La complessità della qualità dell’acqua come soggetto si riflette nei molti tipi di misurazioni degli indicatori di qualità dell’acqua. Alcune misurazioni della qualità dell’acqua sono fatte in modo più accurato sul posto, perché l’acqua esiste in equilibrio con l’ambiente circostante. Le misurazioni comunemente effettuate sul posto e a diretto contatto con la fonte d’acqua in questione includono temperatura, pH, ossigeno disciolto, conducibilità, potenziale di riduzione dell’ossigeno (ORP), torbidità e profondità del disco di Secchi.
Raccolta dei campioniModifica
Misure più complesse sono spesso effettuate in un laboratorio che richiede un campione d’acqua da raccogliere, conservare, trasportare e analizzare in un altro luogo. Il processo di campionamento dell’acqua introduce due problemi significativi:
- Il primo problema è la misura in cui il campione può essere rappresentativo della fonte di acqua di interesse. Le fonti d’acqua variano con il tempo e con il luogo. La misura di interesse può variare stagionalmente o dal giorno alla notte o in risposta a qualche attività dell’uomo o delle popolazioni naturali di piante e animali acquatici. La misura di interesse può variare con le distanze dal confine dell’acqua con l’atmosfera sovrastante e il suolo sottostante o confinante. Il campionatore deve determinare se un singolo tempo e luogo soddisfa le esigenze dell’indagine, o se l’uso dell’acqua di interesse può essere valutato in modo soddisfacente dai valori medi di campionamento nel tempo e nel luogo, o se i massimi e i minimi critici richiedono misurazioni individuali in una serie di tempi, luoghi o eventi. La procedura di raccolta dei campioni deve assicurare la corretta ponderazione dei tempi e dei luoghi di campionamento individuali quando la media è appropriata.:39-40 Quando esistono valori massimi o minimi critici, i metodi statistici devono essere applicati alla variazione osservata per determinare un numero adeguato di campioni per valutare la probabilità di superare tali valori critici.
- Il secondo problema si verifica quando il campione viene rimosso dalla fonte d’acqua e comincia a stabilire l’equilibrio chimico con il suo nuovo ambiente – il contenitore del campione. I contenitori del campione devono essere fatti di materiali con una reattività minima con le sostanze da misurare; e la pre-pulizia dei contenitori del campione è importante. Il campione d’acqua può dissolvere parte del contenitore del campione e qualsiasi residuo su quel contenitore, e le sostanze chimiche dissolte nel campione d’acqua possono assorbire il contenitore del campione e rimanere lì quando l’acqua viene versata per l’analisi:4 Simili interazioni fisiche e chimiche possono avere luogo con qualsiasi pompa, tubazione o dispositivo intermedio utilizzato per trasferire il campione d’acqua nel contenitore del campione. L’acqua raccolta da profondità sotto la superficie sarà normalmente tenuta alla pressione ridotta dell’atmosfera; così il gas dissolto nell’acqua si raccoglierà nella parte superiore del contenitore. Anche il gas atmosferico sopra l’acqua può dissolversi nel campione d’acqua. Altri equilibri di reazione chimica possono cambiare se il campione d’acqua cambia temperatura. Le particelle solide finemente divise, precedentemente sospese dalla turbolenza dell’acqua, possono depositarsi sul fondo del contenitore del campione, o una fase solida può formarsi dalla crescita biologica o dalla precipitazione chimica. I microrganismi all’interno del campione d’acqua possono alterare biochimicamente le concentrazioni di ossigeno, anidride carbonica e composti organici. La variazione delle concentrazioni di anidride carbonica può alterare il pH e cambiare la solubilità delle sostanze chimiche di interesse. Questi problemi sono di particolare preoccupazione durante la misurazione di sostanze chimiche che si presume siano significative a concentrazioni molto basse.
La conservazione del campione può risolvere parzialmente il secondo problema. Una procedura comune è mantenere i campioni freddi per rallentare il tasso di reazioni chimiche e il cambiamento di fase, e analizzare il campione il prima possibile; ma questo semplicemente minimizza i cambiamenti piuttosto che prevenirli.:43-45 Una procedura utile per determinare l’influenza dei contenitori dei campioni durante il ritardo tra la raccolta del campione e l’analisi comporta la preparazione di due campioni artificiali prima dell’evento di campionamento. Un contenitore per il campione viene riempito con acqua che, da analisi precedenti, non contiene alcuna quantità rilevabile della sostanza chimica di interesse. Questo campione, chiamato “bianco”, viene aperto per l’esposizione all’atmosfera quando il campione di interesse viene raccolto, poi risigillato e trasportato al laboratorio con il campione per l’analisi per determinare se la raccolta del campione o le procedure di conservazione hanno introdotto qualsiasi quantità misurabile della sostanza chimica di interesse. Il secondo campione artificiale viene raccolto con il campione di interesse, ma poi “spiked” con una quantità aggiuntiva misurata della sostanza chimica di interesse al momento della raccolta. Il bianco (controllo negativo) e il campione drogato (controllo positivo) sono trasportati con il campione di interesse e analizzati con gli stessi metodi negli stessi tempi per determinare eventuali cambiamenti che indicano guadagni o perdite durante il tempo trascorso tra la raccolta e l’analisi.
Test in risposta a disastri naturali e altre emergenzeModifica
Dopo eventi come terremoti e tsunami, c’è una risposta immediata da parte delle agenzie umanitarie, mentre le operazioni di soccorso iniziano per cercare di ripristinare le infrastrutture di base e fornire i beni fondamentali necessari per la sopravvivenza e il successivo recupero. La minaccia di malattie aumenta enormemente a causa del gran numero di persone che vivono vicine, spesso in condizioni squallide, e senza servizi igienici adeguati.
Dopo un disastro naturale, per quanto riguarda i test sulla qualità dell’acqua, ci sono opinioni diffuse sul modo migliore di agire e possono essere impiegati diversi metodi. I parametri fondamentali della qualità dell’acqua che devono essere affrontati in un’emergenza sono gli indicatori batteriologici della contaminazione fecale, il residuo di cloro libero, il pH, la torbidità ed eventualmente la conduttività/solidi disciolti totali. Ci sono molti metodi di decontaminazione.
Dopo grandi disastri naturali, potrebbe passare un tempo considerevole prima che la qualità dell’acqua ritorni ai livelli precedenti al disastro. Per esempio, dopo lo tsunami del 2004 nell’Oceano Indiano, l’International Water Management Institute (IWMI), con sede a Colombo, ha monitorato gli effetti dell’acqua salata e ha concluso che i pozzi hanno recuperato la qualità dell’acqua potabile pre-tsunami un anno e mezzo dopo l’evento. L’IWMI ha sviluppato dei protocolli per la pulizia dei pozzi contaminati dall’acqua salata; questi sono stati successivamente approvati ufficialmente dall’Organizzazione Mondiale della Sanità come parte della sua serie di linee guida di emergenza.
Analisi chimicaModifica
spettrometro di massa misura i pesticidi e altri inquinanti organici
I metodi più semplici di analisi chimica sono quelli che misurano gli elementi chimici senza rispettare la loro forma. L’analisi elementare per l’ossigeno, per esempio, indicherebbe una concentrazione di 890 g/L (grammi per litro) del campione d’acqua perché l’ossigeno (O) ha l’89% della massa della molecola d’acqua (H2O). Il metodo scelto per misurare l’ossigeno disciolto dovrebbe distinguere tra ossigeno biatomico e ossigeno combinato con altri elementi. La semplicità comparativa dell’analisi elementare ha prodotto una grande quantità di dati sui campioni e criteri di qualità dell’acqua per elementi talvolta identificati come metalli pesanti. L’analisi dell’acqua per i metalli pesanti deve considerare le particelle di terreno sospese nel campione d’acqua. Queste particelle di terreno sospese possono contenere quantità misurabili di metallo. Anche se le particelle non sono dissolte nell’acqua, possono essere consumate dalle persone che bevono l’acqua. L’aggiunta di acido ad un campione d’acqua per prevenire la perdita di metalli dissolti nel contenitore del campione può dissolvere più metalli dalle particelle di terreno sospese. La filtrazione delle particelle di terreno dal campione d’acqua prima dell’aggiunta di acido, tuttavia, può causare la perdita di metalli dissolti sul filtro. La complessità di differenziare molecole organiche simili è ancora più impegnativa.
Effettuare queste misure complesse può essere costoso. Poiché le misurazioni dirette della qualità dell’acqua possono essere costose, i programmi di monitoraggio in corso sono tipicamente condotti e i risultati rilasciati dalle agenzie governative. Tuttavia, ci sono programmi di volontariato locali e risorse disponibili per alcune valutazioni generali. Gli strumenti a disposizione del grande pubblico includono kit di test in loco, comunemente usati per gli acquari domestici, e procedure di valutazione biologica.
Monitoraggio in tempo realeModifica
Anche se la qualità dell’acqua viene solitamente campionata e analizzata nei laboratori, dalla fine del XX secolo c’è stato un crescente interesse pubblico per la qualità dell’acqua potabile fornita dai sistemi comunali. Molte società di servizi idrici hanno sviluppato sistemi per raccogliere dati in tempo reale sulla qualità dell’acqua alla fonte. All’inizio del 21° secolo, una varietà di sensori e sistemi di monitoraggio remoto sono stati distribuiti per misurare il pH dell’acqua, la torbidità, l’ossigeno disciolto e altri parametri. Alcuni sistemi di telerilevamento sono stati sviluppati anche per il monitoraggio della qualità dell’acqua ambientale nei corpi idrici fluviali, estuarini e costieri.
Indicatori dell’acqua potabileModifica
Quella che segue è una lista di indicatori spesso misurati per categoria di situazione:
- Alcalinità
- Colore dell’acqua
- pH
- Gusto e odore (geosmina, 2-metilisoborneolo (MIB), ecc.)
- Metalli e sali disciolti (sodio, cloruro, potassio, calcio, manganese, magnesio)
- Microorganismi come batteri coliformi fecali (Escherichia coli), Cryptosporidium e Giardia lamblia; vedi Analisi batteriologica dell’acqua
- Metalli e metalloidi disciolti (piombo, mercurio, arsenico, ecc.)
- Organici disciolti: materia organica disciolta colorata (CDOM), carbonio organico disciolto (DOC)
- Radon
- Metalli pesanti
- Farmaci
- Analoghi ormonali
Indicatori ambientaliEdit
Indicatori fisiciModifica
|
|
Indicatori chimiciModifica
Indicatori biologiciModifica
|
|
Metriche di monitoraggio biologico sono state sviluppate in molti luoghi, e una famiglia di misure ampiamente utilizzata per le acque dolci è la presenza e l’abbondanza dei membri degli ordini di insetti Efemerotteri, Plecotteri e Tricotteri (EPT) (di macroinvertebrati bentonici i cui nomi comuni sono, rispettivamente, mayfly, stonefly e caddisfly). Gli indici EPT variano naturalmente da regione a regione, ma generalmente, all’interno di una regione, maggiore è il numero di taxa di questi ordini, migliore è la qualità dell’acqua. Le organizzazioni negli Stati Uniti, come l’EPA, offrono una guida per sviluppare un programma di monitoraggio e identificare i membri di questi e altri ordini di insetti acquatici. Molti scaricatori di acque reflue degli Stati Uniti (ad esempio, fabbriche, centrali elettriche, raffinerie, miniere, impianti di trattamento delle acque reflue comunali) sono tenuti a condurre periodicamente test di tossicità dell’intero effluente (WET).
I soggetti interessati al monitoraggio della qualità dell’acqua che non possono permettersi o gestire analisi di laboratorio possono anche utilizzare indicatori biologici per ottenere una lettura generale della qualità dell’acqua. Un esempio è il programma di monitoraggio volontario dell’acqua IOWATER dell’Iowa, che include una chiave di indicatori EPT.
I molluschi bivalvi sono ampiamente utilizzati come bioindicatori per monitorare la salute degli ambienti acquatici sia in acqua dolce che negli ambienti marini. Il loro stato di popolazione o la struttura, la fisiologia, il comportamento o il livello di contaminazione con elementi o composti possono indicare lo stato di contaminazione dell’ecosistema. Sono particolarmente utili perché sono sessili e quindi sono rappresentativi dell’ambiente in cui vengono campionati o collocati. Un progetto tipico è il Mussel Watch Programme degli Stati Uniti, ma oggi sono utilizzati in tutto il mondo.
Il metodo Southern African Scoring System (SASS) è un sistema di monitoraggio biologico della qualità delle acque basato sulla presenza di macroinvertebrati bentonici (EPT). Lo strumento di biomonitoraggio acquatico SASS è stato perfezionato negli ultimi 30 anni ed è ora alla quinta versione (SASS5) che è stata specificamente modificata in conformità con gli standard internazionali, vale a dire il protocollo ISO/IEC 17025. Il metodo SASS5 è usato dal Dipartimento sudafricano degli affari dell’acqua come metodo standard per la valutazione della salute dei fiumi, che alimenta il programma nazionale di salute dei fiumi e il database nazionale dei fiumi.