Chimica- Inquinamento e depurazione delle acque

L’inquinamento delle acque può avere origine in innumerevoli fattori come gli scarichi domestici, i reflui industriali ed agrari (tra i quali molto impattanti sono i reflui zootecnici) . Può originarsi anche a seguito di eventi accidentali come i tristemente noti incidenti a carico delle navi petroliere, dei pozzi di petrolio sottomarini o meno accidentali come la pulizia delle petroliere che viene illegalmente condotta a largo nei giorni di nebbia, o ancora può essere causato dal rilascio di sostanze radioattive da parte di sottomarini a propulsione nucleare affondati e corrosi sul fondo del mare.

L’acqua si considera inquinata quando è inadatta allo scopo a cui è destinata.

In passato, il ciclo dell’acqua, cioè l’insieme dei processi di evaporazione e di condensazione naturali, era sufficiente per reintegrare la potabilità di questa sostanza. Oggi, a causa del vertiginoso aumento delle acque di scarico urbane e industriali, il ciclo naturale dell’acqua non è più in grado di svolgere compiutamente la sua azione depuratrice, perché la quantità di acqua che può essere depurata attraverso i processi naturali è sempre la stessa.

Fonti di inquinamento

Una particolare forma di inquinamento idrico è data dall’inquinamento  delle acque provocato dall’immissione negli ecosistemi, per lo più fluviali e marini, delle acque di raffreddamento delle industrie.

In passato dalle industrie sono affluite verso i fiumi ed il mare anche acque addizionate di vari tipi di solventi, saponi ecc.  Ad oggi la principale tra le cause  di inquinamento delle acque è l’attività agrozootecnica che riversa sostanze ricche di nitrati, potassio, fosfati e sostanza organica nei canali irrigui e, da questi, nei fossi, nei fiumi e nei laghi dove si verifica l’eutrofizzazione.

Agenti inquinanti

Tra i più comuni agenti inquinanti delle acque si annoverano:

1)        Inquinanti fecali: derivati dagli escrementi animali e dai residui alimentari. Portano alla proliferazione di microrganismi patogeni quali quelli del tifo e del colera.

2)     Sostanze inorganiche tossiche costituite da ioni dei metalli pesanti provenienti dall’industria  che possono determinare la morte degli animali.

3)     Sostanze inorganiche eutrofizzanti quali fosfati e polifosfati presenti nei detersivi, nei fertilizzanti  e negli scarichi industriali.

4)      Sostanze organiche non naturali quali i solventi organici usati nelle industrie come acetone, trielina, benzene e toluene.

5)     Oli liberi e emulsionanti che si stratificano nella superficie creando dei film oleosi che impediscono la solubilizzazione di ossigeno nell’acqua.

6)     Solidi sospesi che sono di varia natura ma che intercettano la luce solare diminuendone l’afflusso.

7)      Calore immesso dalle acque di raffreddamento delle industrie.

L’inquinamento determina variazioni della composizione chimica dell’acqua e in alcune sue proprietà quali il pH, la durezza ecc. l’inquinamento può intervenire anche sui caratteri fisici e organolettici, quali la trasparenza, il colore, l’odore, la temperatura. Le fonti di inquinamento sono le più svariate di cui alcune di origine naturale: è il caso di terremoti e dei temporali che fanno confluire nei corsi d’acqua sostanze minerali e vegetali estranee.

Altre fonti sono di origine domestica: è il caso degli scarichi urbani. Altre hanno origine agricola: è il caso dei pesticidi e dei fertilizzanti cosparsi o irrorati sui campi e dilavati dalle piogge.

Inquinamento industriale

La forma di inquinamento più complessa è, tuttavia, quella di origine industriale: in questo caso, infatti, i tipi di prodotti inquinanti e le loro quantità variano ampiamente, in dipendenza delle caratteristiche produttive dell’industria di provenienza. Per esempio, i rifiuti delle industrie metallurgiche contengono ingenti quantità di ioni metallici, tossici; i rifiuti delle industrie alimentari contengono, invece, per lo più sostanze organiche, che incidono particolarmente sul colore e sull’odore dell’acqua. Gli inquinanti delle acque si dividono in biodegradabili e non biodegradabili.

Gli inquinanti sono biodegradabili quando il corpo idrico è in grado di auto depurarsi. Essi si trasformano, per azione di decompositori biologici, in sostanze come CO₂, H₂O ecc. Gli inquinanti non biodegradabili permangono a lungo inalterati nei corsi d’acqua, nei laghi, nei mari, in cui essi sono stati scaricati e derivano da sostanze inorganiche che provengono dalle lavorazioni industriali del settore chimico, metallurgico, conciario e da molte sostanze organiche di sintesi.

Esempi di inquinanti chimici non biodegradabili sono i pesticidi clorurati, i detergenti sintetici a catena ramificata: essi costituiscono una minaccia per la sopravvivenza della flora e della fauna.

Una menzione particolare meritano alcuni metalli quali il piombo, il mercurio, il cromo e il nichel per la loro particolare tossicità.

Infatti essi si inseriscono nelle catene alimentari e si accumulano in alcuni organismi che l’uomo utilizza come alimento: ad esempio il mercurio tende ad accumularsi in alcune specie di pesci.

E’ evidente quindi la necessità di depurare le acque reflue attraverso sistemi di trattamento che imitino i processi biologici che avvengono naturalmente nei corpi idrici (la depurazione risulta però molto più veloce negli impianti rispetto ai corsi d’acqua, grazie alla tecnologia ed all’energia impiegata).

Il trattamento del refluo è tanto più spinto quanto più i corpi idrici recettori (mari, fiumi, laghi, etc.) risultano a rischio.

Depurazione

La depurazione delle acque reflue è il sistema tecnologico finalizzato all’eliminazione di sostanze estranee o inquinanti. Tale processo consiste in una serie di azioni programmate di carattere sia meccanico, sia fisico che biologico. La depurazione dell’acqua si suddivide in due tipologie di trattamento:

• Trattamento degli scarichi urbani
• Trattamento degli scarichi industriali

Attraverso la depurazione delle acque si ottiene l’abbattimento di sostanze quali l’ammoniaca, l’azoto, lo zolfo, i metalli in soluzione e l’eliminazione dei fosfati.

I sistemi di trattamento delle acque prevedono:

1)        Pretrattamenti ( grigliatura, dissabbiatura/ disoleatura, equalizzazione /omogeneizzazione, preareazione, neutralizzazione

2)     Trattamenti primari ( sedimentazione primaria, chiariflocculazione, flottazione

3)     Trattamenti secondari ( ossidazione biologica, digestione anaerobica, sedimentazione secondaria)

4)      Trattamenti terziari ( rimozione dell’azoto, rimozione del fosforo, filtrazione, adsorbimento)

5)     Disinfezione ( clorazione, ozonizzazione, trattamento con raggi U.V.)

In particolare la disinfezione  ha lo scopo di eliminare organismi patogeni quali salmonelle e coliformi.  La clorazione consiste nella azione ossidante del cloro sotto forma di acido ipocloroso e ione ipoclorito. Anche il processo di ozonizzazione sfrutta l’azione ossidante del reagente che con l’acqua produce radicali liberi forti ossidanti. Il trattamento con raggi U.V. sfrutta, invece, l’energia di tali radiazioni, in grado di rompere legami insaturi, attaccando in particolare le molecole del nucleo cellulare.