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Utilizzo di strumenti automatici per il campionamento delle acque secondo quanto previsto dalla legge ed in accordo con le normative e metodiche i campionamento: pregi - difetti e problematiche d'utilizzo.

In questi ultimi anni, grazie ad un’aumentata sensibilità degli Enti di controllo e alle Leggi introdotte in Italia (DL 152/99, DL 258/00, DL 367/03), si è sensibilmente incrementato il controllo delle acque ed in particolare delle acque reflue.

Per valutare la qualità degli effluenti di uno scarico, sia esso in fognatura, indirizzato ad una depurazione a cura di un terzo, sia su corpo recettore d’acque superficiali.

Per valutare l’efficienza di un impianto di depurazione campionando sia l’ingresso sia l’uscita. Per verifica dello stato delle acque superficiali o studi specifici quali, ad esempio, acque di prima pioggia.

Il 2 Marzo 2004 a Roma sono stati presentati i nuovi metodi da analisi delle acque a cura dell’APAT e IRSA-CNR. Questo ha segnato una prima svolta nell’approccio al campionamento delle acque.

Oltre al tradizionale campionamento manuale, di cui si hanno ampie informazioni ed esperienze, si è introdotto l’approccio al campionamento con strumentazione automatica. Di quest’ultima tecnica mancano, però, documenti e letteratura sul loro impiego.

È per questo motivo che, con questo articolo, vorremmo dare il nostro contributo ad avere delle informazioni pratiche per il loro utilizzo; senza per altro, avere la pretesa di voler risolvere quesiti che solo le istituzioni preposte a pubblicare delle metodiche, potrebbero chiarire, definendo le modalità d’uso.

Anche se le applicazioni dei controlli, coinvolgono analisi di acque superficiali, sotterranee, costiere, l’interesse maggiore è orientato verso il campionamento delle acque di scarico, in quanto coinvolge interessi economici e sociali maggiormente identificabili.

Secondo quanto previsto dai Decreti Legge in vigore, le acque industriali, salvo alcune eccezioni, vengono controllate prelevando un campione medio, su un periodo di almeno 3 ore. Gli scarichi civili invece, sono controllati, prelevando un campione medio ponderale nelle 24 ore.

Per questo motivo è naturale che debbano essere usati strumenti automatici per facilitare il compito di chi effettua il controllo.

Nel DL 367/03, inoltre, viene prescritto, alle aziende che siano autorizzate a scaricare in acque superficiali, ma hanno un potenziale rischio di sversamento di sostanze pericolose (indicate nel DL allegato A), di dotarsi di un misuratore di portata e un campionatore automatico, in uscita (e sembra in ingresso, ndr) di un impianto di depurazione. È previsto un autocontrollo ogni 15 giorni per un campione preso nell’arco di 3 ore, salvo diversa indicazione dell’autorità preposta al controllo.

Fino ad oggi, solo le norme ISO 5667-10, danno delle indicazioni di quali caratteristiche minime deve avere un campionatore automatico.
In Italia, fino a questo momento, possiamo avvalerci solamente del contributo del manuale presentato il 2 Marzo dello scorso anno.
Cerchiamo di analizzare come si devono interpretare le indicazioni per un corretto campionamento, che troviamo nel capitolo 1030 METODI DI CAMPIONAMENTO.
Come prima cosa vengono ripresi dei concetti che anche UNICHIM ed altre organizzazioni enfatizzano non solo nel campo delle acque. Affermazioni che si commentano da sole e che riporteremo parzialmente ma in versione originale

“ Il campionamento può definirsi come l’operazione di prelevamento della parte di una sostanza di dimensione tale che la proprietà misurata nel campione prelevato rappresenti, entro un limite accettabile noto, la stessa proprietà nella massa di origine. In altre parole, il fine ultimo del campionamento ambientale è sempre quello di consentire la raccolta di porzioni rappresentative della matrice che si vuole sottoporre ad analisi. Il campionamento costituisce quindi la prima fase di ogni processo analitico che porterà a risultati la cui qualità è strettamente correlata a quella del campione prelevato. Per tale motivo, il campionamento è una fase estremamente complessa e delicata che condiziona i risultati di tutte le operazioni successive e che di conseguenza incide in misura non trascurabile sull’incertezza totale del risultato dell’analisi.”

“ Gli studi disponibili mettono in evidenza che l’incertezza associata al campionamento può contribuire anche per il 30-50% all’incertezza associata al risultato analitico finale ed è di gran lunga più elevata rispetto all’incertezza associata alla fase analitica (circa il 5%).
Numerose fonti di incertezza possono influire sui risultati di analisi ambientali . La Tab. 1 riassume in modo schematico le principali fasi di un’analisi ambientale, le possibili fonti di incertezza ed un indice qualitativo per valutare quanto la specifica fase possa gravare sull’incertezza finale. “

Nella Tabella 1 si indica che una causa di errore può dipendere dalla contaminazione che può essere procurata al campione da parte degli strumenti e contenitori di conservazione. Questo rischio è indicato come controllabile.

Nel paragrafo 2 “Il Piano Di Campionamento”, oltre a parlare della quantità statistica di campioni che sarebbe necessario prelevare per avere una certa rappresentatività del corpo in esame, si raccomanda che il campione deve essere:
> Prelevato in maniera tale che mantenga inalterate le proprie caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche fino al momento dell’analisi,
> Conservato in modo tale da evitare modificazioni dei suoi componenti e delle caratteristiche da valutare.

Nel paragrafo 3 “ La scelta delle apparecchiature per il campionamento” si ricorda che “ ….particolare cura dovrà essere prestata nella scelta del metodo di campionamento al fine di eliminare o ridurre al minimo qualsiasi fonte di contaminazione da parte delle apparecchiature .”

Nel paragrafo 5 “Conservazione del campione” si definisce che “ conservare un campione significa garantire la stabilità e la inalterabilità di tutti i suoi costituenti nell’intervallo di tempo che intercorre tra il prelievo e l’analisi.” Ed inoltre “La precipitazione dei metalli come idrossidi, l’assorbimento dei metalli sulle superfici del contenitore, la formazione di complessi, la variazione dello stato di valenza di alcuni elementi, possono essere ritardati mediante l’addizione di stabilizzanti chimici e/o una idonea conservazione.”

Alla luce di quanto sopra detto, è bene che chi utilizza un campionatore automatico, abbia l’accortezza di cura della strumentazione di prelievo.
Operazioni che vengono date scontate quando si opera un campionamento manuale, vengono dimenticate utilizzando delle apparecchiature automatiche che dovrebbero facilitare le operazioni dei tecnici.
Talvolta, invece si assiste ad una regressione delle procedure e delle attenzioni verso il campione affidando alla macchina delle capacità o responsabilità che questa, per sua natura non può avere.

Una linea di prelievo che comprende un tubo di aspirazione, la linea di distribuzione del campione fino al recipiente (bottiglie)
>  Questa deve essere realizzata in materiale che non alteri la qualità del campione assorbendo o cedendo sostanze che contaminino i campioni prelevati.
>  Deve essere facilmente ispezionabile per valutarne lo stato di pulizia e decidere se eventualmente cambiarla.
>  Deve avere un diametro minimo di 1 cm. Il diametro minimo, serve ad evitare il rischio di filtrare materiale in sospensione che è parte integrante delle indagini che si eseguono sui corpi effluenti
>  Il tubo d’aspirazione esterno deve essere dotato di un filtro di prelievo per prevenire intasamenti. Anche il filtro dovrà seguire gli stessi criteri di un minimimo diametro dei fori di 1 cm.
>  Deve avere il minor numero possibile di parti in contatto con il campione, per facilitarne la pulizia ed impedire la contaminazione tra i diversi campioni prelevati.

Il corpo del campionatore che deve essere realizzato, in materiale idoneo a resistere alle condizioni climatiche ed ambientali più sfavorevoli, deve essere adeguato all’utilizzo. Anche i componenti elettrici o elettronici devono essere adeguatamente protetti. Deve essere garantita la capacità di conservazione del campione e la sua integrità.

> Per rispondere ad un requisito di portabilità i campionatori devono essere: leggeri, facilmente trasportabili, alimentabili a rete ma soprattutto a batteria, in materiale anti urto ed anti graffio, con maniglie facilmente afferrabili anche da operatori dotati di guanti.

> Devono essere realizzati in materiale anticorrosione e devono avere una protezione (isolamento) dalle temperature esterne. Devono poter mantenere i campioni al buio e deve essere possibile usare bottiglie sia in materiale plastico sia in vetro.

> In alcuni casi è opportuno che abbiano un diametro tale da poter essere inseriti nei tombini di collettori fognari.

> È necessario che i campionatori che saranno calati in pozzetti di collettori fognari o altre locazioni, possano avere almeno 3 punti di ancoraggio dei sistemi di sospensione ed estrazione, per evitare ribaltamenti e la possibilità di incastrarsi.

> È importante che possano operare sia con batteria che tramite trasformatore collegati a rete. Sia la batteria che trasformatore devono essere stagni e protetti da possibili immersioni in acqua. I connettori devono essere robusti e stagni. È opportuno che sia garantito un minimo dispendio di energia, dovendo lavorare per ore, alimentati a batteria. Il prelievo del campione deve adattarsi sia nella prevalenza di aspirazione che nella sequenza di prelievo, alle varie situazioni che si possano presentare con l’utilizzo dello strumento.

> L’elettronica deve avere un grado di protezione almeno IP 67 per sopportare anche brevi immersioni.

> È opportuno che anche i campionatori portatili possano garantire una refrigerazione del campione. In certi casi si può utilizzare ghiaccio tritato, in altri, sistemi chimici di raffreddamento. L’uso del ghiaccio secco non è consigliabile in quanto esso sublima e lascia aria che non conduce termicamente. Ultimamente alcuni campionatori portatili possono refrigerare utilizzando un compressore. Quest’ultimo sistema garantisce la possibilità di una temperatura adeguata alla conservazione dei campioni. La refrigerazione attiva garantisce l’efficacia della refrigerazione indipendentemente dalla temperatura esterna, in quanto essa viene dosata da un controllore. I vecchi sistemi non potevano adeguarsi alle reali condizioni di temperatura ambiente. La sicurezza e la tracciabilità della regolazione sono utili per gli enti di controllo; è dunque necessario che gli strumenti siano predisposti per la visualizzazione e la registrazione della temperatura di conservazione dei campioni.

Generalmente di maggiori dimensioni e peso, rispetto ai modelli portatili. Possono avere il corpo in acciaio inox o in fibra di vetro con protezione di resine che li prevengono dalle radiazioni solari, dallo sporco e dagli agenti corrosivi. I secondi risentono meno del surriscaldamento all’esposizione diretta dei raggi solari.

> Per una buona termostatazione, è opportuno che la camera di conservazione dei campioni sia delle minori dimensioni possibili, per garantire una migliore regolazione della temperatura e raggiungere la temperatura di conservazione il più velocemente possibile.

> Non devono essere in grado, solamente, di raffreddare, ma devono conservare il campione a 4°C con temperature esterne che possano variare da alcuni gradi sotto lo zero a temperature estive. È da considerare che, se esposti direttamente al sole, la temperatura sullo strumento è ben oltre quella ambientale. Per questo motivo e per dare un aiuto pratico agli operatori, si consiglia di mettere il campionatore sotto una tettoia, per prevenire l’irradiazione diretta dei raggi solari nelle ore più calde, e facilitare l’estrazione dei campioni in caso di pioggia.

> Il tubo di aspirazione campione, benché ispezionabile, per valutare quando è opportuno sostituirlo, deve essere protetto dalla radiazione solare, per evitare crescite algali nel tubo. Linee di aspirazione fisse in materiale ferroso possono, con il tempo alterare la qualità del campione prelevato e non rispecchiare, in analisi, l’esatto stato dell’effluente, (rilascio di metalli, difficoltà di pulizia, etc) .

> È da gradire il sistema che metta il campione in contatto con minor numero di componenti possibile (tratti di tubo, giunti, raccordi, vasi di troppo pieno, piatti di distribuzione campione, ed altro) in modo tale da facilitare la pulizia della linea di distribuzione campione e di conseguenza garantire l’integrità dello stesso.

> È opportuno che, anche per questi strumenti, si possano usare bottiglie porta campioni di più dimensioni e materiali diversi.

> È utile che, sia i campionatori portatili sia i campionatori fissi, possano avere il vano di alloggiamento dei campioni separato dall’elettronica di controllo ed entrambi chiudibili per evitare manomissioni dei campioni. È gradito, se oltre alla possibilità di chiusura a chiave, sia possibile la sigillatura.

> È buona norma che, prima di iniziare una procedura di campionamento, si presti attenzione alla pulizia della linea di prelievo, e delle bottiglie, per garantire la rappresentatività del campione prelevato. Si è notato come, bottiglie non ben pulite o linee di aspirazione incrostate, possano alterare non poco il valore dei solidi sospesi e delle sostanze organiche presenti nel campione. Se nello scarico si sono avuti degli sversamenti di idrocarburi, oli, tensioattivi o altre sostanze sporcanti, è opportuno avere una pulizia più accurata.

Essendo strumenti che prelevano acque, talvolta sporca o patogena, è importante ricordare agli operatori di utilizzare la massima cura per prevenire infezioni. È perciò consigliabile l’uso di guanti o altri indumenti protettivi, durante la manipolazione dei campioni o la pulizia.

Sul mercato Italiano ed Europeo, si possono trovare in commercio strumenti che utilizzano il sistema con pompa peristaltica o con pompa a vuoto.
Il primo lo si trova principalmente in strumenti di origine statunitense in quanto, secondo l’EPA (Agenzia Protezione Ambiente, USA) garantisce un campione che è più simile a quello prelevato manualmente, è più facile da mantenere pulito e consuma meno energia. Per questo motivo, più adatto ai campionatori portatili. In passato si sono avuti dei modelli di pompa peristaltica, poco affidabili che hanno diminuito la confidenza degli utilizzatori. Ora la tecnologia ed i materiali hanno portato anche questi strumenti a garantire una precisione e ripetibilità nel tempo. Rimane la necessità di sostituzione del tubo a vantaggio, però, di una più facile manutenzione, minor tempo e maggiore efficacia; negli strumenti più evoluti, con la sostituzione del tubo della pompa peristaltica, si ripristina la pulizia della linea di aspirazione, non avendo altre parti in contatto con il campione.
Il sistema a vuoto, garantisce un volume di campionamento più ripetibile e ha meno parti di consumo, ma richiede un tempo maggiore per la pulizia del percorso del campione. Potendo avere una linea di aspirazione di dimensioni maggiori, si possono aspirare solidi sospesi di dimensioni maggiori ad 1 cm. Nei sistemi a vuoto di campionatori termostatati, generalmente si ha una camera porta campioni di maggiori dimensioni e di conseguenza è necessario un sistema di termostatazione opportunamente adeguato.
Non uno può considerarsi in assoluto migliore dell’altro. In Italia non sono mai state fatte delle valutazioni di merito, da parte delle autorità competenti. Valutazioni delle varie tecniche sono state fatte in Austria ed ora è in corso uno studio in Francia.

Non esiste una procedura di campionamento standard, anche per i controlli previsti dai decreti legislativi, non sono state date indicazioni precise dalle autorità compatenti ed ogni autorità competente per i controlli, interpreta a suo giudizio le indicazioni legislative provvedendo ad una propria procedura.
Ricordiamo che gli scarichi industriali devono essere monitorati in un periodo di almeno 3 ore e deve essere prelevato un campione medio. È ovvio che cicli industriali che operano più ore al giorno e che possono essere a rischio di scarichi anomali, dovranno essere controllati per un periodo superiore alle tre ore. In questo caso chi farà il campionamento giustificherà, nel piano di campionamento, la motivazione del maggior controllo. Quanto detto è stato confermato dalla sentenza della Corte di Cassazione Sez. III del 24 Marzo 2004; nella quale si ribadisce che: nel D. Lgs 258/200 si riformula la norma secondo la quale il campionamento ordinario è il medio nell’arco di tre ore, ma l’autorità preposta al controllo, può, con motivazione espressa nel verbale di campionamento, effettuare il campionamento su tempi diversi al fine di ottenere il campione più adatto a rappresentare lo scarico qualora lo giustifichino particolari esigenze.
Per gli scarichi civili si parla di campione medio ponderale sulle 24 ore. Bisogna premettere perché si sono scelte le 24 ore. Per permettere una valutazione giornaliera di impatto sul corpo idrico recettore; infatti si parla anche di carico inquinante e non solo di limiti di emissioni. Altro controllo è la valutazione di efficienza di abbattimento dell’impianto. Il campione medio ponderale non deve essere obbligatoriamente proporzionale alla portata ma semplicemente ponderale al tempo. Se si campiona proporzionalmente alla portata è da tener presente che si possono seguire più strade e non una è quella di riferimento.
Se si campiona proporzionalmente al tempo, è necessario acquisire i dati di portata per effettuare le opportune valutazioni di impatto.
Qualunque procedura si voglia seguire è opportuno che venga scelta la strada più semplice, al fine di facilitare l’opera di controllo da parte degli operatori.
Non essendo stati definiti, ad esempio, i volumi minimi di campioni da prelevare, si consiglia di eccedere e di conservare il campione da analizzare in più contenitori, soprattutto se si prevedono analisi forensi.
Secondo quanto indicato dalla legge, non c’è obbligo ad usare un quantitativo specifico di bottiglie ove riporre in automatico le aliquote di campione previste nei tempi indicati, la scelta del volume delle bottiglie ed il numero di esse, dipende strettamente dalla strategia di campionamento adottata.
Sia che si utilizzi una sola bottiglia di grosse dimensioni che più bottiglie, è necessario prestare la massima attenzione alle procedure per prelevare il quantitativo di liquido da portare in laboratorio per le analisi di prassi.
Un campione prelevato ore prima del momento del ritiro, ha subito certamente una sedimentazione; alcune sostanze possono modificare il loro stato, se non si sono aggiunti opportuni correttivi nelle bottiglie prima del riempimento.
Prelevare una quantità di fluido da portare alle analisi, da un campionatore automatico, equivale a fare un campione del campione; è evidente che ogni dettaglio deve essere curato soprattutto se non si eseguono analisi di routine ma si effettua un’indagine ufficiale, come ad esempio, le verifiche da parte delle agenzie per l’ambiente o enti di controllo.
L’autorità di controllo che volesse usufruire, per i campionamenti, delle apparecchiature di proprietà dell’utente degli scarichi, non essendo in possesso di proprie attrezzature, può intervenire, generalmente a sorpresa, sigillando lo strumento per il periodo limitato al periodo di campionamento, per prevenire manomissioni. Dopo tale periodo verranno prelevati i campioni che saranno opportunamente messi nei flaconi ufficiali destinati alle analisie portati in laboratorio secondo le normali procedure.
Il campionatore dovrà poi tornare a disposizione dell’utente degli scarichi per le normali operazioni di autocontrollo.
Spesso si pone poca attenzione alla fase di campionamento e questo lo si nota fin dalla fase dell’acquisto delle attrezzature, ove, nelle specifiche d’acquisto, vengono tralasciati aspetti fondamentali a fare la differenza di qualità o vengono chieste specifiche assurde. Altre volte si affida la fornitura a chi offre il prezzo più basso senza valutare le differenze tecniche del materiale scelto.
In generale in molti casi l’importante è dimostrare di avere uno strumento per accontentare le imposizioni ma non ci si preoccupa molto dell’efficienza o efficacia di funzionamento.

Chi scarica in fognatura,
deve essere controllato dalle autorità competenti, per stabilire chi possa scaricare sostanze tossiche o nocive per l'impianto di depurazione (prevenzione e protezione dell'impianto). Cosi utilizzato il campionatore ha il solo scopo di fungere da sentinella per identificare la presenza o meno di sostanze indesiderate.
Chi gestisce la depurazione delle acque generalmente può voler controllare i valori medi delle acque scaricate, al fine di tariffare l'utente. In questo secondo caso, il campionatore autosvuotante, può essere un elemento di disturbo alla qualità del campione che può avere i valori alterati a causa della cattiva conservazione e contaminazione dei campioni. Valori sospetti potrebbero essere inficiati per il non congruo sistema di campionamento.

In entrambi i casi sopraccitati, generalmente, i controlli vengono eseguiti da chi depura le acque (responsabile primo della qualità della depurazione; es. consorzi di depurazione, gestori di ATO).
In questo caso il rapporto è tra privati e possono essere stabiliti gli accordi tra le parti a condizione che una di esse non sia penalizzata dai modi di prelievo e conservazione del campione stesso.
Se vengono apposti dei sigilli al campionatore per evitare manomissioni, il controllore si assume l’onere della manutenzione.

Chi scarica in acque superficiali:
è autorizzato dagli enti di competenza e normalmente è dotato di impianto di trattamento e depurazione reflui. I limiti di accettabilità degli scarichi sono riferiti a valori inferiori a chi scarica in fognatura. Per questo motivo, i campioni, devono essere prelevati con maggior cura ed attenzione al mantenimento delle caratteristiche dello scarico originario. i
In questo caso, i controlli sullo scarico, avvengono per mezzo dei tecnici delle ARPA e vedono contrapposti il titolare degli scarichi e lo Stato Italiano.
Scarichi trovati fuori norma, possono essere sanzionati.
Per la criticità del valore dei campioni e per le basse concentrazioni di analisi, è bene operare le massime attenzioni per garantire la validità del campione.

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