Acqua e idrosfera

CLASSIFICAZIONE DELLE ACQUE

Acque naturali:

• acque meteoriche → sono le acque piovane, teoricamente prive di germi e sali, ma i germi in realtà sono presenti perché le piogge raccolgono i germi sospesi nell'aria nel pulviscolo atm.
• acque telluriche: superficiali e profonde (potabili, minerali, termali)
• acque di superficie: dolci (stagnanti e correnti) e salate (mari e oceani), non sono potabili

Acque infiltrate nel terreno → sono le acque meteoriche che penetrando attraverso gli strati del terreno si arricchiscono di sali e si purificano. L'acqua che si infiltra nel terreno e si muove nel sottosuolo va a formare le falde acquifere, che sono delimitate nella parte inferiore da uno strato di terreno impermeabile.

ACQUA USATA DALL'UOMO

• Acqua dolce superficiale
• Acqua dolce sotterranea
• Oceani (piccola frazione)

Disponibilità totale → 4500 milioni m3/giorno L'umanità utilizza fra il 40% ed il 50% delle acque accessibili.

A causa della rapida crescita della popolazione della Terra l'acqua procapite è diminuita da 12.900 m3 a 7.000 m3 nel 2000. ACQUA POTABILE L'acqua destinata al consumo umano che non determini un rischio immediato o a lungo termine.

• Acqua di rete → fornita dalla rete idrica, resa potabile mediante vari trattamenti
• Acqua minerale → prelevata dalla sorgente e commercializzata nelle bottiglie
• Acqua di sorgente → prelevata dalla sorgente

Siccità Causa una diminuzione dei raccolti → carestie Alluvioni Inondazioni e danni su vasta scala Acqua inquinata Epidemie WATER FOOTPRINT L'impronta idrica è un indicatore del consumo di acqua dolce. È definita come il volume totale di acqua dolce utilizzata per produrre beni e servizi misurata in termini di volume di acqua consumati e inquinati per unità di tempo. Questo indice è dato dalla somma di tre componenti:

• Acqua blu → si riferisce al prelievo di

acque superficiali e sotterranee destinato ad un utilizzo per scopi agricoli, domestici e industriali. E la quantità di acqua dolce che non torna a valle del processo produttivo nello stesso punto in cui è stata prelevata o vi torna ma in tempi diversi.

• Acqua verde → è il volume di acqua piovana che non contribuisce al ruscellamento superficiale e si riferisce principalmente all'acqua evapo-traspirata per un utilizzo agricolo.
• Acqua grigia → rappresenta il volume di acqua inquinata quantificata come il volume di acqua necessario per diluire gli inquinanti al punto che la qualità delle acque torni sopra gli standard di qualità.

Il consumo di acqua verde ad esempio esercita un impatto meno invasivo sugli equilibri ambientali rispetto al consumo di acqua blu.

PARAMETRI DESCRITTORI DI UN CORPO D'ACQUA

Ossigeno disciolto → è la quantità di ossigeno disciolta in acqua. In un'acqua distillata è uguale alla

dell'ossigeno in acqua diminuisce all'aumentare della temperatura secondo la legge di Clausius-Clapeyron, che stabilisce l'equilibrio liquido-vapore.dell'ossigeno in acqua dipende quindi dalla pressione parziale dell'ossigeno e dalla temperatura. Un'alta temperatura diminuisce l'ossigeno disciolto. L'ossigeno disciolto è inoltre influenzato molto dal pH e dalla salinità. Maggiore sarà la salinità, minore sarà l'ossigeno disciolto in acqua. Il pH influisce perché un pH acido diminuisce la concentrazione di O2 disciolta, in quanto cambia il solvente in cui è disciolto l'ossigeno e quindi cambia anche la costante K. L'ossigeno molecolare disciolto è il più importante agente ossidante presente nelle acque naturali. Una deficienza di ossigeno è fatale per molti animali aquatici. Fonti di ossigeno → Atmosfera, attività fotosintetica delle alghe (di giorno). Perdita di ossigeno → Processi di respirazione, processi metabolici delle alghe (di notte). L'ossigeno disciolto in acqua viene principalmente consumato dalla degradazione di materiale organico.opera di microrganismi. L'abbassamento del pH ha anche diversi effetti sull'ossigeno disciolto all'interno del corpo d'acqua perché abbassandosi il pH diminuisce anche l'ossigeno disciolto e quindi causa moria dei pesci. BOD – Domanda biochimica di ossigeno Indice che misura indirettamente il contenuto di materiale organico biodegradabile presente in acqua. Indica i mg/L di O2 necessari per la biodegradazione di composti organici presenti in acqua da parte di microrganismi a una certa T e in un dato intervallo di tempo. Il BOD viene misurato attraverso un metodo che si chiama BOD5 che prevede la saturazione di un campione con ossigeno, si addizionano dei nutrienti inorganici e si inoculano dei microrganismi (fanghi attivi diluiti). Si conserva il campione a T costante (20°C) e pH tamponato (basi acidofosforico) al buio per 5 giorni. Valori standard di BOD → in acqua non inquinata 0.7mg/L, in acqua reflua circa 100mg/L. BOD5 (la concentrazione di O dopo 5 giorni)

5 g) = DO(t=0) – DO(t=5gg)

Per la misura del BOD abbiamo due metodi principali che sono il sensore di Clark che viene utilizzato direttamente nel corpo d'acqua oppure il metodo di Winkler che prevede la riduzione dell'ossigeno con il Mn2+ e la successiva titolazione iodometrica con la specie formata che sarebbe Mn4+.

COD - Domanda chimica di ossigeno

Indice che misura il grado di inquinamento da parte di sostanze ossidabili.

Indica i mg/L O2 necessari per la completa ossidazione di composti organici e inorganici presenti in acqua. Misura del COD prevede l'aggiunta di K2Cr2O7 in eccesso di ambiente acido oppure con una titolazione con sale di Mohr (NH4)2Fe(SO4)2•6H2O

Interferenza: cloruri (non ossidati in condizioni naturali) → eliminati con aggiunta di Ag2SO4 e HgSO4

Solitamente il COD ha valori maggiori rispetto al BOD, in un'acqua non inquinata prevede valori maggiori del 5/10%. Ma i valori possono combaciare se nel corpo d'acqua sono presenti solo sostanze biodegradabili.

Il rapporto COD/BOD è un indica il grado di autodepurazione di un corpo d'acqua. Maggiore sarà il rapporto, maggiore sarà la concentrazione di sostanze non biodegradabili e quindi più difficile sarà l'autodepurazione.

Nessuno dei due metodi di analisi porta all'ossidazione degli idrocarburi aromatici o di molti alcani che sono resistenti alla degradazione e quindi non consumano ossigeno.

Autodepurazione → le acque naturali possiedono un elevato potere di autodepurazione, ossia possiedono la capacità di biodegradare la sostanza organica attraverso l'azione di microrganismi con consumo dell'ossigeno disciolto in acqua. Se il livello di inquinamento è eccessivo, la richiesta di ossigeno supera la naturale capacità di riossigenazione dell'acqua, causando progressivamente una iniziale condizione di ipossia (scarsità di ossigeno nell'area circostante) seguita da una condizione di anossia (assenza di ossigeno).

ossigeno nell'area circostante).Conseguenze → muoiono i microrganismi aerobi e proliferano gli anaerobi che liberano sostanzamaleodoranti.

ALCALINITA' è una misura della capacità di tale corpo di opporsi all'acidificazione mediante neutralizzazione quando viene a contatto ad esempio con piogge acide. E la capacità di un corpo d'acqua di neutralizzare ioni H+. L'alcalinità totale si definisce mentre una titolazione con acido forte, al viraggio del metilarancio (pH=4.3), alla concentrazione dell'alcalinità contribuiscono le specie: bicarbonato, carbonato, ioni OH- e quindi tutte le specie in grado di accettare protoni. Di norma le acque naturali hanno un'alcalinità vicina a 0.001 eq/L [alc]=[HCO3 -]+2[CO3 2-]+[OH-]-[H+] E espressa in eq/L (equivalenti litro), quindi il numero di moli di H+ che possono essere neutralizzati in un litro di acqua. Si differenzia dalla basicità in quanto la basicità sarebbe l'alta

concentrazione di ioni OH- (simanifesta quindi con un elevato pH) mentre l'alcalinità è la capacità di saper neutralizzare gli ioni H+. Per un'acqua naturale si ha un'alcalinità intorno a 10^-3 eq/L. L'alcalinità generalmente si esprime come alcalinità alla fenolftaleina corrispondente alla titolazione con acido fino a pH 8.3, per il quale la specie ione bicarbonato è predominante. L'eccessiva alcalinità predispone il corpo acquifero a buone condizioni di vita che portano all'eutrofizzazione (meno ossigeno per i pesci). CO2 IN ACQUA è presente in tutte le acque naturali (e inquinate), a causa della sua presenza nell'aria e della sua produzione durante la degradazione del materiale organico operata dai microrganismi (alghe). Fonti di anidride carbonica → decomposizione sostanza organica (notte). Perdita di anidride carbonica → processi fotosintetici (giorno). La presenza di CO2 in un sistema acquifero.È fondamentale poiché viene utilizzata da tutti gli organismi vegetali per la fotosintesi. La CO2 è il principale acido debole in acqua ed è responsabile della leggera acidità che caratterizza la maggior parte delle acque: CO2 + H20 → HCO3 - + H+ Se c'è un aumento di CO2 in atm aumenta la pressione parziale che fa aumentare le T dell'acqua, favorisce l'eutrofizzazione. Cosa comporta una maggiore acidità nelle acque marine? Una minore quantità di ossigeno disciolto. Il pH del lago è più basico rispetto a quello dei mari perché vi è un sistema tampone costituito da Ca2+ e carbonato HCO3- che permette di mantenere un valore di pH invariato sebbene ci siano delle piogge acide. L'acqua pura non inquinata dovrebbe avere valori di pH di circa 5.6 per via.