Chimica ambientale - Terza parte

Chimica della acque naturali

• L’acqua è il mezzo nel quale avvengono tutti i processi biochimici. Nei corpi idrici

sono naturalmente disciolti sali inorganici, composti organici di origine naturale e

gas. Le acque naturali sono caratterizzate da composizione chimica e condizioni

fisiche (T) molto variabili (es.: la T e concentrazione di gas non sono costanti nella

 

colonna d’acqua); 6 pH 9

• Come nell’atmosfera, moti convettivi naturali all’interno del corpo idrico, stagione

o eventi meteorici possono far variare i parametri chimici e fisici in modo anche

sostanziale (es.: torbidità (penetrazione della luce), temperatura, ….)

• La qualità di un’acqua può essere stabilita a diversi livelli e con differenti criteri, in

relazione ai suoi differenti usi (alimentare, agricolo, industriale, reagente) o inteso

come ambiente popolato da esseri viventi (nel senso più ampio). Dal punto di vista

normativo : D.Lgs n. 152 del 3/04/2006 (Codice Ambiente).

Effetto della temperatura sulla composizione chimica delle acque naturali:

• La concentrazione di gas atmosferici disciolti in acqua è inversamente proporzionale alla

temperatura dell’acqua

• Il sistema acqua-aria può essere considerato un sistema bifasico in equilibrio nel quale ad

una data temperatura:

H = P /C P = pressione parziale del gas in atmosfera

i w 1

C = conc. del gas in acqua

w

H = costante di Henry

O atmosferico = 20.95%; P = 0.0216 ATM

2 O2

In molte acque naturali sono presenti composti organici provenienti dal dilavamento di

suoli ricchi di materiale vegetale in decomposizione. I composti umici sono tra i più

importanti.

Sono miscele molto complesse di composti organici con pesi molecolari anche molto

elevati accomunati dalla presenza di gruppi fenolici e carbossilici nelle strutture

molecolari. 

Acidi fulvici: solubili in acque basiche ed insolubili a pH < 7; PM 3000 300.000

Acidi umici: peso molecolare inferiore, solubili in un ampio intervallo di pH

Umine: peso molecolare molto elevato, insolubili sia in acidi che basi.

Sono composti con tempi di dimezzamento molto lunghi rispetto a composti

 

chimicamente più semplici ( del glucosio 10h a 20° C)

0.5

la presenza di numerosi gruppi carbossilici e fenolici nelle loro strutture li rende efficaci

chelanti per ioni metallici che in un fiume possono quindi essere trasportati anche a grandi

distanze lungo l’asse fluviale

La vita di ogni essere vivente nelle acque naturali dipende da:

• 3- 4-2

Presenza di una «spugna» di elettroni (O per gli aerobici; NO , SO per gli anaerobici)

2

• Nutrimento (composti organici, vegetali); in generale fonti di N, C, P, K, ecc…

• luce

• Intervallo di temperatura ottimale (per alcune specie anche piccole variazioni possono

essere fatali)

Ciclo del carbonio

Ciclo dell’azoto

Ruolo dell’ossigeno; le linee in grassetto indicano processi accelerati dalla

presenza di materiale biodegradabile

Processi aerobici Processi anaerobici

respirazione C H O 3CH + 3CO

C H O + O CO + H O 6 12 6 4 2

6 12 6 2 2 2

fotosintesi

PM = 180

Per la respirazione di un mole di glucosio occorrono 192g di ossigeno

Le acque marine si distinguono per l’elevato contenuto di Sali; la salinità varia con la

latitudine

+ +2, +2 +

Na , Mg Ca , K ,…

--, 4-2 3- - - -

Cl SO , HCO , Br , I , F ,…

Rappresentano il 99.9% dei Sali

disciolti, ma in tracce e %

minori sono presenti molti altri

ioni

Salinità = 1.805clorinità + 0.03

Inquinamento della acque:

• la quantità di ossigeno disciolto è un indice della qualità dell’acqua

• La presenza di materia ossidabile (biodegradabile) implica la richiesta di ossigeno.

• I batteri usano la materia organica per produrre energia (consumando ossigeno) e

processi di biosintesi.

Uno degli indicatori più importanti per stabilire il carico inquinante biodegradabile di

un’acqua è il BOD (D.Lgs. 152/06)

5

Biochemical Oxygen Demand: domanda di ossigeno biochimico (mg/l di O ) assunto come

2

misura indiretta del c