Tesina di maturità sull'acqua: fonte di vita

Rahnaoui Youssef classe

5°A1S anno scolastico

2013/2014 istituto di

Istruzione superiore

L’acqua, una <<Scarpa Mattei>>

Fonte di vita

Indice

• Struttura molecolare dell’acqua pag. 3
• Caratteristiche fisiche, chimiche e microbiologiche pag. 4
• Le acque potabili pag. 5
• Gli ambienti acquatici pag. 5
• L’inquinamento delle acque pag. 7
• Depurazione delle acque da pag. 9
• BOD e COD pag.18
• Microlingua pag.19 2

Acqua, la matrice della vita

L'acqua è una risorsa naturale molto importante ed è indispensabile per vivere.

La usiamo per bere, per lavarci, per cucinare, per irrigare i campi.

La troviamo ovunque, scende dal cielo sotto forma di pioggia o neve, scorre nei fiumi, forma i laghi, i mari, i ghiacciai. Si trova anche in posti che non si riescono a vedere:

1. Sottoterra;
2. Nell’aria;
3. In tutti gli esseri viventi.

Le acque occupano circa il 71 % della superficie terrestre; il 97% dell’idrosfera è acqua salata e la restante acqua dolce.

L'acqua, l'aria, la terra e il fuoco erano considerati dagli antichi filosofi come quattro elementi chimici, gli unici; questo concetto ha continuato ad essere accettato per tutto il Medioevo. Solo nel 1781 Henry Cavendish dimostrò che l'acqua si forma per combustione dell'idrogeno. Poco tempo più tardi si scoprì che l'acqua poteva essere decomposta per via elettrolitica in due volumi di idrogeno e un volume di ossigeno, ma la formula chimica dell'acqua fu oggetto di controversie fino al 1860, quando fu stabilita da Stanislao Cannizzaro.

Struttura molecolare dell’acqua

Ogni molecola d’acqua è costituita da due atomi di idrogeno e da un atomo di ossigeno collegato a ciascun atomo di idrogeno mediante un legame covalente. A causa della forte attrazione del nucleo dell’ossigeno per gli elettroni, gli elettroni messi in comune nei legami covalenti passano più tempo intorno al nucleo dell’ossigeno che intorno ai nuclei degli atomi d’idrogeno; perciò la regione che circonda ogni nucleo d’idrogeno è debolmente positiva, mentre quello che circonda l’atomo di ossigeno ha una carica debolmente negativa.

Il legame idrogeno si forma tra un vertice negativo di una molecola d’acqua e un vertice positivo di un’altra. Esso è molto più debole di un legame covalente o di un legame ionico, inoltre è di breve durata e dopo essersi spezzato tende subito a riformarsi probabilmente tra molecole diverse. La maggior parte delle proprietà chimiche e fisiche dell'acqua dipendono dal legame a idrogeno che unisce le molecole che formano questa sostanza. L'acqua può esistere in tre stati:

• Solido
• Liquido
• Gassoso

Allo stato solido si trova sotto forma di ghiaccio, neve, grandine, brina.

Nello stato solido le particelle sono molto vicine le une alle altre, non sono libere di muoversi e di spostarsi e sono disposte secondo un perfetto ordine geometrico.

Allo stato liquido si trova sotto forma di pioggia e rugiada, ma soprattutto forma fiumi, mari e oceani.

Nello stato liquido le particelle possono spostarsi, ma entro certi limiti: se una particella si sposta il suo posto viene subito preso da un'altra.

Allo stato gassoso si trova nell'atmosfera sotto forma di nebbia, vapore acqueo, nuvole.

Nello stato gassoso le particelle possono muoversi liberamente, perché non ci sono legami chimici tra loro. 3

Caratteristiche fisiche, chimiche e microbiologiche

1. Adesione e capacità di bagnare (l’acqua aderisce a sostanze organiche e inorganiche).
2. Imbibizione (si lega a diversi composti senza creare solubilizzazione).
3. Viscosità.
4. Calore specifico elevato (immagazzina calore al suo interno).
5. Calore latente di vaporizzazione (assorbe calore per poter poi evaporare).
6. Trasparenza (permette alla luce di penetrare e consente la fotosintesi anche alle piante che vivono nelle acque profonde).
7. Densità (i liquidi in genere aumentano la loro densità al diminuire della temperatura, invece l'acqua segue questa legge fino alla temperatura di 4 °C, al di sotto della quale inverte il suo comportamento, fino a diventare ghiaccio).
8. Potere solubilizzante (l’acqua è il miglior solvente conosciuto e per questo molte reazioni si svolgono in essa).
9. Temperatura (fattore regolatore dei processi organici e inorganici, perché in grado di condizionare gli equilibri chimici e la fisiologia degli organismi).
10. Salinità (percentuale di sale).
11. Ossigeno disciolto (viene consumato continuamente nella respirazione degli organismi marini, nell’ossidazione di composti chimici e nel ritorno in atmosfera).
12. pH. (L’acqua pura di solito pH. 7, ma le notevoli capacità solubilizzanti fanno sì che la soluzione sia influenzata dalla quantità e dalla qualità dei sali e dei gas disciolti).
13. Microrganismi (l'acqua non è mai batteriologicamente pura, infatti le fonti principali di contaminazione sono costituite dalle deiezioni umane e animali e da microrganismi patogeni: Escherichia, Salmonella, Vibrio, Shigella, che sono degli indicatori di contaminazione fecale). La moltiplicazione batterica dipende anche dalla presenza di fosfati, nitrati, ossigeno disciolto, pH, dalla durezza e dalla temperatura. C’è anche la presenza di virus che può portare a pericoli per la salute pubblica, es. poliovirus, epatite A, reovirus, adenovirus, coxackievirus, rotavirus.

Le leggi di tutela della salute hanno stabilito di indagare attraverso indicatori di contaminazione fecale più resistenti, costituiti dai coliformi fecali.

Altri indicatori sono gli streptococchi fecali più frequenti nelle feci degli animali, oppure i clostridi solfito-riduttori, che resistono in questo ambiente più a lungo degli enterobatteri generici.

Le acque potabili

L'acqua destinata all'alimentazione umana deve essere di qualità elevata e non deve contenere in quantità pericolosa per la salute, sostanze chimiche e germi (d.lgs. n. 31, 2 febbraio 2001).

Qualità inoltre da esigere sono: freschezza, assenza di torbidità, colorazione, gusti e odori sgradevoli.

Le aree di alimentazione delle risorse idriche superficiali e sotterranee, nonché gli impianti di captazione, adduzione e distribuzione, devono quindi essere protetti da ogni forma di inquinamento.

Le acque potabili provengono per il 53% da quelle sotterranee, per il 37% dalle sorgenti e per il 10% dalle acque superficiali.

L'organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) classifica le acque da bere in:

• Acqua potabile: quella del rubinetto, filtrata e trattata in modo da non contenere sostanze tossiche o indesiderabili in misura superiore ai livelli ammessi dalle norme di potabilità stabilite dalle autorità pubbliche;
• Acqua minerale naturale: acqua di sorgente sotterranea, protetta, non trattata in alcun modo e che deve rimanere stabile nel tempo;
• Acqua di sorgente: è acqua di sorgente sotterranea, non trattata in alcun modo, ma che può non rimanere costante nel tempo;
• Acqua da tavola: è quella del rubinetto imbottigliata;
• Altre acque: sono acque da tavola a cui sono aggiunte varie sostanze, ad esempio aromatizzanti.

Gli ambienti acquatici

Il ciclo dell'acqua: il sole scalda l'acqua degli oceani, dei mari, dei laghi e dei fiumi facendone evaporare una parte (passaggio di stato liquido-vapore).

L'acqua sotto forma di vapore raggiunge la parte più fredda dell'atmosfera, si condensa e vengono formate le nuvole (passaggio di stato vapore-liquido).

Il vento trasporta le nuvole e quando esse si accrescono di volume l'acqua torna in forma liquida e cade sulla terra sotto forma di precipitazioni.

Le precipitazioni finiscono nel mare, terraferma (torrenti, fiumi, laghi) o si infiltrano nel sottosuolo alimentando gli acquiferi. Il sole scalda ancora e così il ciclo può ricominciare.

Classificazione delle acque: le acque si dividono in superficiali (mari, laghi, fiumi, estuari, lagune, zone umide) e acque sotterranee. Le acque superficiali a loro volta si distinguono in acque dolci e acque marine.

Acque dolci: rappresentano una piccola parte dell'idrosfera e sono importantissime ai fini umani perché da loro deriva l'acqua potabile per gli abitanti della terra.

Gli ambienti d'acqua dolce si dividono in habitat lentici (laghi, stagni, paludi), dove l'acqua ristagna, e habitat lotici (fiumi, torrenti, ruscelli), dove l’acqua scorre.

Popolazioni microbiche delle acque dolci: uno degli habitat più interessanti è quello definito con il termine Neuston, costituito dal sottile strato acquoso all’interfaccia con l’aria. Esso è popolato da un gran numero di microalghe, cianobatteri, batteri, funghi e protozoi. È composto da organismi sia autotrofi sia eterotrofi.