L’analisi per la determinazione dei metalli pesanti totali viene eseguita mineralizzando il campione e quindi determinando i singoli metalli in spettrometria.
In metodo prevede la solubilizzazione dei metalli pesanti in soluzione nitro-cloridrica a caldo. Il campione di suolo, pretrattato con perossido di idrogeno, è mineralizzato con acqua regia. La digestione del campione è stata eseguita con termoreattore, a riflusso.
Il contenuto dei metalli è stato determinato mediante tecnica spettroscopica.
Procedimento
Trasferire 1 g del campione di terra fine, secco all’aria e setacciato a 0,2 mm, in un tubo del digestore, umettare con pochi mL di H2O ed acidificare con qualche goccia di HNO3. Aggiungere, in aliquote successive, 20 mL di H2O2 e miscelare la sospensione. Riscaldare con cautela dopo ogni aggiunta.
Controllare la formazione di schiuma con piccole aggiunte di 2-ottanolo (o di altro agente antischiuma). Ridurre il volume a circa 3 mL e raffreddare.
Aggiungere 9 mL di HCl e 3 mL di HNO3. Applicare il refrigerante di Liebig e riscaldare ancora per 2 ore. Filtrare la sospensione, risciacquare la canna del refrigerante e il tubo con H2O, che verrà aggiunta alla sospensione e trasferire la soluzione limpida in matraccio tarato da 100 mL. Lavare più volte il residuo con H2O, trasferendo il surnatante, filtrato, nello stesso matraccio tarato da 100 mL. Portare a volume con H2O. Eseguire l’analisi.
Operazioni di estrazione con miscela nitro-cloridrica e di analisi in F-AAS
Zone campionate
I campionamenti sono stati eseguiti in data 4 aprile 2013. Questa data è stata scelta perché coincidente con il periodo di asciutta dei canali per la manutenzione. Le rogge da monitorare sono state individuate seguendo le indicazione fornite dall’Ufficio Ambiente.
I campioni sono stati prelevati dal letto di tre rogge:
Visconti-Brembilla
di Sopra
Murena
La prima si presentava completamente asciutta, la seconda con acqua stagnante, mentre la terza con acqua corrente.
I punti dove sono stati fatti i prelievi sono evidenziati nelle mappe riportate di seguito.
La roggia di Sopra è stata campionata in due punti: a monte e a valle rispetto alla ditta Farchemia.
Punti di campionamento
Dati analitici
I dati rilevati dalle analisi, riassunti nella seguente tabella, sono espressi in mg/kg s.s. Per quanto riguarda il confronto si è presa in considerazione la Tabella 1, dell’Allegato 5, del D. Lgs. 152/06 “Valori di concentrazione soglia di contaminazione nel suolo e nel sottosuolo riferiti alla specifica destinazione d’uso dei siti da bonificare”.
150 1500 Zn 789 616 559 368 . = non rilevato
1 350 Sn n.r n.r n.r. n.r.
100 1000 Pb 1203 1041 984 808
120 500 Ni 76 40 118 99
Mn 290 435 893 730
Fe 19050 29600 24280 21600
120 600 Cu 159 62 87 62
150 800 Cr 119 55 126 127
20 250 Co 57 91 80 69
2 15 Cd n.r n.r n.r. n.r.
Al 13934 17409 17974 11849
A B Elemento nti Brembilla opra opra (SS 42) urena
e limite (mg/kg s.s.) e limite (mg/kg s.s.)
Commento ai dati
Come si può notare dalla precedente tabella, fatta eccezione per due campioni nei quali è stata trovata una concentrazione di piombo superiore al valore limite previsto dal D. Lgs. 152/06 - Tab. B, tutti gli altri dati sono compresi tra i valori della tabella A e quelli della B.
Va tuttavia ricordato che, come segnalato alla pagina 64, negli orizzonti superficiali di campioni di suolo, si sono registrate concentrazioni di fondo di metalli pesanti anche superiori ai valori limite. Nel caso del piombo lo 0,2% di campioni ha superato questo valore e la massima concentrazione registrata è stata di 5640 mg/kg s.s.
Conclusioni
Come già scritto nella prefazione, i temi ambientali fanno parte del nostro curriculum scolastico. Queste attività, svolte in parallelo alla normale programmazione di laboratorio, riteniamo siano state coinvolgenti ed educative perché ci hanno consentito di studiare problematiche reali e di approfondire alcuni aspetti analitici e normativi. Sono anche state gratificanti in quanto ci hanno permesso di verificare che quanto abbiamo appreso nel corso degli studi trova tangibili applicazioni.
Il lavoro è stato suddiviso tra due classi del corso di chimica: la IV si è occupata del monitoraggio dell’aria mentre la V ha condotto le analisi delle acque e dei sedimenti delle rogge.
Per quanto riguarda l’aria, è sempre impressionante vedere ciò che resta sui filtri. Ricordiamo che tutti i campionamenti sono stati eseguiti all’esterno, in prossimità del laboratorio. La decisione di operare in questo modo è stata presa perché, in precedenti campagne di rilevamento del materiale particolato nell’aria, si era constatato che si perdeva parecchio tempo per consentire lo
“warm up” dello strumento. Ciò è in contrasto i tempi scolastici.
Nel corso del 2012, abbiamo fatto monitoraggi in 146 giorni, per un totale di 722 ore di campionamento e sono stati acquisiti ed analizzati circa 43 300 dati.
La ricerca del cromo esavalente nelle acque potabili è certamente un tema che ha appassionato tutti. Sebbene siano trascorsi parecchi anni da quando è emerso il problema dell’inquinamento da cromo, è ancora frequente la richiesta, che da più parti perviene, di avere informazioni e chiarimenti sul tema, con la speranza di rassicurazioni. Sempre più persone chiedono se l’acqua che scende dai loro rubinetti sia “veramente sicura”.
Accade anche che altri studenti o personale dell’istituto, di diversa provenienza, si rivolgano al nostro laboratorio di analisi per testare la propria acqua. Sapere di essere in grado di soddisfare queste esigenze ci inorgoglisce.
In relazione alle analisi dei metalli pesanti sui sedimenti delle rogge, non siamo in grado di fornire delle valutazioni, perché non disponiamo di dati storici.
Intendiamo invece stigmatizzare il comportamento di chi considera questi canali come vere e proprie discariche.
In conclusione, possiamo senz’altro affermare come questa attività sia stata un’esperienza interessante e positiva, che ha arricchito il nostro bagaglio culturale.
Appendice I
La legge di Stokes permette di calcolare la velocità di sedimentazione per particelle sferiche aventi un diametro superiore a 1 m.
v=g d
2(
1-
2)/18
v = velocità di sedimentazione cm/s g = accelerazione di gravità 981 cm/s2 d = diametro della particella cm
= densità della particella 1 g/cm3
= densità dell’aria
= viscosità dell’aria 1,70x10-4 g/cm s
Non essendo nota la densità delle particelle, si assegna convenzionalmente la densità arbitraria di 1 g/cm3.
Nel calcolo può essere trascurata la densità dell’aria essendo questa estremamente inferiore a quella della particella; pertanto, poiché 1>>2, (1-2) risulta approssimativamente uguale a 1.
La sedimentazione delle particelle aventi un diametro inferiore a 1 m devia rispetto alla legge di Stokes. Particelle estremamente piccole sono soggette ai moti Browniani (moti causali dovuti alla collisione con molecole d’aria) e non obbediscono alla legge di Stokes.
Appendice II
L’inversione termica è un fenomeno atmosferico e meteorologico che impedisce il normale rimescolamento delle masse d’aria. È più frequente durante l’inverno quando la temperatura dell’aria, anziché decrescere (6-7 °C ogni 1000 m), aumenta con la quota.
L’inversione termica rappresenta una sorta di vero e proprio limite allo sviluppo verticale delle nubi mentre, al suolo, favorisce la formazione di nebbia e costituisce un forte ostacolo alla dissoluzione della nebbia stessa e degli inquinanti presenti.
Si tratta quindi di un fenomeno che causa ristagni di aria che favoriscono l’inquinamento nelle città, con formazione di strati di nebbie e concentrazione degli inquinanti (smog).
L’inversione termica può verificarsi sia in quota, sia al suolo; in questo ultimo caso si verifica prevalentemente a causa dell’eccessivo raffreddamento del suolo che causa un raffreddamento degli strati più prossimi ad esso, con l’effetto di strati d’aria più freddi al suolo che in quota.
Questo avviene di frequente durante l’inverno nelle notti serene e caratterizzate da assenza di vento, subito dopo il tramonto. Questo fenomeno è detto inversione termica di tipo radiativo e in genere termina col riscaldamento mattutino della superficie terrestre; se questo non avviene gli inquinanti si possono accumulare anche per più giorni consecutivi, con tutti i problemi che ciò comporta.