1. Introduzione
2. L’inquinamento delle acque
3. Da dove vengono i prodotti inquinanti?
4. La depurazione delle acque
5. Schema generale di un impianto di depurazione

La vita sul nostro pianeta è indissolubilmente legata alla presenza di acqua, una piccola molecola dotata di particolari proprietà chimiche e fisiche. Proprio a causa delle sue proprietà solventi, che ne fanno un elemento indispensabile per lo svolgimento della vita, l’acqua difficilmente si mantiene pura: in essa si sciolgono e si disperdono sostanze estranee in quantità e tipologia estremamente variabile. A seconda delle qualità delle sostanze presenti nell’acqua (e che possiamo definire in modo generico come inquinanti), il suo riutilizzo può essere più o meno compromesso per gli esseri viventi. Per ovviare a questo problema, nel corso dei millenni si sono sviluppati nella biosfera dei meccanismi di rimozione delle sostanze estranee dell’acqua che ne hanno permesso il riutilizzo indefinito (depurazione naturale o autodepurazione). Tutte le attività umane sono oggi totalmente basate sull’utilizzo di enormi volumi d’acqua, dai più semplici usi domestici alle tecnologie più avanzate. Purtroppo, i meccanismi di depurazione naturale attualmente non sono più sufficienti: l’uomo, per assicurarsi una vita più agiata, sporca più di quanto la natura non riesca a pulire. Nel corso del tempo, fino all’inizio del secolo scorso, si può considerare che l’inquinamento delle acque fosse del tutto marginale. Solo alcuni insediamenti umani, dotati di sistema fognario, procuravano un lieve inquinamento; in generale l’acqua era addirittura bevuta nei corsi d’acqua e non si avevano dubbi sulla sua purezza. Successivamente, con l’avvento della società industriale, e la conseguente concentrazione di persone in grandi città, la crescita di grandi fabbriche e l’avvento della chimica moderna è insorto lo sfruttamento indiscriminato delle acque dolci. Purtroppo molta era, ed è ancora, l’ignoranza che ha accompagnato l’industrializzazione. Infatti, si inquinava ritenendo che non vi fossero problemi, anche riversando nei corsi d’acqua quantità enormi di sostanze altamente tossiche o velenose che distruggevano la vita nei corsi stessi e potevano causare gravi problemi anche per la salute dell’uomo. Non è che ora le cose siano di molto cambiate! Basta pensare alla maggior parte dei fiumi italiani (e in generale a quelli dei paesi industrializzati) per accorgersi che, se da una parte si sono costruiti dei depuratori, dall’altra ancora molto bisogna fare.

Le sostanze inquinanti arrivano ai corpi idrici come scarichi localizzati (fognature) oppure diffusi (drenaggio di terreni agricoli). Un inquinante viene definito tale quando il corpo idrico che lo riceve non riesce a smaltirlo. Le attività umane producono rifiuti che in parte vengono riciclati, in parte depurati, e in parte trascurati e abbandonati nel suolo e nelle acque, ed è proprio questa una delle cause principali dell’inquinamento. L’inquinamento delle acque può essere distinto in:

- biodegradabile, quando il corpo idrico è in grado di autodepurarsi dalle sostanze in esso presenti.

Questo tipo di inquinamento è dovuto a sostanze organiche di origine biologica provenienti da scarichi civili, agricoli, zootecnici, industriali. Il grado viene misurato attraverso il BOD (domanda biochimica di ossigeno) che indica la quantità di ossigeno richiesta dai decompositori per degradare le sostanze presenti fino allo stato di minerali (CO2, nitrati, solfati, ecc…).

Il valore del BOD è direttamente proporzionale alla quantità di sostanze decomponibili presenti, quindi tanto più è elevato tanto maggiore è il grado di inquinamento.

- non biodegradabile, quando è dato da sostanze inorganiche che provengono da lavorazioni industriali del settore chimico, metallurgico, conciario, e da molte sostanze organiche di sintesi.

Questo tipo di inquinamento può essere stimato attraverso la misura del COD (domanda chimica di ossigeno).

• termico, deriva da numerose attività umane, quali l’industria metallurgica, chimica, termoelettrica, petrolchimica, che producono calore di rifiuto da smaltire nell’ambiente esterno. Di solito il recettore è un corpo d’acqua superficiale, e subisce pertanto una perturbazione termica rispetto al suo stato naturale.

I batteri aerobi utilizzano l’ossigeno per degradare il materiale organico inquinante, consumando l’ossigeno disciolto nell’acqua, si viene così a creare un ambiente diverso, più carente in ossigeno rispetto a prima. Se il corpo idrico ricevente è poco profondo, particolarmente fluente e tumultuoso, l’ossigeno atmosferico va a compensare l’ossigeno disciolto, e l’anidride carbonica prodotta dalla decomposizione e ceduta all’atmosfera. Contrariamente se il corpo idrico ricevente è poco fluente, e particolarmente calmo, il consumo di ossigeno e l’incremento dell’anidride carbonica sono inevitabili, apportando numerosi cambiamenti. I pesci ed altri organismi che richiedono ossigeno iniziano così a morire, andando ad aggiungersi alla materia organica da degradare.

Un possibile gas presente è l’ammoniaca, la quale deriva principalmente dalla decomposizione microbica delle proteine. In presenza di ossigeno l’ammoniaca viene ossidata a nitrati e nitriti, i quali una volta consumato l’ossigeno vengono ridotti ad azoto gassoso. Contemporaneanente i batteri anaerobi utilizzano l’ossigeno presente nei solfati, producendo H2S dal caratteristico odore sgradevole. Vengono prodotti anche CO2, l’idrogeno gassoso, e matano.

E’ una forma d’inquinamento molto insidiosa, che colpisce soprattutto i corpi idrici a lento ricanbio. Consiste nel graduale incremento della produzione delle alghe, impoverendo le risorse ittiche, e degradando la qualità dell’acqua. L’aumento della crescita di queste alghe è stimolato da un carico eccessivo di fosforo e azoto contenuti nei fertilizzanti agricoli, detergenti, detersivi, e altri prodotti di scarico. L’acqua che riceve questi composti diventa più fertile, facendo aumentare il numero di piante che consumano lo spazio normalmente destinato ai pesci. Quando muoiono si depositano sul fondo per essere decomposte dai decompositori i quali utilizzano così l’ossigeno disciolto provocando la morte dei pesci.

E’ dato dalla presenza di isotopi radioattivi, forme radioattive di elementi chimici, che hanno un tempo di abbattimento molto lungo (in alcuni casi anche un milione di anni), e delle radiazioni che apportano delle conseguenze negative agli organismi che vivono in acque inquinate con questo tipo di scarichi. Le radiazioni danneggiano i tessuti di piante e animali, e causano mutazioni genetiche anche permanenti, sterilità degli organi riproduttivi, e in molti casi anche la morte.

I detersivi tendono a formare schiume che impediscono il contatto tra l’acqua e l’aria e quindi l’ossigenazione dell’acqua stessa. .

Questo tipo di inquinamento è molto dannoso per l’ambiente, in quanto impedisce all’ossigeno di venire a contatto con l’acqua formando una barriera tra i due. Inoltre impedisce alla luce di entrare nella massa acquosa, ostacolando la fotosintesi clorofilliana. Tutto questo avviene anche quando le acque sono torbide a causa di materiali solidi sospesi.

Gli effetti dei metalli tossici come il mercurio, arsenico, cadmio, e piombo sono molto dannosi. Il mercurio inorganico tende a depositarsi sul fondo di fiumi e laghi. I batteri anaerobi lo convertono in metil mercurio, il quale causa seri danni al sistema nervoso e al cervello degli animali e dell’uomo, e può provocare anche delle mutazioni genetiche.

DA DOVE VENGONO I PRODOTTI INQUINANTI ?

L’inquinamento dell’acqua, che talora può essere accidentale, è dovuto il più delle volte a scarichi incontrollati; in particolare questi scarichi:

1. ACQUE RESIDUALI URBANE : che contengono i residui collettivi della vita quotidiana;
2. ACQUE DI ORIGINE INDUSTRIALE : le acque provenienti da certi settori di attività (in particolare quelle riguardanti il petrolio, il carbone, e le industrie chimiche) portano con sé residui che inquinano le acque dove vanno a scaricarsi; è la principale causa di inquinamento dell’acqua.
3. INQUINAMENTO DI ORIGINE AGRICOLA : deriva soprattutto da certi prodotti utilizzati nell’agricoltura e dai residui di origine animale.

I prodotti del tipo industriali scaricati nei fiumi provocano vere e proprie stragi nelle comunità acquatiche. Gli effetti si vedono soprattutto sui pesci. È provato che molte sostanze acide, i solfuri, l’ammoniaca, etc… paralizzano le reazioni biochimiche e provocano la morte dell’animale. L’aumento di temperatura delle acque, che implica completamente un aumento del consumo di ossigeno, può minacciare seriamente la vita acquatica. Il continuo aumento di acqua usata dalle industrie aumenta ogni giorno questo pericolo. Il problema dell’inquinamento delle acque non riguarda solamente l’uomo e gli animali acquatici, ma rappresenta ogni giorno di più una preoccupazione per le stesse industrie che si vedono obbligate ad utilizzare acqua già inquinata inadatta per certi tipi di installazioni industriali. Tra gli agenti inquinanti dell’acqua che possono esercitare effetti tossici sull’organismo, bisogna citare i seguenti:

1. NITRATI: la loro presenza nell’acqua è generalmente inferiore a 5 mg/l, ma possono essere presenti in maggior quantità nelle acque sotterranee.
2. FLUORURI: sono elementi essenziali dell’acqua potabile e hanno un ruolo importante nella prevenzione delle carie dentali. Però la loro elevata concentrazione può produrre malattie.
3. METALLI TOSSICI.

1. L’ARSENICO è stato trovato in certe acque di consumo dell’America Latina. Generalmente, però, la sua presenza nelle acque superficiali è molto scarsa.
2. IL MERCURIO è presente, in alcuni casi, in acque dolci in deboli concentrazioni.
3. IL SELENIO può persino raggiungere concentrazioni di 300mg/l e i suoi effetti sono nocivi agli animali e all’uomo.
4. IL PIOMBO di solito, è presente nelle acque potabili in proporzioni ridotte.
5. IL CADMIO è presente specialmente in acque destinate al consumo; la sua presenza può derivare dai residui industriali.

1. INSETTICIDI: hanno un ruolo molto importante nell’inquinamento delle acque continentali. Sono molto nocivi per gli animali e per l’uomo.
2. IDROCARBURI: sono frequenti in acque inquinate come conseguenza di scarichi industriali, in presenza di imbarcazioni a motore e per altre cause. Sebbene siano poco solubili in acqua, si dissolvono facilmente in presenza di altre sostanze (come per esempio in presenza di detergenti).
3. DETERGENTI ANIONICI: i residui che entrano nella preparazione dei detergenti sintetici e che - attraverso gli scarichi – producono grandi quantità di schiuma di alcuni fiumi, sono molto dannosi per le comunità acquatiche. In questi ultimi anni, però, l’adozione di detergenti biodegradabili ha contribuito a ridurre il rischio.
4. RADIOATTIVITA’: l’esistenza di radioattività naturale nella acqua non provoca, di solito, effetti nocivi alla salute dell’uomo, che può, invece, essere danneggiata gravemente quando l’inquinamento è dovuto a residui radioattivi.

Per le sostanze chimiche tossiche ed altre sostanze che presentano pericoli per la salute; l’O.M.S. (l’organizzazione mondiale della Sanità) ha fissato le concentrazioni massime tollerabili in acque destinate al consumo.

Per l’accettabilità delle acque superficiali esistono leggi europee, nazionali, regionali.

La depurazione delle acque può avvenire in due modi fondamentali: per autodepurazione ( cioè lasciando che la natura, con processi biologici, e questo vale in limitati casi) o tramite l’utilizzo di tecniche ed impianti speciali in cui convogliare le acque inquinate. Ci occupiamo in questa ricerca, solo del secondo aspetto, che è il più importante.

Tutte le tecnologie attualmente in uso per la depurazione delle acque si basano su trattamento fisico-meccanici ( che possono essere integrati con trattamenti chimici) generalmente seguiti da trattamenti biologici; la sequenza delle fasi di trattamento e la loro complessità dipendono dalle caratteristiche dell’inquinamento e dai risultati che si vogliono conseguire.

Un impianto di depurazione liquami prevede che le acque usate vengano inviate, mediante una fase di sollevamento, ad una successione di trattamenti costituiti dalla grigliatura, dalla dissabbiatura e dalla disoleatura; questi trattamenti hanno lo scopo di separare dalle acque tutte quelle sostanze inquinanti che possono essere trattenute mediante processi meccanici (grigliatura) o fisici (dissabbiatura e disoleatura). A questi trattamenti (detti anche pretrattamenti) può seguire un trattamento chimico-fisico con il quale, mediante aggiunta di coagulanti chimici (come ad esempio policloruro di alluminio, cloruro ferrico, calce idrarta, etc…) e di polielettroliti organici, si provoca la coagulazione delle sostanze in sospensione con la formazione di fiocchi di dimensioni apprezzabili e ben sedimentabili. La tipologia, il quantitativo ed il dosaggio dei reagenti chimici dipendono strettamente dalla natura delle acque trattate e dei risultati che si vogliono raggiungere. La separazione dei solidi dall’acqua viene quindi effettuata in una vasca ove il liquame permane, in condizioni di calma, per un tempo che è funzione della tipologia dei solidi da separare. I solidi sedimentati sul fondo vengono quindi estratti, costituendo il fango. A questo punto l’acqua chiarificata può richiedere un ulteriore trattamento di tipo biologico. Il trattamento biologico è basato sulla rimozione della sostanza organica inquinante contenuta nell’acqua mediante una biomassa che la utilizza come substrato nutriente. il liquame dopo essere stato separato dai fanghi prodotti può essere depurato ma può subire un ulteriore trattamento di filtrazione per rimuovere residue particelle. Infine può essere effettuato un trattamento di disinfezione mediante o l’aggiunta di ipoclorito di sodio o irradiazione di raggi ultravioletti. I fanghi così ottenuti necessitano di una stabilizzazione e di una disidratazione. La stabilizzazione può essere o biologica o chimica. A questo punto il contenuto d’acqua nel fango è del 95% e alla fine del trattamento si è abbassato di circa il 20-30% e può venire inviato alla sua destinazione finale, che può essere o una discarica controllata o uno spandimento sul suolo agricolo.

Arcuri Daniela, Gorla Angela, Oliva Juan Carlos, Tra polari Elisa, Vitti Simone IVD

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