AnalisiAmbiente-news
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BOLLETTINO SEMESTRALE DI CHIMICA ANALITICA AMBIENTALE
gennaio 2001
Anno II, numero 2
AnalisiAmbiente-news
Il campionamento viene comunemente definito come: "operazione di prelevamento della parte di un materiale di dimensione sufficiente alla determinazione da una massa maggiore, tale che la proporzione della proprietà misurata nel campione rappresenti, entro un limite accettabile d’errore, la proporzione della stessa proprietà nella massa di origine."
Il problema analitico viene proposto da un "cliente" e l’analista lo
deve risolvere in modo soddisfacente.
La sequenza logica operativa da seguire è sempre la stessa:
1. Definizione generale del problema (cliente);
2. Definizione analitica del problema (cliente- analista);
3. Scelta del metodo, tecnica, procedura, protocollo (analista);
4. Campionamento (cliente-analista);
5. Trattamento del campione (analista);
6. Analisi (analista);
7. Valutazione dei dati e conclusioni (analista);
8. Relazione (analista-cliente).
La “qualità del dato analitico” è correlata alla sua accuratezza
e precisione e non è possibile produrre dati senza errori. Tali
errori sono dovuti a fattori legati al metodo, agli strumenti, ai materiali
impiegati, all'analista, all’ambiente in cui si opera.
Purtroppo solo una piccola frazione delle risorse viene impiegata per
operazioni connesse con il campionamento. Esiste pertanto una posizione
culturale di minore attenzione verso il prelievo del campione, la sua rappresentatività
e la sua conservazione. Va ricordato che, mentre l’errore associato alla
misura rappresenta circa il 5-20% dell’errore totale, gli errori connessi
al campionamento e al trattamento dei campioni rappresentano anche il 95%
dell’errore totale!
Al fine di un corretto campionamento è perciò consigliata la presenza costante di un esperto chimico che possa seguire le operazioni di progettazione (scelta dei materiali, tipo di apparecchiature, tempi di campionamento), le procedure per la conservazione dei campioni (rischi di contaminazione del campione ed eventuali reazioni secondarie), per arrivare in modo ottimale all'analisi chimica vera e propria.
Ogni procedura di qualità in campo potrà ottenere il massimo successo solo se applicata con regolarità, e se il personale addetto è adeguatamente istruito e sufficientemente esperto. I criteri di controllo e di assicurazione di qualità sono molto simili a quelli comunemente adottati nel laboratorio di analisi e permettono di ottenere risultati "vicini" al "valore vero", scopo principale di tutte le procedure analitiche.
Una delle prossime iniziative del gruppo Chimica Analitica ed Ambientale
del Dipartimento di Scienze Chimiche dell’Università di Trieste
si concretizzerà con una giornata di incontri scientifici, denominati
ICAA
2001 (Incontri di Chimica Analitica Ambientale), dal tema: “ Monitoraggio
delle Acque: Metodologie Analitiche e Recente Normativa Ambientale”.
A tali incontri, indirizzati a quanti sono impegnati nel settore, e
in particolare agli studenti della Facoltà di Scienze, parteciperanno,
quali relatori, vari operatori che da anni si occupano di queste tematiche
e che illustreranno alcune problematiche connesse al monitoraggio di parametri
chimici, fisici e biologici negli ecosistemi acquosi.
Gli incontri si svolgeranno venerdì 30 marzo 2001, dalle 9.00 alle 17.00 presso l’Aula Magna dell’edificio C11 dell’Università di Trieste (Via Licio Giorgieri, 1) e saranno completamente gratuiti.
In questa seconda edizione si parlerà del monitoraggio delle
acque e delle metodologie analitiche impiegate per il controllo dei parametri
fisici, chimici e biologici.
Le conferenze iniziali tratteranno una fase molto importante, ma spesso
trascurata, della procedura analitica: il campionamento e il trattamento
dei campioni. Seguiranno alcune relazioni sugli aspetti più interessanti
delle moderne tecniche strumentali di analisi, utili per ottenere quei
"numeri" che verranno poi elaborati statisticamente per renderli accessibili
anche ai non specialisti.
Saranno presentati poi due importanti esempi di campagne di monitoraggio
intese come percorso didattico per gli studenti.
Il dibattito conclusivo sarà incentrato sulla più recente
normativa ambientale, tra cui il D.L. 152/99 che definisce la disciplina
generale per la tutela delle acque.
Vorremmo ricordare che questa è la seconda edizione e che l'anno scorso (ICAA-2000) l'iniziativa ha conseguito un notevole successo con oltre 150 presenze.
Ulteriori informazioni al sito Internet:
http://www.dsch.univ.trieste.it/~reisen/icaa2001.html
Valutazione di qualità per dati ambientali chimici e chimico-fisici
Pierluigi Barbieri e Paola Busetto
L'attività chimico-analitica applicata ad
indagini ambientali culmina nella produzione di dati chimici o chimico-fisici
generati al fine di ottenere informazioni utili a prendere decisioni in
merito alla gestione dell'ambiente.
E' necessario garantire che i dati soddisfino caratteristiche
di qualità tali da rendere possibili decisioni ragionevoli e conseguire
i risultati gestionali attesi. Nonostante gli sforzi economici e logistici
dispiegati per la raccolta dei dati ambientali spesso succede che queste
caratteristiche di qualità non vengano raggiunte, e che il lavoro
analitico e l'investimento effettuato risultino inutilizzabili per il decision-making
process. Un considerevole sforzo è attualmente compiuto, ad opera
dei maggiori organismi nazionali ed internazionali impegnati nella tutela
ambientale, per definire procedure utili a garantire la qualità
dei dati ambientali.
In un'indagine preliminare del nostro gruppo
di ricerca su questa tematica sono state prese in considerazione le procedure
dell'Agenzia per la Protezione dell'Ambiente degli USA (US-EPA) recentemente
pubblicate. (http://www.epa.gov/quality/qa_docs.html)
al fine di individuare un termine di paragone per procedure che garantiscano
la qualità dei dati ambientali; uno studio comparativo potrà
venir proposto agli organismi preposti operativamente al controllo dell'ambiente.
La procedura dell'US-EPA si basa sull'analisi del ciclo di vita dei dati,
schematizzato in tre fasi: (I) Pianificazione, (II) Realizzazione e (III)
Valutazione dei progetti di raccolta dei dati. L'attenzione è stata
concentrata sulle fasi prima e terza, quelle meno considerate e spesso
trascurate, per cui non esistono buone pratiche e linee guida consolidate,
al contrario di quanto accade per la fase di realizzazione.
Nella fase di Pianificazione vengono sviluppati
il Processo per lo sviluppo degli Obiettivi di Qualità (Data Quality
Objectives) e il Progetto di Piano di Garanzia di Qualità
(Quality Assessment Plan), che indicano come stabilire a priori gli obiettivi
dello studio e le caratteristiche qualitative e quantitative dei dati da
raccogliere, e quindi come scegliere il progetto di campionamento che per
risultati e costi meglio soddisfa le necessità di chi utilizzerà
i dati (legislatori, politici, aziende, comunità scientifica, associazioni
ambientaliste, ecc.). Un’attenta ed accurata pianificazione supporta la
fase di realizzazione, con l'analisi a priori di ogni singola attività
e dei possibili problemi prevedibili per la fase di realizzazione e le
conseguenti possibili soluzioni da adottare.
Nella fase di Valutazione si verifica l’aderenza
tra quanto effettivamente realizzato e quanto pianificato a priori – in
merito a procedure di campionamento, alle metodiche analitiche, alle attività
di controllo e di garanzia per tutte le operazioni stabilite nel Piano
di Garanzia di Qualità; allo scopo vengono valutati una serie di
indicatori di qualità definiti per i set di dati raccolti (Compliance,
Correctness, Consistency, Completeness). Le istanze di questa fase
vengono realizzate in due momenti successivi: nel Processo di Verifica
e Convalida dei Dati e nel Processo di Valutazione della Qualità
dei Dati.
Vengono proposti anche metodi statistici e metodi grafici per rappresentare
in modo semplice e chiaro i dati raccolti, permettendo così anche
ad interlocutori non tecnici di conoscere lo stato di salute dell’ecosistema
indagato.
Gli strumenti di valutazione proposti dall'US-EPA
debbono ora essere paragonati a proposte - meno complete - sorte in seno
all'Unione Europea (ad esempio nel progetto QUASIMEME, http://www.quasimeme.marlab.ac.uk/).
Applicazioni delle procedure proposte alla valutazione della qualità
dell'aria in siti critici della provincia di Trieste ed alla valutazione
della presenza di inquinanti di origine agricola nei pozzi della Pianura
Friulana sono al momento in fase di sviluppo.
Nei mesi scorsi si sono tenuti 2 seminari su questi argomenti, con un
ottimo riscontro di pubblico:
20 Settembre 2000
Seminario:
"Applicazioni ambientali di reti neurali",
17 Novembre 2000
Seminario:
"Procedure dell'U.S. EPA per conseguire obiettivi di qualità nella
raccolta di dati volti a supportare decisioni ambientali"
Ogni studente si è occupato perciò delle varie fasi del processo analitico, dalla progettazione del campionamento, all’elaborazione dei dati, passando per l’analisi vera e propria del campione.
I vari campionamenti di acque potabili (di falda o di acquedotto) sono stati eseguiti direttamente dagli studenti. Si sono poi fatte le analisi di alcuni importanti parametri che consentono di valutare e confrontare i risultati, al fine di ottenere una "mappatura" delle varie monitorate. I dati, infatti, saranno elaborati per fornire un quadro completo della situazione.
I parametri determinati sono: pH, conducibilità, nitrati, solfati,
Ca, Mg, e alcuni metalli, tra cui Fe, Al, Mn e Zn.
Per effettuare queste misure si sono applicate diverse tecniche strumentali
che hanno permesso di esaminare le potenzialità di un moderno laboratorio
chimico analitico.
Si è valutata anche la qualità dei dati ottenuti
mediante misure ripetute o impiegando materiali di riferimento certificati
(CRM).
Le aree campionate dagli studenti possono essere suddivise in due zone:
Gli studenti universitari, grazie al progetto TAP, hanno perciò un'occasione in più per avvicinarsi ad un settore molto importante della chimica analitica, che è quello dell'analisi ambientale e del controllo dell'ambiente. Sono inoltre coinvolti in prima persona, nel campionamento, nell'analisi e nell'elaborazione dei dati, e quindi responsabili dei risultati che ottengono, e che presentano attraverso un sito Internet accessibile a tutti.
Tutti i dati e le informazioni sul progetto al sito:
http://www.dsch.univ.trieste.it/~reisen/tap/tap1.html
Quest'anno fra marzo e maggio si svolgeranno tre visite didattiche
per gli studenti del Corso di Laboratorio
di Chimica Analitica 3° e dei Corsi di Esercitazioni
di Analisi Chimica Applicata e di Analisi
Chimica Strumentale.
Tali visite saranno parte integrante dei corsi, e si terranno nei seguenti
giorni:
1. Giovedì 15 marzo 2001 (pomeriggio) ore 14.00-17.00: Laboratori
Acegas-Trieste
2. Venerdì 11 maggio 2001, ore 9.30-16.30: Laboratorio
di Biologia Marina (Ts)
3. Venerdì 18 maggio 2001, ore 9.30-16.30: Laboratori
ed impianti dell'acquedotto del Friuli Centrale CAFC - Gemona (UD)
In tal modo gli studenti potranno rendersi conto da vicino di quali
sono i programmi di monitoraggio ambientale, di come si lavora nei laboratori
chimici di controllo, quali sono i mezzi, le strumentazioni e i metodi
di analisi per campioni reali, come si progetta e si sviluppa un campionamento
ed anche come si gestisce un impianto di raccolta e distribuzione di acque
potabili fra i più grandi d'Italia.
Nello stesso tempo avranno l'occasione di essere a contatto con importanti
realtà lavorative.
Nel 2000 si è laureato in Chimica con Tesi di indirizzo Analitico-Ambientale
il dottor:
Ci congratuliamo vivamente con i neodottori!Romina Minatel Andrea Melchior Manuela Trani
E di seguito riportiamo i riassunti dei lavori di tesi sperimentale
ed i titoli delle tesine.
Dr. Igino Cabras:
"Frazione naturale ed antropica di metalli
pesanti in sedimenti del delta del fiume Niger (Nigeria)"
Il delta del fiume Niger (Nigeria) copre una superficie di 70.000 Kmq, costituendo una delle aree umide più grandi al mondo. Oltre che per la ricchezza della flora e della fauna, questa zona ha un'importanza economica notevole, dato che in essa vi si concentrano numerose attività industriali tra cui, di gran lunga la più importante è quella di estrazione del petrolio e del gas naturale.
A causa della presenza di una vasta gamma di attività produttive, il delta del Niger, è un'area intensamente soggetta al degrado ambientale. I problemi di inquinamento di origine antropica sono principalmente dovuti a sversamenti di greggio, incendi provocati da fughe di gas e dalle attività di bonifica del territorio che tendono a stravolgere il delicato ecosistema fluviale. A partire dal 1989 si sono registrati in media 221 sversamenti di greggio all'anno, di cui la metà a causa della corrosione di tubature più datate; ma, dato sorprendente, il 28% è imputabile ad atti di sabotaggio della popolazione locale.
A seguito di un campionamento avvenuto nel 1996 per conto della "Snamprogetti", in questo lavoro di Tesi si è deciso di determinare il contenuto sui sedimenti prelevati, di alcuni fra i metalli pesanti più comuni (Cr, Ni, Cu, Zn e Cd), allo scopo di definire un'eventuale origine di carattere naturale oppure antropica di tali inquinanti.
Per l'analisi si sono utilizzati due tipi di attacchi differenti. Un primo attacco sul sedimento, con HNO3 ed HF concentrati, consente di determinare il contenuto totale di un metallo; mentre con HCl diluito si ricava solo la componente metallica legata in maniera blanda. Il rapporto fra le due concentrazioni ottenute fornisce un valore molto interessante, detto percentuale di estrazione, che consente di individuare quale metallo è più biodisponibile e potenzialmnte inquinante. La determinazione strumentale delle concentrazioni sui campioni derivanti dai due attacchi, implica l'utilizzo della Spettrofotometria di Assorbimento Atomico a fiamma e a fornetto di grafite, tecnica che ben si presta alla determinazione di metalli in tracce su numerose tipologie di matrici.
I siti di campionamento sono stati classificati con opportune sigle per una facile identificazione, ed ordinati da nord-ovest a sud-est lungo un ipotetico transetto. Al fine di ricavare informazioni su eventuali correlazioni fra i dati di concentrazione ottenuti e vari altri parametri (posizione del sito, granulometria, pH ed Eh), si ricorre all'utilizzo di alcuni fra i più comuni metodi statistici impiegati in chemiometria. Un'analisi statistica di base (media e deviazione standard) consente di individuare il grado di variabilità nei dati di concentrazione e percentuale di estrazione di ogni metallo. I profili di concentrazione, lungo i punti di campionamento, evidenziano eventuali siti dove la concentrazione si discosta notevolmente dal 'trend' generale. Le matrici di correlazione definiscono eventuali relazioni fra le concentrazioni ed altri parametri chimico fisici. Al fine di classificare alcuni siti di campionamento come potenzialmente "anomali" si ricorre inoltre ad una normalizzazione dei dati con la granulometria. L'analisi di raggruppamento (Cluster Analysis-CA), consente invece di cogliere gruppi simili nello spazio dimensionale costituito dai siti di campionamento e dai singoli metalli determinati.
Per valutare infine l'entità di un possibile inquinamento, i dati di concentrazione ottenuti sono stati confrontati con quelli di altri lavori, dove sono state determinate le concentrazioni con attacchi simili su ecosistemi a tipologia diversa da quella del Niger (Baia di Muggia e Laguna di Venezia), oppure più simile (estuario della Loira, fiume Senna e Baia di Galveston in Texas).
Da tutta la ricerca svolta si può concludere
che non si riscontrano situazioni allarmanti, dati i bassi indici di concentrazione
ottenuti. Dall'analisi statistica emerge però la presenza di almeno
due siti che presentano una situazione "anomala", e per questi è
opportuno porre maggior attenzione per i rischi derivanti da eventuali
operazione di trivellazione o movimentazione del sedimento fluviale.
Dalla valutazione complessiva dei dati emergono
indizi che fanno supporre l'esistenza di un apporto antropico per Zn e
Cu.
Uno sviluppo futuro di questo lavoro prevede la determinazione di altri metalli pesanti (Pb e Hg) sui sedimenti già studiati e la programmazione di un'altra campagna di campionamento in prossimità dei siti di trivellazione.
Dr.ssa Minatel Romina
"I molluschi quali bioindicatori di inquinamento
marino (Worldwide Mussel Watch Programs)"
Dr. Melchior Andrea
"Valutazione della tossicità dei sedimenti
sulla base di test chimici e biologici"
Dr.ssa Trani Manuela
"Campionamento in immersione di ecosistemi
marini"
Collegatevi alla Student Area, avrete informazioni utili per voi studenti:
http://www.dsch.univ.trieste.it/~reisen/student.html)
