LE ANALISI CHIMICHE AMBIENTALI - II Edizione
Edizione riveduta e ampliata utile per le analisi secondo la normativa IPPC

La normativa ambientale, in continua evoluzione, è la risposta politica alle tematiche ambientali che ormai si sono consolidate a tutti i livelli della società occidentale. L’offerta di libri divulgativi e tecnici su queste tematiche è molto vasta. Rivolgendosi ora in tali adempimenti anche a molte attività industriali e commerciali mai coinvolte prima.

Le analisi chimiche ambientali, che spesso sono parte integrante delle leggi, non sono sempre esposte in modo unitario e coordinato, dando in questo modo pochi riferimenti a chi si affaccia per la prima volta al settore. La normativa ambientale nella sua applicazione ha diverse prospettive di lettura e si rivolge a differenti tipi di professioni e di professionisti.

Questo libro si propone come contributo per rendere unitario la consultazione delle principali metodiche d’analisi in campo ambientale. Lo sforzo è stato quello di tradurre in termini pratici e concreti i principi più importanti delle diverse metodiche d’analisiufficiali e di quelle condivise a livello nazionale ed internazionale. Il libro è il frutto di un’esperienza “sul campo”: si è cercato di riassumere sistematicamente metodiche ambientali che sono usate nei laboratori d’analisi.

L’obiettivo di enti di controllo e dei professionisti è quello di ottenere dati ambientali validi attraverso l’adozione di tecniche di campionamento e di analisi ufficiali o condivise dalla comunità scientifica. Sappiamo che esistono diverse metodologie di campionamento e analisi che provengono da enti tecnici di normazione o scientifici che possono confondere un professionista come disorientare un neofita della materia.

Per ogni parametro chimico esistono diverse norme tecniche emanate da organismi nazionali ed internazionali che non sono sempre degli organismi di normazione . In generale per essere validi giuridicamente, i metodi analitici devono essere recepiti e via via aggiornati con decreto del Ministero dell’Ambiente o con altre forme. Nella maggior parte dei casi l’aggiornamento della legislazione ha tempi più lunghi rispetto a quelli delle norme tecniche che viceversa si evolvono più velocemente. Quando si verifica questa situazione, si pongono alcuni problemi pratici e concettuali sulla scelta delle metodiche analitiche da adottare. È evidente l’esigenza di ottenere misure quanto più possibile affidabili e rigorose; in molti casi l’applicazione di metodi diversi da quelli recepiti dalla normativa può comportare problemi in caso di contraddittorio o in caso di denunce per superamento dei limiti di legge.

In questi casi le proprietà che generalmente vengono prese in considerazione nella scelta di un metodo analitico sono la validità giuridica della metodica e l’aggiornamento tecnico della stessa.

L’uso e l’applicazione delle metodiche analitiche riguarda anche l’insieme di normative di recente emanazione e sviluppo come quelle relative dell’IPPC. Chi le utilizza e le applica sa che le indicazioni sull’uso delle metodiche di analisi sono di comparabilità, intesa come grado di certezza con cui una serie di dati può essere confrontata ad un’altra. Per assicurare la comparabilità dei dati è ragionevole attenersi ai seguenti passaggi:

• usare procedure standard scritte per il campionamento e l’analisi, con particolare attenzione a prediligere gli standard europei CEN

• attenersi a procedure standard per il trattamento e il trasporto dei campioni raccolti e impiegare personale specializzato durante il programma di monitoraggio e controllo.

Rispetto alla prima edizione, oltre alla rivisitazione di alcuni capitoli, la grossa novità consiste nell’introduzione di un capitolo ampliato sul campionamento che riguarda le analisi delle emissioni industriali e della qualità dell’aria. Si è cercato di trattare un’ampia panoramica cercando di dare un supporto pratico, ed offrire una trattazione unitaria di alcuni argomenti specifici del settore che normalmente non trovano spazio nei libri di chimica analitica.

Indice

INTRODUZIONE ALLA SECONDA EDIZIONE Le analisi chimiche dal passato ai giorni nostri PREMESSA CAPITOLO 1 METODI DI CAMPIONAMENTO DI ACQUE SOLIDI E ARIA Prelievo acque: il piano di campionamento Sistemi di campionamento per liquidi (UNI 25667-1-2-3 1996) Scelta delle apparecchiature per il campionamento di campioni liquidi Sistemi di campionamento Campionamento di piccoli volumi di acque Campionamento e filtrazione “in situ” di grossi volumi di acque I campionatori Campionatori portatili Campionatori fissi Procedura di campionamento Conservazione del campione per campioni liquidi Recipienti per la raccolta e il trasporto dei campioni Volume del campione Sistemi da campionamento per solidi (UNI 10802-2004) Campionamento casuale Campionamento sistematico Campionamento sistematico casuale Campionamento sistematico stratificato Campionamento dei gas nei flussi convogliati Campionamento con assorbimento fisico Campionamento con adsorbimento Campionamento e analisi in situ Tubo di Pitot Composti inorganici del Cloro e del Fluoro Acido Cloridrico all2 Istisan 98/0 UNI-EN 1911-1-2-3 Acido Fluoridrico All 2 ISTISAN 98/02 UNI 10787 Ossidi di azoto Ossidi di zolfo Campionamento delle polveri Campionamento delle polveri negli effluenti gassosi Campionamento isocinetico Campionamento delle polveri nelle aree urbane Campionatore ad alto volume Campionatore personale Impattatore a cascata Campionamento delle polveri frazione PM10 Misurazione di emissioni da sorgente fissa (UNI EN 15259) Generalità dell’impianto Descrizione del ciclo produttivo Descrizione delle tecnologie adottate per prevenire l’inquinamento Qualificazione, quantificazione e caratteristiche delle emissioni in atmosfera Campionamento alle emissioni del Carbonio organico totale (COT) Campionamento alle emissioni delle sostanze organiche volatili (SOV) Definizione di solvente della ISO/DIS 4618-4-1999 Alcune classi specifiche dei SOV Determinazione dei SOV aerodispersi Fiale rivelatrici Canister (EPA TO-12, EPA TO-14-ASTM 5466-01) Sacche e pipettoni per campionamento dell’aria Monitoraggio in continuo delle emissioni Misurazioni “in situ” Ossigeno Monossido di carbonio Biossido di Carbonio Sistemi estrattivi Sistema estrattivo a secco Sistema estrattivo a umido Sistema estrattivo a diluizione Il campionamento passivo dell’aria Introduzione Principi di campionamento passivo Legge della diffusione Requisiti di un campionatore passivo in accordo con la UNI EN 838 Uso e applicazioni del campionamento passivo nelle analisi ambientali Determinazione delle aldeidi Determinazione dell’ozono Determinazione dei solventi organici volatili CAPITOLO 2 PARAMETRI CHIMICO-FISICI DELLE ACQUE Solidi ST SS SST TDS Ceneri TVS Umidità Temperatura Torbidità13 Conducibilità13 Salinità Scala di salinità pratica (1978 PSS78) PH (attività degli ioni idrogeno) (CNR-IRSA Q100 2060 ;SM20 4500-H+;EPA 150.1) Alcalinità Durezza13 Indice di Langelier CAPITOLO 3 COSTITUENTI INORGANICI NON METALLICI Ossigeno Disciolto Determinazione dei composti dell’azoto Ammoniaca Nitriti Determinazione dello ione nitrato Azoto totale (kjeldahl) Determinazione dei composti del fosforo Deteminazione del cloro residuo Cloro residuo13 Clorazione Determinazione del cloro residuo Determinazione iodometrica diretta (UNI EN ISO 7393-3:2002, EPA 330.2 EPA 330.3) Determinazione indiretta Titolazione Amperometrica (ASTM 1253-03 ,EPA 330.1) Titolazione con DFD (EPA 330.4 , UNI EN ISO 7393-1:2002) Reazione con DPD colorimetrica (APAT-CNR-IRSA 4080, EPA 330.5,ISS BHD 033 rev00 UNI EN ISO 7393-2:2002) Siringaldazina (FACTS) Ortotoluidina Cristalli viola leuco (4,4’,4’’ metildinetris (N,N dimetilanilina)) Metilarancio Cianuri Determinazione dei Cianuri totali Determinazione dei cianuri clorabili Solfuri Fluoruri (SM20 4500 F-,EPA 340,Q100 CNR-IRSA 4080) Cloruri CAPITOLO 4 PREPARATIVA DEL CAMPIONE PARAMETRI CHIMICI-METALLI Preparazione(digestione) Acido Nitrico23 Acido Cloridrico29 Acido fluoridrico29 Acido perclorico29 Acido Solforico29 Uso di miscele di acidi Acqua Regia Tipologie di mineralizzazione Digestione con acido nitrico Test di cessione31 Introduzione Metodologie dei test di cessione Test di caratterizzazione di base Leaching behaviour test- up-flow percolation test (UNI CEN TS 14405:2004) Leaching behaviour test- Part 1:ANC Test Leaching behaviour test- Part 1:pH –static test Test di cessione per il test di conformità (art.1 punto 7 decreto 13 marzo 2003) Test di conformità per rifiuti granulari UNI 10802:2004-A.2 Pezzatura del rifiuto Determinazione del contenuto di sostanza secca Condizioni di prova e fase di liscivazione Fase di separazione liquido/solido Preparazione dell’eluato all’analisi informazioni generali informazioni sulla prova di eluizione PROVA DI ELUIZIONE PER RIFIUTI MONOLITICI UNI 10802:2004-A.3 DETERMINAZIONE DEGLI ANALITI NEGLI ELUATI ANALISI STRUMENTALE Spettrofotometria d’assorbimento atomico (AA)13-32 Assorbimento atomico- fornetto di grafite (GFAA)13 Argon Plasma acoppiato indutiva mente(ICP) a spetrometria di masa13-14 La strumentazione La sorgente Lo spettrometro di massa La tecnica Le applicazioni Voltammetria di Stripping Anodico1 (SM20 3130-ASTM D 3559-03B-ASTM D 3557-02 B) Metodi di preconcentrazione dei metalli (APAT-CNR-IRSA 3040-03-ASTM-6800-02-EPA 1640-UNI 10901-01) Speciazione dei metalli Determinazione del Cromo esavalente Volatilizzazione dei metalli dai campioni Analisi del Mercurio: Tecnica ai vapori freddi CAPITOLO 5 PARAMETRI ORGANICI Carbonio organico totale (cot) Carbonio totale (CT) Carbonio inorganico(CI) Carbonio organico totale ALOGENI dei composti organici adsorbibili (TOX Total Organic Halide) Tensioattivi Idrocarburi Olii e grassi Pre-trattamento e preparativa per la determinazione degli idrocarburi leggeri c<10 Metodo EPA 5000 Metodo EPA 5021 Metodo EPA 5032 EPA 5035 Altri metodi Determinazione degli idrocarburi leggeri (c<10) Metodo 8015b Metodo EPA 8260 Pre-trattamento e preparativa per la determinazione degli idrocarburi pesanti c10-c28 Il metodo EPA 3500b EPA 3540c EPA 3541 EPA 3545 EPA 3550b EPA 3560 Determinazione degli idrocarburi pesanti c10-c28 EPA 8015b EPA 8270c EPA 8440 ALTRE METODICHE FENOLI TOTALI Richiesta chimica d’osigeno (COD)85 Estrazione e purificazione del campione per analisi organiche Introduzione Estrazione dei composti organici semivolatili da matrici Solide La frazione organica del suolo Estrazione con il SOXHLET Estrazione liquido-solido Estrazione ad ultrasuoni ESTRAZIONE CON MICRO-ONDE Introduzione e principio di funzionamento Sistema di estrazione con contenitori chiusi Sistema di estrazione a sistema aperto Estrazione con fluido pressurizzato Strumentazione ESTRAZIONE CON FLUIDO SUPERCRITICO (SFE) Principali metodi DI ESTRAZIONE ED ANALISI DEI COMPOSTI ORGANICI DAI SUOLI METODI UFFICIALI DI ANALISI CHIMICA DEL SUOLO (D.M. 11/09/99) METODICHE EPA METODO EPA 3540 METODO EPA 3541 METODO EPA 3545 METODO 3550 EPA METODO 3560 EPA METODO 3561 EPA METODO 9078 EPA METODI DI PURIFICAZIONE ED ANALISI (EPA 3510/EPA 8000) METODI CNR-IRSA PER I FANGHI METODO 22, GENNAIO 1988 METODO 24 A, OTTOBRE 1988 METODO 24 B  OTTOBRE 1988 METODO 22 A, GENNAIO 1989 METODO 25, GENNAIO 1990 METODO 23 A, GENNAIO 1989 METODO 23 B, SETTEMBRE 1990 METODO 19 A, GIUGNO 1993 Estrazione dei composti organici semivolatili dai liquidi Estrazione liquido-liquido ESTRAZIONE IN FASE SOLIDA(SPE) Tipologie di fasi per estrazione solida-(SPE) Microestrazione in fase solida Fibre SPME 260 Stir bar sorpitive extraction (SBSE) Confronto tra i metodi di estrazione estrazione dei composti organici volatili da liquidi e solidi Analisi dei composti organici volatili nei solidi e liquidi Estrazione con spazio di testa statico Estrazione con spazio di testa dinamico:“ purge and trap” Strumentazione Micro estrazione in fase solida solida (SPME) e “purge and trap” Trattamenti in post estrazione : purificazione del campione nelle analisi dei composti organici Colonna di allumina Colonna di florisil Colonna di gel di silice Cromatografia a permeazione su gel Partizione acido-base Purificazione con acido solforico/permanganato Analisi in ultra tracce: le diossine CAPITOLO 6 LC-MS NELLE ANALISI CHIMICHE AMBIENTALI Ionizzazione elettronica (IE) Ionizzazione chimica Ionizzazione chimica a pressione atmosferica Ionizzazione elettrospray(ESI) Introduzione Interfaccia per la ionizzazione elettrospray Sorgente Bruins-Sciex Ionspray® Elettrospary Smith Meccanismo della ionizzazione elettrospray L’aspetto degli spettri di massa ESI Fotoionizzatore a pressione atmosferica Vantaggi e svantaggi delle tecniche di ionizzazione in lc-ms