 16 di 24  Alessandra De Bruno 2.2.4 I caratteri microbiologici: Vengono indicati determinando il numero e il tipo di microrganismi presenti in essa, ed ha lo scopo di accertare che l’acqua non sia o possa diventare un veicolo di trasmissione di microrganismi patogeni. La carica batterica totale serve a dare un’idea sulla qualità complessiva dell’acqua. Un indice più specifico è costituito dai microrganismi indicatori di inquinamento fecale (coliformi fecali e totali). Analisi sulle bevande: acqua 17 di 24  Alessandra De Bruno 2.3 Trattamenti che le acque devono eventualmente subire Qualunque sia il tipo di acqua impiegata essa raramente può essere utilizzata direttamente come tale, in generale per essere destinata all'uso potabile, deve essere sottoposta a trattamenti di potabilizzazione. Trattamenti fisici, chimici e biologici che assicurano la rimozione di tutti i costituenti indesiderabili. A seconda dei casi si provvede all’eliminazione: v Delle sostanze che ne alterano l’aspetto, l’odore o il sapore; v Delle sostanze che la rendono dannosa o interferiscano con la sua utilizzazione; v Dei microrganismi patogeni eventualmente presenti. Analisi sulle bevande: acqua 18 di 24  Alessandra De Bruno 3. Campionamento Il campione deve essere prelevato con i contenitori specifici e sicuramente esenti da inquinanti, che potrebbero sicuramente portare a risultati non conformi dovuti a sostanze estranee non contenute nel campione ma hai contenitori. Determinazioni analitiche sulle acque sono innumerevoli, tra queste abbiamo: Metodi analitici ISTISAN (Istituto Superiore di Sanità). Analisi sulle bevande: acqua 19 di 24  Alessandra De Bruno 4. Metodi analitici ISTISAN (Istituto Superiore di Sanità) Fanno riferimento al Rapporto ISTISAN 07/31 del 2007. Il volume raccoglie e indica i metodi analitici idonei alla determinazione dei parametri chimici nelle acque da destinare e destinate al consumo umano ai sensi del DL.vo 31/2001 (recepimento della Direttiva Europea 98/83/CE) e successive modifiche. I metodi sono stati elaborati o valutati dalla Sottocommissione del Comitato permanente di Studio sulle Acque del Ministero della Salute (ex art. 9 DM 26 marzo 1991) e pertanto sono considerare come metodi di analisi idonei all’impego per i controlli sulla qualità delle acque destinate al consumo umano di cui all’art. 11, comma 1, lettera d) del DL.vo 31/2001 Analisi sulle bevande: acqua 20 di 24  Alessandra De Bruno Il campo di applicazione dei metodi è riferito ad acque da destinare e destinate a consumo umano, acque minerali naturali, termali e di sorgente, acque sotterranee e superficiali interne, acque utilizzate in produzione primaria e alimentare, acque utilizzate per la produzione di acque di dialisi, acque utilizzate per fini ricreazionali (centri spa, piscine) o per altre destinazioni d’uso, previa dimostrazione dell’ottenimento di prestazioni accettabili per gli analiti alle concentrazioni di interesse. Analisi sulle bevande: acqua 21 di 24  Alessandra De Bruno Esempi: Analisi sulle bevande: acqua 22 di 24  Alessandra De Bruno Determinazione della durezza totale dell’acqua: Metodo titriometrico all’EDTA (ISTASAN ISS.BEC.031.rev00) caratteristica connessa alla limitata capacità dell’acqua a sciogliere saponi sodici e potassici Durezza di quando siano presenti ioni bivalenti alcalino-terrosi, che determinano la precipitazione dei un’acqua saponi stessi sotto forma dei corrispondenti sali di calcio e magnesio. Si distinguono diverse tipologie di durezza: Analisi sulle bevande: acqua 23 di 24  Alessandra De Bruno Determinazione dei cloruri. Titolazione argentometrica con indicatore colorimetrico (ISTASAN ISS.BEA.020.rev00 La determinazione dello ione cloruro nelle acque destinate al consumo umano assume importanza fondamentale, in quanto i cloruri sono normalmente presenti e in quasi tutti i tipi di acqua. La loro presenza può impartire l'acqua caratteristiche organolettiche negative. Campo di applicazione: La procedura analitica viene utilizzata nella determinazione diretta degli ioni cloruro nelle acque destinate al consumo umano. Analisi sulle bevande: acqua 24 di 24